vguitВестник Воронежского государственного университета инженерных технологийProceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies2226-910X2310-1202VSUET10.20914/2310-1202-2020-2-101-106vguit-2519Research ArticleПищевая биотехнологияFood biotechnologyАнтиоксидантная система молокаDairy antioxidant systemДобриянЕ. И.DobriyanE. I.

к.т.н., ведущий научный сотрудник, лаборатория ресурсосберегающих процессов и функциональных продуктов, ул. Люсиновская, 35/7, Москва 115093, Россия

Cand. Sci. (Engin.), leading researcher, laboratory of resource-saving technologies functional products, Lusinovskaya str., 35/7, Moscow, 155093, Russia

e_dobriyan@vnimi.orgВсероссийский научно-исследовательский институт молочной промышленностиРоссияAll-Russian Dairy Research InstituteRussian Federation202008072020822101106Copyright © Добриян Е.И., 20202020Добриян Е.И.Dobriyan E.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnik-vsuet.ru/vguit/article/view/2519

Проведен обзор отечественных и зарубежных источников литературы по антиоксидантам молока. Окислительные процессы жира являются одной из основных причин химической порчи молока и молочных продуктов с длительным сроком годности. Окисление липидов связано преимущественно с количеством ненасыщенных жирных кислот в оболочках жировых шариков и фосфолипидах плазмы, а также с количеством свободного жира. Продуктами окислительных реакций на разных этапах окисления липидов кислородом воздуха являются гидроперекиси жирных кислот, перексиды, альдегиды, кетоны, оксикокислоты, которые не только ухудшают органолептические показатели молока, но, некоторые из них являются токсичными веществами. Антиоксидантная способность молока обусловлена витаминами А, С, Е, каротиноидами, ферментами, лактоферрином, серосодержащими аминокислотами. Одним из самых сильных природных антиоксидантов является аскорбиновая кислота, которая способна поглощать супероксидные анионные радикалы, алкильные радикалы, супероксид, оксид железа, оксид азота. Описаны витамины групп Е, являющиеся первичными жирорастворимыми антиоксидантами. Среди этой группы веществ, наиболее биологически активной формой является ?-токоферол. Определен вклад каротиноидов в антиоксидантную защиту. Бета каротин рассматривается как профилактический антиоксидант, так как он может гасить высокотоксичный синглетный кислород. Раскрыты механизмы антиокислительного действия различных ферментов. Показано, что ксантиоксидаза окисляет различные альдегиды и пуриновые основания до соответствующих кислот. Лактопероксидаза катализирует окисление тиоцианата с помощью перекиси водорода с образованием тиоциагена. Каталаза окисляет пероксид водорода с образованием воды и молекулярного кислорода. Глутатионпероксидаза способна с высокой скоростью удалять перекись водорода и другие пероксиды. Описан механизм антиоксидантного действия лактоферрина, заключающийся в хелатировании им железа. Раскрыты функции серосодержащих аминокислот, обусловленные связыванием свободных радикалов. Определение общей антиоксидантной активности может быть биомаркером его биологической ценности, что позволит выбирать перспективные направления переработки молока.

