Ստեղծվել է ֆերմենտ, որը կարող է նվազեցնել թխված և տապակած սննդի վնասը

Ջերմային պատրաստման գործընթացները, մասնավորապես՝ տապակելը, թխելը, խորովելը, գրիլ անելը հալած ճարպով տապակելը, զուգակցվում են մի շարք թունավոր միացությունների սինթեզի հետ։ Դրանցից ամենահայտնին ակրիլամիդն է, որը պոտենցիալ քաղցկեղածին և նեյրոտոքսին է։ Ջերմային մշակման ենթարկված սննդամթերքներում դրա չափից շատ օգտագործումը մեծացնում է քաղցկեղի զարգացման ռիսկը։ Ակրիլամիդի ամենաբարձր մակարդակը հայտնաբերվում է կարտոֆիլի չիպսերի, բոված սուրճի, տապակած կարտոֆիլ, թխվածքների և ամենազանազան խորտիկների մեջ։ Ռուսաստանի գիտությունների ակադեմիայի կենսատեխնոլոգիայի դաշնային հետազոտական ​​կենտրոնի գիտնականներն առաջարկել են ջերմամշակման ենթարկվող արտադրանքներում ակրիլամիդի պարունակությունը նվազեցնելու մեթոդ՝ դրանց անվտանգությունը բարձրացնելու համար, որը բարձր արդյունավետություն է ցուցաբերել լաբորատոր պայմաններում։ Նրանք իրենց աշխատանքը նկարագրել են Foods հանդեսում հրապարակված հոդվածում։

Մայլյարի ռեակցիան (ամինաթթուների և շաքարների միջև տաքացնելիս տեղի ունեցող քիմիական ռեակցիա։ Նման ռեակցիայի օրինակ է մսի տապակումը կամ հաց թխելը, որի ընթացքում սննդամթերքի տաքացման ժամանակ առաջանում է եփած սննդի բնորոշ հոտը, գույնը և համը -խմբ.) սննդային քիմիայի առանցքային ռեակցիաներից մեկն է։ Ռեակցիան տեղի է ունենում ամինաթթուների և վերականգնող շաքարների միջև բարձր ջերմաստիճաններում, գրում է «Научная Россия»-ն։ Այն պատասխանատու է տապակելիս և թխելիս փխրուն, ախորժելի կեղևի համար, ջերմամշակված արտադրանքի բնորոշ բույրը, դրանով իսկ մեծ ազդեցություն ունենալով դրանց օրգանոլեպտիկ (զգայարանների՝ տեսողության, հոտառության, լսողության, շոշափելիքի, համի ընկալման վերլուծության վրա հիմնված՝ արտադրանքի որակի ցուցանիշների որոշման մեթոդ- խմբ.) բնութագրերի վրա: Այնուամենայնիվ, մի գդալ կուպր կա մեղրի տակառում։ Մայլյարի ռեակցիան մի շարք թունավոր ածանցյալների աղբյուր է, մասնավորապես՝ պոտենցիալ քաղցկեղածին ակրիլամիդի, որը հիմնականում առաջանում է ասպարագին ամինաթթվից և շաքարներից 120°C-ից բարձր ջերմաստիճաններում։

Ռուսաստանի գիտությունների ակադեմիայի կենսատեխնոլոգիայի դաշնային հետազոտական ​​կենտրոնի և Օրեխովիչի անվան կենսաբժշկական քիմիայի ինստիտուտի գիտնականներն առաջարկել են օգտագործել Thermococcus sibiricus միկրոօրգանիզմի ֆերմենտը, որը, քայքայելով ասպարագինը, արգելափակում է սննդի մեջ ակրիլամիդի առաջացումը։

«Մեր աշխատանքում ուսումնասիրել ենք Thermococcus sibiricus-ի հիպերթերմոֆիլ ֆերմենտի՝ ​​L-ասպարագինազի, հնարավորությունը սննդի մեջ ակրիլամիդի պարունակությունը արդյունավետորեն նվազեցնելու համար։ Մայլյարի ռեակցիայի ընթացքում ակրիլամիդը առաջանում է բարձր ջերմաստիճաններում՝ ասպարագին ամինաթթվի և վերականգնող շաքարների փոխազդեցության արդյունքում։ Դրա առաջացումը կանխելու համար կան երկու մոտեցում։ Առաջինը Մայլյարի ռեակցիայի համար անբարենպաստ պայմաններ ստեղծելն է։ Երկրորդը կապված է ակրիլամիդի սինթեզի համար սկզբնական միացությունների պարունակության վրա ազդեցության հետ։ Առաջին ռազմավարությունն ունի բազմաթիվ սահմանափակումներ. սննդի ջերմամշակման ընթացքում առաջացող Մայլյարի ռեակցիան հաղորդում է այն համը, ախորժելի տեսքը և բույրը, որը մենք սիրում ենք, որին մենք սովոր ենք և, հավանաբար, պատրաստ չենք հրաժարվել։ Մեր աշխատանքում, երկրորդ մոտեցումն օգտագործելով, փորձեցինք սննդի մեջ արգելափակել ակրիլամիդի սինթեզը՝ օգտագործելով հիպերթերմոֆիլ ֆերմենտ, որը ասպարագինը քայքայում է ասպարագինի և ամոնիակի», - պատմում է աշխատանքի առաջատար հեղինակ, Ռուսաստանի Գիտությունների ակադեմիայի կենսատեխնոլոգիայի դաշնային հետազոտական ​​կենտրոնի սնկային գենետիկական ինժեներիայի խմբի գիտաշխատող, կենսաբանական գիտությունների թեկնածու Մարիա Դումինան։

