CC BY
479
Для корреспонденции
Садовой Владимир Всеволодович - доктор технических наук, профессор кафедры технологии продуктов питания и товароведения ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет» (филиал) в Пятигорске, профессор кафедры товароведения и технологии общественного питания Ставропольского института кооперации (филиал) АНО ВО «Белгородский университет кооперации, экономики и права»
Адрес: 357500, г. Пятигорск, просп. 40 лет Октября, д. 56 Телефон: (8793) 97-39-28 E-mail: [email protected]
Садовой В.В.1, 2, Щедрина Т.В.1, Селимов М.А.1
Биологически активная композиция для регулирования процесса липолиза в организме при ожирении
1 ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет» (филиал) в Пятигорске
2 Ставропольский институт кооперации (филиал) АНО ВО «Белгородский университет кооперации, экономики и права»
1 North-Caucasian Federal University, Branch in Pyatigorsk
2 Stavropol Institute of Cooperation, Branch of Belgorod University of Cooperation, Economics and Law
Цель исследований - изучение механизма межмолекулярного взаимодействия аллицина и лецитина с панкреатической липазой, а также разработка состава композиции, способствующей инактивации процесса липолиза и уменьшению усвоения жиров в живом организме. Методами компьютерной химии выполнено моделирование пространственных структур аллицина и лецитина. Осуществлена геометрическая оптимизация, изучены квантово-химические характеристики и распределение плотности заряда молекул исследуемых биологически активных веществ и панкреатической липазы. При исследовании молекулярных свойств липазы панкреатического сока человека до и после молекулярного докинга установлено, что 1 молекула лецитина недостаточно полно блокирует активный центр фермента. Для полной инактивации липазы требуются 2 молекулы лецитина или 1 молекула аллицина (Epot. = -412,36 и -159,4 ккал соответственно). Установлен оптимальный композиционный состав добавки для блокировки панкреатической липазы: аллицил-содержащая добавка - 95% (75% подсолнечного масла, 25% измельченного чеснока), лецитин -5%. Изучена эффективность инактивации липазы добавкой, хранившейся при 2-4 °С в составе жироводной смеси, установлено, что после хранения в течение
3 сут разработанная композиция сохраняет свои свойства. Кислотное число жира, подвергнутого ферментативной обработке, изменяется незначительно (с 0,1 до 0,25 мг КОН/г). Перекисное число и микробиологические показатели исследуемой фракции также не превышали допустимых норм. При оценке био-
Для цитирования: Садовой ВВ., Щедрина ТВ., Селимов М.А. Биологически активная композиция для регулирования процесса липолиза в организме при ожирении // Вопр. питания. 2017. Т. 86. № 6. С. 74-83. Статья поступила в редакцию 23.08.2017. Принята в печать 07.11.2017.
For citation: Sadovoy V.V., Shchedrina T.V., Selimov M.A. Biologically active composition for regulation of lipolysis process in the organism under obesity. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2017; 86 (6): 74-83. (in Russian) Received 23.08.2017. Accepted for publication 07.11.2017.
Biologically active composition for regulation of lipolysis process in the organism under obesity
Sadovoy V.V.1- Shchedrina T.V.1, Selimov M.A.1
логической ценности разработанной композиции установлено, что ее использование в составе высокожирового (19%) рациона белых мышей линии BALB/c с исходной массой тела 20-30 г (в дозе 6% от жирового компонента рациона) с 15 по 40 сут эксперимента снижает прирост массы тела в 1,5 раза по сравнению с животными, не получавшими добавку, уменьшает содержание в крови общих липидов, холестерина, триглицеридов и глюкозы, повышает уровень общего белка и мочевины до уровня особей контрольной группы (без ожирения), находившихся на общевиварном рационе.
Ключевые слова:липаза, лецитин, аллицин, молекулярные свойства, комплексные соединения, молекулярный докинг
The aim of the research was to study the mechanism of intermolecular interaction of allicin and lecithin with pancreatic lipase, and developing the composition, contributing to the inactivation process of lipolysis, and reduce the absorption of fats in the organism. Methods of computer chemistry have been used for modeling spatial structures of allicin and lecithin. Geometric optimization was carried out, quantum chemical characteristics and the distribution of charge density of the molecules of the studied biologically active substances and pancreatic lipase were studied. In the study of the molecular properties of the lipase of pancreatic juice before and after molecular docking, it was found that one molecule of lecithin didn't fully block the active site of the enzyme. For complete inactivation of lipase, two molecules of lecithin or one molecule of allicin were required (Epot. = -412.36 and-159.4 kcal, respectively). An optimal composition of supplement to blocking pancreatic lipase has been set: allicin containing additive - 95% (75% sunflower oil, 25% chopped garlic), lecithin - 5%. The efficacy of lipase inactivation by supplement stored at 2-4 °C in fat-water mixture has been studied. It was found that after storage for three days the developed composition retained its properties. Acid number of fat, subjected to enzymatic treatment varies slightly (0.1 to 0.25 mg KOH/g). Peroxide value and microbiological characteristics of the investigated fraction also did not exceed the permissible norms. When evaluating the biological value of the developed composition in the experiment on white BALB/c mice (with initial body weight of20-30 g), it was found that its administration on the background of high fat (19%) diet at a dose of 6% of the diet fat from the 15th to the 40th day was accompanied by 1.5 fold reduce in body weight increasing in comparison with animals which received no additives. Their blood levels of total lipids, cholesterol, triglycerides and glucose reduced while the level of total protein and urea increased to the level of the control group (without obesity). Keywords: lipase, lecithin, allicin, molecular properties, complex compounds, molecular docking
Адекватная диетотерапия способствует оптимальному течению процессов адаптации и компенсации нарушенных функций, коррекции патологически измененных звеньев метаболизма, достижению иммуномо-дулирующего, антиоксидантного и других положительных эффектов [1]. По оценкам специалистов в области медицины и питания, возможность воплощения в повседневную жизнь принципов здорового питания позволила бы снизить уровень смертности от сердечно-сосудистых заболеваний на 25%, онкологии - на 20-30%, диабета - на 50%. Избыток в рационе жиров, углеводов, недостаток полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) и пищевых волокон может привести к патологическим состояниям, связанным с ожирением. Избыточная масса тела повышает риск развития гипертонии, атеросклероза, сахарного диабета, остеопороза, болезней желчевыводящих путей, онкологических заболеваний и др. [2, 3].