A review of dairy antioxidants was done based on local and international sources. Oxidative processes of fat are the main cause of chemical spoilage of milk and dairy products. Lipid oxidation is associated mainly with the amount of unsaturated fatty acids in the shells of fat globules and plasma phospholipids, as well as with the amount of free fat. The products of oxidative reactions at different stages of lipid oxidation with atmospheric oxygen are fatty acid hydroperoxides, peroxides, aldehydes, ketones, hydroxy acidswhich not only worsen the organoleptic characteristics of milk, but some of them are toxic substances. The antioxidant ability of milk is due to vitamins A, C, E, carotenoids, enzymes, lactoferin, sulfur-containing amino acids. One of the most powerful natural antioxidants is ascorbic acid, which is able to absorb superoxide anion radicals, alkoxyl radicals, superoxide, iron oxide, nitric oxide. Group E vitaminsare described, being the primary fat-soluble antioxidants. Among this group of substances, the most biologically active form is ?-tocopherol. The contribution of carotenoids to antioxidant protection has been determined. Beta carotene is considered as a preventive antioxidant, as it can block singlet oxygen which ishighly toxic. The mechanisms of antioxidant action of various enzymes are disclosed. Xanthioxidase has been shown to oxidize various aldigides and purine bases to the corresponding acids. Lactoperoxidase catalyzes the oxidation of thiocyanate with hydrogen peroxide to form thiociagen. Catalase oxidizes hydrogen peroxide to form water and molecular oxygen. Glutathione peroxidase is capable of rapidly removing hydrogen peroxide and other peroxides. The mechanism of the antioxidant action of lactoferrin is described which is based on iron the chelation by it. The functions of sulfur-containing amino acids due to the binding of free radicals are disclosed. Determining the total antioxidant activity can be a biomarker of its biological value, which will allow to choose the most perspective areas of milk processing..

молокоантиоксидантные свойствавитамин Стокоферолыкаротиноидылактоферринферментыксантиноксидазалактопероксидазакаталазаглутатионпероксидазаmilkantioxidant propertiesvitamin Ctocopherolscarotenoidslactoferrinenzymesxanthine oxidaselactoperoxidasecatalaseglutathione peroxidaseReferencesДонская Г.А., Асафов В.А., Андреева Е.А. Влияние пищевых добавок в составе молочного десерта на антиоксидантную систему биообъектов // Техника и технология пищевых продуктов. 2016. № 4(43). С. 5–11.Donskaya G.A., Asafov V.A., Andreeva E.A. Influence of food additives in the composition of milk dessert on the antioxidant system of biological objects. Technique and technology of food products. 2016. no. 4 (43). pp. 5–11. (in Russian).Зобкова З.С., Фурсова Т.П., Зенина Д.В., Гаврилина А.Д. и др. Выбор комплекса антиоксидантов для молочных систем с использованием физико-химических методов // Молочная промышленность. 2019. № 4. С. 46–49.Zobkova Z.S., Fursova T.P., Zenina D.V., Gavrilina A.D. et al. Selection of a complex of antioxidants for dairy systems using physical and chemical methods. Dairy industry. 2019. no. 4. pp. 46–49. (in Russian).Королева О.В., Агаркова Е.Ю., Ботина С.Г., Николаев И.В. и др. Перспективы использования гидролизатов сывороточных белков в технологии кисломолочных продуктов // Молочная промышленность. 