Thermococcus sibiricus-ը միկրոօրգանիզմ է, որը արտազատվել է Արևմտյան Սիբիրի նավթային հանքավայրից։ Այն բնութագրվում է մոտ 80°C բարձր ջերմաստիճաններում աճելու ունակությամբ։ Ներկայում Thermococcus ցեղի ներկայացուցիչները կիրառական տեսանկյունից համարվում են ամենախոստումնալից էքստրեմոֆիլ միկրոօրգանիզմներից մեկը։ Դրանք կենսատեխնոլոգիայի համար կարևոր ֆերմենտների աղբյուր են՝ ցուցաբերելով բարձր ակտիվություն և կայունություն պայմանների լայն շրջանակում։ Հենց բարձր ջերմաստիճանային պրոցեսներում կիրառման հնարավորությունն ու կայունությունն էին որոշիչ դեր խաղացել Thermococcus sibiricus միկրոօրգանիզմից L-ասպարագինազը հետազոտության համար ընտրելու հարցում։

Հետազոտողները Thermococcus sibiricus-ի L-asparaginase գենը արտահայտել են արագ աճող լաբորատոր պայմաններում Escherichia coli (աղիքային ցուպիկներ) մանրէի բջիջներում: Այս կերպ ստացված ֆերմենտի հետազոտությունը ցույց տվեց դրա բարձր ակտիվությունը 90°C ջերմաստիճանում, ինչպես նաև այն երկար ժամանակ պահպանելու ունակությունը։ Սննդում ակրիլամիդի նվազեցման համար ֆերմենտների կիրառման ներուժը ուսումնասիրվել է պարզեցված համակարգի միջոցով։ «Լաբորատոր խմորը», որը պարունակում էր գլյուկոզ-ֆրուկտոզային օշարակ, ասպարագին և ալյուրի փոխարինիչ օսլա, թխվում էր հատուկ սիլիկոնե կաղապարներում 190°C ջերմաստիճանում։ Ֆերմենտը ավելացվել է փորձարարական նմուշներին, մինչդեռ վերահսկիչ նմուշները ֆերմենտով չեն մշակվել։

Թխված նմուշներին ջերմակայուն L-ասպարագինազի ավելացումը ակրիլամիդի մակարդակը նվազեցրել է 98,9%-ով՝ համեմատած վերահսկիչ արժեքների հետ՝ մինչև 3,52–3,76 մկգ/կգ։ Ավելին, Thermococcus sibiricus-ից ստացված ֆերմենտն արդյունավետորեն նվազեցրել է ակրիլամիդի պարունակությունը սինթեզի ընթացքում ոչ միայն ասպարագինի L-ձևից (ֆերմենտի հիմնական սուբստրատը), այլև դրա D-ձևից։ Պետք է նշել, որ L-ասպարագինազը չի ազդել մելանոիդինների սինթեզի վրա, որոնք նույնպես առաջանում են Մայլյարի ռեակցիայի ժամանակ, ուստի թխվածքաբլիթների բույրը և գրավիչ ոսկեգույն-շագանակագույն գույնը մնացել են անփոփոխ։

«Այս պահին ֆերմենտի արդյունավետությունն ուսումնասիրվել է պարզեցված սննդային համակարգի վրա: Այն հարմար է դրա կիրառման տարբեր պայմանների՝ կոնցենտրացիայի, ջերմաստիճանի, մշակման տևողության, ինչպես նաև դրանց համակցության ազդեցությունը վերլուծելու համար՝ ակրիլամիդի նվազեցման բարձր արդյունավետության հասնելու նպատակով: Դա մեկնարկային կետ է ուսումնասիրվող ջերմաֆիլ L-ասպարագինազի հետագա հետազոտությունների համար», - մեկնաբանել է աշխատանքի համահեղինակ, Ռուսաստանի ԳԱ կենսատեխնոլոգիայի դաշնային հետազոտական ​​կենտրոնի սնկային գենետիկական ինժեներիայի խմբի կրտսեր գիտաշխատող Ստանիսլավ Կալինինը:

Սննդում ակրիլամիդի մակարդակը նվազեցնելու այլ մեթոդների համեմատ, L-ասպարագինազով բուժումը ներկայում ամենաարդյունավետներից մեկն է։ Այն կարող է կիրառվել տարբեր տեսակի արտադրանքի և տարբեր տեսակի ջերմային մշակման համար՝ թխում, տապակում, ստերիլիզացում և այլն: Այս կիրառման համար ամենամեծ հետաքրքրությունն են ներկայացնում ջերմակայուն L-ասպարագինազները: Հետևաբար, գիտնականները շարունակում են ուսումնասիրել ֆերմենտը, այժմ իրական արտադրանքի վրա, և հետագա հաջողություններ են ակնկալում։