Использование ультразвуковой микронизации растительного ингредиента фукоидана для применения в технологиях пищевых производств

Abstract

В статье рассматриваются возможности применения эффектов ультразвукового воздействия для микронизации растительного ингредиента фукоидана, полученного из водорослей дальневосточных океанических вод. Целью работы являлось исследование влияния процесса микронизации сульфатированного гетерополисахарида фукоидана на изменение дисперсного состояния в растворе и обеспечения доступности для проникновения в клеточные системы. В качестве тестовых систем использовались молочнокислые бактерии и дрожжевые клетки. Для микронизации использовали акустический источник упругих колебаний прибор «Волна» модель УЗТА-0,4/22-ОМ (частота колебаний (22 ± 1,65) кГц, максимальная мощность 600 Вт/л). Фукоидан обладает широким спектром биологической активности, антиоксидантными и противовирусными свойствами и др. Фукоидан имеет разный молекулярный вес, в зависимости от способа извлечения, как правило, известны 100—1.000 kDa. Учитывая, что фукоидан является гетерополисахаридом сложной структуры, размеры частиц порошка при его растворении в среднем составляют (1,7 ± 1,3) мкм, что определяет его низкую биодоступность для активных компонентов, выполняющих важную роль в биохимических процессах. Для решения данной проблемы был применен метод ультразвуковой микронизации пищевого ингредиента фукоидана (ПИФузв) в режиме 240 Вт/л в течение 3 минут, который позволил обеспечить тонкое диспергирование частиц. В результате ультразвукового воздействия размеры частиц переходят в разряд наноуровня и укладываются в следующие параметры пофракционно от (376 ± 3,5) нм до (1826 ± 8,3) нм. Полученные данные указывают, что ПИФ благоприятствуют течению физиологических процессов, в поле зрения наблюдаются почкующиеся клетки. Процесс микронизации фукоидана обеспечивает накопление в клеточных культурах запасных веществ - гликогена и волютина. Микронизированный ПИФ позволяет сформировать характерную для йогурта микрофлору в достаточно высоком количестве, включающую Streptococcus salivarius ssp. Thermophilus (до 5,4«108 КОЕ/г) и Lactobacillus delbrueckii ssp. Bulgaricus (до 4,4«107 КОЕ/г). Таким образом, ультразвуковая микронизация повышает эффективность биотехнологических процессов пищевых производств. The article considers the possibility of using the effects of ultrasound exposure to microniza- tion of the fucoidan vegetable ingredient, obtained from algae of the Far Eastern ocean waters. Studying the effect of the micronization process of fucoidan sulfated heteropolysaccharide on the change in the dispersed state in solution and to accessibility for penetration into cellular systems became the aim of the work. Lactic acid bacteria and yeast cells were used as test systems. Volna device, model UZTA-0.4/22-OM (oscillation frequency (22 ± 1.65) kHz, maximum power 600W/l), an acoustic source of elastic oscillations, was used for micronisation. Fucoidan possesses a broad spectrum of biological activity, antioxidant and antiviral properties, etc. Fucoidan has a different molecular weight, depending on the method of extraction, as a rule, 100 ~ 1.000 kDa are known. Taking into account that fucoidan is a heteropolysaccharide of complex structure, the size of the powder particles upon its dissolution is on average (1.7 ± 1.3) pm, what determines its low bioavailability for active components that play an important role in biochemical processes. To solve this problem, there was used the method of ultrasonic micronisation of fucoidan food ingredient in the mode of 240 W/l during three minutes, which allowed for the fine dispersion of particles. As a result of the ultrasonic action, the particle sizes go over to the nanoscale level and fit into the following parameters fractionally from (376 ± 3.5) nm to (1826 ± 8.3) nm. The data obtained indicate that fucoidan food ingredients favour the flow of physiological processes, budding cells are observed in the visual field. The process of micronization of fucoidan ensures the accumulation in cell cultures of reserve substances, glycogen, and volutin. Micronized fucoidan food ingredient allows to form a characteristic for yogurt microflora in a sufficiently high amount, including Streptococus salivarius ssp. Termophilus (up to 5.4 x 108 CFU/g) and Lactobacillus delbrueckii ssp. Bulgaricus (up to 4.4 x 107 CFU/g). Thus, ultrasonic micronization increases the efficiency of biotechnological processes in food production.