Инновационная форма эссенциального микроэлемента меди для обогащения молочной продукции

Микроэлементоз — это заболевание, связанное с дефицитом тех или иных жизненно важных микроэлементов. На сегодняшний день существуют способы борьбы с недостатком эссенциальных микронутриентов. В данной статье проводили механохимический синтез тройного медьсодержащего комплекса с аскорбиновой кислотой и L-изолейцином — незаменимой аминокислотой. Исследование образца методом рентгеновской дифрактометрии показало, что образец имеет тригональную кристаллическую структуру с пространственной группой P31с. В результате компьютерного квантово-химического моделирования определили значения разницы полной энергии, химической жесткости, энергии высшей занятой и низшей свободной молекулярной орбитали. Определили оптимальный вариант взаимодействия меди с витамином С и L-изолейцином, где формирование происходит через гидроксильные группы, присоединенные к С₂ и С₃ атомам аскорбиновой кислоты, и через карбоксильную группу и α-аминогруппу изолейцина. Образец исследовали методом ИК- спектроскопии и подтвердили данные компьютерного моделирования. Исследовали стабильность полученного комплекса в зависимости от технологических параметров — рН, температуры и времени экспозиции. С помощью метода греко-латинских квадратов составляли матрицу планирования многофакторного эксперимента. Анализ зависимости изменения значения оптической плотности (∆ D) от рН, температуры и времени экспозиции показал, что значительное влияние на ∆ D оказывают pH среды и температура раствора: увеличение pH среды и температура раствора приводят к увеличению ∆ D. Время экспозиции не оказывает значительного влияния на изменение значения оптической плотности (∆ D). Параметры, при которых наблюдается стабильность образцов, соответствуют наименьшим значениям ∆ D: рН = 3–8, t = 25–70, τ = 5–15. Исследовали влияние концентрации медьсодержащего комплекса на физико-химические параметры молока. Установили, что оптимальной концентрацией аскорбатоизолейцината меди для обогащения молочной продукции является 0,005 моль/л и ниже. Далее проводили органолептическую оценку показателей молока, обогащенного аскорбатоизолейцинатом меди. Анализ результатов показал, что органолептические показатели (запах и вкус) молока, обогащенного аскорбатоизолейцинатом меди, на 0,1 балла выше показателей молока, обогащенного неорганической формой эссенциального микроэлемента меди, и ниже, чем у контрольной пробы молока, на 0,3 балла.

1. Учасов Д.С. Медь в питании спортсменов: физиологические и гигиенические аспекты. Автономия личности. 2023; 27.

2. Adetunji C. et al. Roles of nutrigenomics in drug discovery and development. In book: Role of Nutrigenomics in Modern-Day Healthcare and Drug Discovery. 2023; Chapter 10: 277–299. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-824412-8.00016-3

3. Rebezov M. et al. Nutritional and Technical Aspect of Tiger Nut and Its Micro-constituents: An Overview. Food Reviews International. 2023; 39(6): 3262–3282 https://doi.org/10.1080/87559129.2021.2011910

4. Sarkar T. et al. Minor tropical fruits as a potential source of bioactive and functional foods. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2023; 63(23): 6491–6535. https://doi.org/10.1080/10408398.2022.2033953

5. Абеуова О.А. и др. Биологическая характеристика цинка, железа и меди на организм человека. Актуальные проблемы современности. 2020; 4: 144–150.

6. Gonzalez-Alvarez M.A., Hernandez-Bonilla D., Plascencia-Alvarez N.I., Riojas-Rodriguez H., Rosselli D. Environmental and occupational exposure to metals (manganese, mercury, iron) and Parkinson’s disease in low and middle-income countries: a narrative review. Reviews on environmental health., 2021; 37(1): 1–11. https://doi.org/10.1515/reveh-2020-0140

7. Ахметшина З.Р. Дефицит витаминов и микроэлементов в питании человека. Гуманитарные и правовые проблемы современной России. Материалы XVIII Всероссийской студенческой научно-практической конференции. Новосибирск: Издательский центр Новосибирского государственного аграрного университета «Золотой колос». 2023; 19–22. EDN: GPUALM

8. Gombart A.F., Pierre A., Maggini S. A Review of Micronutrients and the Immune System-Working in Harmony to Reduce the Risk of Infection. Nutrients. 2020; 12(1): 236. https://doi.org/10.3390/nu12010236

9. Wazir S.M., Ghobrial I. Copper deficiency, a new triad: anemia, leucopenia, and myeloneuropathy. Journal of Community Hospital Internal Medicine Perspectives. 2017; 7(4): 265–268. https://doi.org/10.1080/20009666.2017.1351289

10. Сафонов В. и др. Активность супероксиддисмутазы крови телят и содержание в ней меди, цинка, глутатиона и металлотионеинов. Biogeochemical innovations under the conditions of the biosphere technogenesis correction. 2020; 1: 318–322.