2013. № 7. С. 66–68.Koroleva O.V., Agarkova E.Yu., Botina S.G., Nikolaev I.V. et al. Prospects for the use of whey protein hydrolysates in the technology of fermented milk products. Dairy industry. 2013. no. 7. pp. 66–68. (in Russian).Зобкова З.С., Фурсова Т.П., Зенина Д.В. Использование листовой части растения амарант в производстве функциональных кисломолочных продуктов // Пищевая индустрия .2009. № 2 (40). С. 20–21.Zobkova Z.S., Fursova T.P., Zenina D.V. Using the leaf part of the amaranth plant in the production of functional dairy products. Food industry. 2009. no. 2 (40). pp. 20–21. (in Russian).Лисицин А.Б., Тунеева Е.К. Горбунова Н.А. Окисление липидов: Механизм, динамика, ингибирование // Все о мясе. 2015. № 1.С. 10–15.Lisitsin A.B., Tuneeva E.K. Gorbunova N.A. Lipid Oxidation: Mechanism, dynamics, inhibition. All about meat. 2015. no. 1. pp.10–15. (in Russian).Simos Y., Metsios A., Verginadis I., AlessandroA. et al. Antioxidant and anti-platelet properties of milk from goat, donkey and cow: An invitro, exvivo and invivo study // International Dairy Journal. 2011. V. 21. № 11. P. 901–906.Simos Y., Metsios A., Verginadis I., AlessandroA. et al. Antioxidant and anti-platelet properties of milk from goat, donkey and cow: An invitro, exvivo and invivo study. International Dairy Journal. 2011. vol. 21. no. 11. pp. 901–906.Шидловская В.П., ЮроваЕ.А. Антиоксиданты молока и их роль в оценке качества // Молочная промышленность. 2010. № 2. С. 24–27.Shidlovskaya V.P., Yurova E.A. Milk antioxidants and their role in quality assessment. Dairy industry. 2010. no. 2. pp. 24–27. (in Russian).Lindmark-Mansson H., Akesson B. Antioxidative factors in milk // British Journal of Nutrition. 2000. V. 84. P.103–110.Lindmark-Mansson H., Akesson B. Antioxidative factors in milk. British Journal of Nutrition. 2000. vol. 84. pp. 103–110.Abbring S., Hols G., Garssen J., Betty C.A.M. van Esch. Raw cow's milk consumption and allergic diseases – The potential role of bioactive whey proteins // European Journal of Pharmacology. 2019. V. 843. № 15. P.55–65.Abbring S., Hols G., Garssen J., Betty C.A.M. van Esch. Raw cow's milk consumption and allergic diseases – The potential role of bioactive whey proteins. European Journal of Pharmacology. 2019. vol. 843. no. 15. pp. 55–65.Саркисян В.А., Смирнова Е.А., Кочеткова А.А., Бессонов В.В. Синергические взаимодействия антиоксидантов в жировых продуктах // Пищевая промышленность. 2013. № 4. С. 14–17.Sarkisyan V.A., Smirnova E.A., Kochetkova A.A., Bessonov V.V. Synergic interactions of antioxidants in fat products. Food industry. 2013. no. 4. pp. 14–17. (in Russian).Naumov V.V., Vasil’ev R.F. Antioxidant and Prooxidant Effects of Tocopherol // Kinetics and Catalysis. 2003. V. 44. № 1. Р. 101–105.Naumov V.V., Vasil’ev R.F. Antioxidant and Prooxidant Effects of Tocopherol. Kinetics and Catalysis. 2003. vol. 44. no. 1. рp. 101–105.Young A.J., Lowe G.M. Antioxidant and Prooxidant Properties of Carotenoids // Archives of Biochemistry and Biophysics. 2001. V. 385. № 1. P. 20–27.Young A.J., Lowe G.M. Antioxidant and Prooxidant Properties of Carotenoids. Archives of Biochemistry and Biophysics. 2001. vol. 385. no. 1. pp. 20–27.Бейкер Е.Н., Бейкер Х.М.и др. Лактоферрин: свойства и применение // Молочная промышленность. 2006. № 2. С. 38–39.Baker E.N., Baker H.M. et al. Lactoferrin: properties and applications. Dairy industry. 2006. no. 2. pp. 38–39. (in Russian).Ильина А.М., Комолова Г.С. Композиционный препарат «Лактопероксидаза – лактоферрин – иммуноглобулины» // Молочная промышленность. 