Биотехнологическая модификация вторичных ресурсов переработки масличного сырья, как альтернативного источника получения комплекса биологически активных гликолипидов

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 21-16-00053

НазваниеБиотехнологическая модификация вторичных ресурсов переработки масличного сырья, как альтернативного источника получения комплекса биологически активных гликолипидов

Руководитель Герасименко Евгений Олегович, Доктор технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" , Краснодарский край

Конкурс №55 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 06 - Сельскохозяйственные науки; 06-302 - Функциональные и специальные продукты питания

Ключевые слова Гликолипиды; полярные липиды; биотехнологии; химия липидов; пищевые микроингредиенты; биологически активные вещества; функциональные продукты питания; глубокая переработка вторичных ресурсов; объектно-ориентированные базы данных, методы инструментального анализа

Код ГРНТИ65.53.91

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Разработка инновационных технологий, в том числе с использованием биотехнологических методов, выделения новых видов биологически активных веществ из продовольственного сырья и вторичных продуктов его переработки с целью создания на их основе эффективных физиологически и технологически функциональных микроингредиентов для использования в технологиях продуктов функционального, специализированного, а также персонифицированного питания составляет одно из актуальных направлений научных исследований в России и за рубежом. Полярные липиды характеризуются широким спектром биологической активности, проявляемой на клеточной уровне, а также полифункциональными технологическими свойствами. Именно эта группа соединений является объектом актуальных научных исследований в области липидологии и нутрициологии. Среди разнообразия полярных липидов в последние годы усилился интерес к гликолипидам – веществам, объединяющим широкую гамму соединений различного состава и строения, общим для которых является наличие двух фрагментов молекулы – липидного и углеводного, связанных между собой гликозидной связью. В зависимости от химического состава и строения гликолипиды проявляют различные физиологически функциональные свойства, включая гемолитические, противовирусные, антиканцерогенные, иммуномодулирующие, противовоспалительные, гипохолестеринемические, гиполипидемические и другие. Гликолипидам также присущи технологически функциональные свойства, обусловленные их поверхностной активностью: эмульгирующие, солюбилизирующие, антиадгезионные и другие. Все это, а также проявляемая большинством гликолипидов антибактериальная активность, определяет интерес к их использованию в качестве перспективных пищевых микроингредиентов, биологически активных добавок к пище и субстанций для производства и фармацевтических препаратов. Природное происхождение, отсутствие цитотоксичности, а также высокая стабильность в широком диапазоне изменения рН, в присутствии различных солей, а также в достаточно широком диапазоне температур делает гликолипиды перспективной альтернативой для использования в технологиях продуктов специализированного и функционального питания в качестве микроингредиентов, сочетающих физиологически и технологически функциональные свойства. Согласно имеющимся данным, в составе липидов семян масличных растений содержится около 0,5 % гликолипидов, из которых более 50% составляют гликоглицеролипиды. В процессе получения растительных масел большая часть гликолипидов извлекается из семян в составе сопутствующих триацилглицеринам веществ. Являясь полярными веществами и обладая поверхностно-активными свойствами, основная часть гликолипидов совместно с фосфолипидами удаляется из масла в процессе его переработки и при проведении гидратации переходит в фосфолипидную эмульсию. Соотношение фосфолипидов и гликолипидов в фосфолипидных эмульсиях в среднем составляет 4:1. При удалении влаги из фосфолипидной эмульсии в качестве конечного продукта получают жидкий лецитин (пищевая добавка Е 322). Производственные мощности маслоперерабатывающих предприятий России позволяют вырабатывать более 100 тыс. тонн в год жидких лецитинов, однако, в силу особенностей перерабатываемого сырья и используемых технологий, более 70% из них являются некондиционной продукцией и позиционируются как вторичные отходы под наименованием фосфатидный концентрат. Кроме того, ряд