11. Яшин А.Н., Петров А.Н. Актуальность разработки обогащенных микроэлементами продуктов питания для диетотерапии при сердечно-сосудистых заболеваниях. Пищевые системы. 2023; 6(3): 272–278. https://doi.org/10.21323/2618-9771-2023-6-3-272-278

12. Balamurugan K., Schaffner W. Copper homeostasis in eukaryotes: Teetering on a tightrope. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Molecular Cell Research. 2006; 1763(7): 737–746. https://doi.org/10.1016/j.bbamcr.2006.05.001

13. Парахонский А.П. Роль меди в организме и значение ее дисбаланса. Естественно-гуманитарные исследования. 2015;10(4): 73–84.

14. Рустембекова С.А., Горшков В.В. Элементная специализация продуктов питания. Юбилейный сборник научных трудов кафедры прикладной математики и программирования по итогам работы постоянно действующего семинара «Теория систем». 2020; 78–90.

15. Myint Z.W. et al. Copper deficiency anemia: review article. Annals of Hematology. 2018; 97(9): 1527–1534. https://doi.org/10.1007/s00277-018-3407-5

16. Hofmann P., Vidovic M., Debrunner J. Copper Deficiency. Journal of Clinical Nutrition and Dietetics. 2021; 7: 1–4.

17. Byrne L. et al. Influence of the chelation process on the stability of organic trace mineral supplements used in animal nutrition. Animals. 2021; 11(6): 1730. https://doi.org/10.3390/ani11061730

18. Chin A. Copper Deficiency Anemia and Neutropenia Due to Ketogenic Diet. Pediatrics. 2018; 141(5): e20173286. https://doi.org/10.1542/peds.2017-3286

19. Mattar G. et al. New approaches, bioavailability and the use of chelates as a promising method for food fortification. Food Chemistry. 2022; 373: 131394. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2021.131394

20. Kontoghiorghes G.J. Advances on chelation and chelator metal complexes in medicine. International Journal of Molecular Sciences. 2020: 21(7): 2499. https://doi.org/10.3390/ijms21072499

21. Ritacca A. G. et al. Experimental and theoretical study of the complexation of Fe3+ and Cu2+ by l-ascorbic acid in aqueous solution. Journal of Molecular Liquids. 2022; 355: 118973. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2022.118973

22. Блинов А.В. и др. Определение оптимальной конфигурации тройных хелатных комплексов эссенциального микроэлемента цинка с витамином C и незаменимыми аминокислотами. Современная наука и инновации. 2023; 4: 93–102. https://doi.org/10.37493/2307-910X.2022.4.9

23. Lohmann W., Pagel D., Penka V. Structure of ascorbic acid and its biological function: determination of the conformation of ascorbic acid and isoascorbic acid by infrared and ultraviolet investigations. European journal of biochemistry. 1984; 138(3): 479–480.

24. Metreveli N.O., Jariashvili K.K., Namicheishvili L.O., Svintradze D.V., Chikvaidze E.N., Sionkowska A., Skopinska J. UV-vis and FT-IR spectra of ultraviolet irradiated collagen in the presence of antioxidant ascorbic acid. Ecotoxicology and Environmental Safety. 2010; 73(3): 448–455.

25. Yadav R.A., Rani P., Kumar M., Singh R., Singh P., Singh N.P. Experimental IR and Raman spectra and quantum chemical studies of molecular structures, conformers and vibrational characteristics of L-ascorbic acid and its anion and cation. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 2011; 84(1): 6–21.

26. Zhang X., Yang Z., Li W., Yang L., Weng S., Wu J. The interaction between amino acids and metal ions (I). The FT-IR spectroscopic study of the binding between d, l-homocysteic acid and alkali metal ions. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 2004; 60(1–2): 235–240.