Автореферат (1152196)
Текст из файла
На правах рукописиФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПИЩЕВЫХПРОИЗВОДСТВ»ЧХАН КРИСТИНА ВИКТОРОВНАУЛУЧШЕНИЕ ВКУСОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГЛИКОЗИДОВ СТЕВИИ(STEVIA REBAUDIANA BERTONI) МЕТОДОМ ФЕРМЕНТАТИВНОЙБИОТРАНСФОРМАЦИИ05.18.07 – Биотехнология пищевых продуктов и биологически активных веществДиссертация на соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководитель:Кандидат технических наук, доцентМойсеяк Марина БорисовнаМосква 20192СОДЕРЖАНИЕСтр.ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………5ГЛАВА 1.ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ: Стевия и её гликозиды101.1. Stevia rebaudiana Bertoni (cтевия) …………………..101.2 Гликозиды стевии ……………………………………111.2.1 Строение и свойства ……………………………111.2.2. Основные характеристики гликозидов стевии151.2.3.
Стабильность гликозидов стевии171.2.4. Биологические свойства гликозидов стевии191.2.5. Выделение и очистка гликозидов стевии211.3. Ферментативная модификация гликозидов стевии29ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ34ГЛАВА 2.МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ342.1. Ферменты ЦГТаза и b-фруктофуранозидаза342.2.
Определение ферментативной активности342.2.1. Определение ферментативной активности ЦГТаз352.2.2. Определение ферментативной активности37ß–фруктофуранозидазы2.2.3. Идентификация гликозидов методом38высокоэффективной жидкостной хромато-массспектрометрии (ВЭЖХ/МС)ГЛАВА 3.ФЕРМЕНТАТИВНАЯ МОДИФИКАЦИЯ40ГЛИКОЗИДОВ СТЕВИИ3.1. Трансгликозилирование ЦГТазой423.1.1. Трансгликозилирование РебА ЦГТазой4433.1.2. Трансгликозилирование РебА ЦГТазой и g-ЦД в46качестве донора3.1.3. Трансгликозилирование РебА ЦГТазой и53крахмалом в качестве донора3.2. Трансгликозилирование РебD и РебM ЦГТазой593.2.1. Очистка РебD и РебМ593.2.2. Трансгликозилирование РебD с помощью64ЦГТазы3.2.3.
Трансгликозилирование РебM с помощью69ЦГТазыГЛАВА 4.ТРАНСФРУКТОЗИЛИРОВАНИЕ РебА70b-ФРУКТОФУРАНОЗИДАЗОЙ4.1. Культивирование Arthrobacter sp. K-1744.2. Влияние концентрации раствора и соотношение74РебА и сахарозы на выход фруктозил-РебА (Fru-РебА)ГЛАВА 5.4.3. Влияние рH, температуры и количества фермента764.4. Выделение и очистка фруктозилированного РебA78ВЗАИМОСВЯЗЬ МЕЖДУ ВКУСОВЫМИ81ХАРАКТЕРИСТИКАМИ И СТРУКТУРОЙГЛИКОЗИДОВ СТЕВИИ5.1. Функция концентрация/отклик или максимальный90отклик5.2. Вкусовой профиль935.3.
Временной (темпоральный) профиль975.4. Адаптационный профиль1005.5. Разработка пищевых технологий с испольованием102гликозидов стевии как природного сахарозаменителяЗАКЛЮЧЕНИЕ111ВЫВОД1144СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ115СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ129СПИСОК ПРИЛОЖЕНИЙ130ПРИЛОЖЕНИЯ1315ВВЕДЕНИЕАктуальность проблемы. Чрезмерное потребление сахара при низкой физическойактивности оказывает негативное воздействие на организм благодаря его высокой калорийностии легкой усвояемости, что может привести к тяжелым нарушениям углеводного и жировогообмена, и развитию таких заболеваний как сахарный диабет, атеросклероз, ожирение и др. Внастоящее время сахарным диабетом в мире болеет более 100 млн человек (Ляховкин и др., 1999;Семенова, 2004).
В связи с этим поиск новых низкокалорийных и безопасных заменителей сахараявляется насущной актуальной задачей.В настоящее время известно большое количество искусственных химических соединений,обладающих высокой степенью сладости, так называемые искусственные интенсивныеподсластители: сахарин, цикламат, ацесульфам К, аспартам, и природные подсластители.Однако, они имеют вторичные эффекты, оказывают отрицательное влияние на здоровье людей.Так, подсластители на основе аспартама противопоказаны больным с гомозиготнойфенилкетонурией.
