Аннотация результатов, полученных в 2021 году
Для исследования отобраны 9 коммерчески доступных образцов зерна и муки амаранта: 1-3 - зерно амаранта, страны происхождение сырья Россия, Перу Индия, 4 - мука крупчатка, 5 - мука высокобелковая, 30% белка, 6 - мука с содержанием белка 20%, 7 - мука, обогащенная клетчаткой, 8 - мука жмыховая, 9 - зерно амаранта, не прошедшее процедуру технологической очистки (образцы 4-9 - страна происхождения сырья Россия). Жирнокислотный состав определен методом газовой хроматографии с пламенно-ионизационным детектором, профиль флавоноидов охарактеризован с помощью системы жидкостной хроматорафии Ultimate 3000 с диодно-матричным спектрофотометрическим детектором и тройным квадрупольным масс-спектрометрическим детектором TSQ Endura. Профиль тритерпеновых сапонинов определен методом обращенно-фазовой ВЭЖХ с масс-спектрометрией (система жидкостной хроматографии Ultimate 3000 с диодно-матричным спектрофотометрическим детектором и тройным квадрупольным масс-спектрометрическим детектором TSQ Endura). Профиль гидроксикоричных кислот охарактеризован с использованием колонки Phenomenex Luna C18 150*4.6 мм с размером частиц 5 мкм. Всего в образцах амаранта идентифицировано 16 сапонинов, преимущественно бидесмозидного типа, сапогенинами которых являются родственные производные олеаноловой кислоты. Выявлены основные гидроксикоричные кислоты: кофейная, феруловая и п-кумаровая. Сумма производных гидроксикоричных кислот составила от 39,2 до 240,2 мг/кг сухого образца. Основные флавоноиды - рутин-пентозид, рутин, никотифлорин (кемпферол-3-рутинозид). Их суммарное содержание варьировало в диапазоне от 0 до 614 мг/кг образца. Максимальное содержание флавоноидов и гидроксикоричных кислот обнаружено в образце 9 (зерно амаранта, не прошедшее процедуру технологической очистки; содержание гидрокоричных кислот - 240,2 мг/кг, содержание флавоноидов - 614,0 мг/кг). Содержание линолевой кислоты составляло от 38 до 48% общего количества жирных кислот, олеиновой кислоты - от 23 до 36%, пальмитиновой кислоты от 16 до 21%, стеариновой кислоты было в пределах 2-4%, вакценовой 1,0-1,5%, альфа–линоленовой 0,12-0,96%. Эти данные будут использованы при выборе перспективного сырья амаранта с наибольшим содержанием биологически активных веществ, с целью получения концентрированных фракций. Для получения белкового концентрата из зерна амаранта предложена и реализована технологическая схема, включающая ферментолиз высокомолекулярных углеводов в исходном сырье, экстракцию образующейся смеси, осаждение белка ультрацентрифугированием, извлечение частично неосажденного белка микрофильтрацией супернатанта, объединение белковых фракций и лиофильное высушивание. Составлен соответствующий Лабораторный регламент. Полученный концентрат белка амаранта содержал 70,4±0,6% белка, 17,0±1,0% жира, 9,8±0,9% углеводов, 1,8±0,2% золы; 1,4±0,1% составила его влажность. Содержание линолевой кислоты составило более 48% общего количества жирных кислот, олеиновой кислоты более 22%, пальмитиновой кислоты более 19%, стеариновой кислоты в пределах 3,0-4,0%, вакценовой 1,0%, альфа – линоленовой 0,95-0,99%. В концентрате белка амаранта обнаружена феруловая кислота (30,9±1,0 мг/кг); флавоноидов не обнаружено. В процессе получения концентрата белка амаранта не происходит полного удаления сапонинов: идентифицировано 14 сапонинов (в исходном зерне выявлено 15 сапонинов). Анализ аминокислотного состава концентрата белка амаранта свидетельствует о том, что лизин является первой лимитирующей аминокислотой (аминокислотный скор 58% относительно «идеального» белка по шкале ФАО/ВОЗ 2007). Соответствующая коррекция аминокислотного состава осуществлена путем обогащения концентрата белка амаранта яичным белком. Результаты математического моделирования свидетельствуют о том, что наименьшее процентное отношение добавленного яичного белка к концентрату белка амаранта, при котором достигается скор белкового модуля, равный 1,0, составляет 42% от массы всей смеси. Получен белковый модуль высокой биологической ценности путем смешения концентрата белка амаранта и белка яичного белка в соотношении 58:42 (по белку). Оценка биологической ценности (определение коэффициента эффективности белка и истинной усвояемости) белкового модуля проведена в эксперименте in vivo на 48 растущих крысах-самцах линии Вистар с исходной массой тела 80±5г. Исследования на животных выполнены в соответствии с требованиями, изложенными в Национальном стандарте РФ ГОСТ Р 53434-2009 «Принципы надлежащей лабораторной практики». Животные всех групп получали базовый изокалорийный (376±3 ккал/100 г сухого корма) и изоазотистый (20±2% белка по калорийности) полусинтетический рацион. Животные контрольной группы №1 получали рацион, в котором в качестве источника белка использовали казеин. Животные опытной группы №2 получали такой