Буферная емкость молочных смесей, восстановленных разными типами питьевых вод Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

ГИГИЕНА ПИТАНИЯ

Для корреспонденции

Каргина Ольга Ивановна - кандидат химических наук, старший преподаватель кафедры общей химии ГБОУ ВПО «Уральский государственный медицинский университет» Минздрава России Адрес: 620028, г. Екатеринбург, ул. Репина, д. 3 Телефон: (343) 214-85-13 E-mail: kargina-usma87@yandex.ru

О.И. Каргина, Н.А. Белоконова, Е.Ю. Тиунова, И.И. Астрюхина, С.Е. Савина

Буферная емкость молочных смесей, восстановленных разными типами питьевых вод

Buffer capacity of infant formulas diluted with different types of water

O.I. Kargina, N.A. Belokonova, E.Yu. Tiunova, I.I. Astryukhina, S.E. Savina

ГБОУ ВПО «Уральский государственный медицинский университет»

Минздрава России, Екатеринбург

UraL State Medical University, Еkateпnburg

Искусственное вскармливание детей первого года жизни заслуживает особого внимания. Важно, чтобы молочная смесь была максимально приближена по составу к грудному молоку и адаптирована к пищеварительной системе ребенка. Важными характеристиками материнского молока являются рН и буферная емкость по кислоте. В работе представлены результаты экспериментального определения рН и буферных свойств пресных, кисломолочных и антирефлюксных молочных смесей, восстановленных водами с разным рН. Установлено, что у кисломолочных смесей значения рН на единицу меньше, чем у пресных и антирефлюксных. При восстановлении молочных смесей водами с разной щелочностью водородный показатель изменяется незначительно. Так, рН пресных и антирефлюксных смесей находится в диапазоне 6,67±0,76, кисломолочных - 5,75±0,55. Буферная емкость молочной смеси по кислоте играет важную роль в питании ребенка. Она зависит от белков (имеющих разный аминокислотный состав), входящих в состав молочной смеси, и типа воды, которой эту смесь восстанавливают. Восстановленные молочные смеси, имеющие большую буферную емкость по кислоте, способны снижать активную кислотность желудка ребенка. У 6 из представленных молочных смесей, восстановленных детскими бутилированными водами «Nutrilak AQUA», «HiPP» и «Архызик», были наименьшие значения буферной емкости (9,00±3,00 ммоль/л). Большие значения буферной емкости по кислоте (>12,00 ммоль/л) отмечены у смесей, восстановленных кипяченой водопроводной водой и детскими водами «Агуша» и «ФрутоНяня». Ключевые слова: молочные смеси, питьевые воды, рН, буферная емкость

Artificial feeding of infants under 1 year old deserves a special attention. It is generally accepted that the infant formula is approximated to the human milk and adapted to the infantile digestive system. Important properties of breast milk are pH and acid-based buffer capacity. According to this fact, the results of the experimental determination of pH and buffer properties of fresh, fermented, and anti-reflux infant formulas, diluted with water of different pH, have been presented. It was found that reconstituted fermented infant formulas

has one unit pH less than the antireflux and fresh mixtures. When restoring infant formula with waters of different alkalinity, pH value changed slightly. Thus, pH of fresh and antireflux mixtures varied in the range 6.67+0.76, of fermented milk mixtures - 5.75+0.55. The buffer capacity with respect to acid of infant formulas play an important role in the nutrition of the child. It depends on the proteins (having different amino acid composition) comprising the milk mixture, and on the type of water, which is used for restoring. Restored infant formulas having a greater buffer capacity for acid can reduce infant gastric acidity. Six of submitted infant formula reconstituted with children bottled water "Nutrilak AQUA", "HiPP" and "Arhyzik" observed the lowest values of the buffer capacity (9.00+3.00 mmol/l). The larger value of the buffer capacity by acid (>12.00 mmol/l)) was observed in formulas reconstituted with boiled tap water and children bottled water "Agusha" and "FrutoNyanya". Keywords: infant formula, drinking water, pH, buffer capacity

Грудное вскармливание является лучшим питанием для детей первого года жизни. Уникальный состав грудного молока не только способствует нормальному росту ребенка, но и оказывает влияние на процессы постнатальной дифференцировки тканей, формирование центральной нервной системы, слухового и зрительного анализатора, становление микрофлоры кишечника ребенка [1-3].

Когда грудное молоко отсутствует или его недостаточно, его важной заменой или дополнением к нему становятся искусственные молочные смеси.

