CC BY
45
ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ ПИТАНИЯ
Для корреспонденции
Нилова Людмила Павловна - кандидат технических наук, доцент Высшей школы товароведения и сервиса, Института промышленного менеджмента, экономики и торговли ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»
Адрес: 194021, г. Санкт-Петербург, ул. Новороссийская, д. 50 Телефон: (812) 297-82-57 E-mail: [email protected]
Л.П. Нилова, Т.В. Пилипенко
Оценка антиоксидантных свойств обогащенных хлебобулочных изделий в эксперименте на лабораторных животных
Evaluation of antioxidant properties of enriched bakery products in experiment on laboratory animals
L.P. Nilova, T.V. Pilipenko
ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого», Институт промышленного менеджмента, экономики и торговли; Высшая школа товароведения и сервиса Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, Institute of Industrial Management, Economics and Trade; Graduate School of Commodity and Service
Цель работы - изучение влияния использования обогащенных хлебобулочных изделий (ХБИ) в рационе крыс на состояние показателей прооксидантно-антиоксидантной системы сыворотки крови. Исследования проводились на крысах-самцах линии Вистар с исходной массой тела 140-180 г. После карантина в подготовительный период крыс в течение 14 дней приучали к 50% замене стандартного рациона вивария на ХБИ стандартной рецептуры. Затем были сформированы 7 групп животных: 1-я группа (контроль, п=10) продолжала получать ХБИ стандартной рецептуры; группы со 2-й по 7-ю (опытные, п=8 в каждой). В опытных группах животные получали ХБИ с ингредиентами растительного происхождения: с порошком из ягод голубики (2-я группа); с порошком из выжимок рябины (3-я группа); с порошком из выжимок облепихи (4-я группа); с мукой кедрового ореха (5-я группа); с рисовым маслом (6-я группа); с тыквенным маслом (7-я группа). В сыворотке крови крыс контролировали интенсивность свободнорадикального окисления и антиоксидантную активность хемилюминесцентным методом, активность супероксиддисмута-зы и уровень вторичных продуктов окисления, реагирующих с тиобарбитуровой кислотой, спектрофотометрически. Исследования показали, что использование в рационе питания животных ХБИ различной рецептуры оказало разное влияние на состояние прооксидантно-антиоксидантной системы сыворотки крови. При приеме ХБИ, содержащих в качестве ингредиентов порошок из выжимок облепихи, муку кедрового ореха и масло из рисовых отрубей, интенсивность свободнорадикального окисления сыворотки крови крыс снизилась соответственно на 36,0; 24,6 и 18,8%. Высказано предположение, что снижение интенсивности свободнорадикального окисления сыворотки крови крыс при приеме ХБИ с мукой кедрового ореха связано с совместным присутствием низкомолекулярных антиоксидантов и меланоидинов. ХБИ с порошком из ягод голубики, возможно, за счет значительного количества антоцианов могут оказать антиоксидан-тный эффект и затормозить образование вторичных продуктов окисления. Не установлено статистически значимых изменений в состоянии проок-сидантно-антиоксидантной системы сыворотки крови крыс, получавших
ХБИ с порошком из выжимок красноплодной рябины и с тыквенным маслом, что может быть связано с отказом животных употреблять такие продукты.
