CC BY
207
ПРОМЫШЛЕННАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ И ЭКОЛОГИЯ
УДК 543.061;531.756
В. С. Гамаюрова, М. Н. Черных
МИФЫ И РЕАЛЬНОСТЬ В ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ. ЧАСТЬ 3. КОНЪЮГИРОВАННЫЕ ТРАНС-ИЗОМЕРЫ ВЫСШИХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ
Ключевые слова: конъюгаты жирных кислот, транс-изомеры.
Приведен обзор о новом классе полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) - конъюгатах линолевой и линоле-новой кислот и их транс изомерах
Keywords: conjugated fatty acid, trans isomers.
It is review of conjugated linoleic acid (CLA) and conjugated linolenic acid (CLNA) as new family of PUFA and trans isomers conjugated acids.
Двадцатый век характеризуется одним из самых мощных мифов в пищевой промышленности, созданных общими усилиями диетологов, технологов, СМИ и коммерческими интересами. Миф заключается в том, что животные жиры, в том числе и сливочное масло, признаны вредными, они приводят к ожирению и способствуют повышению холестерина, следовательно, ведут к атеросклерозу и ишеми-ческой болезни сердца. Миф этот прочно внедрен в сознание и до сих пор не искоренён и многие следуют ему в своих пищевых пристрастиях.
Вместо животных жиров предлагались растительные масла, рафинированные и дезодорированные, маргариновая продукция и различные спецжиры, основа которых составляет частично гидрогени-зированные растительные масла, так называемые саломосы.
В результате во всем мире резко повысилось потребление растительного масла и снизилось потребление животных жиров. В России с 1970 по 2010 гг. потребление растительного масла повысилось в три с лишним раза и в два раза снизилось потребление животных жиров.
Уже к концу 80-х годов стали появляться сведения о том, что в процессе гидрогенизации растительных масел образуются, так называемые, трансжиры, в которых природные изомеры ВЖК частично заменены на транс:
Позднее стало ясно, что транс-изомеры образуются также в процессах рафинирования и дезодорирования масел.
Содержание транс-жиров в некоторых видах маргаринов может составлять до 40 % от жировой массы. Содержание транс-изомеров в рафинированных растительных маслах зависит от доли полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) в них - чем больше кратных связей, тем больше образуется транс изомеров. Так как в маслах содержание олеи-
новой кислоты обычно выше, чем линолевой и ли-ноленовой, то в гидрогенизированных жирах преобладают транс-изомеры олеиновой кислоты до 20-40 % от общего жира.
О транс-жирах, их опасности для здоровья человека в последние годы написано много, в том числе и в отечественной литературе [1-5]. Транс-жиры обладают усвояемостью, одинаковой с обычными жирами, и они встраиваются в клеточные структуры и обнаруживаются во всех органах и тканях человека. Встраиваясь в клетки, транс-изомеры нарушают обычное течение биологических процессов, так как все биохимические процессы в клетках строго синхронизированы и согласованы пространственно и по времени (комплементарны). Транс-жиры, входя во все липидные структуры организма, например, в клеточные мембраны, нарушают транспорт веществ через них, передачу сигналов, работу рецепторов на мембранах, биохимию вспомогательных процессов.
Особенно опасно воздействие транс жиров на кровеносные сосуды вследствие снижения эластичности последних, что приводит к атеросклерозу и риску ИБС [6]. Механизмы воздействия транс жиров на биологические системы в настоящее время активно изучаются.
Учитывая все эти факты, в том числе статистические данные, которые показывают, что замена сливочного масла и других животных жиров на гидро-генизированные жиры с содержанием трансизомеров 10-40 % в объеме 8 % калорийности рациона увеличивает риск ИБС на 6-10 %, ВОЗ рекомендовала в 2003 г., чтобы содержание транс-жиров в калорийности рациона не превышало 1 %. В 2009 г. ВОЗ, учитывая накопленные данные по влиянию транс-жиров на организм, рекомендовала рассматривать их как опасные вещества, подлежащие удалению из продуктов питания, так как они, будучи искусственно созданными, не являются необходимой частью рациона, оказывают вредное воздействие [7].
Однако, транс-жиры присутствуют и в натуральных продуктах, молоке и мясе жвачных животных, обычно от 4 до 8 %. В отношении натуральных транс-жиров ВОЗ придерживается позиции о их без-
вредности. Такая позиция ВОЗ относительно трансжиров, на первый взгляд, противоречива. Но огромное число работ по изучению биологической активности природных транс-изомеров ВЖК, которые начаты, в основном, с 1990-х годов и сейчас активно продолжаются, показывают, что далеко не все однозначно и ясно с транс изомерами. До 90-х годов обычно в жирах указывалось общее содержание транс-изомеров. Но жиры, особенно гидрогенизиро-ванные масла с высоким содержанием ПНЖК, представляют собой сложную динамическую систему, состоящую из смеси позиционных и геометрических изомеров, количество которых может быть очень велико и влияние их на организм различно. Фактически только с начала 2000-х годов с появлением соответствующих методов анализа началось изучение отдельных транс-изомеров и их влияние на биологические процессы.