На сегодняшний день в России представлен широкий ассортимент адаптированных молочных смесей как отечественных, так и зарубежных производителей. Они отличаются по белковому компоненту (разное соотношение сывороточных белков к казеину), по рН (пресные, кисломолочные), по возрасту назначения (начальные от 0 до 6 мес, последующие от 6 до 12 мес, для детей от 0 до 12 мес), по консистенции (сухие, жидкие), наличию функциональных компонентов (с добавлением, без добавления). Смеси делятся на стандартные и предназначенные для вскармливания детей с особыми пищевыми потребностями: функциональными нарушениями желудочно-кишечного тракта (антирефлюксные смеси), непереносимостью белка коровьего молока (смеси-гид-ролизаты), лактазной недостаточностью (низко- и без-лактозные смеси). Проблема переносимости молочных смесей очень актуальна. Перевод ребенка на искусственное вскармливание, особенно в первые месяцы жизни, для него далеко не безразличен, являясь своеобразным метаболическим стрессом. В связи с этим большое внимание врачей должно уделяться правильному выбору заменителей женского молока с учетом индивидуальных особенностей здоровья и физического развития ребенка [4 ].

Женское грудное молоко обладает буферными свойствами благодаря белкам (казеиноген, сывороточные белки), входящим в его состав. Действие белковой буферной системы состоит в том, что она способна поддерживать постоянство рН грудного молока за счет своей способности нейтрализовывать избыток кислоты. Таким образом, одним из важнейших свойств женского

грудного молока является буферная емкость по кислоте. Чем ниже буферная емкость, тем меньше снижается уровень рН кишечного содержимого, что способствует росту бифидобактерий и подавлению патогенной микрофлоры. Адаптированные молочные смеси по составу максимально приближены к грудному молоку, однако количество белка в них выше. Поэтому молочные смеси по своим буферным свойствам будут отличаться от материнского молока.

При восстановлении сухой молочной смеси в домашних условиях обычно используют кипяченую водопроводную воду. В последние годы в аптеках и специализированных детских магазинах появились бутилированные питьевые воды, с различным минеральным составом. Такую воду родители стали активно использовать для восстановления молочных смесей. Исходя из предположения, что буферные свойства молочной смеси могут различаться в зависимости от ее разведения водой того или иного типа, целью работы стало измерение буферных свойств по кислоте некоторых молочных смесей, восстановленных разными типами вод.

Материал и методы

Для восстановления смесей для детского питания нами были выбраны дистиллированная, кипяченая водопроводная вода, а также детские бутилированные воды, предназначенные специально для разведения молочных смесей: «Агуша» («Агуша», Россия), «Архы-зик» ("Vita", Россия), «ФрутоНяня» («ФрутоНяня», Россия), "HiPP" ("HiPP", Австрия), "Nutrilak AQUA" ("Nutrilak", Россия). Для каждой воды был измерен водородный показатель рН потенциометрическим методом с помощью рН-метра рХ-150 («Антех», Беларусь). По измеренному показателю рН все используемые воды можно условно разделить на нейтральные (рН 6,5-7,5) и слабощелочные (рН 7,5-8,5) (табл. 1).

Выбранные нами детские смеси можно разделить на 3 группы: 1) пресные ["Nutrilak premium 1" («Nutrilak», Россия), «Беллакт иммунис 2» («Беллакт», Беларусь)]; 2) кисломолочные ["Nutrilak КМ" ("Nutrilak", Россия), «Бел-

лакт КМ 1» («Беллакт», Беларусь), «Беллакт КМ 2» («Бел-лакт», Беларусь)]; 3) антирефлюксные ["Enfamil A.R. 1" ("Mead Johnson B.M.", Нидерланды), "Friso vom 1" ("FrieslandCampina", Нидерланды)]. Молочные смеси восстанавливали путем разведения всеми вышеперечисленными типами вод. Мерную ложку смеси суспендировали в 30 мл воды в стакане объемом 100 мл при постоянном перемешивании в течение 30 мин при 23-25 °С. После этого в восстановленной смеси потенциометри-ческим методом измеряли показатель рН.

В работах [5, 6] буферную емкость молока и молочных смесей определяли кислотно-основным титрованием. Нами был использован потенциометри-ческий метод, который позволяет быстро и точно определять значения pH даже при исследовании мутных растворов. Сначала в 30 мл восстановленной смеси измеряли водородный показатель рН1, затем добавляли 1 мл 0,1 н HCl, перемешивали и снова измеряли водородный показатель рН2. Буферную емкость по кислоте рассчитывали по формуле:

n (HCl)

(pHi - PH2) x ybuffer

где n - количество кислоты, моль; рН1 - первоначальное значение молочной смеси; рН2 - значение молочной смеси после добавления 1 мл кислоты; ^buffer - объем молочной смеси, л.

