Проекты

Умные пептиды

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Агротехнологии. Селекция и семеноводство. Органическая химия» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Нейрогастроэнтерология
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1474
Предметы: Химия
Классы: 11 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Наука для жизни» 04−05 апреля 2019 года

Актуальность

В современном мире человек подвержен многим негативным факторам. Каждый практически ежедневно испытывает в той или иной степени состояние стресса. Стресс с недавнего времени официально включён в перечень заболеваний. Одновременно с этим рацион питания большинства людей весьма скуден с точки зрения присутствия нутриентов, поэтому снижается качество микрофлоры, что вносит свой негативный вклад и влияет на повышение уровня стресса.

Представленный проект лежит в плоскости нового междисциплинарного направления в науке – нейрогастроэнтерологии, изучающей взаимодействие головного мозга человека и его кишечника.

Проект призван решить проблему снижения уровня стресса путём включения в рацион функциональных продуктов питания. В рамках проекта представлена разработка технологии получения «умных» пептидов – нутриентов, которые снижают уровень стресса путём воздействия на опиоидные рецепторы, и обогащения ими продуктов питания.

Цель работы: разработать технологию получения «умных пептидов», способных оказывать положительное влияние на ЦНС человека и снижать уровень стресса.

Задачи исследования

  1. Изучить научные публикации в отечественных и зарубежных источниках по теме нашего проекта для выбора оптимальных ферментов и сырья, а также для оптимизации процесса ферментации.
  2. Изучить технологию ферментативного гидролиза белков.
  3. Изучить методику хромотографического анализа белковых комплексов.
  4. Провести анализ и сделать вывод на основе собранных данных.

Гипотеза исследования

Путём ферментативного гидролиза казеина возможно получение ноотропных пептидов − нутриентов, снижающих уровень стресса в организме человека.

Содержание работы

На первом этапе исследования был проведён выбор сырья – казеин как один из наиболее ценных белков молока, его содержание колеблется от 2,3 до 2,9 %. Казеин является собственно пищевым белком, выполняющим в организме структурную функцию. Кроме того, казеин транспортирует в составе своих частиц кальций, фосфор и магний.

На втором этапе исследования был проведён ферментативный гидролиз белков, направленный на расщепление пептидной связи при участии молекулы воды. Реакция протеолиза казеина протекает постепенно и ступенчато: полипептид – пептон – олигопептид – дипептиды – аминокислоты. Её можно остановить на любой стадии, изменив одно из условий.

На третьем этапе исследования для доказательства наличия искомых пептидов в получаемых гидролизатах использовался метод градиентной обращённо-фазной хроматографии на колонке «Kromasil-100-C18».

Результаты эксперимента показали возможность посредством ферментативного гидролиза казеина получения ноотропных пептидовнутриентов.

На четвёртом этапе исследования полученные результаты анализировались, делались выводы о возможности их практического применения. Был предложен функционально обогащённый продукт питания – шоколад, снижающий уровень стресса в организме человека.

Результаты работы, выводы

Казоксины и казоморфины представляют собой пептиды, которые воздействуют на опиоидную систему, обладающую широким спектром регуляторных свойств. Казеин обладает высоким содержанием казоксинов и казоморфинов, что объясняет сниженную пропускную способность после потребления (поскольку активация опиоидной системы, в частности, снижает моторику кишечника).

Результаты исследования показывают, что с использованием ферментативного гидролиза белковой основы казеина можно производить продукты, снижающие уровень стресса человека. К ним относится шоколад, который уже содержит в своём составе эндорфины (гормоны радости), а также обладает расширенными свойствами снижения уровня стресса за счёт ввода в его состав «умных» пептидов с ноотропным действием, дополнительно снижающих уровень стресса.

Перспективы использования результатов работы

Полученные результаты имеют практическое значение для дальнейшего исследования и развитии биотехнологии.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет) – МФТИ