Развитие методов зеленой электрохимии для повышения эффективности пищевого производства: молекулярные, поликомпонентные и клеточные биологические мишени электрохимически активированного водного раствора

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 20-16-00019

НазваниеРазвитие методов зеленой электрохимии для повышения эффективности пищевого производства: молекулярные, поликомпонентные и клеточные биологические мишени электрохимически активированного водного раствора

Руководитель Погорелов Александр Григорьевич, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической и экспериментальной биофизики Российской академии наук , Московская обл

Конкурс №45 - Конкурс 2020 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 06 - Сельскохозяйственные науки; 06-301 - Технология пищевых продуктов

Ключевые слова электрохимически активированные водные растворы, пищевое производство, функциональное питание, макронутриенты, гель, эмульсия, суспензия, клеточная мембрана, пристеночное пищеварение, молекулярная спектрометрия, ультраструктурный анализ, гель-электрофорез, высокоэффективная жидкостная хромотография, спектрофотометрия

Код ГРНТИ65.13.23

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект направлен на проведение фундаментальных научных исследований действия метастабильного электрохимически активированного водного раствора (ЭХАР) на молекулярные, поликомпонентные и клеточные составляющие биологической матрицы, которая является основой всех видов исходного сырья для производства продуктов питания. Результаты исследований послужат теоретической базой для разработки инновационных технологий, с целью повышения эффективности пищевых производств и качества конечного продукта. В области производства пищевых продуктов показано множество технологических эффектов, обусловленных применением ЭХАР. В этом плане перспективным видится поиск закономерностей действия таких метастабильных растворов на биологические системы, соответствующие разным этапам и целям производственного цикла. Актуальность и практическая значимость проекта обусловлены тем, что новые подходы к решению прикладных задач в пищевом производстве обеспечивает исследование конкретной группы биологических мишеней, а именно: – молекулы основных макронутриентов (белки, включая гликопротеины; липиды, в том числе фосфолипиды; полисахариды различного строения). В зависимости от амфифильности данного класса биомолекул изучают водный раствор (белки, модифицированный крахмал, агар) или водные суспензии исходного вещества (фосфолипиды, липиды, крахмал); – в иерархии биологических мишеней к классу биомолекул примыкают клеточная мембрана, основой строения которой является фосфолипидный бислой и встроенные в него белки. Интерес к биомембранам вызван тем, что ряд технологий (производство напитков брожения, сыроделие) предусматривает использование веществ, например ферменты, аккумулированные в цитоплазме изолированной клетки. В этом случае эффективность технологии определяет время и качество разрушения мембраны. Учитывая особенность ее строения, обработка ЭХАР может значительно ускорить процесс. При этом, воздействие остается экологически безопасным и не несет техногенной нагрузки; – в ряде исследований, исходя из эмпирических данных, проводят математическое моделирование воздействия ЭХАР на поликомпонентные пищевые системы с целью прогноза возможных технологических эффектов. Тем не менее, большинство работ ограничивается только констатацией результатов и их описанием. В связи с этим научный интерес представляет направленное экспериментальное изучение обнаруженных эффектов на уровне сложных по составу и свойствам пищевых систем (гель, эмульсия, гомогенат), с использованием современных физико-химических методов и молекулярного анализа; – отобранные биологические мишени должны быть доступны действию ЭХАР во временном интервале метастабильного состояния воды. По критерию доступности, наиболее сложным объектом является клетка в составе ткани. В качестве такой системы мы рассматриваем слизистый эпителий тонкой кишки, который включает в себя все типы рассматриваемых биологических мишеней: молекулярную (гликопротеиновый комплекс слизи), мембранную (апикальная мембрана энтероцита) и саму всасывающую клетку. Клинические испытания показали, что католит (фракция электрохимически активированной воды) оказывает положительный эффект при ряде патологий (заболевание желудочно-кишечного тракта, диабет, нейродегенеративные изменения, склероз). По лечебному действию, которое оказывает католит, фракцию восстановленной воды следует рассматривать в ряду продуктов функционального питания. Полагают, что длительное потребление католита способствует компенсации накопления активных форм кислорода в организме. При всей привлекательности данной гипотезы остается не изученной проблема морфо-функциональной трансформации комплекса энтерального эпителия в условиях хронического потребления вместо обычной воды ее восстановленной фракции (католита). Научную новизну данного проекта определяет поставленная цель – получение новых фундаментальных знаний о физико-химических механизмах и эффектах действия метастабильной фракции воды на биологические мишени разного уровня сложности. В качестве таких мишеней выбраны: молекулы макронутриентов (белки, липиды, включая фосфолипиды, и полисахариды), основные пищевые поликомпонентные композиции (эмульсия, суспензия, гель, гомогенат), клетки энтерального эпителия и амилолитическая активность, как критерий эффективности пристеночного пищеварения, регулирующего расщепление питательных веществ и трансмембранный транспорт аминокислот и сахаров в организм.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Погорелов А.Г., Степанова Т.А., Панаит А.И., Погорелова М.А., Суворов О.А., Гулин А.А. NANOFORMULATIONS: CLINOPTILOLITE-BASED CAPSULE WITH LECITHIN SHELL International Journal of Pharmaceutical Research and Allied Sciences, Int j pharm res allied sci 2020;9(3):125-30 (год публикации - 2020)