Аспартам повышает аппетит, способствует появлению мигрени, депрессий ипсихических расстройств, а также может инициировать злокачественную опухоль (Butchko et al.,2001; Hull, 2002). Сахарин не рекомендуется детям и беременным женщинам, а также призаболеваниях печени и почек; в некоторых странах его производство и продажа запрещены (Kuhnet al., 2004). Ацесульфам К имеет металлический привкус, цикламаты вызывают нежелательныеизменения в организме при повышенных дозах. Миракулин, монелин, тауматин, осладин,филодульцин – сахарозаменители, широко используемые в некоторых странах - также обладаютрядом отрицательных свойств (Родионова, 2000; Nabors, Gelardi, 1991; Lipinski, Hanger, 2001).В этой связи поиск естественных и низкокалорийных подсластителей растительногопроисхождения, которые безвредны для человеческого организма и могут быть использованы впищевой промышленности и медицине, является актуальной и острой необходимостью.Среди природных высокоинтенсивных подсластителей, сладкие гликозиды Steviarebaudiana Bertoni (стевия) занимают особое место.
Они в среднем от 30 до 450 раз слаще, чемобычный сахар. Однако они обладают остаточными горечью и послевкусием, которые влияют навкусовые качества конечных продуктов и делают несколько сложным их применение (Bakal,Nabors, 1986; Kinghorn, 2002). Эти недостатки можно снять модификацией исходных соединенийс помощью реакции межмолекулярного трансгликозилирования под действием различныхферментов. При этом происходит присоединение других углеводов в положениях C-13 и С-19(Зубцов и др., 2002; Geuns, 2003; Kaneda et al., 1977; Kasai et al., 1981; Kennelly, 2002a; Kinghorn,2002; Kobayashi et al., 1977; Mosettig et al., 1963; Zhang et al., 1999).
В этом отношении очень6важно выявить взаимосвязь между структурными особенностями и вкусовыми качествами этихвеществ с целью создания целенаправленно модифицированных гликозидов с заранеепрогнозируемыми сенсорными характеристиками.Другоенаправление-выделениеиизучениесладкихгликозидовстевии,аккумулирующихся в следовых количествах, с целью создания оптимизированных смесей,обладающих улучшенными сенсорными свойствами и потенциально имеющих существенныйкоммерческий потенциал.Изучению именно этих вопросов посвящена настоящая работа.Степень разработанности темы исследования. В теорию и практику разных аспектовферментативной обработки экстрактов стевии и отдельных компонентов листа стевии с цельюиспользования продуктов биотрансформации в пищевой промышленности внесли вкладроссийские и зарубежные учёные такие как Mosettingetal., 1963; Kanedaetal., 1977; Kobayashietal.,1977; Kasaietal., 1981; Bakal, Nabors, 1986; Kinghorn, 2002; Zhangetal., 1999; Зубцов и др., 2002;Kennelly, 2002;Kinghorn, 2002;Geuns, 2003 и др.Цели и задачи работы.
Основной целью является получение гликозидов стевииулучшенного вкуса путём ферментативного трансгликозилирования и определение влияниямодификации структуры гликозидов стевии на их вкусовые характеристики, а такжеидентификация, очистка, характеристика и ферментативная модификация новых гликозидовстевии, присутствующих в следовых количествах, но обладающих более приемлемымивкусовыми качествами для использования в различных напитках, а также других пищевыхпродуктах в качестве заменителей сахара.Для осуществления указанной цели решали следующие задачи:• идентифицировать минорные сладкие гликозиды стевии методом высокоэффективнойжидкостной хроматографии и разработать методы их очистки;• модифицировать ребаудиозид А (РебА), ребаудиозид D (РебD) и ребаудиозид М (РебМ)ферментами цикломальтодекстрин глюканорансфераза (ЦГТаза) и b-фруктофуранозидаза(ФФаза), и изучить вкусовые характеристики полученных производных в сравнении снемодифицированными гликозидами;• разработать методы очистки их моно-, ди-, и три-гликозилированных производных на основеих сродства к макропористому носителю;• разработать эффективные хроматографические и физические методы для полученияочищенных препаратов наиболее перспективных гликозидов в лабораторных и пилотныхусловиях;7• изучить структуры гликозидов различными физико-химическими и ферментативнымиметодами;• выявить связь между структурой и вкусом модифицированных и немодифицированныхгликозидов стевии;• разработать рекомендации по применению полученных гликозидов в качестве заменителейсахара в пищевых продуктах (на примере йогурта и чая).Научная новизна работы.
