medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2018-97-8-772-777medlit-627Research ArticleГИГИЕНА ПИТАНИЯFOOD HYGIENEОбеспечение безопасности и функциональности пищевых систем на основе сорбционных свойств коллагеновых белковEnsuring the safety of food systems based on the sorption properties of collagen proteinshttps://orcid.org/0000-0002-1416-0297АнтиповаЛ. В.AntipovaL. V.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4886-5674ЧубиркоМ. И.ChubirkoM. I.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3802-9071КульневаН. Г.KulnevaN. G.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0099-9814СторублёвцевСтанислав АндреевичStorublevtsevStanislav A.

Канд. техн. наук, доц. каф. технологии продуктов животного происхождения ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет инженерных технологий».

e-mail: c11111983@yandex.ru

MD, Ph.D., senior lecturer of the Department of technology of products of animal origin of the Voronezh State University of Engineering Technologies, Voronezh, 394036, Russian Federation.

e-mail: c11111983@yandex.ru

c11111983@yandex.ruФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» Минобрнауки РФРоссияVoronezh State University of Engineering TechnologiesRussian FederationГБОУ ВО «Воронежский государственный медицинский университет им. Н.Н. Бурденко»РоссияN.N. Burdenko Voronezh State Medical UniversityRussian Federation201820102020978772777Copyright © Антипова Л.В., Чубирко М.И., Кульнева Н.Г., Сторублёвцев С.А., 20202020Антипова Л.В., Чубирко М.И., Кульнева Н.Г., Сторублёвцев С.А.Antipova L.V., Chubirko M.I., Kulneva N.G., Storublevtsev S.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjhas.ru/jour/article/view/627Введение

Введение. Задача представленных в работе исследований состояла в оценке возможности использования модифицированной формы коллагена животного происхождения в качестве аналога пищевого волокна с выраженным детоксицирующим и биокорректирующим эффектами, а также в качестве иммобилизационной матрицы для обогащения пищевых продуктов органической формой йода.

Материал и методы

Материал и методы. В процессе выполнения экспериментальной части использовались физико-химические методы анализа, полярографический метод при определении сорбционных характеристик гидролизованной формы коллагена в условиях, имитирующих физиологические, были также проведены эксперменты на теплокровных животных в соответствии с рекомендациями, приведёнными в приказе Минздрава России от 01.04.2016 г. № 199н «Об утверждении Правил надлежащей лабораторной практики».

Результаты

Результаты. Было установлено, что сорбция катионов в кислой среде составила (мг/г гидролизата коллагена): свинец — 0,213, кадмий — 0,204; в щелочной среде (мг/г гидролизата коллагена): свинец — 0,246, кадмий — 0,224. Алиментарно-корректирующий эффект был подтверждён восстановлением функции щитовидной железы до нормы при экспериментальном гипотериозе.

Обсуждение

Обсуждение. В ходе проведения исследований были смоделированы условия, схожие с внутренней средой желудочно-кишечного тракта человека по следующим показателям: рН, концентрация пищеварительных ферментов, внутренняя температура. Данные, характеризующие детоксицирующий эффект гидролизата коллагена в отношении ионов тяжёлых металлов, в условиях, имитирующих физиологические, показали, что по способности сорбировать ионы тяжёлых металлов он сопоставим с растительными пищевыми волокнами (целлюлозой). Результаты оценки алиментарно-корректирующих свойств комплекса гидролизат коллагена-йод, используемого в качестве рецептурного компонента йодобогащённых мясных полуфабрикатов, показали возможность устранения йододефицицитных состояний в опытах на теплокровных животных.

Заключение

Заключение. Полученный продукт гидролиза коллагена может быть использован в качестве компонента пищевых систем с обеспечением связывания и выведения ионов тяжёлых металлов, а также в качестве иммобилизационной матрицы для доставки в организм биологически активных веществ, например йода.