Результаты и обсуждение

Как видно из данных табл. 1, при разведении дистиллированной водой значения рН одной пресной ("Nutrilak premium 1") и антирефлюксных смесей находятся в диапазоне 7,04-7,43 (рН грудного молока 7,0-7,5 [7]), а рН кисломолочных смесей варьирует в пределах 5,20-6,30, что на единицу меньше рН пресной и антирефлюксных смесей. Значения рН пресной смеси «Беллакт иммунис 2» составляют 5,90-6,30, что очень близко по значениям к кисломолочным смесям. При восстановлении молочных смесей водами с разными показателями рН (кипяченая водопроводная, детские бутилированные воды) водородный показатель первых меняется незначительно. Так, рН пресных и антирефлюксных смесей находится в диапазоне 6,67±0,76, кисломолочных -5,75±0,55. Очевидно, что восстановленные смеси обладают буферными свойствами за счет белков, входящих в их состав.

Механизм действия белкового буфера молочных смесей определяется тем, что молекулы белка, в кристаллическом состоянии содержащие некоторое количество свободных амино- и карбоксильных групп, по своей природе являются амфотерными электролитами. В щелочной среде белок диссоциирует как кислота и заряжается отрицательно, в кислой среде - как щелочь и заряжается положительно. При суспенди-

lo lo lo lo lo lo lo

Е о cd cd с^ c^ c^ cd

о cd cd cd cd cd cd

> +1 +1 +1 +1 +1 7 +1 +1

ш о lo lo oo

.fl <л cd co co co

x о ul г-^ co co co

^

S

ш

&

s сс lo lo lo lo lo lo lo

х о cd cd с^ c^ c^ c^

ГС < о" cd cd cd cd" cd cd

гх +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1

Е lo lo co со oo cd

гс со co co 7" c^ 7"

ТЕ ш c^ c^ co

1- lo lo lo lo lo lo lo

^ о cd cd cd cd cd c^

ГС сч о" cd cd cd cd cd cd

g ш +1 +1 +1 +1 +1 7 +1 +1

s <и lq со cd oo co

о оо oo co c^

(u S о lo~ in co in in in in

>s

о

x

у о ш

^ л

о x 1- lo lo lo lo lo lo lo

s у о ^ ГС о cd cd c^ cd c^ cd

>s ^ т— о" cd cd cd cd cd cd

о о ш +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1

x 2 ш lq lo cd lo cd co

x ш ^ ей о ^ о s со lo~ lo lo~ oo iri 7" lo~ c^ in c^ in in

о к

x

ГС

1-

о

о

о

ей ^ lo lo lo lo lo lo lo

X ГС cd cd cd cd c^ cd c^

& :х т— cd cd cd О cd cd

ф^ ш +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 7

3 со cd co cd

Z ет cd г-- c^

in co lo~ co c^ co co

1- сч lo lo lo lo lo lo lo

^ cd cd cd cd cd c^ c^

ГС х cd cd cd cd cd cd

f= i ш uq x ^ s s +1 lo cd со +1 co +1 cd co co +1 cd co co +1 cd lo~ +1 in +1 cd <^9 in

:>s ш

ф .0

о cd x

о

ш

о &

x с

^ lo lo lo lo lo lo lo

ГС Е cd cd cd cd cd cd cd

cd cd cd cd cd cd cd

.Е +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1

3 е co lo co co

:> z <и "7 7" 7" oo

х 3 r—" co c^ co

s

=

аз

=

x

_ lo lo lo lo lo lo lo

cd ^ л cd cd c^ c^ cd cd c^

^ cd cd cd cd cd cd cd

со ей +1 +1 +1 +1 +1 +1 +1

о co oo cd cd co cd

= x co oo co lo те

CS 1— & iri co "7 "7 "7 OO

о

о

о

со

s

|=е ck:

