Способ обогащения селеном морских организмов

Способ обогащения селеном морских организмов

Реферат

Изобретение относится к способам повышения пищевой ценности и биологической активности продуктов, в частности, из морских организмов и может быть применено в биотехнологии, медицине, пищевой промышленности, ветеринарии, сельском хозяйстве, микронутриентологии.

Проблема получения продуктов, обогащенных селеном, является очень актуальной. Этот микроэлемент в настоящее время признан эссенциальным для человека и особенно велико его значение для беременных женщин, недоношенных детей, детей различного возраста и подростков, людей, проживающих в экологически неблагоприятных условиях. Дефицит селена в окружающей среде и пищевых продуктах, обуславливающий его низкое содержание в организме, способен вызвать прогрессирующую кардиопатию, нарушение репродуктивной функции у мужчин, фиброз поджелудочной железы, сопровождать бронхиальную астму и многие другие заболевания. При пониженной обеспеченности селеном возрастает риск онкологических заболеваний. Общей причиной многих патологий является развитие окислительных процессов и накопление в организме свободных радикалов. Важным компонентом антиоксидантной системы является фермент глутатион - пероксидаза, в активный центр которого входит до 4-х атомов селена. Кроме того, селен играет важную роль в метаболизме гормонов щитовидной железы. С этим связаны молекулярные основы потребности организма человека и животных в селене.

Известен способ обогащения селеном чеснока и корнеплодов, заключающийся в замачивании луковиц и корнеплодов в 1%-ном растворе соли селена в течение 48 часов. При этом для приготовления раствора использовали электроактивированную воду с рН 8,0 (п. РФ № 2189155, кл. А 23 L 1/04, А 01 С 1/00, опубл. 02.09.2002).

К недостаткам данного способа следует отнести необходимость специальной подготовки среды, а также поддержания строго определенного рН среды, что приводит к усложнению способа.

Известен способ получения обогащенной селеном биомассы пресноводного организма, микроводоросли спирулины, путем введения соли неорганического селена в среду и последующего выращивания культуры (п. РФ № 2199582, кл. С 12 N 1/12, А 61 К 33/04, А 23 L 1/337, опубл. 02.27.2002).

Однако известный способ требует дополнительных затрат на создание и поддержание инкубационной среды, с определенной концентрацией серы, а также невысокий выход биомассы продукта, что в целом свойственно микроводорослям.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является способ получения биомассы спирулины, обогащенной селеном, согласно которому биомассу спирулины помещают в емкости с питательной средой Зарука и выдерживают в ней. Неорганические соли селена вводят на 5-10 день культивирования, когда культура спирулины вступает в начало и первую половину логарифмической фазы роста. При этом питательная среда Зарука, используемая для выращивания спирулины, предварительно готовится растворением в дистиллированной воде 14 различных компонентов в строго определенных соотношениях (п. РФ № 2096037, кл. А 61 К 33/04, А 61 К 35/08, С 12 N 1/12, А 23 L 1/337, опубл. 20.11.1997).

Недостатком известного способа являются:

- значительные затраты на создание и поддержание искусственной инкубационной среды;

- сложность способа за счет необходимости подготовки искусственной инкубационной среды;

- кроме того, известно (Cases J., Vacchina V., Napolitano A., Caporiccio В., Besanson P., Lobinski R., Rouanet J.M. Selenium from selenium-rich Spirulina is less bioavailable than selenium from sodium selenite and selenomethionine in selenium-deficient rats // J. Nutr. 2001, V.131, Is.9, p.2343-2350) что органические формы, в которых селен находится в клетках спирулины, плохо усваиваются млекопитающими.

Задачей изобретения является расширение ассортимента продуктов, обогащенных селеном в хорошо усваиваемой форме, обладающей биологической активностью, за счет использования морских организмов, упрощение и удешевление способа обогащения сырья селеном.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе получения продуктов, обогащенных селеном, включающем помещение сырья в емкости с питательной средой, добавление неорганических солей селена и выдерживание в этой среде, согласно изобретению в качестве сырья берут морские организмы, а в качестве питательной среды используют морскую воду. Неорганическую соль селена вносят в питательную среду ежедневно из расчета концентрации селена в питательной среде равной 0,3-0,8 мг/л. Выдержку морских организмов в питательной среде осуществляют в течение 6-10 суток при постоянном аэрировании.