2009. № 6. С. 70.Ilyina A.M., Komolova G. S. Composite drug «Lactoprotsidasa – lactoferrin – immunoglobulins». Dairy industry. 2009. no. 6. pp. 70. (in Russian).Gonzales-Chavez S.A., Ar?valo-Gallegos S., Rasc?n-Cruz Q. Lactoferrin: Structure, function and applications //International Journal of Antimicrobial Agents. 2009. V. 33. № 3. P. 301–308.Gonzales-Chavez S.A., Ar?valo-Gallegos S., Rasc?n-Cruz Q. Lactoferrin: Structure, function and applications. International Journal of Antimicrobial Agents. 2009. vol. 33. no. 3. pp. 301–308.Kanwar J.R., Roy K., Patel Y., Shu-Feng Zhou. et al. Multifunctional iron bound lactoferrin and nanomedicinal approaches to enhance its bioactive functions // Molecules. 2015. V. 20. P. 9703–9731.Kanwar J.R., Roy K., Patel Y., Shu-Feng Zhou. et al. Multifunctional iron bound lactoferrin and nanomedicinal approaches to enhance its bioactive functions. Molecules. 2015. vol. 20. pp. 9703–9731.Bokkhim H., Bansal N., Gr?ndahl L., Bhandari B. Physico-chemical properties of different forms of bovine lactoferrin // Food Chemistry. 2013. V. 141. № 3. P. 3007–3013.Bokkhim H., Bansal N., Gr?ndahl L., Bhandari B. Physico-chemical properties of different forms of bovine lactoferrin. Food Chemistry. 2013. vol. 141. no. 3. pp. 3007–3013.Sharma P., Oey I., Everett D.W. Thermal properties of milk fat, xanthine oxidase, caseins and whey proteins in pulsed electric field-treated bovine whole milk // Food Chemistry. 2016. V. 207. P. 34–42.Sharma P., Oey I., Everett D.W. Thermal properties of milk fat, xanthine oxidase, caseins and whey proteins in pulsed electric field-treated bovine whole milk. Food Chemistry. 2016. vol. 207. pp. 34–42.Шидловская В.П., Юрова Е.А. Антиоксидантная активность ферментов // Молочная промышленность. 2011. № 12. С. 48–49.Shidlovskaya V.P., Yurova E.A. Antioxidant activity of enzymes. Dairy industry. 2011. no. 12. pp. 48–49. (in Russian).Silanikove N., Merin U., Leitner G. Physiological role of indigenous milk enzymes: An overview of an evolving picture // International Dairy Journal. 2006. V. 16. № 6. P. 533–545.Silanikove N., Merin U., Leitner G. Physiological role of indigenous milk enzymes: An overview of an evolving picture. International Dairy Journal. 2006. vol. 16. no. 6. pp. 533–545.Harrison R. Enzymens Indigenous to Milk / XantineOxidoreductas // Encyclopedia of Dairy Sciences. 2011. P. 324–326.Harrison R. Enzymens Indigenous to Milk / XantineOxidoreductas. Encyclopedia of Dairy Sciences. 2011. pp. 324–326.Rashidinejad A., Birch J. Xanthine Oxidase in Dairy Foods // Encyclopedia of Food Chemistry. 2019. P. 374–380.Rashidinejad A., Birch J. Xanthine Oxidase in Dairy Foods. Encyclopedia of Food Chemistry. 2019. pp. 374–380.Harrison R. Milk xanthine oxidase: Properties and physiological roles // International Dairy Journal. 2006. V. 16. № 6. P. 546–554.Harrison R. Milk xanthine oxidase: Properties and physiological roles. International Dairy Journal. 2006. vol. 16. no. 6. pp. 546–554.Silanikova N., Shapiro F. Distribution of xanthine oxidase and xanthine dehydrogenase activity in bovine milk: Physiological and technological implications // International Dairy Journal. 2007. V. 17. № 10. P. 1188–1194.Silanikova N., Shapiro F. Distribution of xanthine oxidase and xanthine dehydrogenase activity in bovine milk: Physiological and technological implications. International Dairy Journal. 2007. vol. 17. no. 10. pp. 1188–1194.Oztuk G., Shah I.M., Mills D.A., German J.B. et al. The antimicrobial activity of bovine milk xanthine oxidase // International Dairy Journal. 