Одной из проблем здравоохранения в промышленно развитых странах стало ожирение, которое в настоящее время приобретает угрожающие масштабы из-за раз-
вития сопутствующих заболеваний. В России ожирение также занимает одно из первых мест среди алиментарно-зависимых патологий. По последним данным, в России 25% лиц трудоспособного возраста имеют разную степень ожирения и 30% - избыточную массу тела [2, 3].
На практике эффективность лечения ожирения с использованием голодания и различных диет остается низкой. Клинические исследования показывают, что в первые сутки недостаток калорий компенсируется за счет запасов гликогена, затем процесс получения глюкозы обеспечивается за счет распада мышечных глюкогенных аминокислот (аланина, аспарагина, аспа-рагиновой кислоты). Поэтому до 30% снижения массы тела приходится на мышечную ткань, на место которой по окончании голодания и использования сильно редуцированной диеты приходит жировая ткань. В 95% случаев лечение ожирения приводит к кратковременному снижению массы тела и последующему ее увеличению [4-6].
Эффективной профилактикой при избыточной массе тела является использование в рационе питания био-
логически активных добавок к пище (БАД). Одно из направлений - это разработка рецептур и технологий специализированных пищевых продуктов, содержащих биологически активные вещества (БАВ). При этом важное значение имеют химический состав сырья и правильно подобранное количественное соотношение компонентов, что позволяет регулировать функционально-технологические свойства и пищевую ценность готовых продуктов, а также прогнозировать лечебно-профилактический эффект [7-9].
В результате анализа литературы были выявлены ингредиенты, обладающие биологически активными свойствами, которые могут быть использованы в рецептурах функциональных и специализированных пищевых продуктов для диетического (профилактического) питания, предназначенных для лиц с избыточной массой тела: аллицин (содержащийся в чесноке), растительное масло с высоким содержанием ПНЖК и лецитин [10-12].
Известно, что нарушение целостности зубка чеснока приводит к разрушению клеток и взаимодействию клеточных компонентов, при этом из аллиина образуется БАВ - аллицин. Аллицин находится в цитозоле и является инертным химическим компонентом, он преобразуется в аллицин ферментом аллиназой, которая находится отдельно от аллиина в вакуолях и при повреждении (дроблении, измельчении и др.) растения вступает во взаимодействие со своим субстратом [13, 14]. Аллицин обладает противомикробной активностью, снижает синтез триглицеридов в печени и уровень холестерина в крови, вступая в реакцию со свободными радикалами, нейтрализует их. Также имеются данные, что аллицин блокирует различные ферменты [14, 15]. Аллицин - это соединение, имеющее невысокую термическую стабильность. Он медленно разрушается при комнатной температуре и крайне быстро в процессе нагревания. В растворах растительных масел аллицин способен сохранять свои свойства очень длительный период времени [14, 16]. Нестабильность аллицина при тепловой обработке и в процессе хранения предполагает разработку технологии подготовки чеснока к использованию в качестве источника БАВ при производстве специализированных пищевых продуктов. Поэтому возникает необходимость стандартизации чеснока по содержанию аллицина.
Поскольку растительные масла способствуют повышению стойкости и сохранности полезных свойств аллицина, целесообразно предусмотреть использование в композиции сырья с высоким содержанием ПНЖК. Доказано, что ПНЖК как составная часть структуры клеточных и субклеточных мембран являются родоначальниками многих жировых структур в организме человека. При недостатке ПНЖК нарушаются многие функции клеток организма. В подсолнечном масле находится значительное количество ПНЖК семейства ю-6 (примерно 65,7%) [17, 18].
Использование лецитина в питании обусловлено его способностью обновлять поврежденные клетки, оказывать антиоксидантное действие. Треть мозговых, защит-
ных и изолирующих тканей, окружающих спинной и головной мозг, состоит из лецитина. Недостаток лецитина может вызвать слабоумие, способствовать развитию болезни Паркинсона, рассеянного склероза и прочих нервных заболеваний [19, 20].
По данным литературы, аллицин (содержащийся в чесноке), растительное масло с высоким содержанием ПНЖК и лецитин [10-12, 20, 21] обладают многофункциональными лечебно-профилактическими свойствами, являются активаторами процессов метаболизма и ли-полиза, способны блокировать ферментные системы и положительно влиять на организм человека. Однако липотропные свойства и механизм снижения уровня усвоения жиров в организме при использовании в питании выявленных БАВ недостаточно хорошо изучены.
Цели исследования - изучение механизма межмолекулярного взаимодействия аллицина и лецитина с панкреатической липазой, а также разработка состава композиции БАВ, способствующей инактивации процесса липолиза и уменьшению усвоения жиров в живом организме.
Материал и методы
В качестве материалов при проведении экспериментальных исследований были использованы: лецитин с содержанием фосфолипидов не менее 97%; панкреатин с липолитической активностью 4300 ед. ФИП; чеснок свежий (ГОСТ 33562-2015) и рафинированное подсолнечное масло (ГОСТ Р 52465-2005).
Уровень рН (8-9) жироводной смеси для обеспечения оптимального действия липазы регулировали 0,1 N раствором NaOH.
Экспериментальные исследования проводили с применением стандартных методов титриметрического определения кислотного и перекисного чисел [21-23].