Ключевые слова: обогащенные хлебобулочные изделия, крысы линии Вистар, антиоксид антная активность, свободнорадикальное окисление, меланоидины
The purpose was to study the effect of enriched bakery products in the diet of rats on indicators of prooxidant-antioxidant system of blood serum. Experiment was carried out on male Wistar rats with initial weight 140-180 g. After a quarantine during the preparatory period rats for 14 days were accustomed to the partial (50%) replacement of the standard diet by bakery products with standard compounding. Then, 7 groups of rats were formed: the 1st group of rats (control group, n=10) continued to receive bakery products of a standard composition; groups with the 2nd on 7th (experimental, n=8 in everyone) received enriched bakery products: the 2nd group - with blueberry powder; the 3rd group - with mountain ash powder; the 4th group - with sea-buckthorn powder; the 5th group - with flour of a pine nut; the 6th group - with rice bran oil; the 7th group - with pumpkin oil. The intensity of free radical oxidation and antioxidant activity (by chemiluminescence method), activity of superoxide dismutase and level of secondary oxidation products reacted with thiobarbituric acid (by spectrophotometry) were monitored in rat blood serum. It has been shown that the use of bakery products with different compounding in the animal diet had different effects on indicators of prooxidant-antioxidant system of blood serum. Bakery products containing sea buckthorn pomace powder, flour of pine nut and rice bran oil reduced intensity of free radical oxidation in rat blood serum by 36.0, 24.6 and 18.8%, respectively. It is suggested that bakery products containing flour of pine nut products brake a free radical oxidation in rat blood serum in case of simultaneous content of natural antioxidants and melanoidins. The anthocyanins of powder from blueberry berries can render antioxidant effect and slow down formation of by-products of oxidation. No statistically significant change on indicators of prooxidant-antioxidant system of blood serum of rats treated with bakery products with rowan powder or pumpkin oil was found, that may be due to animal refusal to eat such products.
Keywords: enriched bakery products, Wistar rats, antioxidant activity, free radical oxidation, melanoidins
В последние годы внимание отечественных и зарубежных ученых все больше привлекают изучение роли антиоксидантов (АО) в процессах свободнорадикаль-ного окисления (СРО) и их влияние на здоровье человека. Многочисленными исследованиями установлено, что окислительный стресс лежит в основе большинства известных заболеваний, включая сердечно-сосудистые, онкологические, инфекционные, нейродегенеративные, эндокринной системы и многие другие [1-5]. Возрастание негативного воздействия внешних факторов (ионизирующих излучений, техногенных загрязнений окружающей среды, интоксикации, вирусных и бактериальных инфекций и др.) приводит к увеличению потребности организма в АО.
В организме человека эндогенный синтез АО напрямую зависит от их поступления с пищей. Несмотря на существование традиционных пищевых продуктов, содержащих АО (фрукты и овощи, свежевыжатые соки, чай, кофе, натуральный шоколад, красное вино и др.) [4, 6-9], в пищевом рационе среднестатистического россиянина преобладают рафинированные и технологически переработанные продукты питания с низким
содержанием АО или полным их отсутствием [3, 10]. В результате в организм человека с пищей поступает недостаточное их количество, что может привести к сбою антиоксидантной системы защиты и стать причиной заболеваний.
Для решения этой проблемы необходима разработка функциональных продуктов антиоксидантного действия, ежедневно используемых в питании человека. В частности к таким продуктам относятся хлебобулочные изделия (ХБИ). Установлено, что ХБИ имеют высокую антиоксидантную активность (АОА) при использовании в рецептурах ингредиентов растительного происхождения [6, 11-14]. Кроме этого, АОА зависит от вида и сорта муки и количества жиров в рецептуре. Так, хлеб, изготовленный с использованием ржаной муки, обладает большей АОА, чем хлеб, изготовленный из пшеничной муки. Чем ниже сорт муки и больше содержание жиров в рецептуре хлеба, тем выше его АОА [6, 13-15].
