Principle development for milk enrichment with nano-sized forms of the essential trace element selenium | Разработка принципов обогащения молока наноразмерными формами эссенциального микроэлемента селена

English. Selenium is an essential trace element in human body; its deficiency causes endemic cardiomyopathy, carcinogenic processes acceleration in the prostate gland, and fertility dysfunction. The study was aimed at the development of principles of milk enrichment of the essential trace selenium element in nanoscale forms. Selenium nanoparticles stabilized with Kolliphor HS15 were synthesized by chemical reduction in an aqueous medium, and the reducing agent was ascorbic acid. A multifactorial experiment was carried out to study the selenium nanoparticle stability at various process parameter values. Distribution histograms of the hydrodynamic radius were obtained, the size of the selenium particles was determined by dynamic light scattering. Furthermore, the influence of process parameters on the resulting nanoscale system stability was studied. As a result of neural network processing of experimental data, a ternary surface was formed, and based on analyzing it, the optimal parameters for obtaining selenium nanoparticles with the smallest radius were determined. This is a pH value of 5-11, a temperature of 25-75 deg. C, duration of 5-10 min. In the experiment, full cream raw milk with a fat content of 3.2% was used. The enrichment was performed at the rate of 19 mcg per 100 mL of milk, which corresponds to 30% of the daily selenium value. Subsequently, milk samples enriched in selenium nanoparticles were pasteurized at 72 deg C for 2 min and physicochemical parameters were measured. As found the antioxidant activity of milk samples remained constant regardless of the stage of enrichment in a selenium containing additive. So, this process can be conducted both before and after milk pasteurization.

Russian. Селен играет важнейшую роль в организме человека, его дефицит вызывает эндемическую кардиомиопатию, ускорение канцерогенных процессов в предстательной железе, нарушение фертильности. Цель исследования - разработка принципов обогащения молока наноразмерными формами эссенциального микроэлемента селена. Синтезировали наночастицы селена, стабилизированные Kolliphor HS15 методом химического восстановления в водной среде, восстановителем выступала аскорбиновая кислота. Для исследования стабильности наночастиц селена при различных значениях технологических параметров проводили многофакторный эксперимент. Получены гистограммы распределения гидродинамического радиуса, размер частиц селена определяли методом динамического рассеяния света. Далее изучали влияние технологических параметров на стабильность полученной наноразмерной системы. В результате нейросетевой обработки экспериментальных данных формировали тернарную поверхность, на основе анализа которой определили оптимальные параметры для получения наночастиц селена с наименьшим радиусом. Это значение pH 5-11, температура 25-75 град. С, продолжительность 5-10 мин. В эксперименте использовали цельное непастеризованное молоко жирностью 3,2%. Обогащение проводили из расчета 19 мкг на 100 мл молока, что соответствует 30% от суточной нормы селена. Далее проводили пастеризацию образцов молока, обогащенного наночастицами селена, при 72 град. С в течение 2 мин и измеряли физико-химические параметры. Установили, что антиоксидантная активность образцов молока оставалась постоянной вне зависимости от того, на каком этапе проходило обогащение селенсодержащей добавкой, то есть этот процесс можно проводить как до пастеризации молока, так и после нее.