Дослідження процесів кріомеханохімії при розробці нанотехнологій добавок із хлорофілвмісних овочів та відкриття прихованих форм хлорофілу

Автор(и)

  • Raisa Pavlyuk Харківський державний університет харчування та торгівлі вул. Клочківська, 333, м. Харків, Україна, 61051, Україна https://orcid.org/0000-0003-3440-0451
  • Viktoriya Pogarskaya Харківський державний університет харчування та торгівлі вул. Клочківська, 333, м. Харків, Україна, 61051, Україна https://orcid.org/0000-0001-8031-5210
  • Aleksey Pogarskiy Харківський державний університет харчування та торгівлі вул. Клочківська, 333, м. Харків, Україна, 61051, Україна https://orcid.org/0000-0001-8714-9518
  • Ekaterina Dudnyk Харківський державний університет харчування та торгівлі вул. Клочківська, 333, м. Харків, Україна, 61051, Україна https://orcid.org/0000-0002-7229-7945
  • Svitlana Loseva Харківський державний університет харчування та торгівлі вул. Клочківська, 333, м. Харків, Україна, 61051, Україна https://orcid.org/0000-0002-1112-6616

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.185215

Ключові слова:

кріомеханохімія, кріогене «шокове» заморожування, хлорофілвмісні овочі, хлорофіл, оздоровчі продукти, приховані форми БАР

Анотація

Вивчено процеси кріомеханохімії при розробці харчових нанотехнологій добавок в формі заморожених паст в нанорозмірній формі із хлорофілвмісних овочів (ХВО): шпинату, зелені селери та петрушки. Нанотехнології засновані на використанні як інновації комплексної дії кріогенного «шокового» заморожування та низькотемпературного дрібнодисперсного подрібнення, що супроводжуються процесами кріомеханодеструкції та кріомеханохімії. Розроблені нанотехнології дають змогу не тільки зберегти хлорофіли a i b, β-каротин та інші БАР вихідної сировини, а також більш повно вилучити приховані неактивні зв’язані з біополімерами (білком, полісахаридами) форми БАР у вільну легкозасвоювану форму. Виявлено зв’язані неактивні форми хлорофілу та інших БАР в ХВО при переробці за кріотехнологією в оздоровчі продукти – заморожені кріопасти в нанорозмірній формі. Встановлено, що в ХВО в зв’язаній формі знаходиться в 3,0…3,5 раз більше хлорофілу та інших БАР, ніж можна екстрагувати із свіжих хлорофілвмісних овочів. Показано, що масова частка БАР в кріопастах із ХВО в 2,5…3,5 рази більше ніж у свіжих овочах. Розкрито механізм процесів збільшення.

Встановлено, що активність окислювальних ферментів (пероксидази та поліфенолоксидази) ХВО кріозаморожених з високою швидкістю залежить від кінцевої температури заморожування продукту. Встановлено, що заморожування до температури в середині продукту –35…–40 °С призводить до повної інактивації окислювальних ферментів, в той час як заморожування до –18 °С призводить до збільшення активності ферментів в 1,4…1,5 раз, як у випадку активації ферментів під дією теплової обробки сировини при +35 °С. Розкрито механізми процесів кріомеханохімії, які повязані з механокрекінгом та повною інактивацією окислювальних ферментів.

Розроблені кріопасти із ХВО не мають аналогів, є джерелом унікального комплексу БАР (хлорофілів a і b, β-каротину, L-аскорбінової кислоти, фенольних сполук та ін.). Із застосуванням отриманих кріопаст розроблена зелена лінійка оздоровчих продуктів, де добавки із ХВО виступають як натуральні барвники, згущувачі, стабілізатори текстури

Біографії авторів

Raisa Pavlyuk, Харківський державний університет харчування та торгівлі вул. Клочківська, 333, м. Харків, Україна, 61051

Доктор технічних наук, професор, Заслужений діяч науки і техніки України, лауреат Державної премії України

Кафедра технологій переробки плодів, овочів і молока

Viktoriya Pogarskaya, Харківський державний університет харчування та торгівлі вул. Клочківська, 333, м. Харків, Україна, 61051

Доктор технічних наук, професор, лауреат Державної премії України

Кафедра технологій переробки плодів, овочів і молока

Aleksey Pogarskiy, Харківський державний університет харчування та торгівлі вул. Клочківська, 333, м. Харків, Україна, 61051