же полусинтетический рацион, в котором казеин был полностью заменен на яичный белок. Животные опытной группы №3 получали такой же полусинтетический рацион, в котором казеин был полностью заменен на белковый модуль. Воду и корм животные получали ad libitum. На протяжении всего исследования длительностью 15 суток, определяли поедаемость корма и прирост массы тела каждого животного: через сутки контролировали потребление корма, 2 раза в неделю производили взвешивание животных. С 14 по 15 сутки, в так называемый «обменный» период, также определяли количество азота в корме и выведенного с калом. Скорость роста и коэффициент эффективности белка (КЭБ) определяли для каждой крысы. Рассчитывали истинную усвояемость азота, определяя долю истинно абсорбированного в желудочно-кишечном тракте крысы азота в процентах от азота, потреблённого животным с пищей. Значение истинной усвояемости азота соответствует значению истинной усвояемости белка. Истинная усвояемость белка (казеина), составила для контрольной группы №1 (контрольный рацион) - 99,2±0,2%, для опытной группы №2 (белок куриного яйца) - 98,8±0,1% и для опытной группы №3 (белковый модуль) – 99,0±0,1%, различия между группами недостоверны. Не выявлено достоверных различий по показателю коэффициента эффективности белка казеина (1,4±0,1), белка куриного яйца (1,5±0,1) и белкового модуля (1,3±0,1). Коэффициент усвояемости белкового модуля, определяемый как отношение его истинной усвояемости к истинной усвояемости казеина, равен в соответствии с проведенными балансовыми исследованиями 1,0. Как свидетельствуют результаты сравнительного определения прироста массы тела животных, получавших тестируемые источники белка, рассчитанное на основе этих данных отношение коэффициентов эффективности КЭБ белкового модуля/КЭБ казеина, равно 0,98. Аминокислотный скор белкового модуля равен 1,0. Совокупность полученных данных свидетельствует о высокой биологической ценности нового белкового модуля на основе концентрата белка амаранта и перспективности его дальнейшего использования в составе специализированных пищевых продуктов. Таким образом, в ходе выполнения плана работ количественно охарактеризовано содержание основных биологически активных веществ в зерне амаранта и продуктах его переработки (9 образцов); разработано медико-биологическое обоснование состава белкового модуля высокой биологической ценности многоцелевого назначения; разработана технология получения концентрата белка из зерна амаранта; на основе данных математического моделирования разработана технология и получен белковый модуль высокой биологической ценности многоцелевого назначения с соответствующим аминокислотным скором; в условиях in vivo определена биологической ценность обогащенного белкового модуля многоцелевого назначения в обменном опыте на лабораторных животных - растущих крысах-самцах линии Вистар. Все планируемые на год работы выполнены полностью.

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
В настоящее время постоянно совершенствуются технологии, и расширяется ассортимент продуктов оздоровительного питания на растительной основе, в том числе пищевой продукции с включением муки и компонентов зерна амаранта (белка, крахмала, масла, минорных БАВ). Особое внимание уделяется характеристике белков амаранта и практически во всех публикациях подчеркивается их высокая биологическая ценность, определяемая сбалансированностью аминокислотного состава, существенно превышающего таковую у зерновых культур. Соответственно дополнительный интерес вызывала оценка биологической ценности самого концентрата белка амаранта, с целью его возможного использования в качестве альтернативного источника растительного белка, в том числе в составе разрабатываемого специализированного пищевого продукта (СПП). Используемая нами технология позволила получить белковый концентрат с высоким содержанием белка (более 70%), низким содержанием Na (255,6 ± 5,1 мг/100 г) и высоким содержанием эссенциальных микроэлементов Cu и Se, а также содержащий сквален. Расчет аминокислотного скора показал, что белковый концентрат амаранта в первую очередь лимитируется валином, скор которого равен 74%. Концентрат белка амаранта (100 г) содержит марганец, в количестве соответствующем 50% от рекомендуемого суточного потребления с пищей; железо в количестве соответствующем чуть более 90% от рекомендуемого суточного потребления с пищей для мужчин и более 50% для женщин. Результаты определения истинной усвояемости концентрата свидетельствуют о том, что коэффициент усвояемости концентрата белка амаранта, определяемый как отношение его истинной усвояемости к истинной усвояемости казеина, равен в соответствии с проведенными балансовыми исследованиями 0,98, соответственно, оценкой нижней границы величины биологической ценности следует считать величину, равную 0,98 (98%). Значение коэффициента