2. Погорелов А.Г., Степанова Т.А., Панаит А.И., Балашов В.А., Гулин А.А., Погорелова В.Н. A NANOCAPSULE BASED ON NATURAL MINERAL CLINOPTILOLITE SURROUNDED BY A LECITHIN ENVELOPE Биофизика (Biophysics, Russian Federation), Biophysics, 2020, Vol. 65, No. 5, pp. 742–746 (БИОФИЗИКА, 2020, том 65, № 5, с. 872–877) (год публикации - 2020)
10.1134/S0006350920050140

3. Погорелов А.Г., Макарова Н.П., Сысоева А.П., Погорелова В.Н. НЕИНВАЗИВНАЯ ЛАЗЕРНАЯ МИКРОТОМОГРАФИЯ ИЗОЛИРОВАННОГО ООЦИТА ЧЕЛОВЕКА Бюллетень экспериментальной биологии и медицины (Bulletin of Experimental Biology and Medicine) (год публикации - 2020)

4. Суворов О.А., Панаит А.И., Воложанинова С.Ю., Кузнецов А.Л., Ипатова Л.Г., Погорелов А.Г. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ И ОСНОВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРОЛИЗОВАННОЙ ВОССТАНОВЛЕННОЙ ВОДЫ НА ЧЕЛОВЕКА Вестник ЮУрГу. Серия "Пищевые и биотехнологии", Вестник ЮУрГУ. Серия «Пищевые и биотехнологии». – 2020. – Т. 8, № 4. – С. 104–110. (год публикации - 2020)
10.14529/food200413

5. Погорелов А.Г., Степанова Т.А., Погорелова В.Н., Суворов О.А., Гулин А.А. NUTRITION ADDITIVE OF E322 AS PHOSPHATIDYLCHOLINE SOURCE FOR ENVELOPE IN NANOSCALE FORMULATION Актуальные вопросы биологической физики и химии (Russian Journal of Biological Physics and Chemistry), Актуальные вопросы биологической физики и химии, 2020, том 5, № 2, с. 286-290 (Russian Journal of Biological Physics and Chemistry, 2020, vol. 5, No. 2, pp. 286-290) (год публикации - 2020)

6. Погорелов А.Г., Макарова Н.П., Калинина Е.А., Панаит А.И., Погорелова В.Н., Сухих Г.Т. LASER MICROTOMOGRAPHY FOR IVF OOCYTE OF HUMAN DOKLADY BIOCHEMISTRY AND BIOPHYSICS (ДОКЛАДЫ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК. НАУКИ О ЖИЗНИ), DOKLADY BIOCHEMISTRY AND BIOPHYSICS, Volume 498, Issue1, Page 190-192 (ДОКЛАДЫ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК. НАУКИ О ЖИЗНИ, 2021, том 498, с. 264–267) (год публикации - 2021)
10.1134/S1607672921030078

