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 24-26-00178

НазваниеРазработка научно-методических основ переработки куриного яйца для производства функциональных пептидсодержащих пищевых ингредиентов

Руководитель Писков Сергей Иванович, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" , Ставропольский край

Конкурс №89 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

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

Ключевые слова Белки животного происхождения, инкубационное куриное яйцо, яично-эмбриональная масса, низкомолекулярные биоактивные пептиды, функциональные пищевые ингредиенты

Код ГРНТИ65.61.03


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Сегодня все большее внимание уделяется созданию продуктов функционального питания, ингредиенты которых через прямое или опосредованное воздействие способны оказывать регулирующее влияние на организм в целом или на его определенные системы и органы. Повышенный интерес к таким продуктам является результатом целого ряда проблем здоровья населения, которые можно решить не только средствами лекарственной терапии, но и продуктами питания. При этом одними из важных составляющих выступают оксидативный стресс, воспалительные реакции, а также микробный статус организма, образующие, так называемое патогенетическое партнерство, которое лежит в основе развития многочисленных нозологических единиц, среди которых социально распространенными являются метаболические расстройства, заболевания печени, нарушение опорно-двигательного аппарата. Особенно важной разработка функциональных продуктов является для санаторно-курортной сферы, где питанию отводится базовая роль в комплексе лечебно-профилактических мероприятий. Поэтому расширение ассортимента продуктов функционального назначения, способных не только повышать эффективность проводимых мероприятий, но и обеспечивать самостоятельный корригирующий эффект имеет для учреждений такой направленности принципиальное значение. Санаторно-курортное лечение занимает важное место среди прочих мер по профилактике различных заболеваний и укреплению здоровья человека. Ведущее место в реабилитационных и профилактических программах учреждений такой направленности остается за системой адекватного лечебно-профилактического питания, в которой в настоящее время наблюдается определенный кризис, значительно снижающий эффективность лечебных мероприятий. Основной причиной, вызывающей сложившуюся ситуацию, выступает то, что использование имеющихся «адресных» лечебных столов для коррекции патологии, особенно сочетанной, уже не является достаточно эффективным или, по крайней мере, не приводит к ожидаемой длительной и стойкой терапевтической ремиссии. В связи с этим в последние годы актуальным являются фундаментальные и практические изыскания в области технологий получения новых функциональных пищевых ингредиентов, обладающих одновременно высокой антиоксидантной, противовоспалительной и микробиотической активностью. Путь решения проблемы видится в расширении возможности использования биоактивных пептидов функциональные свойства, которых отвечают в полной мере названным требованиям. Биоактивные пищевые пептиды наряду с эндогенными могут оказывать регуляторное влияние на главные системы организма посредством их антиоксидантного, противовоспалительного, микробиотического свойств. В качестве одного из перспективных альтернативных источников биоактивных пептидов можно рассмотреть инкубационное куриное яйцо, обладающие максимальной полноценностью в биохимическом отношении, высокой метаболической активностью, возможностью управлять процессами метаболизма на ранних этапах развития тканей. Перечень белков в эмбриональных тканях птиц значительно выше, чем в неинкубационном яйце и все они, так или иначе, функционально активны. Приоритеты данного сырья неоспоримы, однако вопрос о максимальной реализации всех его потенций решается только с помощью технологий, в которых гидролиз выступает традиционным способом получения пептидов. При этом принципиальным моментом является изучение приоритетных сторон различных методов гидролиза, а в последующем и выборе наиболее рациональных, позволяющих рассчитывать на получение высокого содержания биоактивных пептидов, отличающихся комплексом специфических свойств. Это является фундаментальной концептуальной основой планируемых исследований. В качестве функциональных ингредиентов будут изучаться различные пептидные комплексы, полученные на основе гидролизатов белков инкубационного куриного яйца и заключенные в оптимальную форму для комбинации с пищевыми продуктами.