аминокислотного скора скорректированного на величину усвояемости (the protein digestibility-corrected amino acid score или сокращенно PDCAAS) для концентрата белка амаранта было ниже (72,2%) чем для казеина, но соотносилось со значением для соевого белка (78%), и было гораздо выше, чем для злаков (58,5%). Соответственно, полученный нами концентрат можно использовать как самостоятельный белковый продукт, также можно использовать предложенную нами ранее схему его взаимообогащения по валину, например, белком куриного яйца (https://www.mdpi.com/2304-8158/12/8/1728). Разработана технология нового пищевого ингредиента - комплекса минорных биологически активных веществ зерна амаранта. Полученный экстракт содержит белок– 44,5±2,2 % с суммарным содержанием низкомолекулярных пептидных фракций (менее 10 кДа) более 80%. Большинство таких пептидов белка амаранта потенциально обладают антиоксидантными, антигипертензивными и гиполипидемическими свойствами. Используемый подход к получению экстракта из зерна амаранта позволил сконцентрировать тритерпеновые сапонины в его составе в 8 раз по сравнению с исходным зерном. Всего в составе экстракта идентифицировано 10 сапонинов. Предложенная нами технология позволила сконцентрировать 20-гидроксиэкдизон (20Е) в 30 раз по сравнению с исходным сырьем. Содержание 20Е в полученном экстракте – 538,7±26,9 мкг/г экстракта. Что открывает возможности использования экстракта в качестве функционального пищевого ингредиента специализированных пищевых продуктов адаптогенного действия, в том числе для питания спортсменов. Необходимым начальным этапом при разработке специализированного пищевого продукта (СПП) многоцелевого назначения является обоснование и выбор ингредиентов, формирующих пищевой матрикс и отвечающих требованиям, как безопасности, так и ожидаемой эффективности в плане диетической профилактики заданных нарушений. Соответственно, в целях формирования медико-биологического обоснования состава специализированного пищевого продукта проведен обзор современной научной, научно-технической, нормативной и методической литературы и было разработано медико-биологическое обоснование, где кратко представлены свидетельства антиоксидантного, антидиабетического и гипотензивного действия концентратов белка амаранта и его гидролизатов, гипогликемических и гиполипидемических свойств сквалена и некоторые данные о плейотропной активности 20-гидроксиэкдизона (https://www.voprosy-pitaniya.ru/ru/jarticles_diet/967.html?SSr=260134b17015ffffffff27c__07e7050c0f1a34-776b). Дополнительно рассмотрена возможность использования пищевых ингредиентов, получаемых из зерна амаранта, для улучшения состояния микробиоты кишечника (https://www.voprosy-pitaniya.ru/ru/jarticles_diet/996.html?SSr=260134b17015ffffffff27c__07e7050c0f1a34-776b). Разработан Лабораторный регламент получения специализированного пищевого продукта «Инстантный напиток», предложены рецептуры трех видов СПП в форме инстантного напитка. Область применения разрабатываемой линейки специализированных пищевых продуктов будет определяться, в том числе результатами исследований в условиях in vivo, запланированных на третий год выполнения проекта. Проведена сравнительная верификация экспериментальных in vivo моделей. Регулярная (5 дней в неделю) беговая нагрузка приводила к снижению массы тела животных при нормальном потреблении корма. В крови животных этой группы выявлено достоверное увеличение активаторов стресс-системы - АКТГ и кортикостерона – при одновременном росте ингибиторов стресса - простагландина Е2 и катехоламинов. Что говорит о запуске защитных механизмов организма в ответ на истощающую физическую нагрузку, проводимую в последний день исследования. Была подобрана оптимальная схема ежедневных нагрузок для взрослых животных, которая позволила избежать травмирования животных как на стадии обучения, так и в процессе истощающей нагрузки. Воздействие электрическим током никогда не превышало 8 секунд, ни одно животное не отказывалось от бега в течение эксперимента. Модель может быть эффективно использована для оценки адаптогенных свойств разрабатываемого продукта. Статистическую обработку полученных результатов проводили с использованием пакета программ SPSS Statistics 20 («IBM», США), применяя непараметрический ранговый критерий Манна–Уитни и критерий Стьюдента. Вычисляли среднее значение (М), стандартное отклонение (SD) и стандартную ошибку среднего (m). Данные представлены как M±m. Критический уровень значимости нулевой статистической гипотезы (p) принимали равным 0,05. По результатам проделанных работ опубликовано 3 работы в изданиях индексируемых в базах данных «Скопус» (Scopus) или «Сеть науки» (Web of Science Core Collection), в том числе 1 статья в журнале Q1. Исполнители гранта приняли участие в 3 научных российских и/или международных конференциях с устными докладами.