о CS

со ^

x о

_о cü

со ^ о

cd _о 1— s с 2 ^ о ей CS = i CS ca í^ с о о —1

^ с s 1— о í^ s те; i ck: cü те; CS i о <c ik

^ ^ ä s

гс j s ^ о ctf CO

s 1— о 1— ^ ^ те; с cl cl 3 ^ _o x

^ чо ГС s 1=Z e s ^ 2 JZ <c <c

1—

LO CD LO LO LO LO LO LO

Е о CD C^ CD CD CD

о CD" CD CD CD CD

> +1 CD +1 +1 +1 +1 +1 +1

г— CD О CO

ш со C^

СО т— CD c^4 CD

ЕЕ и. ч-

о

ж

2

ш

&

S

н X га сс LO CD LO CD LO CD LO C^ LO CD LO LO CD

< Ё га сэ +1 LO CD" +1 CD +1 CD +1 I"— CD +1 LO CO СЭ +1 CD +1 CD

СУ) od CN 0^8

с ш

LO LO LO LO LO LO LO

CD о CD CD C^ CD C^

га сч CD" CD" CD CD CD CD

+1 +1 +1 +1 +1 4 +1 +1 4

ш CD CO CO i—

ш со LO CO OO L^ C^

LQ CD" со" CO CD tt со"

со CO C^

ш

л X LO LO LO LO LO LO LO

.а у о CD CD C^ C^ C^

о га о CD CD CD CD СЭ CD

S +1 +1 +1 4 +1 4 +1 +1 +1

2 ш 1— CD

f= i S S о ^ ш LQ oo CO LO CO LO~ « CO СУ) OO

СО о s c^ ^ C^ 1

о

в

и

а

С

и LO LO LO LO LO LO LO CD

1— га о CD CD CD CD

и CD CD CD CD

Щ ¡g +1 +1 CD +1 CD +1 LO +1 CO +1 + |

н к T-1 C^ o^

з з 1— 1— CD CD CO C^4

а

р

Ж

ы

н

н

е

л

в

о Л

н а 1-^ СЧ1 LO CD LO CD LO CD LO C^ LO C^ LO c^ LO CD

О о га s X CD" +1 CD +1 CD" +1 CD +1 о CD +1 +1 CD +1

о Ä

в щ LQ S о oo LO oo CO

S СУ) СУ) (У) т— C^

е 2 1 1 1 1

О ш

е

л

о X

X о ш

ы &

н с

^

о

л LO LO LO LO LO LO LO

о Е CD CD" CD CD CD CD c^ CD CD CD C^

е 1— ¿Z .2 +1 +1 +1 +1 +1 +1 7 +1

3 Е <и со CD

о л F CD со со CD СУ) OO "7

о

и

к

о

с

_о

1—

о CK:

о а

к н

е о в

ск: ск: а о

а .0 р

р е о ей н н а в о о

Б с S 1— о р и те; н те; в те; а н О < ik

сч л Ä и

га S л о е СЗ а з

и 1— о i— р ^ ck: с CL CL 3 ^ ы ж р

^ чо га и 0 и N 'nz <c <c

1—

ровании молочных смесей в воде (рН около 7) все свободные функциональные группы находятся в ионизированном состоянии:

COOH

/

Rn nnh2

Белок

+ H2O

->■ R

COO-

/

NH+

Ионизированный белок

При попадании молочной смеси в желудок, где среда кислая, белки, находящиеся в виде ионов, будут связывать протоны кислоты и превращаться в катионы:

COO-

/

Rv + HCl NH+

COOH

I

Rn + Cl-

nNH+

Таким образом, активная кислотность, обусловленная наличием соляной кислоты, будет снижаться. Данный процесс может способствовать замедлению и недостаточному расщеплению белков молочной смеси. Кроме этого, нейтрализация соляной кислоты может приводить к снижению активной кислотности, что может являться хорошим условием для колонизации кишечного тракта бактериями и простейшими.

Нами были определены буферные емкости по кислоте всех представленных смесей, разведенных разными типами питьевых вод. Как видно из данных табл. 2, для большинства молочных смесей наименьшая буферная емкость наблюдается на дистиллированной воде. При восстановлении смесей кипяченой водопроводной и детскими бутилированными водами буферная емкость увеличивается из-за наличия в составе вод различных катионов и анионов. Но большую роль в изменении буферных свойств, на наш взгляд, играют белки. Молочные смеси различаются по аминокислотному составу и, соответственно, имеют разное количество заряженных центров. Если в составе белка больше анионных радикалов (глутаминовая и аспарагиновая кислоты), то белок суммарно заряжен отрицательно, катионных радикалов (лизин, гистидин, аргинин) - положительно заряжен. Таким образом, чем ниже буферная емкость молочной смеси по кислоте, тем больше катионных центров в белке, и наоборот, чем выше буферная емкость -больше анионных центров. При попадании в желудок смесь с большей буферной емкостью будет снижать активную кислотность желудка. Использование разных типов вод может оказывать влияние на изменения буферной емкости восстановленных молочных смесей по кислоте. Так, широко используемая кипяченая водопроводная вода, а также детская вода «Агуша» увеличивают буферные свойства у 4 из представленных молочных смесей, а «ФрутоНяня» - у 5. Наименьшие значения буферной емкости (9,00±3,00 ммоль/л) наблюдались у 6 молочных смесей, восстановленных детскими бутилированными водами "Nutrilak AQUA", "HiPP" и «Архызик».