Определение аллицина в луковицах чеснока проводили с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) [24] изократическим эллюиро-ванием [эллюентом одного состава (в %) метанол : вода -50:50] при длине волны спектрофотометрического детектирования 220 нм в системе LC-20AD Prominence (Shimadzu, Япония). В качестве стандартного образца использовали аллицин 100% Allimax™ («CLM Health Group Inc.», Великобритания) [26].
Биологическую ценность и безопасность продукта оценивали на лабораторных животных - белых мышах, путем определения состояния белкового, углеводного и липидного обмена [25, 26]. Исследования проводили на белых мышах линии BALB/c (самцы и самки) с исходной массой тела 20-30 г. Животных содержали в клетках на подстилке из опилок при температуре около 20 °С и стандартном режиме освещения в условиях вивария ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный медицинский университет». Эксперимент проводили в соответствии с санитарными, санитарно-эпидемиологическими, гигиеническими положениями, требовани-
ями и правилами лабораторной практики [27-31]. Лабораторных животных разделили на 2 экспериментальные группы (1-й, 2-й опыты) и 1 контрольную по 5 особей в каждой. Животные опытных групп в течение 2 нед получали корм, обогащенный жирами - 19% от общего состава рациона. Затем в рационе животных 2-й группы использовали корм с разработанной добавкой. Масса ежедневного рациона для контрольной группы из 5 особей составляла 14,35 г [32]. На протяжении всего эксперимента (40 сут) 1-я группа получала корм, обогащенный жирами (без композиции), контрольная группа - стандартный рацион вивария (табл. 1).
Содержание в крови лабораторных животных общего количества липидов, холестерина, триглицеридов, общего белка вели на автоматическом биохимическом анализаторе Cobas c 111 («Roche Diagnostics», Швейцария).
Результаты исследований анализировали в приложениях Statistic v. 8.0, 10 с использованием модуля Statistic Neural Networks. Опыты проводили в 3-5-кратной пов-торности. Достоверность полученных результатов контролировали в модуле Error per Case, уровень значимости (р) в каждом опыте не превышал 0,05. Прогнозирование молекулярных свойств химических соединений вели в приложениях HyperChem v. 8 и AutoDock v. 4.2.
Результаты и обсуждение
Одним из биологически активных компонентов БАД является аллицин, образующийся при нарушении целостности зубка чеснока. В России выращиваются различные сорта чеснока: «Широколистный 220», «Сочинский 56», «Грибовский юбилейный», «Отрадненский», «Любаша», «Добрыня» и др. На юге России и в Ставропольском крае (в Андроповском и Кировском районах) на промышленной основе выращивают в основном чеснок сортов «Грибовский юбилейный» и «Любаша» [33]. Химический состав чеснока и содержание биологически активного ингредиента аллиина (предшественника аллицина) зависит от агротехнических приемов возделывания культуры, типа почв, погодных условий, а также от технологии переработки, хранения и др. Поэтому химический состав одного и того же сорта чеснока может отличаться в разные периоды времени и в зависимости от условий возделывания культуры.
На содержание аллицина исследованы образцы чеснока свежего неподсушенного (после измельчения) сортов «Грибовский юбилейный» и «Любаша», выращенные в 2016 г. в Андроповском районе Ставропольского края. Хроматограммы содержания аллицина в чесноке представлены на рис. 1 (А, В).
В луковицах чеснока «Грибовский юбилейный» содержится 0,38% аллицина, а в сорте «Любаша» - 0,32%. В дальнейших исследованиях для оценки эффективности композиции на лабораторных животных использовали сорт чеснока «Любаша» с меньшим содержанием аллицина.
Таблица 1. Рацион питания белых мышей контрольной и опытных групп
Ингредиент Масса, г на 5 особей в день
контроль 1-й опыт 2-й опыт
Зерновая смесь 4,0 4,0 4,0
Хлеб белый 1,0 1,0 1,0
Крупа овсяная 1,5 1,5 1,5
Молоко 3,0 3,0 3,0
Сено 1,0 1,0 1,0
Трава 2,0 2,0 2,0
Морковь 0,5 0,5 0,5
Подсолнечник 0,3 0,3 0,3
Конопля 0,2 0,2 0,2
Соль 0,05 0,05 0,05
Мясная мука 0,3 0,3 0,3
Костная мука 0,1 0,1 0,1
Рыбий жир 0,1 0,1 0,1
Кусковой мел 0,2 0,2 0,2
Дрожжи кормовые 0,1 0,1 0,1
Лярд (измельченное свиное сало) - 2,7 2,7
Композиция БАВ (95% АСД и 5% лецитина) 0,16; вводится в лярд через 14 дней
Макронутриенты
Белок 1,37 1,37 1,37
Жир 0,68 3,38 3,38; через 14 дней - 3,54
Углеводы 2,90 2,90 2,90
Энергетическая ценность, ккал 23,20 47,50 47,50; через 14 дней - 48,94
Таблица 2. Молекулярные свойства липазы, лецитина и аллицина
Показатель Липаза Лецитин Аллицин
Потенциальная энергия, ккал/моль 4,97 61,36 2,31
Дипольный момент, Дебай 16,7 0,0 0,0
Среднеквадратичный градиент, ккал/(Ехмоль) 0,191 0,116 0,095
Знание структуры, пространственной конфигурации, молекулярных свойств, плотности распределения заряда на поверхности реагентов и комплексных соединений является важным этапом в понимании механизма взаимодействия активаторов процесса липолиза и БАВ, препятствующих новообразованию и усвоению жира. Оптимизация геометрии молекул в приложении Нурег-ОИет предусматривает определение устойчивой конфигурации молекулярных структур с минимальной потенциальной энергией системы. Молекулярные свойства липазы, лецитина и аллицина сведены в табл. 2.