In the course of the experimental part, physicochemical methods of analysis were used to assess the qualitative and quantitative composition of the hydrolyzed form of collagen, as well as a polarographic method for determining the sorption characteristics of the hydrolyzed form of collagen in physiological conditions. In determining alimentary correction properties of products enriched with iodinated collagen hydrolyzate there were carried out experiments on warm-blooded animals under conditions of experimental hypothyroidism.

Results and discussion

Results and discussion. In the course of the research, conditions similar to the internal environment of the human gastrointestinal tract were simulated according to the following parameters: pH, the concentration of digestive enzymes, internal temperature. The sorption of cations in an acidic medium was found to amount to for lead — 0.213, cadmium — 0.204, in an alkaline medium: lead — 0.246, cadmium — 0.224. Data describing the detoxifying effect of collagen hydrolysate in relation to ions of heavy metals in conditions simulating the physiological have shown that the ability to adsorb heavy metals is comparable with plant-characteristic of dietary fibers (cellulose). The possibility of obtaining collagen hydrolysate–iodine complexes resistant to the action of technological factors are studied. The conditions of iodization of the obtained hydrolyzed form of collagen and the loss of iodine in heat treatment were determined. The results of the evaluation of alimentary-corrective properties of collagen-iodine hydrolysate complex used as a prescription component of meat in semi-finished products showed the possibility of elimination of iodine-deficient states in experiments on warm-blooded animals.

Conclusion

Conclusion. The sorption effect of the hydrolyzed form of collagen of animal origin against heavy metal cations is proved and a hypothetical model of sorption is proposed. The resulting product of hydrolysis of collagen can be used as a component of food systems, with the binding and excretion of heavy metal ions, as well as an immobilization matrix for the delivery of biologically active substances, such as iodine.