В жире молока и мяса жвачных животных преобладает один из транс-изомеров олеиновой кислоты С18:1 (t11), названный вакценовый кислотой (содержание от 0,5 до 4 %) и один из транс изомеров линолевой кислоты С18:2 (с9, ti 1), названный руме-новой кислотой (содержание от 0,2 до 2 %) (рис. 1).
Рис. 1 - Структура некоторых ВЖК и их изомеров
Вакценовую кислоту открыли в 1928 г, а руме-новую обнаружили в молоке в 1977 г. [8], позднее
была установлена её структура (1987 г.), но её биологические свойства начали интенсивно изучаться с 90-х годов, после того, как было установлено, что она обладает антиканцерогенными свойствами. По своей структуре руменовая кислота является конъю-гатом линолевой кислоты (КЛК, СЬЛ англ.), то есть имеет две сопряженные двойные связи и одна из них имеет транс-расположенные атомы водорода
-ОС.
н н
ОС
I
н
и н
-СШС—СШС-
/ \ I
,
в отличие от большинства природных ПНЖК, в которых кратные связи разделены метиленовой группой и все атомы водорода при них имеют цис- расположение
с=с-сн2-ср=с
Т
\
В настоящее время известно, что в природе встречаются конъюгаты жирных кислот в виде диенов, триенов и тетраенов. Из диенов более всего распространены и исследованы конъюгаты линолевой кислоты КЛК (СЬЛ) (рис.1), а триенов - конъюгаты линоленовой кислоты (СЬМЛ англ.) (рис. 2).
КЛК (СЬЛ) в работе [9] рассматриваются как прекурсоры отдельного семейства ПНЖК, получаемого при метаболизме КЛК с использованием тех же групп ферментов, что и при метаболизме ВЖК семейств ю-3, ю-6, ю-9 - десатуразы, элонгазы и пе-роксидазы.
Пунициевая (punicic) кислота С)Ы(с9, t11, с13) Рис. 2 - Конъюгаты линоленовой кислоты
Конъюгированные диены, триены и тетраены обнаруживаются в некоторых растительных маслах, но не обнаружены в продуктах гидрогенизации масел. Мощным толчком к изучению КЛК (СЬА) послужила руменовая кислота, которая более всего исследована и обнаружила уникальные физиологические свойства. Прежде всего, это антиканцерогенные, антитератогенные, антидиабетические свойства, способность регулировать метаболизм липидов [10-12]. Выявление способности КЛК (СЬА) к регулированию метаболизма липидов, снижению массы тела и жировых отложений, которые были обнаружены сначала на животных, затем в клинических испытаниях на людях привело в начале 2000 гг. к буму создания пищевых добавок в спортивном питании для сжигания жира и увеличения безжировой массы тела. Однако эти пищевые добавки на основе КЛК (СЬА) не всегда давали стабильные результаты, и связано это было с тем, что использовались смеси изомеров КЛК (СЬА). С 2000 г. началось изучение биологических свойств отдельных конъюги-рованных транс изомеров линолевой, а затем и ли-ноленовой кислот [13]. Всего в настоящее время известно 24 транс изомера КЛК (СЬА) следующих пар (номера атомов углерода): 7-9, 8-10, 9-11, 10-12, 1113, 12-14.
Из всех транс-изомеров КЛК (СЬА) кроме руме-новой кислоты С-182 (с9, Ш), подробно исследован функционально и структурно другой изомер С-|8:2 (с12, 110). Сравнение биологической активности этих двух изомеров КЛК (СЬА) показывает, что, если по антиканцерогенным и антитератогенным свойствам они обнаруживают сходство, то по другим видам биологической активности исследования противоречивы. Так показано, что в отличие от ру-меновой кислоты изомер С-|8:2 (с12, 110) при исследовании на мышах вызывает жировое перерождение печени, увеличение её размера, повышение уровня инсулина в крови [14].
Сравнение действия изомеров С-|8:2 (с9, 111) и С-|8:2 (с12, 110) на биохимические показатели крови у человека показали, что руменовая кислота снижает уровень ЛНП («плохой» холестерин) на 10%, а другой изомер снижает уровень ЛВП («хороший» холестерин) на 6 %. Многочисленные данные по изучению биологической активности этих изомеров СЬА дали основания считать, что положительные свойства смесей изомеров обуславливаются руменовой кислотой, а безопасность изомера С18:2 (с12, 110) сомнительна [15]. Тем не менее в работе [16] исследовано влияние руменовой кислоты С-|8:2 (с9, 111) и изомера С-|8:2 (с12, 110) на пищевую продукцию домашней птицы - яйценоскость и мясная продукция, авторы пришли к выводу, что оба изомера оказывают благотворные эффекты, хотя руменовая кислота более важна. Они заключили, что СЬА являются ключевым регулятором генов метаболизма липидов, роста, стрессовых и иммунных функций у цыплят.