Потенциальная энергия липазы, лецитина и аллицина имеет невысокие величины, что свидетельствует об устойчивом состоянии исследуемых молекул. Среднеквадратичный градиент приближен к нулевому значению для всех молекул 0,1-0,19 ккал/(Ехмоль), что подтверждает
mAU] 750: 500: 250:
0 =
0,
mAU] 750: 500: 250:
0
0,0 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 min
Рис. 1. Хроматограмма содержания аллицина в чесноке сорта «Грибовский юбилейный» (А) и в чесноке сорта «Любаша» (В) По оси абсцисс - время удерживания, мин; по оси ординат - величина сигнала, мВ.
эффективность минимизации потенциальной энергии. Дипольный момент характеризует полярность молекулярной системы.
Анализ образования комплексных соединений проводили в приложении Аи1сЮоск V. 4.2 методом молекулярного докинга, который позволяет определить наиболее выгодную ориентацию молекул для образования устойчивого комплекса. Комплексы данных биологически значимых молекул являются важным фактором в передаче химического сигнала. Относительное ориентирование между двумя взаимодействующими молекулами влияет на тип произведенного сигнала (ингибирующий или каталитический).
В тонком отделе кишечника фермент липаза отвечает за расщепление нейтральных жиров - триглицери-дов, сложных эфиров глицерина и высших карбоновых кислот. Возможность блокирования активного центра липазы позволит снизить интенсивность процесса гидролиза липидов, что будет способствовать выведению их из организма.
Исследование молекулярных характеристик липазы панкреатического сока человека до молекулярного до-кинга и после в присутствии лецитина представлено на рис. 2-4.
Результаты молекулярного докинга свидетельствовали (рис. 3) о недостаточно хорошей блокировке активного центра липазы одной молекулой лецитина - фер-
мент продолжает выполнять каталитические функции. Поскольку образование комплексного соединения происходит вблизи активного центра, анализировали межмолекулярное взаимодействие липазы с двумя молекулами лецитина (рис. 4).
Результаты компьютерного моделирования (рис. 4) взаимодействия панкреатической липазы с двумя молекулами лецитина показали полную блокировку активного центра фермента.
Предполагают, что подобным эффектом, свойственным лецитину, обладает аллицин (рис. 5).
Компьютерное моделирование выявило эффективную блокировку активности липазы одной молекулой аллицина (Еро1. = -159,4 ккал) (см. рис. 5) или двумя молекулами лецитина (Еро1. = -412,36 ккал) (см. рис. 5).
Исходя из данных по изучению активности липазы с лецитином и аллицином в качестве компонентов БАД для профилактики процессов ожирения использовали лецитин и аллицин-содержащую добавку (АСД). Аллицин относят к классу эфирных масел, он является нестойким соединением и легко разрушается в присутствии воды, образуя аллилдисульфид и Б02, но хорошо хранится в растительном масле, что обусловлено химической природой этого соединения [24]. В связи с этим АСД готовили путем измельчения чеснока и перемешивания его с растительным маслом в соотношении 1:3 для обеспечения стойкости аллицина.
Обоснование использования в питании БАВ базируется на нормах физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения. Адекватный уровень суточного потребления лецитина (молекулярная масса 760,22 а.е.м.) - 7-15 г/сут; аллицина (молекулярная масса 162,28 а.е.м.) - 4-12 мг/сут [34]. На основании проведенного хроматографического анализа адекватный уровень суточного потребления аллицина содержится в 1,25-3,75 г чеснока сорта «Любаша».
Известно, что при гидролизе в желудочно-кишечном тракте фосфолипид лецитин распадается на высшие жирные кислоты, глицерин, фосфорную кислоту и холин. Однако в желудке человека расщепление липидов практически невозможно. Это связано прежде всего с тем, что рН желудочного сока 1,5 не соответствует оптимуму действия фермента липазы, отсутствуют также условия для эмульгирования, а липаза может расщеплять жировую фракцию только в форме эмульсии. Расщепление и последующее переваривание липидов происходит в тонкой кишке [35]. Учитывая тот факт, что моделирование молекулярного докинга велось in vacuo (в вакууме), а образовавшееся соединение высокоустойчиво, поскольку потенциальная энергия комплекса гораздо ниже соответствующего показателя для панкреатической ли-
пазы (Еро1. = -412,36 для комплекса липаза/лецитин против 4,97 ккал/моль), можно сделать вывод о высокой вероятности образования комплекса липаза/лецитин в желудке человека и малой вероятности его разрушения в тонкой кишке. Не связавшийся в желудке лецитин подвергается гидролизу в тонкой кишке.
В обычном рационе холина (молекулярная масса 104,172 а.е.м.) содержится 500-900 мг. Верхний допустимый уровень потребления - 1000-2000 мг/сут для детей до 14 лет, 3000-3500 мг/сут для детей старше 14 лет и взрослых. Рекомендуемые уровни потребления холина: для взрослых - 500 мг/сут; для детей 4-6 лет - от 100 до 200 мг/сут; 7-18 лет - от 200 до 500 мг/сут [36], что эквивалентно 729,8-3649,0 мг/сут лецитина.
Следовательно, желательное соотношение компонентов лецитин : чеснок в БАД должно быть приблизительно 1:1.
Для оценки эффективности блокировки липазы гомогенизировали свиной шпик с водой в соотношении 1:1, добавляли АСД и лецитин, смесь подвергали термической обработке, затем нормализировали уровень рН и к полученной остывшей композиции добавляли панкреатин.
Оценку эффективности разработанного состава БАД проводили на модельных липидных образцах (рис. 6).
Рис. 2. Панкреатическая липаза до молекулярного докинга
Рис. 3. Молекулярный докинг панкреатической липазы и одной молекулы лецитина
—о— Образец 1 (контроль) —Образец 4 --□-- Образец 2 —•— Образец 5
-О— Образец 3 -■- Образец 6
Рис. 6. Исследование гидролиза липидной фракции в присутствии биологически активных добавок
1. Гомогенизированная жироводная (1:1) смесь (контроль).