коллагеновый гидролизатферментативная модификациясорбционные свойствафункциональностьфизиологический эффектйододефициталиментарная коррекцияcollagen hydrolysateenzymatic modificationsorption propertiesfunctionalityphysiological effectiodine deficiencyalimentary correctionReferencesЧернуха И.М. Функциональные продукты - методологические, технологические и трофологические аспекты производства // Мясная индустрия. - 2002. - № 2. - С. 21-22.Chernuha I.M. Functional foods – the methodological, technological and nutritional aspects of production // Meat industry. - 2002. - № 2. - P. 21-22.ГОСТ Р 55577-013 Продукты пищевые специализированные функциональныеGOST R 55577-013 food specialized and functional.Антипова Л.В. Коллагены: источники, свойства, применение /Л. В.Антипова, С.А. Сторублевцев / Воронеж: ВГУИТ. - 2014.-512 с.Antipova L.V. the Collagens: sources, properties, applications / L.V. Antipova, S.A. Storublevtsev / Voronezh: VSUET. - 2014.-512 S.Antipova L.V. Prospects of acquiring and applying wound healing materials based on fish collagen L. V. Antipova, S. A. Storublevtsev, S. B. Bolgova, L. V. Kozhanova Materials of 1st International Congress Industrial-academic networks in cooperation activities for pharmaceutical, chemical and food fields”, 2014. p. 3. 116-120Antipova L.V. Prospects of acquiring and applying wound healing materials based on fish collagen L.V. Antipova, S.A. Storublevtsev, S.B. Bolgova, L.V. Kozhanova Materials of 1st International Congress Industrial-academic networks in cooperation activities for pharmaceutical, chemical and food fields”, 2014. p. 3. 116-120.Анисимова Ю.А Изучение возможности использования пищевых волокон пшеничных отрубей в качестве пищевой добавки при производстве мясопродуктов// Ю.А. Анисимова, В.В. Садовой - Вестник СевКавГТУ, серия «Продовольствие». № 1 - 2003 г. - С.38-42Anisimov Y.A. Study of the potential use of dietary fiber of wheat bran as a food additive in the manufacture of meat products // Yu.A. Anisimov, V.V. Sadovoy — Herald Sevkavgtu, a series of “Food”. No. 1 - 2003 - Pp. 38-42.Patino M.G., Neiders M.E., Andreana S., Noble, B., Cohen R.E. Collagen: An overview. Implant Dent. 2002, 11, 280-285Patino M.G., Neiders M.E., Andreana S., Noble B., Cohen R.E. Collagen: An overview. Implant Dent. 2002, 11, 280-285Zhang Z., Li G., Shi B.L., Physicochemical properties of collagen, gelatin and collagen hydrolysate derived from bovine limed split wastes. Soc. Leather Technol. Chem. 2006.- № 90, P. 23-28.Zhang Z., Li G., Shi B.L. Physicochemical properties of collagen, gelatin and collagen hydrolysate derived from bovine limed split wastes. Soc. Leather Technol. Chem. 2006.- № 90, P. 23-28.Pati F., Adhikari B., Dhara S. Isolation and characterization of fish scale collagen of higher thermal stability. Bioresour. Technol. - 2010, №101.- P. 3737-3742.Pati F., Adhikari B., Dhara S. Isolation and characterization of fish scale collagen of higher thermal stability. Bioresour. Technol. - 2010, №101.- P. 3737-3742.Usha R., Ramasami T. Structure and conformation of intramolecularly cross-linked collagen. Colloids Surf. B Biointerfaces.- 2005.- №41.- P. 21-24.Usha R., Ramasami T. Structure and conformation of intramolecularly cross-linked collagen. Colloids Surf. B Biointerfaces. - 2005.- №41.- P. 21-24.Васильев М.П. Коллагеновые нити, волокнистые и пленочные материалы: Монография. - Спб.: СПГУТД, 2004. - 397 cVasiliev M.P. Collagen filaments, fibrous and film materials: Monograph. – SPb.: Spgutd, 2004. - 397 C.Fonseca M.J., Alsina M.A., Reig F. Coating liposomes with collagen (Mr 50 000) increases uptake into liver. Biochim. Biophys. Acta 1996, 1279, 259-265.Fonseca M.J., Alsina M.A., Reig F. Coating liposomes with collagen (Mr 50 000) increases uptake into liver. Biochim. Biophys. Acta 1996, 1279, 259-265.Gelse K., Pöschl E., Aigner T. Collagens - Structure, function, and biosynthesis. Adv. Drug Deliver. Rev. 2003.- №55-P. 1531-1546.Gelse K., Pöschl E., Aigner T. Collagens – Structure, function, and biosynthesis. Adv. Drug Deliver. Rev. 2003.