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Определена целесообразность использования белков эмбриональных и внеэмбриональных тканей инкубированного до 10 суток оплодотворенного куриного яйца. Антирадикальная активность субстанций полученных из компонентов куриных яиц возросла более чем в 3 раза на 5-е сутки и дополнительно на 38,6% на 10-е сутки по отношению к 5-м суткам. Общая антиоксидантная активность возросла на 18,9% на 5-е сутки и на 24,3% на 10-е сутки по сравнению с яйцами до инкубации. На 10-е сутки регистрируется увеличение количества высокомолекулярных белков, что свидетельствует об активации ферментативных процессов в тканях. При подборе факторов прижизненного воздействия на куриный эмбрион (КЭ) установлено, что под влиянием озона и повышенной температуры на 10-е сутки инкубации отмечается прирост массы КЭ и общего количества белка в эмбриональных тканях. Остальные факторы не демонстрируют стимулирующего влияния на изучаемые параметры. При оценке влияния озона при инкубации, доказана его дезинфицирующая эффективность, обеспечивающая снижение уровня общей микробной обсемененности при двукратной и трехкратной обработке на 30% и 40%. В качестве метода деструкции эмбриональных тканей выбран метод гомогенизации при помощи ножевого перемешивающего устройства типа гомогенизатор Sterilmixer 12 (PBI). В ходе исследования было получено несколько вариантов гидролизатов: кислотный, два ферментативных и два смешанных. Сырьем служила лиофилизированная обезжиренная петролейным эфиром эмбрионально-яичная масса, полученная по методике, описанной в наших предыдущих исследованиях. Во всех полученных гидролизатах присутствуют пептиды и широкий спектр аминокислот. Установлено, что применение кислотно-ферментативного типа гидролиза приводит к значительной трансформации белков КЭ в пептиды и аминокислоты (больше 60%), отражая эффективность гидролиза. По всем физико-химическим характеристикам (пептиды, свободные аминокислоты, аминный азот, сухой остаток) лучшими оказались смешанные кислотно-ферментативные гидролизаты. Наличие в их составе пептидов отмечено уже на стадии стерилизующей фильтрации 0,2 мкм, при этом их количество составило более 94%. Общий азот, а также белковые продукты гидролиза после последовательной ультрафильтрации снижаются не значительно. Разработан метод препаративного фракционирования пептидсодержащих субстанций, включающий этапы обессоливания и ионообменной жидкостной хроматографии. Преимуществами предложенного метода являются высокая степень автоматизации процесса и простота масштабирования объемов получаемого препарата. Получены 6 экспериментальных серий фракционированных пептидов для последующего анализа специфической биологической активности. Смешенные гидролизаты проявили максимальную антиоксидантную, противовоспалительную активность и гипотензивный эффект in vitro. При этом смешанный гидролизат с нейтразой несколько уступает по биологической активности гидролизату с алкалазой. У смешанного гидролизата с алкалазой не отмечено достоверной разницы в показателях между фракциями, что подтверждает наличие специфических биоактивных пептидов на стадии очистки 0,2 мкм. Антимутагенное действие было исследовано у гидролизатов с очисткой 10 кДа и 3 кДа, при этом достоверные различия в числе ревертантов были получены только для образцов фракций смешанного гидролизата с алкалазой. Обе фракции гидролизата проявили антимутагенный эффект по отношению к S. typhimurium ТА 98 и к S. typhimurium ТА 100. Также обе фракции смешанного гидролизата с алкалазой показали умеренно выраженное антимикробное действие к E. coli АТСС 8739, а к S. aureus АТСС 6538 умеренно выраженное и слабое антимикробное действие. Учитывая данные по преобладанию биологической активности у смешанных гидролизатов, они были выбраны для дальнейших исследований на культуре клеток. Выявлено, что смешанные гидролизаты с алкалазой и нейтразой не обладают цитотоксическим действием по отношению к фибробластам куриных эмбрионов при концентрациях пептидов: 0,04 – 308 мкг/мл и не изменяют морфологию клеток. Проведена оценка острой и хронической токсичности смешанного гидролизата с алкалазой на белых крысах линии Вистар. Для этого был приготовлен сублимат β-циклодекстрина и смешанного гидролизата с алкалазой (ЦД/СГА). В результате изучения острой токсичности ЦД/СГА выявлено, что при внутрижелудочном введении дозы 2500 мг/кг летальных эффектов достичь не удается. Хроническая токсичность оценивалась при скармливании ЦД/СГА в дозе 500 мг/кг ежедневно в составе носителя (мучные пилюли) в течение 60-ти дней, при этом по общему состоянию и поведению опытные животные не отличались от контрольных. Динамика прибавки массы тела во всех группах находилась в пределах нормы для этого вида животных. По результатам клинического (эритроциты, гемоглобин, лейкоциты, гематокрит) и биохимического (общий билирубин, АСТ, АЛТ, ЩФ, общий белок, глюкоза, холестерин, фосфор, кальций) анализов крови опытные группы не имели статистически значимых отличий. Уровень исследуемых показателей соответствовал параметрам физиологической нормы для данного вида животных. Патологоанатомическое исследование внутренних органов не выявило патологических изменений. Следовательно, ЦД/СГА по степени токсичности относится к IV классу опасности – вещества малоопасные. Полученные результаты подтверждают целесообразность выбора отдельных технологических приемов и их рационального сочетания и открывают перспективы для использования, полученной субстанции (смешанного гидролизата с алкалазой) в качестве пептидсодержащего пищевого ингредиента для включения в функциональные продукты. Опубликовано 3 научных статьи из которых одна Q1 в издании, индексируемом базами данных Web of Science Core Collection и Scopus. Все запланированные на данном этапе проекта научные результаты достигнуты.

