Условия образования полиэлектролитного комплекса днк-хитозан в гидролизате молок лососевых

С.Н. Максимова, Д.В. Полещук
Дальневосточный государственный технический рыбохозяйственный университет,
г. Владивосток

C середины XX столетия достаточно активно ведутся исследования нуклеиновых кислот. Внимание ученых к этой теме обусловлено исключительной физиологической активностью этих соединений. Например, ДНК, проникая в клетку, активизирует репарационные процессы, улучшает функционирование нервной и сосудистой системы, что создает оптимальные условия для значительного увеличения физической работоспособности человека. Биологическая активность ДНК основывается на интенсификации и коррекции внутриклеточного метаболизма всех систем организма, в том числе и иммунной, а также регуляции количественного состава клеток и межклеточных взаимоотношений, их активации в норме и патологии [6,8,10]

Перспективными источниками ДНК по праву считаются молоки лососевых рыб, которые содержат от 3 до 4,5 % ДНК [2,11].

На сегодняшний день известно несколько способов получения ДНК, которые основаны на солевой экстракции молок и последующем спиртовом осаждении.Однако ДНК, получаемая такими способами, характеризуется высокой молекулярной массой и слабой растворимостью в воде, что ограничивает сферу ее применения. Тогда как метод ферментативного гидролиза, позволяет получить препарат ДНК высокой степени нативности [12]. В качестве ферментного препарата рекомендовано использование гепатопанкреатина [4], получаемого из гепатопанкреаса камчатского краба, характеризующегося специфичным воздействием на нуклеоепротеиды гонад гидробионтов. При этом оптимальными условиями ферментолиза приняты следующие [3]:

- концентрация ферментного препарата 2 протеолитические единицы на 1 г. субстрата;

- температура ферментолиза – 37 ⁰С;

- продолжительность – 3 часа;

- температура инактивации фермента – 80 ⁰С;

- продолжительность инактивации – 20 минут;

Содержание ДНК в гидролизате, полученном методом ферментативного гидролиза, в 4 раза превышает содержание ДНК в молоках, что позволяет использовать гидролизат в технологии пищевых продуктов в качестве функционального компонента. Пищевой продукт, в котором функциональный ингредиент содержится в количестве 10-50 % от суточной потребности, позиционируется как функциональный. В связи с чем целесообразно концентрирование ДНК, в гидролизате, рассматриваемого как основу рищевого продукта.

Концентрирование традиционно проводят такими методами, как упаривание, осаждение и фильтрование. Нами предложен метод концентрирования за счет образования полиэлектролитного комплекса ДНК с противоионом.

Из литературных источников известно, что молекула ДНК имеет способность образовывать полиэлектролитные комплексы (ПЭК) с поликатионами различной природы. В качестве поликатиона в исследованиях предложен природный биополимер хитозан, обладающий сорбционными, структурообразующими, бактерицидными и лечебно-профилактическими свойствами. При образовании комплекса положительный заряд хитозана нейтрализует отрицательный заряд ДНК, в результате чего происходит компактизация молекулы ДНК, что защищает ее от эндонуклеазной деградации и облегчает проникновение ее через клеточную мембрану [1].

Задачей наших исследований являлась оптимизация условий выделения ДНК и условий образования ПЭК для дальнейшего применения полученного гидролизата, содержащего ДНК и хитозан в физиологически оптимальном количестве, в технологии пищевых продуктов.

При выборе полимера для образования комплекса ДНК-хитозан использовали результаты фундаментальных исследований [5], при анализе которых нами был выбран низкомоллекулярный хитозан, который являлся наиболее ракционноспособным. Образование ПЭК хитозан-ДНК происходит при смешивании раствора хитозана с гидролизатом. Рациональным являлся способ постепенного внесения гидролизата в раствор хитозана, поскольку в этом случае содержание ДНК было в 4 раза больше, чем в сырье.

Рациональными параметрами в условиях эксперимента были приняты

- гидромодуль гонады : вода – 1 : 2;

- соотношение хитозана и ДНК – 1 : 6;

- соотношение хитозана и молок – 1 :5 0;

- температура комплексообразования 35⁰С;

- продолжительность гидролиза – 3 ч;

При выборе величины гидромодуля опирались на следующие условия: приемлемая консистенция гидролизата для дальнейшего его применения в технологии и доступность субстрата для фермента. Оптимальным соотношением было выбрано 1 : 2. (гонады:вода).

В полученном гидролизате наблюдалось повышение сухих веществ по сравнению с исходным раствором, что подтверждает образование ПЭК.

Гидролизат, содержащий ПЭК ДНК-хитозан, предположительно сохраняет функциональные свойства обоих компонентов, при этом хитозан проявляет технологические свойства, обеспечивая пищевой системе стабильность, формуемость, заданную структуру [7].

Концентрированный гидролизат молок, содержащий комплекс ДНК-хитозан, возможно использовать как самостоятельный продукт (паштет, мусс), либо применять его как основу для получения функциональных продуктов из гидробионтов.

Список литературы

1. Ильина А.В., Варламов В.П. Полиэлектролитные комплексы на основе хитозана (обзор) Прикладная биохимия и микробиология,2005. - Т 41. - № 1. - С. 9-16.

2. Касьяненко Ю.И., Пивненко Т.Н. Сравнительные физико-химические характеристики низкомолекулярной дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) из морских гидробионтов // Изв. ТИНРО-центра. -1999. - Т. 125. -С.152-164.

3. Позднякова Ю.М. Технология биологически активных добавок к пище на основе ферментативного гидролиза гонад гидробионтов // автореф. дисс. … канд. техн. наук. – Владивосток, 2003. - 24 с

4. Сахаров И.Ю., Литвин Ф.Е. Субстратная специфичность коллагенолитических протеаз из гепатопанкреаса камчатского краба // Биохимия. - 1992. - Т. 57. -№ 1. - С. 61-67.

5. Сафронова Т.М., Максимова С.Н., Вахрушев А.И., Полещук Д.В. Полиэлектролитные комплексы хитозана в технологии пищевых сферолитов // Рыбпром, 2010. - №2.

6. Эпштейн Л.М., Пивненко Т.Н., Позднякова Ю.М., Гуляков М.Б. Новые направления в технологии переработки гидробионтов // Перспективы развития рыбохозяйственного комплекса России - ХХI век: Тез. научно-практической конференции. - Москва. - июнь. - 2002.

7. Богданов В.Д. Структурообразователи и рыбные композиции / В.Д. Богданов, Т.М. Сафронова. - М.:ВНИРО, 1993. – 172 с.

8. Земскова А.М. Рибонуклеиновая кислота. - М.: Наука. - 1997. - 251 с.

9. Белоус А.М., Годин В.П., Панков Е.Я. Экзогенные нуклеиновые кислоты и восстановительные процессы. - М.: Медицина. - 1974. - 200с.

10. Эпштейн Л.М., Пивненко Т.Н., Позднякова Ю.М., Гуляков М.Б. Новые направления в технологии переработки гидробионтов // Перспективы развития рыбохозяйственного комплекса России - ХХI век: Тез. научно-практической конференции. - Москва. - июнь. - 2002.

11. Пашук Л.К., Апрышко Г.Н., Трещалина Е.М. Препараты ДНК как потенциальные терапевтические средства // Хим.- фармац. ж. - 1995. - Т.29. - № 6. - С. 61-64.

12. Галкин В.В., Рассказов В.А. Материалы научной конференции ТИБОХ ДВО РАН.- Владивосток.- 1998. 

Назад к списку