2. Контроль с 0,3% лецитина.
3. Контроль с 2% АСД.
4. Контроль с 0,3% лецитина и 2% АСД.
5. Контроль с 6% АСД.
6. Контроль с 0,3% лецитина и 6% АСД.
Для оценки степени гидролиза липидной фракции панкреатином в опытных образцах определяли кислотное число (КЧ). Эксперимент был разделен на 2 этапа. На 1-м этапе нагреванием имитировали процесс термической обработки при 72 °С (с учетом использования добавки при производстве мясопродуктов, что обусловлено присутствием чеснока во многих рецептурах мясных изделий); на 2-м - исследовали эффективность блокирования фермента липазы, для этого в состав композиции вносили 0,1% панкреатина и выдерживали при 37 °С (оптимум действия липазы).
На 1-м этапе показатель кислотного числа (КЧ) жира изменялся незначительно (0,21-0,33 мг КОН/г жира). В образце с 0,3% лецитина и 6% АСД по истечении 2-часовой ферментативной обработки значение КЧ было самое низкое (4,86 мг КОН/г) по сравнению с 1-5-й композициями. Повышенная скорость гидролитического распада наблюдалась у образцов контрольного и с 2% добавкой АСД (3-й образец). По результатам проведенных исследований установлен состав БАД: АСД - 95% (75% подсолнечного масла, 25% измельченного чеснока), лецитина - 5%.
Для оценки эффективности блокировки липазы, разработанной биологически активной композицией в составе продуктов, подвергающихся хранению, в жировую фракцию вносили 6%1 разработанной композиции (что соответствует минимальному адекватному суточному потреблению аллицина - 4,56 мг и восполняет недостаток потребления лецитина на 0,3 г), затем в смесь добавляли эквивалентное количество воды, перемешивали и делили на 4 части. 2, 3 и 4-ю части выдерживали при 2-4 °С в течение соответственно 1, 2 и 3 сут. Образцы, полученные в момент изготовления (1-я часть) и после хранения, термостатировали с панкреатической липазой при 37 °С в течение 30 мин, затем определяли показатели гидролитического распада (КЧ), микробиологической и окислительной порчи (ПЧ) жировой фракции.
Показатели кислотного и перекисного (ПЧ) чисел жира анализируемых образцов, полученных в момент получения композиции и после хранения смеси, изменялись незначительно: КЧ с 0,10 до 0,25 мг КОН/г; ПЧ с 1,2 до 1,5 ммоль активного кислорода/кг. Са-нитарно-микробиологические показатели (КМА-ФАнМ, бактерии S. aureus и группы кишечных палочек, патогенные микроорганизмы) не превышали допустимых норм (СанПиН 2.3.2.1078-01). Результаты проведенных исследований свидетельствовали о возможности хранения в охлажденном состоянии жи-росодержащих пищевых продуктов с разработанной добавкой.
Для оценки биологической ценности разработанной композиции у экспериментальных животных (белых мышей) был смоделирован процесс ожирения повышением калорийности рациона за счет введения избыточного количества липидов - 19% от общего состава рациона.
Изменение массы тела животных в ходе эксперимента представлено в табл. 3. Индивидуальные взвешивания вызывают стресс у животных, поэтому в первые 7 сут практически у всех животных наблюдался отрицательный или незначительный прирост: в контрольной группе среднее изменение массы тела составило -1,05 г, в 1-й опытной группе - +0,32 г, во 2-й опытной группе - +0,44 г.
Величина относительного прироста животных во 2-й опытной группе через 14 сут эксперимента была сопоставима с соответствующим показателем 1-й группы и превышала таковой в контрольной группе в 3,8-4,0 раза, что свидетельствует об эффективности моделирования процесса ожирения у животных за счет используемого рациона питания. При введении в лярд композиции БАВ в последующие 26 сут (период наблюдения 15-40) во 2-й опытной группе наблюдалось снижение относительного прироста массы тела животных почти в 2 раза относительного прироста для
1 Процентное соотношение установлено с учетом нормы потребления аллицина, восполнения недостатка лецитина и по результатам изучения гидролиза липидной фракции в присутствии биологически активных добавок.
1-й опытной группы. Основной относительный прирост массы тела у животных 2-й опытной группы происходил с 1-х по 14-е сутки, когда в лярд не вводилась композиция БАВ. За весь период наблюдения (40 дней) относительный прирост во 2-й опытной группе был в 1,5 раза ниже, чем в 1-й опытной группе.
Введение обогащенной жирами пищи приводило к увеличению в крови содержания липидов (в том числе триглицеридов и холестерина). Показатели крови у мышей 2-й опытной группы за счет использования в рационе БАВ не отличались от параметров животных контрольной группы (табл. 4).
При потреблении обогащенного жирами корма (без разработанной добавки - 1-й опыт) наблюдалось увеличение в крови уровня глюкозы (табл. 5).
Обогащение рациона добавкой, содержащей АСД и лецитин, повышало в крови лабораторных животных концентрацию белка и мочевины и снижало содержание глюкозы до уровня контрольных животных (см. табл. 5).
Таким образом, использование в рационе разработанной добавки нормализовало обмен белков, жиров и углеводов в организме животных с избыточной массой тела.
Заключение
На основании компьютерного моделирования молекулярных свойств лецитина и аллицина и изучения их взаимодействия с панкреатической липазой обоснована целесообразность использования этих БАВ в композиции для уменьшения усвоения жиров в организме. Анализ норм потребления БАВ и экспериментальные исследования на модели in vitro позволили обосновать состав биологически активной композиции: аллицилсодержащая добавка - 95%, лецитин - 5%. Установлено, что у лабораторных животных с искусственно вызванным ожирением, в рацион питания которых вводилась биологически активная композиция, содержание в крови общих липидов, холестерина, триглицеридов, общего белка, глюкозы и мочевины было приближено к соответствующим значениям особей контрольной группы (без ожирения). Следовательно, использование биологически активной композиции в рационе питания повышенной калорийности способствует нормализации липидного, углеводного и белкового обмена у лабораторных животных.