Антиоксидантную активность ХБИ обычно определяют или расчетным путем с учетом АОА используемых ингредиентов растительного проис-
хождения, или экспериментально, непосредственно в готовых изделиях [6, 7, 11-14, 16, 17]. При использовании расчетных методов полнота картины АОА будет отсутствовать, так как в процессе выпечки в ХБИ образуются промежуточные продукты реакции Майяра (меланоидины), которые относятся к циклическим амидам и также могут проявлять ан-тиоксидантные свойства [15, 18, 19]. Влияние промежуточных продуктов меланоидинообразования на АОА пищевых продуктов, качество которых формируется в результате высокотемпературного воздействия, подтверждается многочисленными исследованиями [7, 20-23]. Так, использование топленого молока, полученного в результате выдержки при температуре 85-99 °С в течение 3 ч для производства ряженки, обусловливает ее высокую АОА по сравнению с йогуртом и кефиром, у которых эта технологическая операция отсутствует [24]. Аналогичная тенденция наблюдается при производстве чипсов из картофеля [7, 24]. При повышении температурных режимов производства пищевых продуктов их АОА возрастает. При этом очень высокие температуры и их длительное воздействие могут привести к потере АОА за счет пиролиза или полимеризации веществ-антиоксидантов. Например, кофе средней степени обжарки характеризуется большей АОА, чем высокой степени обжарки [18, 25]. Корка и мякиш ХБИ резко отличаются между собой по величине АОА, что связывают не только с температурным режимом выпечки, но и с видом и сортом используемой муки [15, 17, 26]. Из корки хлеба был выделен меланоидин - пронил-лизин (пир-ролинон-редуктонил-лизин), высокая АОА которого была доказана в модельной системе [22]. Но вопрос о роли продуктов меланоидинообразования в поддержании здоровья человека остается до конца не изученным и спорным [27]. И если витамины-антиоксиданты, содержащиеся в растительном сырье, при поступлении в организм человека в оптимальных количествах способны восстановить нарушенные показатели анти-оксидантной системы защиты организма [28], остается
открытым вопрос о том, как поведут себя естественные АО - меланоидины, образованные в процессе производства.
Цель исследования - изучение влияния обогащенных хлебобулочных изделий, выработанных с использованием ингредиентов растительного происхождения, содержащих природные АО, на показатели состояния прооксидантно-антиоксидантной системы сыворотки крови крыс.
Материал и методы
Работа проведена на базе ФГБНУ «Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродукции им. Д.О. Отта» (договор № 30-14 от 15.05.2014).
В исследовании использованы ХБИ из пшеничной муки высшего сорта с добавлением сахара и растительного масла: стандартной рецептуры с подсолнечным маслом рафинированным дезодорированным (контроль) и опытные образцы с добавлением ингредиентов растительного происхождения с АО (табл. 1), содержание которых было установлено авторами в ранее проведенных исследованиях [29].
Были разработаны опытные образцы ХБИ с ингредиентами растительного происхождения, количество которых оптимизировано с учетом органолептических и физико-химических показателей [29]. В состав опытных образцов ХБИ ингредиенты растительного происхождения входили в следующих количествах: порошок из ягод голубики дикорастущей (ХБИ с голубикой) - 3%; порошок из выжимок смеси селекционных сортов красноплод-ной рябины (ХБИ с рябиной) - 5%; порошок из выжимок облепихи сорта «Витаминная» (ХБИ с облепихой) -5%; мука кедрового ореха (ХБИ с кедровой мукой) - 6%; масло из рисовых отрубей (ХБИ с рисовым маслом) - 4%; тыквенное масло (ХБИ с тыквенным маслом) - 4%. В образцах ХБИ с растительным маслом производили замену подсолнечного масла на растительные масла рисовое или тыквенное.
Таблица 1. Содержание антиоксидантов в ингредиентах растительного происхождения, мг/100 г
Вещество Ингредиенты растительного происхождения
порошок из мука кедрового ореха масло
ягод голубики выжимок красно-плодной рябины выжимок облепихи рисовых отрубей тыквенное
Жирорастворимые антиоксиданты
Витамин Е - 4,9 224,5 11,1 96 190
Р-Каротин 1,3 7,6 23,85 0,6 Сл. 0,11
у-Оризанол* - - - - 400 -
Водорастворимые антиоксиданты
Витамин С 32,7 34,1 216,4 16,6 - -
Флавоноиды 920,0 339,9 620,0 182.5 - -
В том числе антоцианы 498,2 54,8 - - - -
* - по данным производителя.