2020. V. 102. P. 104581.Oztuk G., Shah I.M., Mills D.A., German J.B. et al. The antimicrobial activity of bovine milk xanthine oxidase. International Dairy Journal. 2020. vol. 102. pp. 104581.Harrison R. Enzymes Indigenous to Milk | Xanthine Oxidoreductase // Encyclopedia of Dairy Sciences. 2011. P. 324–326.Harrison R. Enzymes Indigenous to Milk | Xanthine Oxidoreductase. Encyclopedia of Dairy Sciences. 2011. pp. 324–326.Rashidinejad A., Birch J. Xanthine Oxidase in Dairy Foods //Encyclopedia of Food Chemistry. 2019. P. 374–380.Rashidinejad A., Birch J. Xanthine Oxidase in Dairy Foods. Encyclopedia of Food Chemistry. 2019. pp. 374–380.Lara-Aguilar S., Alcaine S.D. Lactose oxidase: A novel activator of the lactoperoxidase system in milk for improved shelf life // Journal of Dairy Science. 2019. V. 102. № 3. P.1933–1942.Lara-Aguilar S., Alcaine S.D. Lactose oxidase: A novel activator of the lactoperoxidase system in milk for improved shelf life. Journal of Dairy Science. 2019. vol. 102. no. 3. pp. 1933–1942.Ильина А.М., Комолова Г.С. Природный консервант – комплексный биологически активный препарат лизоцим – лактопероксидаза // Хранение и переработка сельхозсырья. 2009. № 5. С. 12–14.Ilina A.M., Komolova G.S. Natural preservative-complex biologically active drug lysozyme-lactoperoxidase. Storage and processing of agricultural raw materials. 2009. no. 5. pp. 12–14. (in Russian).Isobe N., Kubota H., Yamasaki A., Yoshimura Y. Lactoperoxidase activity in milk is correlated with somatic cell count in dairy cows // Journal of Dairy Science. 2011. V. 94. № 8. P.3868 – 3874.Isobe N., Kubota H., Yamasaki A., Yoshimura Y. Lactoperoxidase activity in milk is correlated with somatic cell count in dairy cows. Journal of Dairy Science. 2011. vol. 94. no. 8. pp. 3868 – 3874.Munsch-Alatossava P., Gursoy O., Lorilla P.M., Gauchi J.–P. et al. Antibacterial Effects and Modes of Action of the Activated Lactoperoxidase System (LPS), of CO2 and N2 Gas as Food-Grade Approaches to Control Bovine Raw Milk–Associated Bacteria // Food Control and Biosecurity. 2018. P. 519–541.Munsch-Alatossava P., Gursoy O., Lorilla P.M., Gauchi J.–P. et al. Antibacterial Effects and Modes of Action of the Activated Lactoperoxidase System (LPS), of CO2 and N2 Gas as Food-Grade Approaches to Control Bovine Raw Milk–Associated Bacteria. Food Control and Biosecurity. 2018. pp. 519–541.Shamila-Syuhada A.K., Chuah L.O., Wan-Nadiah W.A., Cheng L.H. et al. Inactivation of microbiota and selected spoilage and pathogenic bacteria in milk by combinations of ultrasound, hydrogen peroxide, and active lactoperoxidase system // International Dairy Journal, 2016. V. 61. P. 120-125.Shamila-Syuhada A.K., Chuah L.O., Wan-Nadiah W.A., Cheng L.H. et al. Inactivation of microbiota and selected spoilage and pathogenic bacteria in milk by combinations of ultrasound, hydrogen peroxide, and active lactoperoxidase system. International Dairy Journal, 2016. vol. 61. pp. 120-125.Пучкова Л.В. Пищевая роль церулоплазмина молока // Вопросы питания. 2015. Т. 84. № 4. С. 4–17.Puchkova L.V. The Nutritional role of milk ceruloplasmin. Questions of nutrition. 2015. vol. 84. no. 4. pp. 4–17. (in Russian).Шидловская В.П., Юрова Е.А. Гормоны коровьего молока // Молочная промышленность. 2010. № 2. С. 21–23.Shidlovskaya V.P., Yurova E.A. Hormones of cow's milk. Dairy industry. 2010. no. 2. pp. 21–23. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.