Сведения об авторах
Таблица 3. Динамика массы тела лабораторных животных (M±m)
Период наблюдений, сутки Группа(п=5)
контроль 1-й опыт 2-й опыт
Средняя живая масса в пересчете на одну особь в группе, г
0-е 22,50±0,53 23,00±0,49 23,40±0,56
1-е 22,40±0,49 22,91 ±0,48 23,32±0,52
5-е 20,34±0,45 23,05±0,39 23,50±0,41
7-е 21,45±0,50 23,32±0,37 23,84±0,39
10-е 23,16±0,46 25,11 ±0,42 25,73±0,36
14-е 23,36±0,47 26,31 ±0,33 26,93±0,43
20-е 24,34±0,39 28,62±0,41 28,91 ±0,44
30-е 25,65±0,41 31,81 ±0,52 29,99±0,42
40-е 27,30±0,43 33,82±0,48 30,95±0,48
Абсолютный прирост, г
1-14-е 0,86±0,11 3,31 ±0,22 3,53±0,25
15-20-е 0,98±0,18 3,51 ±0,20 1,98±0,21
21-30-е 1,31 ±0,13 3,19±0,24 1,08±0,13
31-40-е 1,65±0,15 2,01 ±0,18 0,94±0,31
15-40-е 3,94±0,31 7,51±0,68 4,02±0,33
1-40-е 4,8±0,57 10,82±0,69 7,55±0,66
Относительный прирост, %
1-14-е 3,82±0,31 14,39±1,03 15,09±1,25
15-20-е 4,20±0,51 13,98±0,95 7,35±0,66
21-30-е 5,38±0,37 11,15±1,00 3,74±0,49
31-40-е 6,43±0,42 6,31 ±0,41 3,13±0,32
15-40-е 17,88±1,42 28,54±2,03 14,93±1,15
1-40-е 21,33±1,41 47,0±3,01 32,26±1,93
Таблица 4. Влияние рациона питания на показатели липидного обмена экспериментальных животных (M±m)
Группа (п=5) Общие липиды, г/л Холестерин, ммоль/л Триглицериды, ммоль/л
Контроль 6,58±0,33 0,85±0,04 0,85±0,03
1-й опыт 10,88±0,49* 1,14±0,06* 1,48±0,05*
2-й опыт 6,58± 0,31 0,80±0,04 0,84±0,04
П р и м е ч а н и е. Здесь и в табл. 5: * - статистически значимые отличия (р<0,05) от показателя животных контрольной группы.
Таблица 5. Влияние рациона питания на показатели белкового и углеводного обмена экспериментальных животных
Группа (п=5) Общий белок, г/л Глюкоза, ммоль/л Мочевина, ммоль/л
Контроль 64,60±2,10 6,58±0,25 8,70±0,43
1-й опыт 57,96±1,95* 10,88±0,49* 4,74±0,19*
2-й опыт 68,86±1,98 6,58±0,30 8,50±0,39
Садовой Владимир Всеволодович - доктор технических наук, профессор кафедры технологии продуктов питания и товароведения ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет» (филиал) в Пятигорске, профессор кафедры товароведения и технологии общественного питания Ставропольский институт кооперации (филиал) АНО ВО «Белгородский университет кооперации, экономики и права» E-mail: [email protected]
Щедрина Татьяна Викторовна - кандидат технических наук, доцент кафедры технологии продуктов питания и товароведения ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет» (филиал) в Пятигорске E mail: [email protected]
Селимов Магомед Асланович - кандидат технических наук, старший научный сотрудник НИЛ «Нанобиотехнология и биофизика» ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет» (филиал) в Пятигорске E mail: [email protected]
Литература
1. Тутельян В.А. О нормах физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации // Вопр. питания. 2009. Т. 78, № 1. С. 4-15.
2. Аметов А.С., Курочкин И.О., Зубков А.А. Сахарный диабет и сердечно-сосудистые заболевания // РМЖ (Русский медицинский журнал). 2014. № 13. С. 958-943.
3. Бунина О.Ю. Разработка технологии мясопродукта для лиц с избыточной массой тела : автореф. дис. ... канд. техн. наук. Ставрополь, 2013.
4. Новодержкина Ю.Г., Дружинина В.П. Диетология. Ростов н/Д : Феникс, 2004. 384 с.
5. Балаков Н.А., Мазуров В.И. Ожирение. СПб. : СПбМАПО, 2003. 519 с.
6. Фалеев А. Голодание - это способ набора веса! [Электронный ресурс]. URL: http://www.faleev.com/slimming/slim/p009.html.
7. Мартинчик А.Н., Батурин А.К., Пескова Е.В., Кешабянц Э.Э. Михайлов Н.А. Потребление йогурта и снижение риска избыточной массы тела и ожирения среди взрослого населения // Вопр. питания. 2016. № 1. С. 56-65.
8. Мартинчик А.Н., Батурин А.К., Кешабянц Э.Э. Фатьянова Л.Н., Семенова Я.А., Базарова Л.Б. и др. Анализ фактического питания детей и подростков России в возрасте от 3 до 19 лет // Вопр. питания. 2017. Т. 86, № 4. С. 50-60.
9. Sadovoy V.V., Selimov M.A., Slichedrina T.V., Nagdalian A.A. Usage of biological active supplements in technology of prophilactic meat products // RJPBCS (Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences). 2016. Vol. 7, N 5. P. 1861-1865.
10. Ringseis R., Keller J., Eder K. et al. Role of carnitine in the regulation of glucose homeostasis and insulin sensitivity: evidence from in vivo and in vitro studies with carnitine supplementation and carnitine deficiency // Eur. J. Nutr. 2012. Vol. 51, N. 1. P. 1-18.