В качестве морских организмов используют, в частности, макроводоросли, например ламинарию, и двустворчатые моллюски, например мидию Грея и мидию съедобную. Эти морские организмы широко распространены в морях России, в частности в дальневосточных морях, их запасы обильны, разработаны технологии их добычи. Более того, эти виды массово выращиваются в хозяйствах марикультуры. Таким образом, сырьевая база для получения предлагаемого продукта весьма перспективна и неограничена. Большинство морских организмов традиционно используется в профилактическом питании человека как источник микроэлементов, биологически активных веществ, регуляторов метаболизма. Однако большинство морских организмов, по крайней мере, дальневосточных морей, как правило, бедны селеном (Струппуль Н.Э., Лукьянова О.Н. Содержание селена в промысловых гидробионтах Японского моря // Изв. ТИНРО, 2003, т.134, с.280-288).

В случае использования в качестве морских организмов двухстворчатых моллюсков для поддержания более благоприятных условий их обитания целесообразно производить ежедневную смену морской воды. Это способствует также высокой аккумуляции селена моллюсками.

Обогащение морских организмов селеном позволяет получить новый продукт с заданными свойствами, который, помимо общих свойств морского сырья, обладает и свойствами селеновой биологической добавки. Кроме того, селен в морских организмах накапливается в органической форме, которая хорошо усваивается млекопитающими.

Использование морской воды в качестве питательной среды позволяет значительно удешевить способ получения целевого продукта, т.к. не требуется дополнительных затрат на создание искусственной среды, инкубацию и поддержание ее физико-химических характеристик. При содержании в морской воде морские организмы находятся в условиях, максимально приближенных к естественным, что позволяет им поддерживать жизненную активность и сохранять процессы активного транспорта и сорбции.

Экспериментально установлено, что оптимальная концентрация селена в питательной среде, позволяющая получить необходимый продукт с заданными свойствами, лежит в диапазоне 0,3-0,8 мг/л. При введении неорганической соли селена до концентрации селена в питательной среде менее 0,3 мг/л аккумуляция селена морскими организмами слабая, а при концентрации более 0,8 мг/л наблюдается гибель морских организмов.

Выдержка морских организмов в среде с селеном менее 6 суток не позволяет получить продукт с достаточно высокой концентрацией селена, поскольку именно на 6-е сутки происходит наиболее эффективное включение селена в клеточные структуры водоросли, при котором наблюдается наиболее оптимальное соотношение между степенью реализации данного процесса и сопротивляемостью живой системы. Удлинение срока экспозиции более 10 суток нецелесообразно, т.к. экспериментально установлено, что на 10-е сутки уровень селена в клетках морских организмов достигает максимума и дальнейшего накопления селена не происходит. Более того, увеличение времени выдержки начинает отрицательно влиять на жизнеспособность морских организмов. В отличие от прототипа, в котором срок экспонирования влияет на увеличение биомассы спирулины, в заявляемом способе время экспонирования влияет только на содержание селена в морских организмах, роста биомассы морских организмов не наблюдается, а только обеспечиваются условия, необходимые для поддержания жизнеспособности морских организмов.

В результате поиска по патентной и научно-технической документации заявителем не обнаружено способов получения морских организмов, обогащенных селеном.

Способ осуществляется следующим образом:

Пример 1. Берут 15 слоевищ ламинарии общей массой примерно 30 кг, помещают в емкость с морской водой объемом 250 л. Ежедневно вносят по 27 мл 1%-ного раствора селенита натрия, т.е. 0,5 мг селена на 1 л питательной среды. Ламинарию выдерживают в питательной среде в течение 6 суток при постоянной аэрации. Затем водоросли вынимают, высушивают и определяют концентрацию селена в слоевищах флуорометрическим методом, описанным в Методических указаниях 4.1.033.95. Определение селена в продуктах питания. Госсанэпиднадзор России. Москва, 1995, 10 с.

Концентрация селена составила 41,9 мкг/г сухой массы.

Пример 2. Берут 15 слоевищ ламинарии общей массой примерно 30 кг, помещают в емкость с морской водой объемом 250 л. Ежедневно вносят по 16,3 мл 1%-ного раствора селенита натрия, при этом концентрация в питательной среде составляет 0,3 мг/л. Ламинарию выдерживают в питательной среде в течение 10 суток при постоянной аэрации. Затем водоросли вынимают, высушивают и определяют концентрацию селена в слоевищах флуорометрическим методом.