 

Публикации

1. Тимченко Л.Д., Писков С.И., Шахбанов М.Ш., Ржепаковский И.В., Сизоненко М.Н., Аванесян С.С., Нагдалян А.А., Ребезов М.Б. Эффективная технология дезинфицирующего озонирования инкубационных куриных яиц Аграрная наука, 387(10): 51–61 (год публикации - 2024)
10.32634/0869-8155-2024-387-10-51-61

2. Ржепаковский И.В., Писков С.И., Аванесян С.С., Курченко В.П., Шахбанов М.Ш., Сизоненко М.Н., Тимченко Л.Д., Ковалева И.А., Озбек Х.Н., Гогус Ф., Поклар Н., Нагдалян А.А. Analysis of bioactive compounds of hen egg components at the first half of incubation Journal of Food Science, 1–20 (год публикации - 2024)
10.1111/1750-3841.17596

3. Черников С.В., Тимченко Л.Д., Шахбанов М.Ш., Какулия Е.В., Гусаков Д.А. Динамика корреляционной взаимосвязи между уровнем альфафетопротеина, общего белка в гомогенате куриного эмбриона и его морфометрическими показателями Современные вопросы биомедицины , T. 8 (S1) (год публикации - 2024)
10.24412/2588-0500-2024_08_S1_16


Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Смешанный последовательный гидролиз белоксодержащей обезжиренной эмбрионально-яичной массы с использованием 0,5% соляной кислоты и алкалазы дал возможность получить субстанцию с высоким содержанием биологически активных пептидов. Полученные результаты показывают эффективность использования электродиализа для деминерализации гидролизатов белков куриного эмбриона при незначительных потерях пептидов и аминокислот. Процесс капсулирования комплекса βЦД и гидролизата с применением метилцеллюлозы и альгината натрия показал эффективность включения продуктов гидролиза на уровне 54,4% с сохранением антиоксидантной активности на 79,2%. Разработанные схемы легли в основу технических условий и технических инструкций. Гидролизат СГА и порошок β-ЦД/СГА в течении 6 месяцев сохраняют свои основные физико-химические характеристики, что может быть основанием для установления срока годности данных субстанций - 6 месяцев. Гидролизат СГА не обладает стимулирующим действием по отношению к культуре клеток HeLa при концентрациях пептидов 78 – 2500 мкг/мл и не оказывает цитотоксическое действие на культуру Vero при концентрациях пептидов 78 – 1250 мкг/мл, не меняет морфологию клеток. Доказаны антиоксидантные свойства СГА на модели окислительного стресса куриного эмбриона. Активные формы кислорода оказывают неблагоприятное влияние на морфогенез сердца. Доказано, что введение СГА в инкубационное яйцо препятствовало гипертрофии сердца куриного эмбриона, усилило антиоксидантную способность кровеносных сосудов хориоаллантоисной оболочки и тем самым снизило силу атаки реактивных форм кислорода. Получены результаты экспериментального изучения противовоспалительных свойств СГА на модели формалинового отека лапы у крыс. Микротомографически подтверждено, что в сравнении с модельной группой животных применение СГА у крыс сопровождалось меньшим развитием отека. Процент ингибирования воспалительного отека лапы составил 7,9%. Применение СГА уменьшило признаки экспериментального повреждения печени крыс, вызванного свободными радикалами, образованными в результате метаболизма тетрахлорметана. Установлено положительное влияние гидролизата СГА на микрофлору кишечника белых крыс при моделировании дисбиоза. Так пероральное кормление крыс СГА в течении 10 суток в концентрациях 0,4 мл/кг и 2,4 мл/кг после антибиотикотерапии увеличило количество E. coli и Lactobacillus, а в концентрации 2,4 мл/кг снизило количество Candida в нативном кале. Получены гистоморфологические данные, подтверждающие, что СГА снижает выраженность развития патологических процессов в кишечнике животных в условиях экспериментального антибиотик-ассоциированного дисбактериоза. Установлена гипогликемическая активность СГА на животных. Согласно Gluc-HET анализу на модели хориоаллантоисной оболочки куриного эмбриона введение СГА в дозе 50 мкл/яйцо проявилось достоверным снижением уровня глюкозы в крови. У диабетических крыс 14-ти дневное пероральное введение САГ (8 мг/кг) сопровождалось достоверным снижением концентрации глюкозы. Гибель животных в уменьшилась на 20%. Экспериментально показано, что СГА оказывает положительное влияние на показатели минеральной плотности кости. После 60-ти дневного перорального введения СГА крысам наблюдалась тенденция к увеличению объемной доли костных трабекул в дистальной части метафиза бедренной кости (BV/TV). Выявлено снижение величины показателей SMI и TbPf, рост которых отражает потерю прочности кости как результат изменений структуры трабекул от пластин до стержней к сферам, что указывает на восстановление микро-архитектурной структуры бедренной кости. Всесторонний анализ профиля биологической активности гидролизата СГА подтвердил его исключительный потенциал в нескольких терапевтических областях. Обширная оценка in silico, in vitro и in vivo показала, что это богатое пептидами вещество обладает широким спектром полезных эффектов, что делает его многообещающим кандидатом для многофункционального применения. Цифровой анализ идентифицированных пептидных последовательностей выявил перспективные кандидаты для дальнейших исследований in vivo. Из 7 пептидов, первоначально идентифицированных с помощью цифрового скрининга, 5 представляли собой новые последовательности, которые ранее не были зарегистрированы в существующих базах данных. Оставшиеся 2 пептида уже были известны своей ингибирующей активностью в отношении АПФ, что подтверждено базой данных BIOPEP-UWM. Особо следует отметить подтверждение высокой потенциальной эффективности пептидов FDKLPGF и FDKLPGFG, оба из которых получены из овальбумина. Эти последовательности продемонстрировали исключительные связывающие способности, взаимодействуя с 21 сайтом связывания человеческого АПФ1. Более того, они показали значительную стабильность в кишечной среде и продемонстрировали дополнительный потенциал для противораковых применений. Эти результаты свидетельствуют о том, что идентифицированные пептиды заслуживают дальнейшего исследования посредством синтетического производства и тестирования in vivo для полной оценки их терапевтического потенциала. Сочетание новизны, высокой аффинности связывания, стабильности и многофункциональной активности делает их привлекательными кандидатами для разработки функциональных пищевых ингредиентов и фармацевтических препаратов, направленных на лечение различных заболеваний. СГА представляет собой ценный ресурс для разработки функциональных пищевых ингредиентов и потенциальных фармацевтических препаратов с многофункциональными преимуществами для здоровья. Особенно перспективными являются такие пептиды, как FDKLPGFG, QHEELPLPL, VLLPDEVSGLE, LPSPTPK и FPMPVIR, которые показали высокий потенциал для дальнейших исследований in vivo.