7. Погорелов А.Г ИНКУБАЦИОННЫЕ СРЕДЫ НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИ ВОССТАНОВЛЕННОЙ ВОДЫ РЕЦЕПТОРЫ И ВНУТРИКЛЕТОЧНАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ, Сборник статей международной конференции «Рецепторы и внутриклеточная сигнализация». – Серпухов: Типография Пятый Формат, 2021. – с. 756-760 (год публикации - 2021)

8. Погорелов А.Г., Ипатова Л.Г., Панаит А.И., Погорелова М.А., Гулин А.А., Погорелова В.Н. СПЕКТРОМЕТРИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИСАХАРИДОВ В РАСТВОРЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИ АКТИВИРОВАННОЙ ВОДЫ АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ, том 6, № 3, с. 511-515 (год публикации - 2021)

9. Погорелов А.Г., Ипатова Л.Г., Погорелова М.А., Кузнецов А.Л., Суворов О.А. СВОЙСТВА СЫВОРОТОЧНОГО АЛЬБУМИНА В ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИ АКТИВИРОВАННОЙ ВОДЕ (PROPERTIES OF SERUM ALBUMIN IN ELECTROCHEMICALLY ACTIVATED WATER) FOODS AND RAW MATERIALS (год публикации - 2022)

10. Попова А.И., Панаит А.И., Суворов О.А., Кузнецов А.Л., Ипатова Л.Г., Погорелов А.Г. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИ АКТИВИРОВАННОЙ ВОДЫ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ В ПРИКЛАДНОЙ БИОТЕХНОЛОГИИ ВЕСТНИК ЮЖНО-УРАЛЬСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ: ПИЩЕВЫЕ И БИОТЕХНОЛОГИИ, Вестник ЮУрГУ. Серия «Пищевые и биотехнологии». – 2021. – Т. 9, № 3. – С. 5–13 (год публикации - 2021)

11. Ипатова Л.Г., Кузнецов А.Л., Суворов О.А., Погорелов А.Г. CHANGE IN THE REDOX POTENTIAL OF ANIMAL PROTEIN SOLUTIONS IN ELECTROCHEMICALLY ACTIVATED WATER IOP CONFERENCE SERIES: EARTH AND ENVIRONMENTAL SCIENCE (INTERNATIONAL CONFERENCE ON WORLD TECHNOLOGICAL TRENDS IN AGRIBUSINESS, Международная конференция "Мировые технологические тренды в развитии сельского хозяйства" на базе Омского ГАУ им.П.А.Столыпина) (год публикации - 2022)

12. Бахир В.М., Погорелов А.Г., Суворов О.А., Козлов И.В. NON-REAGENT ELECTROCHEMICAL WATER PURIFICATION TECHNOLOGY FOR THE NEEDS OF AGRICULTURE IOP CONFERENCE SERIES: EARTH AND ENVIRONMENTAL SCIENCE (INTERNATIONAL CONFERENCE ON WORLD TECHNOLOGICAL TRENDS IN AGRIBUSINESS, Международная конференция "Мировые технологические тренды в развитии сельского хозяйства" на базе Омского ГАУ им.П.А.Столыпина) (год публикации - 2022)

13. Погорелов А.Г., Черных В.Я., Булавина Т.А., Суворов О.А., Кузнецов А.Л., Ипатова Л.Г. INVESTIGATION OF THE RHEOLOGICAL PARAMETERS OF A COMPLEX HOMOGENATE (DOUGH MODEL) PREPARED FROM FLOUR AND FRACTIONS OF AN ELECTROCHEMICALLY ACTIVATED WATER IOP CONFERENCE SERIES: EARTH AND ENVIRONMENTAL SCIENCE (INTERNATIONAL CONFERENCE ON PRODUCTION AND PROCESSING OF AGRICULTURAL RAW MATERIALS, Международная конференция "Производство и переработка пищевой и сельскохозяйственной продукции" на базе ВГУИТ) (год публикации - 2022)