- №55-P. 1531-1546.Brodsky B., Eikenberry E.F. Characterization of fibrous forms of collagen. Methods Enzymol.1982. - №82-P. 127-174.Brodsky B., Eikenberry E.F. Characterization of fibrous forms of collagen. Methods Enzymol. 1982. - №82-P. 127-174.Gentile P., Chiono V., Tonda-Turo C., Ferreira A.M., Ciardelli G. Polymer-ic membranes for guided bone regeneration. Biotechnol. J. 2011. - 6-P. 1187-1197.Gentile P., Chiono V., Tonda-Turo C., Ferreira A.M., Ciardelli G., Polymeric membranes for guided bone regeneration. Biotechnol. J. 2011. - 6-P. 1187-1197.Francesko A., Rocasalbas G., Touriño S., Mattu C. et al. Crosslinked collagen sponges loaded with plant polyphenols with inhibitory activity towards chronic wound enzymes. Biotechnol. J. 2011. - №6-P. 1208-1218.Francesko A., Rocasalbas G., Touriño S., Mattu C. et al., Crosslinked collagen sponges loaded with plant polyphenols with inhibitory activity towards chronic wound enzymes. Biotechnol. J. 2011. - №6-P. 1208-1218.Antipova L.V. Prospects of acquiring and applying wound healing materials based on fish collagen Materials of 1st International Congress Industrial-academic net-works in cooperation activities for pharmaceutical, chemical and food fields / L.V. Antipova, S.A. Storublevtsev, S.B. Bolgova / 2014. - P. 116-120.Antipova L.V. Prospects of acquiring and applying wound healing materials based on fish collagen Materials of 1st International Congress Industrial-academic net-works in cooperation activities for pharmaceutical, chemical and food fields / L.V. Antipova, S.A. Storublevtsev, S.B. Bolgova / 2014. - P. 116-120.Antipova L.V. Protein Additives - Valuable Ingredient in the Composition of New Generation Meat Products/ L.V. Antipova, S.V. Polianskikh, I.A. Glotova // international Ecological Congress: Procedure, Section: Health and Environment, September 22-28, 1996, Voronezh, Russia. - Voronezh, 1996. - P. 37-38.Antipova L.V. Protein Additives - Valuable Ingredient in the Composition of New Generation Meat Products/ L.V. Antipova, S.V. Polianskikh, I.A. Glotova // international Ecological Congress: Procedure, Section: Health and Environment, September 22-28, 1996, Voronezh, Russia. - Voronezh, 1996. - P. 37-38.Герасимов Г.А. Йоддефицитные заболевания в России. Простое решение сложной проблемы [Текст] / Г. А. Герасимов, В. В. Фадеев, Н. Ю. Свириденко, Г. А. Мельниченко, И. И. Дедов. - М.:Адамантъ. - 2002. - 168 с.Gerasimov G.A. Iodine deficiency diseases in Russia. A simple solution to a complex problem [Text] / G. A. Gerasimov, V. V. Fadeyev, N. Y. Sviridenko, G. A. Melnichenko, I. I. Dedov. - M.: Adamant. - 2002. - 168 p.Дедов И.И. Стратегия ликвидации йоддефицитных заболеваний в Российской Федерации [Текст] / И. И. Дедов, И. Ю. Свириденко. // Проблемы эндокринологии. - 2001. - №6. - Т.46. - С.3-11.Dedov I.I. Strategy for elimination of iodine deficiency diseases in the Russian Federation [Text] / I. I. Dedov, I. Y. Sviridenko. // Problems of endocrinology. - 2001. - №6. - Vol. 46. - P. 3-11.Битуева Э.Б. Восстановление микроэлементарного баланса организма на примере коррекции йодной недостаточности [Текст] / Э. Б. Битуева, Ю. А. Капустина, С. Д. Жамсаранова // Фундаментальные исследования. - 2004. - № 2.- С. 45Batueva E.B. Recovery of micro elementary balance of the body, for example the correction of iodine deficiency [Text] / E. B. Batueva, J. A. Kapustin, S. D. Zhamsaranova // Fundamental research. - 2004. - № 2.- P. 45.Онищенко Г.Г. Влияние состояния окружающей среды на здоровье населения. Нерешенные проблемы и задачи [Текст] / Г. Г. Онищенко. // Гигиена и санитария. - 2003. - № 1. - С. 3- 10.Onishchenko G.G. the influence of the environment on the health of the population. Unsolved problems and problems [Text] / G. G. Onishchenko. // Hygiene and sanitation. - 2003. - № 1. – P. 3 - 10.