По содержанию промежуточных продуктов меланои-динообразования - моноциклических амидов в мякише ХБИ расположились следующим образом:
ХБИ с кедровой мукой > ХБИ контроль > ХБИ с тыквенным маслом > ХБИ с голубикой > ХБИ с облепихой > ХБИ с рябиной > ХБИ с рисовым маслом [14].
Хлебобулочные изделия выпекали в виде булочек массой 100 г каждые 3 дня во время проведения эксперимента, разрезали на ломти, высушивали в естественных условиях.
Исследования проводили на самцах крыс линии Вис-тар с исходной массой тела 140-180 г. Все лабораторные животные были получены из ФГУП «Питомник лабораторных животных "Рапполово"» и содержались в регламентированных условиях вивария ФГБНУ «Научно-исследовательский институт акушерства, гинекологии и репродукции им. Д.О. Отта». Соблюдали все правила содержания лабораторных животных (время и порядок проведения карантина, маркировка всех особей, постоянный санитарный контроль, стандартный рацион питания, свободный доступ к воде и пище, автоматический режим освещения «день-ночь») при полном исключении отрицательных воздействий. После окончания 14-дневного карантина для экспериментального исследования были отобраны и промаркированы здоровые животные.
Дизайн исследований
В 1-й день эксперимента все успешно прошедшие карантин крысы-самцы были рассажены в отдельные клетки. Исходная масса тела каждого животного была зафиксирована в соответствующем протоколе. Затем контроль массы тела проводили на 15-й и 30-й день эксперимента.
С 1-го по 14-й день эксперимента опытных животных приучали к изменению привычного для них рациона питания на новый путем 50% замещения стандартного рациона (комбикорм со сбалансированной рецептурой) на ХБИ стандартной рецептуры.
На 15-й день эксперимента были сформированы 7 групп животных: 1-я группа животных (контрольная группа, п=10) продолжала получать ХБИ стандартной рецептуры; группы со 2-й по 7-ю (подопытные, п=8 в каждой) получали ХБИ с ингредиентами растительного происхождения: с порошком голубики (2-я группа); с порошком рябины (3-я группа); с порошком облепихи (4-я группа); с мукой кедрового ореха (5-я группа); с рисовым маслом (6-я группа); с тыквенным маслом (7-я группа).
С 15-го по 29-й день эксперимента ежедневно с 10.00 до 12.00 ч каждое животное в отдельности получало порцию ХБИ массой 10 г в соответствие со своей группой. В 16 ч все крысы получали по 10 г стандартного рациона - комбикорма. На следующий день после кор-
мления в протоколе фиксировали полноту потребления исследуемого продукта, следили за физическим состоянием животных.
На 15-й и 30-й день эксперимента у животных проводили забор крови для определения в сыворотке крови следующих показателей: интенсивность СРО, АОА, активность супероксиддисмутазы (СОД), содержание продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ), реагирующих с тиобарбитуровой кислотой (ТБК-АП), по методикам, изложенным в [30].
Определение интенсивности СРО и АОА сыворотки крови проводили методом индуцированной хемилю-минесценции, инициированной пероксидом водорода, в присутствии избытка ионов двухвалентного железа на хемилюминометре БХЛ-06М («Биофармавтомати-ка», РФ). Интенсивность процесса СРО определяли по величине светосуммы вспышки за 50 с, выражаемой в относительных единицах (1 отн. ед. соответствует 1 мВ). Об активности антиоксидантных систем судили по тангенсу угла наклона кривой на стадии максимального убывания вспышки и выражали в относительных единицах.
Определение активности СОД проводили спектрофо-тометрическим методом, основанным на способности фермента конкурировать с нитросиним тетразолием (НСТ) за супероксидные радикалы при рН 10,2 и температуре 20-25 °С, на спектрофотометре SHIMADZU 1240 («SHIMADZU», Япония) при длине волны 540 нм.