Аспірант

Кафедра технологій переробки плодів, овочів і молока

Ekaterina Dudnyk, Харківський державний університет харчування та торгівлі вул. Клочківська, 333, м. Харків, Україна, 61051

Аспірант

Кафедра технологій переробки плодів, овочів і молока

Svitlana Loseva, Харківський державний університет харчування та торгівлі вул. Клочківська, 333, м. Харків, Україна, 61051

Доцент

Кафедра технологій переробки плодів, овочів і молока

Посилання

  1. Global Strategy on Diet, Physical Activity and Health: report of a Joint WHO/FAO/UNU (2010). Expert Consultation. Geneva: World Healt Organization.
  2. Kaprel'yants, L. V., Iorgacheva, K. G. (2003). Funktsional'nye produkty. Odessa: Druk, 312.
  3. Tutel'yan, V. A. (2010). Nauchnye osnovy zdorovogo pitaniya. Moscow: Panorama. Nauka i praktika, 816.
  4. Pavlyuk, R. Yu. (Ed.) (2017). Entsiklopediya pitaniya. Vol. 5. Biologicheski aktivnye dobavki. Kharkiv: Mir Knig, 406.
  5. Simahina, G. A., Ukrainets, A. I. (2010). Innovatsionnye tehnologii i produkty ozdorovitel'nogo pitaniya. Kyiv: NUHT, 295.
  6. Pavliuk, R. Yu. et. al. (2019). Nanotekhnolohiyi «NaturSuperFood» dlia zdorovoho kharchuvannia. Kharkiv: Fakt, 487.
  7. Wu, Z.-M., Wang, L., Zhu, W., Gao, Y.-H., Wu, H.-M., Wang, M. et. al. (2017). Preparation of a chlorophyll derivative and investigation of its photodynamic activities against cholangiocarcinoma. Biomedicine & Pharmacotherapy, 92, 285–292. doi: https://doi.org/10.1016/j.biopha.2017.05.052
  8. Burana-osot, J., Soonthornchareonnon, N., Hosoyama, S., Linhardt, R. J., Toida, T. (2010). Partial depolymerization of pectin by a photochemical reaction. Carbohydrate Research, 345 (9), 1205–1210. doi: https://doi.org/10.1016/j.carres.2010.04.007
  9. Özkan, G., Ersus Bilek, S. (2015). Enzyme-assisted extraction of stabilized chlorophyll from spinach. Food Chemistry, 176, 152–157. doi: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.12.059
  10. Derrien, M., Badr, A., Gosselin, A., Desjardins, Y., Angers, P. (2017). Optimization of a green process for the extraction of lutein and chlorophyll from spinach by-products using response surface methodology (RSM). LWT - Food Science and Technology, 79, 170–177. doi: https://doi.org/10.1016/j.lwt.2017.01.010
  11. Limantara, L., Dettling, M., Indrawati, R., Indriatmoko, Brotosudarmo, T. H. P. (2015). Analysis on the Chlorophyll Content of Commercial Green Leafy Vegetables. Procedia Chemistry, 14, 225–231. doi: https://doi.org/10.1016/j.proche.2015.03.032
  12. Sinha, N. K., H'yu, I. G. (2014). Nastol'naya kniga po pererabotke plodoovoshchnoy produktsii. Sankt-Peterburg: Professiya, 912.
  13. Stringer, M., Dennis, K. (2004). Ohlazhdennye i zamorozhennye produkty. Sankt-Peterburg: Professiya, 492.
  14. Pavlyuk, R., Pogarskaya, V., Cherevko, O., Pavliuk, V., Radchenko, L., Dudnyk, E. et. al. (2018). Studying the complex of biologically active substances in spicy vegetables and designing the nanotechnologies for cryosupplements and nanoproducts with health benefits. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (11 (94)), 6–14. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.133819
  15. Pavlyuk, R., Pogarska, V., Timofeyeva, N., Bilenko, L., Stukonozhenko, T. (2016). Exploring the processes of cryomechanodestruction and mechanochemistry when devising nano-technologies for the frozen carotenoid plant supplements. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (11 (84)), 39–46. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.86968
  16. Pavlyuk, R., Pogarska, V., Kakadii, I., Pogarskiy, A., Stukonozhenko, T. (2017). Influence of the processes of steam-thermal cryogenic treatment and mechanolysis on biopolymers and biologically active substances in the course of obtaining health promoting nanoproducts. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (11 (90)), 41–47. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.117654
  17. Evans, J. (2016). Emerging Refrigeration and Freezing Technologies for Food Preservation. Innovation and Future Trends in Food Manufacturing and Supply Chain Technologies, 175–201. doi: https://doi.org/10.1016/b978-1-78242-447-5.00007-1