Впервые проведены целенаправленные и сравнительныеисследования по трансглюкозилированию гликозидов стевии РебА, РебD и РебM с помощьюферментов цикломальтодекстрин глюканотрансферазы (ЦГТаза) и b-фруктофуранозидазы(ФФазы). Выявлены наилучшие условия трансглюкозилирования.Методы выделения и очистки моно-, ди- и три-гликозилированных производных РебА,РебD и РебM и сравнительно охарактеризованы их вкусовые качества.Выявлены особенности очистки минорных гликозидов стевии РебD и РебM и изучены ихсенсорные характеристики.Установлена взаимосвязь между структурными особенностями и качеством вкуса.Теоретическая и практическая значимость работы:-Усовершенствована схема выделения и очистки сладких минорных гликозидов стевииРебD и РебМ, для использования их в различных сферах пищевой промышленности вкачестве заменителей сахара.-Разработаны методы трансглюкозилирования сладких гликозидов стевии РебА, РебD иРебМ различными трансферазами.-Показанны технологические особенности получения моно-, ди- и три-гликозилированныхпроизводных,обладающихлучшимивкусовымикачествами,которыеможноиспользовать как самостоятельный сахарозаменитель.-Показана взаимосвязь между содержанием типа и количества углеводов и положением ихсвязи с основной молекулой, а также со вкусовыми характеристиками соединений.-Усовершенствована схема выделения и очистки сладких минорных гликозидов стевииРебD и РебМ, для использования их в различных сфетах пищевой промышленности вкачестве заменителей сахара.-Разработаны рекомендации по получению оптимизированных смесей, содержащихнаиболее перспективные гликозиды и их производные.8Методология и методы исследования.Обьектом исследований служила стевиа (Stevia rebaudiana Bertoni).В основе методологи данной диссертационной работы лежат труды российских изарубежных ученых, посвящённые изучению стевии как растения, и труды по биотрансформациистевии для улучшения вкусовых характеристик.В работе применялись методы ВЭЖХ, как препаративного так и аналитического методовисследования, физико-химические методы очистки, микробиологические для полученияферментов и органолептические методы для оценки полученных подсластителей.
Лаборатория,где проводились все исследования и применялись вышеперечисленные методы, соответствуетстандарту ISO9001:2015 и ISO22000:2018.Научные положения, выносимые на защиту:-Трансгликозилирование РебА и РебD с применением ЦГТазы и β-фруктофуранозидазы.-Трансгликозилирование на определенных позициях углерода как эффективный способдля создания новых высокоинтенсивных подсластителей с улучшенными вкусовыми икоммерческими характеристиками.-Взаимосвязь между вкусовыми характеристиками и структурой гликозидов стевии.-Способ выделения и очистки из экстракта листа стевии минорных гликозидов РебD иРебМ, обладающие лучшими вкусовыми характеристиками, для использования их каксамостоятельных сахарозаменителей так и в оптимизированных смесях.Личный вклад соискателя включается в решении основных задач исследований,анализеиобобщениилитературыпоразрабатываемымвопросам,выполнениеэкспериментальных работ, обобщение результатов исследований и оформлении диссертации,апробации результатов работы на конференциях.Степень достоверности и апробация результатов.
Основные положения работы ирезультаты исследований представлены на конкурсах и конференциях: Regional conference onculture collection «Culture Collections – The Challenge and the Future» (Куала Лумпур, Малайзия 17-18 августа 2015); XII Международная конференция «Кондитерские изделия XXI века»(Москва, 25-27 февраля 2019); XIII Международный биотехнологический Форум-Выставка«РосБиоТех-2019» Internationa biothechnology forum and exhibition “ROSBIOTECH” (Москва, 2426 апреля 2019).9Результаты работы отмечены дипломом и золотой медалью в рамках конкурсамолодых учёных по улучшению вкусовых характеристик гликозидов стевии (Steviarebaudiana Bertoni) методом ферментативной биотрансформации (Москва, 2019).Публикации.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