 

Публикации

1. Ржепаковский И.В., Писков С.И., Аванесян С.С., Дудчик Н.В., Сизоненко М.Н., Тимченко Л.Д., Курченко В.П., Осадчий А.А., Нагдалян А.А., Джафари С.М. Functional and health-promoting bioactivities of fractions derived from chicken embryo hydrolysates Food Research International, Vol. 219, 117058 (год публикации - 2025)
10.1016/j.foodres.2025.117058

2. Ржепаковский И.В., Писков С.И., Аванесян С.С., Сизоненко М.Н., Поветкин С.Н., Тимченко Л.Д., Шахбанов М.Ш., Нагдалян А.А., Ребезов М.Б. Влияние различных методов сушки на некоторые физико-химические свойства и антиоксидантную активность гидролизата белков куриного эмбриона Аграрная наука, 399 (10): 182–190. (год публикации - 2025)
10.32634/0869-8155-2025-399-10-182-190

3. Ржепаковский И.В., Аванесян С.С., Писков С.И., Шахбанов М.Ш., Сизоненко М.Н. Деминерализация и капсулирование гидролизата белков куриного эмбриона Ставрополь: Издательство «Бюро новостей», СОВРЕМЕННЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ БИОТЕХНОЛОГИИ: ВЕКТОР НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ЛИДЕРСТВО Материалы X Международной научно-практической конференции. Ставрополь, 2025. - С. 198-202. (год публикации - 2025)


Возможность практического использования результатов
Полученные результаты повысят экономическую эффективность пищевой и фармацевтической промышленности, как результат создания новых пептидсодержащих субстанций на основе белков куриных эмбрионов. Кроме того разработанные технологические приемы могут быть использованы для совершенствования переработки молочного сырья и сырья рыбоперерабатывающей промышленности.