14. Балашов В.А., Агладзе К.И., Погорелов А.Г. ПРИМЕНЕНИЕ ВОЛОКОННО-КЛЕТОЧНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ТРЁХМЕРНЫХ ТКАНЕЙ ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ БИОФИЗИКА, Материалы конференции «Теоретическая и экспериментальная биофизика», 14 апреля 2021 года. - Пущино : Синхробук (SynchrobookTM), 2021. - С. 13-14 (год публикации - 2021)

15. Погорелов А.Г., Панаит А.И., Кузнецов А.Л., Молчанова Е.Н., Суворов О.А., Ипатова Л.Г. Влияние электрохимически активированной воды на показатели качества теста и изделий из пшеничной муки Техника и технология пищевых производств., 2022. Т. 52. № 1. С. 156–167 (Food Processing: Techniques and Technology. 2022;52(1):156–167. In Russ.). Q4 (год публикации - 2022)
10.21603/2074-9414-2022-1-156-167

16. Погорелов А.Г., Гулин А.А., Погорелова В.Н., Панаит А.И., Станкевич А.А., Погорелова М.А. Impact of a Redox Balance on Polysaccharides in an Aqueous Solution Physics of Wave Phenomena., 2022, Vol. 30, No. 3, pp. 209–216. Q3 (год публикации - 2022)
10.3103/S1541308X22030086

17. Панова Т.А., Панаит А.И., Суханова Н.В., Попова М.Д., Суворов О.А., Погорелов А.Г. Физико-химические свойства и биологическая безопасность кулинарной продукции из муки и мяса: обзор предметного поля Цифровое общество: образование, наука, карьера: сборник научных трудов., М.: Изд-во МГУПП, 2021. С. 542-553 (год публикации - 2021)

18. Погорелов А.Г., Панаит А.И., Гулин А.А., Балашов В.А., Погорелова М.А. Эффект окислительно-восстановительного потенциала водного раствора на полисахариды Физика водных растворов: сборник трудов четвертой всероссийской конференции., М. - Издательство: ООО "МЕСОЛ", 20-22 декабря 2021 г. С.39 (год публикации - 2021)

19. Погорелов А.Г., Бахир В.М., Ипатова Л.Г., Козлов И.В., Кузнецов А.Л., Панаит А.И., Погорелова М.А., Суворов О.А. Биологические мишени зелёной электрохимии в технологиях пищевых производств: концепция, методы, приложения М.: Издательство ООО «Франтера». ISBN 978-5-94009-188-2., 2022. – 208 с. (год публикации - 2022)

20. Погорелов А.Г., Панаит А.И., Гулин А.А., Станкевич А.А., Погорелова В.Н., Иваницкий Г.Р. Natural Clinoptilolite Nanoparticles Coated with Phosphatidylcholine Doklady Biochemistry and Biophysics., 2022, Vol. 505, pp. 156–159 (Doklady Rossiiskoi Akademii Nauk. Nauki o Zhizni, 2022, Vol. 505, pp. 277–280). Q3 (год публикации - 2022)
10.1134/S160767292204007X

21. Погорелов А.Г., Ипатова Л.Г., Гулин А.А., Кузнецов А.Л., Станкевич А.А. Погорелова В.Н. Cпектрометрия раствора альбумина в электрохимически активированной воде Актуальные вопросы биологической физики и химии., 2022, том 7, № 4, с. 593-599 (Russian Journal of Biological Physics and Chemistry, 2022, vol. 7, No. 4, pp. 593-599) (год публикации - 2022)
10.29039/rusjbpc.2022.0566

22. Погорелов А.Г., Ипатова Л.Г., Кузнецов А.Л., Погорелова В.Н., Панаит А.И., Суворов О.А. Cпектрометрия раствора сывороточного альбумина в электрохимически активированной воде Актуальные вопросы биологической физики и химии. БФФХ-2022: сборник материалов XVII международной научной конференции., Севастополь, 19-23 сентября 2022 г. – С. 158 (год публикации - 2022)

Публикации