Концентрация селена составила 40,75 мкг/г сухой массы.

Пример 3. Берут 10 слоевищ ламинарии общей массой примерно 20 кг, помещают в емкость с морской водой объемом 250 л. Ежедневно вносят по вносят 43,5 мл 1%-ного раствора селенита натрия, т.е. 0,8 мг селена на 1 л питательной среды. Ламинарию выдерживают в питательной среде в течение 7 суток при постоянной аэрации. Затем водоросли вынимают, высушивают и определяют концентрацию селена в слоевищах флуорометрическим методом.

Концентрация селена составила 41,1 мкг/г сухой массы.

Пример 4. Берут 100 экземпляров мидии съедобной (Mytilus trossulus) двухлетнего возраста, помещают в емкость с морской водой объемом 250 л, вносят 27 мл 1%-ного раствора селенита натрия, т.е. 0,5 мг селена на 1 л питательной среды, и выдерживают в течение суток при постоянном аэрировании питательной среды. Через сутки питательную среду сливают и емкость заполняют свежей порцией морской воды, объемом 250 л, добавляют в нее 27 мл 1%-ного раствора селенита натрия. Операцию по смене питательной среды проводят один раз в сутки. Выдержку ведут в течение 10 суток. Затем мидии вынимают из емкости, извлекают из раковины мягкие ткани, после высушивания определяют концентрацию селена в них флуорометрическим методом, описанным в Методических указаниях 4.1.033.95. Определение селена в продуктах питания. Госсанэпиднадзор России. Москва, 1995, 10 с.

Концентрация селена в общей массе мягких тканей составила 31,2 мкг/г сухой массы.

Пример 5. Берут 25 экз. мидии Грея (Crenomytilus grayanus) с размером раковины 12-15 см, помещают в емкость с морской водой объемом 250 л, вносят 43,5 мл 1%-ного раствора селенита натрия, т.е. 0,8 мг селена на 1 л питательной среды, и выдерживают мидии Грея в течение 6 суток при постоянном аэрировании питательной среды. Затем мидии вынимают из емкости, извлекают из раковины, разделяя мускул и мягкие ткани, после высушивания определяют концентрацию селена в них флуорометрическим методом по методике, указанной выше.

Концентрация селена в общей массе мягких тканей составляет 30,6 мкг/г сухой массы, а в мускуле - 18,5 мкг/г сухой массы.

Как видно из представленных примеров, морские организмы в условиях, не требующих значительных затрат, за довольно незначительный период обогащаются селеном. Фактор биоконцентрирования находится в пределах от 2 до 41, при этом морфологические признаки, указывающие на снижение жизнеспособности опытных образцов ламинарии и моллюсков, либо не проявлялись вообще, либо были незначительными. В результате осуществления заявляемого способа получают продукты, содержание селена, в 1 г которых соответствует рекомендуемым суточным нормам потребления человеком - 40-50 мкг.

Накопление селена в морских организмах происходит в органической форме, которая хорошо усваивается млекопитающими и обладает биологической активностью. Этот вывод подтверждают эксперименты на лабораторных животных на модели токсического гепатита у крыс. При кормлении крыс пищей с добавкой селенобогащенных продуктов, полученных из морских организмов, согласно вышеописанным примерам обнаружено увеличение концентрации селена в сыворотке крови крыс, возрастание активности глутатион-пероксидазы, снижение уровня холестерина в печени, снижение концентрации продуктов перекисного окисления липидов (диеновых конъюгатов и малонового диальдегида). Данные эксперимента косвенно подтверждают, что селен встраивается в активный центр глутатион-пероксидазы, поскольку проявляет значительные антиоксидантные свойства.

Таким образом, заявляемый способ позволяет расширить ассортимент продуктов, обогащенных селеном в хорошо усваиваемой форме, обладающей биологической активностью.

1. Способ получения продуктов, обогащенных селеном, включающий помещение сырья в емкости с питательной средой, добавление неорганических солей селена и выдержку, отличающийся тем, что в качестве сырья берут морские организмы, а в качестве питательной среды используют морскую воду, неорганическую соль селена вносят ежедневно из расчета концентрации селена в питательной среде, равной 0,3-0,8 мг/л, а выдержку морских организмов в питательной среде осуществляют в течение 6-10 суток при постоянном аэрировании.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве морских организмов берут двустворчатые моллюски, при этом во время их выдержки в питательной среде производят ее замену ежесуточно.