Из конъюгатов линоленовой кислоты (СЬМА) наиболее известны и исследованы 5 транс-изомеров, полученных из семян различных растений (рис. 2) и румеленовая кислота (рис. 1), присутствующая в молоке и мясе жвачных животных в низких концен-
трациях от 0,02 до 0,5 %, в зависимости от содержания в корме линоленовой кислоты. Из них известны С18:3 (с12, t8, t10) - календовая кислота (calendic acid); С-|8:3 (с8, t10, с12) - джакариевая кислота (jacaric acid); С-|8:3 (с9, t11, t13) - а-элеостеариновая кислота (а-eleostearic acid); С-|8:3 (с13, t9, t11) - ка-талпиковая кислота (catalpic acid) и С-|8:3 (с9, Ш,с13) - пунициевая кислота (punicic acid) (рис. 2).
Известно, что некоторые из CLNA ингибируют концерагенезис и влияют на липидный обмен, что повысило интерес к этим кислотам. Более других исследована биологическая активность пунициевой кислоты [13], которая действует как антиоксидант, снижает уровень холестерина, ингибирует агрегацию тромбоцитов. Кроме того, было показано, что пунициевая и а-элеостеариновая кислоты способны метаболизировать в организме крыс в CLA, С-|8:2 (с9, t11) - руменовую кислоту, высокая биологическая активность которой известна [13].
Таким образом, конъюгаты ПНЖК являются новой перспективной областью исследования, горизонты которой только приоткрываются, они не только являются прекурсорами новых биологически активных веществ, но и сами обладают биологической активностью.
Обнаружение у конъюгированных трансизомеров ПНЖК полезных для животных и человека свойств, в отличие от синтетических транс изомеров, сейчас можно объяснить только в предположительном ключе. Во-первых, возможно, это объясняется наличием в их структуре сопряженной системы связей, что придает им с одной стороны стабильность, но и вместе с тем они не потеряли высокую реакционную способность. Они образуются в природных условиях, то есть это биогидрирование, протекающее при температурах биоты с участием ферментативных систем. Химическое гидрирование жиров протекает при высоких температурах 180200 оС, при которых существование конъюгирован-ных систем маловероятно, поэтому они там и не обнаруживаются.
И, наконец, конъюгированные транс-изомеры ВЖК присутствуют в природе в малых концентрациях, в отличие от синтетических транс изомеров ВЖК. Возможно, что разнобой, который наблюдается в некоторых работах по исследованию биологической активности конъюгированных трансизомеров и объясняется не только различием состава, но и разницей в концентрациях этих соединений.
Литература
1. J. Edward Hunter, Lipids, 41, 11, 967-992, (2006);
2. В.В. Остапов, Масложировая промышленность, 2, 4-7, (2010);
3. О.А. Мельникова, Н.В. Перова, Масложировая промышленность, 2, 12-15, (2010);
4. В.С. Гамаюрова, Вестник КГТУ, 8, 116-121, (2010);
5. В.С. Гамаюрова, Л.Э. Ржечицкая, Вестник КГТУ
6. Национальный доклад: Все о холестерине, под редакцией академика РАМН Л.А. Бокерия и академика РАМН Р.Г. Оганова, -М.: НЦССХ им. А.Н. Бакулева РАМН, 180, (2010);
7. R Uauy, A Aro, R Clarke, Ghafoorunissa, M R L'Abbé, D Mozaffarian, C M Skeaff, S Stender and M Tavella, European Journal of Clinical Nutrition, 63, 68-75, (2009);
8. P.W. Parodi, Jornal of Dairy Science, 60, 1150-1153, (1977);
9. Sebastiano Banni, Anna Petroni, Milena Blasevich, Gianfranca Carta, Lina Cordeddu,Elisabetta Murru, Maria Paola Melis, Anne Mahon, Martha A. Belury, Lipids, 39, 11, 1143-1146, (2004);
10. Pariza MW, Park Y, Cook ME, Toxicol Sci., 52, 2, 107110, (1999);
11. Pariza MW, Park Y, Cook ME, Prog Lipid Res., 40, 4, 283-98, (2001);
12. Salas-Salvadô J1, Marquez-Sandoval F, Bullô M., CritRev Food Sci Nutr., 46, 6, 479-488, (2006);
13. Yuan GF, Yuan JQ, Li D, J Med Food, 12, 2, 416-422, (2009);
14. Clément L, Poirier H, Niot I, Bocher V, Guerre-Millo M, Krief S, Staels B, Besnard P, J Lipid Res., 43, 9, 1400-1409, (2002);
15. Pariza MW, Am J Clin Nutr, 79, 6, 1132-1136, (2004);
16. Yang-Ho Choi, Asian-Australasian Journal of Animal Sciences, 22, 3, 448-458, (2009).
© В. С. Гамаюрова, доктор хим. наук, профессор кафедры Пищ БТ КНИТУ, [email protected]; М. Н. Черных, магистрант каф. ПищБТ КНИТУ, [email protected].
© V. Gamaiurova, doctor of chemistry, professor of department of food biotechnology, KNRTU, [email protected]; M. Chernykh, master of department of food biotechnology, KNRTU, [email protected].