Применение медикаментозных средств не дают должного эффекта. Касаткина, Э. П. Йоддефицитные заболевания: генез, профилактика, лечение [Текст] / Э. П. Касаткина. // Фарматека. - 2003. - №8. - С.10-13.The use of drugs do not give the desired effect. Kasatkina, E. p. iodine Deficiency diseases: Genesis, prevention, treatment [Text] / E. p. Kasatkina. // Pharmateca. - 2003. - №8. - P. 10-13.Шабров А.В. Биохимические основы действия микрокомпонентов пищи [Текст] / А.В. Шабров, В.А. Далали, В.Г. Макаров. - М.: Аввалон, 2003. - 184 с.Shabrov V.A. Biochemical bases of the action of micro-components, the p-soup [Text] / A. V. Shabrov, V. A. Given, V. G. Makarov. - M.: Avvalon, 2003. - 184 p.Дудкин М.С. Комплексы белков и пищевых волокон, обогащенные йодом [Текст] / М. С. Дудкин, Т. В. Сагайдак, Л. Ф. Щелкунов. // Известия вузов. Пищевая технология. - 2001. - №2-3. - С.18-21.Dudkin M.S. Complexes of proteins and dietary fiber, fortified with iodine [Text] / M.S. Dudkin, T. V. Sagaidak, L. F. Shchelkunov. // News universities. Food technology. - 2001. - №2-3. - P. 18-21.Способ получения функционального коллагенового гидролизата. Патент РФ № 2409216. Заяв. № 2009118048/13. приор. от. 20.11.2010. Опубл. 20.11.2010. Бюл. № 2.A method for producing functional collagen hydrolysate. Patent RF № 2409216. Application. No. 2009118048/13. prior. from. 20.11.2010. Publ. 20.11.2010. Bul. No. 2.Антипова Л.В. Современные методы исследования сырья и продуктов животного происхождения / Л. В. Антипова, С.А. Сторублевцев/ - Воронеж.:ВГУИТ. - 2016.-545 с.Antipova L.V. Modern methods of research of raw materials and products of animal origin / L.V. Antipova, S. A. Storublevtsev/ – Voronezh.:UGUET. - 2016.-545 S.Antipova L.V. Realization of bio-potential minor collagen raw materials in processing branches of agricultural and industrial Biotechnology in Agriculture, Industry and Medicine L. V. Antipova, I. A. Glotova, S. A. Storublevtsev, 2011. - pp. 159-169Antipova L.V. Realization of bio-potential minor collagen raw materials in processing branches of agricultural and industrial Biotechnology in Agriculture, Industry and Medicine L. V. Antipova, I. A. Glotova, S. A. Storublevtsev, 2011. - pp. 159-169.Золотарева А.М. Исследование функциональных свойств облепихового пектина / А.М. Золотарева [и др.] // Химия растительного сырья. - 1998. - N 1. - C. 29-32.Zolotarev A.M. Investigation of the functional properties of sea-buckthorn pectin / A. M. Zolotarev [et al.] / / Chemistry of vegetable raw materials. - 1998. - N 1. - C. 29-32.Хотимченко Ю.С. Применение энтеросорбентов в медицине / Ю.С. Хотимченко, А.В. Кропотов // Медикофармацевтический вестник Приморья. - 1998. - №4.- С. 99-107.Khotimchenko Yu.S. Application of chelators in medicine / Y. S. Ho Timchenko, A. V. Kropotov // Medicopharmaceutical journal of Primorye. - 1998. - №4.- P. 99-107.Christiansen D.L., Huang E.K., Silver F.H. Assembly of type I collagen: Fusion of fibril subunits and the influence of fibril diameter on mechanical properties. Matrix Biol. 2000, 19, P. 409-420.Christiansen D.L., Huang E.K., Silver F.H. Assembly of type I collagen: Fusion of fibril subunits and the influence of fibril diameter on mechanical properties. Matrix Biol. 2000, 19, P. 409-420.Cisneros D.A., Hung C., Franz C.M., Muller D.J. Observing growth steps of collage self-assembly by time-lapse high-resolution atomic force microscopy. J. Struct. Biol. 2006, 154, P. 232-245.Cisneros D.A., Hung C., Franz C.M., Muller D.J. Observing growth steps of collage self-assembly by time-lapse high-resolution atomic force microscopy. J. Struct. Biol. 2006, 154, P. 232-245.Сторублевцев С.А. Молекулярная коррекция химического состава пищевых систем на основе сорбционных свойств коллагеновых белков //Материалы LII отчетной научной конференции за 2013 год: В 3 ч. Ч.1. Воронеж. гос. ун-т инж. технол. - Воронеж, 2014. - С.75-81Storublevtsev S.A. t Molecular correction of the chemical composition of PI-sevich systems based on sorption properties of collagen proteins // Proceedings of the LII scientific conference of the reporting for 2013: 3 h. h. 1. VSUET. - Voronezh, 2014. - P. 75-81.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.