Таким образом, в результате экспериментальных исследований восстановленных молочных смесей установлено, что значения рН кисломолочных смесей (5,75±0,55) меньше на единицу, чем у пресных и антирефлюксных

(6,67±0,76). Буферная емкость по кислоте молочных смесей, в пределах соответствующей группы (пресные, кисломолочные, антирефлюксные), существенно изменяется в зависимости от типа воды, которой ее восстанавливают.

Сведения об авторах

ГБОУ ВПО «Уральский государственный медицинский университет» Минздрава России (Екатеринбург): Каргина Ольга Ивановна - кандидат химических наук, старший преподаватель кафедры общей химии E-mail: kargina-usma87@yandex.ru

Белоконова Надежда Анатольевна - доктор технических наук, доцент кафедры общей химии E-mail: 89221503087@mail.ru

Тиунова Елена Юрьевна - кандидат медицинских наук, кафедра факультетской педиатрии E-mail: elena_tiunova@mail.ru

Астрюхина Ирина Игоревна - студентка II курса педиатрического факультета E-mail: Iria.5@mail.ru

Савина Светлана Евгеньевна - студентка III курса педиатрического факультета E-mail: Iria.5@mail.ru

Литература

Воронцов И.Н., Фатеева Е.М., Хазенок Л.В. Естественное вскармливание детей, его значение и поддержка. СПб. : Фолиант, 1998. 272 с.

Конь И.Я. Рациональное вскармливание и здоровье детей: современные аспекты // Рос. педиатр. журн. 1999. № 2. С. 45-48.

American Academy of Pediatrics. Breastfeeding and the use of human milk // Pediatrics. 2012. Vol. 3. P. e827-e841. Koletzko D., Baker S., Cleghorn G. et al. Global standard for the composition of infant formula: recommendations of an ESPGHAN

coordinated international expert group // J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. 2005. Vol. 41. P. 584-599.

Al-Dabbas M.M., Al-Ismail K., Al-Abdullah B.M. Effect of chemical composition on the buffering capacity of selected dairy products // Jordan J. Agric. Sci. 2011. Vol. 7, N 4. P. 690-699. Erickson P.R., Mazhari E. Investigation of the role of human breast milk in caries development // Pediatr. Dent. 1999. Vol. 21, N 2. P. 86-90. Morriss F., Brewer E., Spedale S. at al. Relationship of human milk pH during course of lactation to concentrations of citrate and fatty acids // Pediatrics. 1986. Vol. 78, N 3. P. 458-464.

1.

5

6

3.

7

References

Vorontsov I.N., Fateeva E.M., Hazenok L.V. Natural feeding children the value and support. St. Petersburg: Foliant, 1998: 272 p. (in Russian)

Kon' I.Ya. Rational feeding and children's health: current aspects. Rossiiskii pediatricheskii zhurnal [Russian Pediatric Journal]. 1999; Vol. 2: 45-8. (in Russian)

American Academy of Pediatrics. Breastfeeding and the use of human milk. Pediatrics. 2012; Vol. 3: e827-41. Koletzko D., Baker S., Cleghorn G., et al. Global standard for the composition of infant formula: recommendations of an ESPGHAN

coordinated international expert group. J Pediatr Gastroenterol Nutr. 2005; Vol. 41: 584-99.

Al-Dabbas M.M., Al-Ismail K., Al-Abdullah B.M. Effect of chemical composition on the buffering capacity of selected dairy products. Jordan J. Agric. Sci. 2011; Vol. 7 (4): 690-9. Erickson P.R., Mazhari E. Investigation of the role of human breast milk in caries development. Pediatr Dent. 1999; Vol. 21 (2): 86-90. Morriss F., Brewer E., Spedale S., et al. Relationship of human milk pH during course of lactation to concentrations of citrate and fatty acids. Pediatrics. 1986; Vol. 78 (3): 458-64.

1.

5

2

6

3.

7