11. Селютина И. Ю. Биологически активные вещества видов рода Allium L. (Alliaceae) // Сиб. ботан. вестн. 2007. Т. 2, № 2. С. 79-86.
12. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. М. : Медицина, 2004. 704 с.
13. Hawkesford M., de Kok L. Managing sulphur metabolism in plants // Plant Cell Envirom. 2006. Vol. 29. P. 382-395.
14. Манукян К.А. Изучение биологически активных веществ листьев лука медвежьего (Allium ursinum L.) и создание лекарственного средства на их основе : дис. . канд. фарм. наук. Пятигорск, 2014. 150 с.
15. Suetsuna, K. Isolation and characterization of angiotensin I-converting enzyme inhibitor dipeptides derived from Allium sativum L (garlic) // J. Nutr. Biochem. 1998. Vol. 9, N 7. P. 415-419.
16. Heintalu, A., Sihvart, A. Vigala Sassi taimeravi. Tallinn : Pegasus, 2012. 326 p.
17. Ипатова Л.Г., Кочеткова А.А., Нечаев А.П., Тутельян В.А. Жировые продукты для здорового питания. Современный взгляд. М. : ДеЛи принт, 2009. 395 с.
18. Паронян В. Технология жиров и жирозаменителей. М. : ДеЛи принт, 2006. 760 с.
19. Тимошенко Ю.А., Красильников В.Н. Лецитин в производстве функциональных жировых продуктов // Масла и жиры. 2007. №11. С. 14-15.
20. Сас Е.И. Перспективы использования синергетических взаимосвязей эссенциальных фосфолипидов (ЭФЛ) в структуре функционального питания // Материалы VII Всерос. науч.-практ. конф. «Синергизм пищевых добавок». СПб., 2006. С. 17-21.
21. Базарнова Ю.Г. Методы исследования сырья и готовой продукции. СПб. : НИУ ИТМО; ИХиБТ, 2013. 76 с.
22. ГОСТ ISO 3960 Жиры и масла животные и растительные. Определение перекисного числа. Йодометрическое (визуальное) определение по конечной точке.
23. ГОСТ Р 50457-92 (ИСО 660-83) Жиры и масла животные и растительные. Определение кислотного числа и кислотности.
24. Arzanlou M., Bohlooli S. Introducing of green garlic plant as a new source of allicin // Food Chem. 2010. Vol. 120, N 1. P. 179-183.
25. Стальная Л.И. Современные методы в биохимии. М. : Медицина, 1977. 392 с.
26. Уилсон К., Уолкер Дж. Принципы и методы биохимии и молекулярной биологии. М. : Бином Лаборатория знаний, 2015. 848 с.
27. СП 2.2.1.3218-14 «Санитарно-эпидемиологические требования к проектированию, оборудованию и обслуживанию экспериментальных биологических клиник (виварий)».
28. Единые санитарно-эпидемиологические и гигиенические требования к продукции (товарам), подлежащей санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю) (с изменениями на 10.11.2015).
29. Правила надлежащей лабораторной практики. Приказ Минздрава России от 01.04.2016 № 199n.
30. Требования Международного научного комитета по использованию лабораторных животных в экспериментальных исследованиях // Бюл. ИКЛАС. 1978. № 24. С. 4-5.
31. Приказ Минздрава СССР № 755 от 12.08.1977 «Правила работы с использованием подопытных животных».
32. Кырыкбайулы С., Садуов М.С., Малышев И.Л., Уразбекова Д.С., Жумагелдиев А.А. Лабораторное дело. Алматы, 2009. 270 с.
33. Сельское хозяйство, охота и лесоводство в России : стат. сб.. M. : Росстат, 2015.
34. МР 2.3.1.1915-04. Рекомендуемые уровни потребления пищевых и биологически активных веществ (утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 02.07.2004 г.). М. : Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 2004.
35. Тютюнников Б.Н. Химия жиров. М. : Колос, 1992. 448 с.
36. Методические рекомендации MP 2.3.1.2432-08 «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации» : утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 18.12.2008. М. : Роспотребнадзор, 2009.
References
1. Tutelyan V.A. Norms of physiological requirements in energy and nutri- 3. Bunina O.Yu. Development of meat product technology for persons
ents in various groups of population in Russian Federation. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2009; 78 (1): 4-15. (in Russian) Ametov A.S., Kurochkin I.O., Zubkov A.A. Diabetes mellitus and cardiovascular diseases. RMZh, Russkiy meditsinskiy zhurnal [Russian Medical Journal]. 2014; 13: 958-43. (in Russian)
with overweight: Diss. Stavropol', 2013. (in Russian) Novoderzhkina Yu.G., Druzhinina V.P. Dietology. Rostov on-Don: Feniks, 2004: 384 p. (in Russian)
Balakov N.A., Mazurov V.I. Adiposity. SPb: SPbMAPO, 2003: 519 p. (in Russian)
4.
2
5
6. Faleev A. Fasting is the way to gain weight! [Electronic resource]: 22. http://www.faleev.com/slimming/slim/p009.html. (in Russian)
7. Martinchik A.N., Baturin A.K., Peskov, E.V., Casablanc E.E. Mikhailov N. The consumption of yogurt and reduced risk of overweight and obesity among the adult population. Voprosy pitaniia [Problems
of Nutrition]. 2016; (1): 56-65. (in Russian) 23.
8. Martinchik A.N., Baturin A.K., Casablanc E.E., Fat'yanova L.N., Semenova Y.A., Bazarov L.B., et al. Analysis of actual nutrition of children and adolescents in Russia aged 3 to 19 years. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2017; 86 (4): 50-60. (in Russian) 24.
9. Sadovoy V.V., Selimov M.A., Slichedrina T.V., Nagdalian A.A. Usage
of biological active supplements in technology of prophilactic meat 25. products. RJPBCS, Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2016; 7 (5): 1861-5. 26.