предприятий, использующих кислотную или энзимную гидратацию, производят «кислые» или «энзиматически модифицированные» фосфолипидные эмульсии, которые до настоящего времени не находят эффективного использования. Учитывая достаточно высокое содержание гликолипидов, вышеуказанные виды вторичных продуктов переработки растительных масел, представляются наиболее перспективным, доступным и экономически выгодным сырьем для выделения гликолипидов в виде самостоятельного продукта в промышленном объеме. До настоящего времени работы по выделению гликолипидов из масличного сырья и в том числе из фосфатидных концентратов и различных видов фосфолипидных эмульсий практически не проводились. Во многом, это обусловлено сложностью разделения гликолипидов и фосфолипидов, являющихся основными полярными липидами масличных семян, а также отсутствием простых надежных методов идентификации и определения содержания и состава гликолипидов. Таким образом, научная значимость и новизна решения проблемы выделения гликолипидов из вторичных продуктов переработки масличного сырья заключается в необходимости разработки новых научных подходов, технологической концепции и инновационных методов разделения полярных липидов, содержащихся в масличном сырье и продуктах его переработки. Актуальность проведения исследований в области разработки технологии выделения гликолипидов в виде самостоятельного стабильного биологически активного продукта подтверждается приоритетами государственной политики РФ в области здорового питания на период до 2020 года, а также соответствием задач проекта мероприятиям Стратегии повышения качества пищевой продукции в РФ до 2030 года. Научная новизна планируемых исследований заключается в следующем. Впервые будут получены и систематизированы данные по качественному и количественному составу отдельных групп и видов полярных липидов в масличном сырье и вторичных продуктах переработки растительных масел, получаемых отечественными маслоперерабатывающими предприятиями. Впервые будет создана объектно-ориентированная база данных для определения эффективного сырьевого источника получения отдельных групп полярных липидов, в том числе отдельных видов гликолипидов, на которую будет подана заявка на свидетельство об официальной регистрации баз данных. Будут выявлены механизмы биотехнологических модификаций полярных липидов, позволяющие дифференцировать фосфолипиды и гликолипиды под воздействием современных ферментных препаратов на основе фосфолипаз различных видов, при варьировании параметров реакционной системы (рН, температура, гидродинамический режим, время взаимодействия, катализатор). Новизна проводимых исследований по разработке способа выделения гликолипидов из фосфатидных концентратов и фосфолипидных эмульсий различных видов заключается в использовании нового вида сырья, так как существующие исследования, в основном, были ориентированы на химический, энзиматический и микробиологический синтез из субстратов, содержащих липидные и углеводные компоненты. Новизна разрабатываемого способа также будет состоять в применении инновационных технологических и технических решений, ориентированных на последующее масштабирование для промышленного применения, что исключает использование ранее применяемых в препаративных методах разделения полярных липидов токсичных растворителей (метанола), колоночной хроматографии и др. Проведение исследований в рамках проекта позволит получить новые перспективные микроингредиенты, отличающиесясоставом гликолипидов, обладающие широким спектром технологически и физиологически функциональных свойств, которые после проведения дальнейших медико-биологических испытаний могут стать новым видом эффективных биологически активных добавок, обладающих наряду с технологически функциональными свойствами физиологической активностью, которые будут востребованы не только в России, но и на мировом уровне.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Бутина Е.А., Герасименко Е.О., Калманович С.А., Бугаец И.А., Дубровская И.А., Ильинова С.А., Копытова Н.С., Сонин С.А. RESEARCH ON THE RHEOLOGICAL PROPERTIES OF SOY LECITHINS PRODUCED IN RUSSIA Bioscience Biotechnology Research Communications, Volume 14 Number (4) Oct-Nov-Dec 2021 (год публикации - 2021)

2. Герасименко Е.О., Алпатова Н.В., Копытова Н.С., Слоболдяник М.В., Воронцова О.С. «Исследование продуктов окислительной полимеризации полярных липидов» Известия вузов. Пищевая технология (год публикации - 2022)