  18. Espinoza Rodezno, L. A., Sundararajan, S., Solval, K. M., Chotiko, A., Li, J., Zhang, J. et. al. (2013). Cryogenic and air blast freezing techniques and their effect on the quality of catfish fillets. LWT - Food Science and Technology, 54 (2), 377–382. doi: https://doi.org/10.1016/j.lwt.2013.07.005
  19. Tuan Pham, Q. (2014). Freezing time formulas for foods with low moisture content, low freezing point and for cryogenic freezing. Journal of Food Engineering, 127, 85–92. doi: https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2013.12.007
  20. James, S. J., James, C. (2014). Chilling and Freezing. Food Safety Management, 481–510. doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-12-381504-0.00020-2
  21. Tu, J., Zhang, M., Xu, B., Liu, H. (2015). Effects of different freezing methods on the quality and microstructure of lotus (Nelumbo nucifera) root. International Journal of Refrigeration, 52, 59–65. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2014.12.015
  22. Tolstorebrov, I., Eikevik, T. M., Bantle, M. (2016). Effect of low and ultra-low temperature applications during freezing and frozen storage on quality parameters for fish. International Journal of Refrigeration, 63, 37–47. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2015.11.003
  23. The Effect of Storage Temperature on the Ascorbic Acid Content and Color of Frozen Broad Beans and Cauliflowers and Consumption of electrical Energy during Storage (2015). Gıda, 11 (5). Available at: https://doaj.org/article/f6cf2689b10743ff95faa483fd8d6956
  24. Misra, N. N., Koubaa, M., Roohinejad, S., Juliano, P., Alpas, H., Inácio, R. S. et. al. (2017). Landmarks in the historical development of twenty first century food processing technologies. Food Research International, 97, 318–339. doi: https://doi.org/10.1016/j.foodres.2017.05.001
  25. Min, K., Chen, K., Arora, R. (2014). Effect of short-term versus prolonged freezing on freeze–thaw injury and post-thaw recovery in spinach: Importance in laboratory freeze–thaw protocols. Environmental and Experimental Botany, 106, 124–131. doi: https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2014.01.009
  26. Pavlyuk, R., Pogarska, V., Matsipura, T., Maximova, N. (2015). Development of nanotechnology of fine frozen champignon puree (agaricus bisporus). Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (10 (78)), 24–28. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.56145
  27. Pavluk, R., Pogarskiy, A., Kaplun, H., Loseva, S. (2015). Developing the cryogenic freezing technology of chlorophyll-containing vegetables. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (10 (78)), 42–47. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.56111
  28. Pavlyuk, R., Pogarska, V., Balabai, K., Pavlyuk, V., Kotuyk, Т. (2016). The effect of cryomechanodestruction on activation of heteropolysaccaride-protein nanocomplexes when developing nanotechnologies of plant supplements. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (11 (82)), 20–28. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.76107
  29. Pavlyuk, R., Pogarskaya, V., Radchenko, L., Yurieva, O., Gasanova, A., Abramova, A., Kolomiets, T. (2015). The development of technology of nanoextracts and nanopowders from herbal spices for healthful products. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (10 (75)), 54–59. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.43323
  30. Kretovich, V. L. (1986). Biohimiya rasteniy. Moscow: Vysshaya shkola, 535.

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-11-27

Як цитувати

Pavlyuk, R., Pogarskaya, V., Pogarskiy, A., Dudnyk, E., & Loseva, S. (2019). Дослідження процесів кріомеханохімії при розробці нанотехнологій добавок із хлорофілвмісних овочів та відкриття прихованих форм хлорофілу. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(11 (102), 57–65. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.185215

Номер

Том 6 № 11 (102) (2019): Технології та обладнання харчових виробництв

Розділ

Технології та обладнання харчових виробництв

Ліцензія

Авторське право (c) 2019 Raisa Pavlyuk, Viktoriya Pogarskaya, Aleksey Pogarskiy, Ekaterina Dudnyk, Svitlana Loseva

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.