10. Ringseis R., Keller J., Eder K., et al. Role of carnitine in the regulation of glucose homeostasis and insulin sensitivity: evidence from in vivo
and in vitro studies with carnitine supplementation and carnitine 27. deficiency. Eur J Nutr. 2012; 51 (1): 1-18.
11. Selyutina I.Yu. Biologically active substances of species of the genus Allium L. (Alliumaeae). Sibirskiy botanicheskiy vestnik [Siberian Botanical Herald]. 2007; Vol. 2(2): 79-86. (in Russian)
12. Berezov T.T., Korovkin B.F. Biological chemistry. Moscow: Meditsina, 28. 2004: 704 p. (in Russian)
13. Hawkesford M., de Kok L. Managing sulphur metabolism in plants. Plant Cell Envirom. 2006; 29: 382-95.
14. Manukyan K.A. Study of biologically active substances of bear leaves (Allium Ursinum L.) and the creation of a medicinal product 29. based on them: Diss. Pyatigorsk, 2014. (in Russian)
15. Suetsuna K. Isolation and characterization of angiotensin I-con-verting enzyme inhibitor dipeptides derived from Allium sativum L 30. (garlic). J Nutr Biochem. 1998. Vol. 9, N 7. P. 415-9.
16. Heintalu A., Sihvart A. Vigala Sassi taimeravi. Tallinn: Pegasus, 2012:
326 p. 31.
17. Ipatova L.G., Kochetkova A.A., Nechaev A.P., Tutel'yan V.A. Fat products for a healthy diet. Modern look. Moscow: DeLi print, 2009: 32. 395 p. (in Russian)
18. Paronyan V. Technology of fats and fat substitutes. Moscow: DeLi 33. print, 2006: 760 p. (in Russian)
19. Timoshenko Yu.A., Krasil'nikov V.N. Lecithin in the production
of functional fat products. Masla i zhiry [Oils and Fats]. 2007; (11): 34. 14-5. (in Russian)
20. Sas E.I. Prospects for the use of synergistic relationships of essential phospholipids (EFL) in the structure of functional nutrition. In: Materialy VII Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii 35. «Sinergizm pishchevykh dobavok» [Materials of the VII All-Russian Scientific-Practical Conference «Synergism of Food Additives»]. 36. Saint Petersburg, 2006: 17-21. (in Russian)
21. Bazarnova Yu.G. Methods of researching raw materials and finished products. Saint Petersburg: NIU ITMO; IKhiBT, 2013: 76 p. (in Russian)
GOST ISO 3960 Zhiry i masla zhivotnye i rastitel'nye. Opredelenie perekisnogo chisla. Yodometricheskoe (vizual'noe) opredelenie po konechnoy tochke. [Fats and oils, animal and vegetable. Determination of the peroxide number. Iodometric (visual) determination by the end point]. (in Russian)
GOST R 50457-92 (ISO 660-83) Zhiry i masla zhivotnye i rastitel'nye. Opredelenie kislotnogo chisla i kislotnosti. [Fats and oils, animal and vegetable. Determination of acid number and acidity]. (in Russian)
Arzanlou M., Bohlooli S. Introducing of green garlic plant as a new source of allicin. Food Chem. 2010; 120 (1): 179-83. Stal'naya L.I. Modern methods in biochemistry. Moscow: Meditsina, 1977: 392 p. (in Russian)
Uilson K., Uolker Dzh. Principles and methods of biochemistry and molecular biology. Moscow: Binom, Laboratoriya znaniy, 2015: 848 p. (in Russian)
SP 2.2.1.3218-14 «Sanitarno-epidemiologicheskie trebovaniya k pro-ektirovaniyu, oborudovaniyu i obsluzhivaniyu eksperimental'nykh biologicheskikh klinik (vivariy)» [«Sanitary and epidemiological requirements for the design, equipment and maintenance of experimental biological clinics (vivarium)»] (in Russian) Edinye sanitarno-epidemiologicheskie i gigienicheskie trebovaniya k produktsii (tovaram), podlezhashchey sanitarno-epidemiologiches-komu nadzoru (kontrolyu) (10/10/2015) [Unified sanitary-epidemio-logical and hygienic requirements for products (goods) subject to sanitary-epidemiological supervision (control)]^ (in Russian) Pravila nadlezhashchey laboratornoy praktiki [Good Laboratory Practices]. Order of the Ministry of Health of Russian Federation N 199n ot 01.04.2016. (in Russian)
Requirements of the International Scientific Committee on the Use of Laboratory Animals in Experimental Studies. Byulleten' IKLAS [Bulletin IKLAS]/ 1978; (24): 4-5. (in Russian) Order of the Ministry of Health of SSSR N 755 on 12.08.1977 «Rules of work with the use of experimental animals». (in Russian) Kyrykbajuly S., Saduov M.S., Malyshev I.L., Urazbekova D.S., Zhum-ageldiev A.A. Laboratornoe delo. Almaty; 2009: 270 p. Sel'skoe khozyaystvo, okhota i lesovodstvo v Rossii [Agriculture, hunting and forestry in Russia]: statistical compilation. Moscow: Rosstat4 2015. (in Russian)
MR 2.3.1.1915-04. Rekomenduemye urovni potrebleniya pishchevyh i biologicheski aktivnyh veshchestv (approved by the Chief Sanitary Doctor of the Russian Federation 02.07.2004). Moscow; 2004. (in Russian)
Tyutyunnikov B.N. Chemistry of fats. Moscow: Kolos, 1992: 448 p. (in Russian)
Metodicheskie rekomendacii MP 2.3.1.2432-08 «Normy fizio-logicheskih potrebnostej v ehnergii i pishchevyh veshchestvah dlya razlichnyh grupp naseleniya Rossijskoj Federacii» (approved by the Chief Sanitary Doctor of the Russian Federation 18.12.2008). Moscow: Rospotrebnadzor, 2009.