3. Локтионов С.С., Кабратай И., Бутина Е.А., Копытова Н.С., Дубровская И.А. Идентификация состава полярных липидов подсолнечного лецитина Известия высших учебных заведений. Пищевая технология., №6, 2022 (год публикации - 2022)

4. Герасименко Е.О., Слободяник М.В., Шаззо А.Ю., Ильинова С.А., Способы получения гликолипидов методом ферментативного гидролиза.Часть1 Известия высших учебных заведений. Пищевая технология., №6, 2022 (год публикации - 2022)

5. Герасименко Е.О., Слободяник М.В., Сонин С.А., Попкова П.С. Гликолипиды - перспективный ингредиент в пищевых и фармацевтических технологиях Новые технологии, №4, 2022 (год публикации - 2022)

6. Локтионов С.С., Кабратай И., Бутина Е.А., Копытова Н.С., Дубровская И.А. Исследование состава полярных липидов подсолнечного лецитина методом высокоэффективной жидкостной хроматографии Известия высших учебных заведений. Пищевая технология., №6, 2022 (год публикации - 2022)

7. Слободяник М.В., Жданов Д.Д., Алпатова Н.В. Способы получения гликолипидов методом ферментативного гидролиза.Часть 2 Известия высших учебных заведений. Пищевая технология., №1, 2023 (год публикации - 2023)

8. Е. О. Герасименко, М. В. Слободяник, Н. С. Копытова Технология получения гликолипидов методом биодеструкции с использованием фосфолипазы С Известия высших учебных заведений. Пищевая технология., №5-6 (год публикации - 2023)

9. Е.О. Герасименко, М.В. Слободяник, А.Ю. Шаззо, С.А. Ильинова, Д.Д. Жданов, Н.В. Алпатова Оптимизация условий ферментативного гидролиза для выделения гликолипидов из фосфатидных концентратов Известия высших учебных заведений. Пищевая технология, №2-3 (392) (год публикации - 2023)
10.26297/0579-3009.2023.2-3.6

10. Е.О. Герасименко, Е.А. Бутина, М.В. Слободяник, Н.С. Копытова Гликолипиды вторичных продуктов переработки масличного сырья: состав, свойства, получение Е.О. Герасименко, Е.А. Бутина, М.В. Слободяник, Н.С. Копытова. Гликолипиды вторичных продуктов переработки масличного сырья: состав, свойства, получение: монография. Краснодар: Изд. КубГТУ, 2024 (год публикации - 2024)

11. Локтионов С.С., Копытова Н.С., Воронцова О.С. Исследование гликолипидного состава подсолнечных лецитинов методом обращено-фазовой ВЭЖХ-МС Известия высших учебных заведений. Пищевая технология., №2-3 (год публикации - 2024)

12. Герасименко Е.О., Слободяник М.В., Попкова П.О., Сонин С.А. Технология выделения комплекса гликолипидов из фосфатидных концентратов Известия высших учебных заведений. Пищевая технология., №1 (год публикации - 2024)

13. Слободяник М.В., Герасименко Е.О., Ветвицкая К.А. Совершенствование ферментативного гидролиза фосфолипидсодержащих продуктов. Известия высших учебных заведений. Пищевая технология., №2-3 (год публикации - 2024)

14. Бутина Е.А., Дубровская И.А., Ильинова С.А., Попкова П.О. Физико-химические и функциональные свойства гликолипидных комплексов, выделенных из растительного сырья Известия высших учебных заведений. Пищевая технология., №4 (год публикации - 2024)

15. Локтионов С.С., Бутина Е.А., Копытова Н.С., Дубровская И.А. Сравнительное исследование фракций полярных липидов подсолнечного и соевого лецитинов методом обращено-фазовой ВЭЖХ-МС Известия высших учебных заведений. Пищевая технология., №1 (год публикации - 2024)

Публикации