Определение содержания продуктов ПОЛ, реагирующих с ТБК-АП, проводили только на 30-е сутки на спектрофотометре SHIMADZU 1240 при длине волны 535 нм.
Статистические сравнения полученных данных проводили с использованием непараметрических критериев: критерия Вилкоксона-Манна-Уитни для независимых выборок ^-критерий) и парного критерия Вилкоксона (У-критерий) [31], в программной среде Я (версия 2.13.1), статистически значимыми считали различия при р<0,05. Количественные признаки описывали с использованием медианы и интерквартильного размаха [Ме (я1-я3)].
Результаты и обсуждение
К началу проведения основного этапа эксперимента (на 15-е сутки) все животные были приучены к ХБИ и съедали полностью сухой ломоть ХБИ стандартной рецептуры. Начиная с 15-х суток они начали получать соответственно группе порцию опытного образца ХБИ. Животные 3, 4 и 7-й групп в дни получения свежевы-сушенных ломтей ХБИ (каждый 3-й день) соответственно с рябиной, облепихой и тыквенным маслом не всегда полностью съедали их. Животные 3-й группы, получающие ХБИ с рябиной, могли съесть только 1/2 ХБИ в эти дни. Но это не привело к статистически значимым изменениям массы тела крыс этих групп как по сравнению с контрольной группой, так и внутри группы по сравнению с началом эксперимента. Наибольшее увеличение массы тела крыс на 7,2 и 9,1% (статисти-
Таблица 2. Масса тела крыс (в граммах), получавших хлебобулочные изделия, в течение эксперимента [Ме (0,25%; 0,75%)]
Группа животных 0-е сутки 15-е сутки 30-е сутки
1-я (я=10) 240,0 (222,5; 247,5) 232,5 (218,8; 243,8) 242,5 (225,0; 247,8)
2-я (я=8) 230,0 (225,0; 240,0) 232,5 (220,0; 241,3) 245,0 (235,0; 250,0)
3-я (я=8) 240,0 (227,5; 242,5) 235,0 (217,5; 240,0) 242,5 (227,5; 250,0)
4-я (я=8) 230,0 (217,5; 242,5) 235,0 (220,0; 242,5) 242,5 (228,8; 256,3)
5-я (я=8) 230,0 (227,5; 242,5) 242,5 (232,5; 255,0) 260,01 (248,8; 266,3)
6-я (я=8) 230,0 (220,0; 242,5) 247,5 (238,8; 256,3) 270,01, 2 (250,0; 270,0)
7-я (я=8) 230,0 (220,0; 230,0) 230,0 (220,0; 232,5) 237,5 (233,8; 246,3)
П р и м е ч а н и е. Здесь и в табл. 3:1 - статистически значимое (р<0,05) отличие от исходного показателя; 2 - статистически значимое (р<0,05) отличие от показателя контрольной группы.
Таблица 3. Показатели состояния прооксидантно-антиоксидантной системы сыворотки крови лабораторных животных до и после кормления обогащенными хлебобулочными изделиями [Ме (0,25%; 0,75%)]
Группа СРО, отн. ед. АОА, отн. ед СОД, усл. ед./мг белка ТБК-АП, нмоль/мг белка
животных до после до после до после после
кормления кормления кормления кормления кормления кормления кормления
1-я (я=10) 20,9 24,21 0,440 0,476 12,05 15,86 0,205
(19,2; 21,3) (22,573; 25,948) (0,430; 0,500) (0,433; 0,569) (11,09; 12,41) (12,45;16,68) (0,200; 0,267)
2-я (я=8) 19,1 22,61 0,390 0,5151 9,38 10,14 0,1602
(18,5; 19,5) (21,9; 22,6) (0,360; 0,438) (0,482; 0,571) (8,80; 10,53) (9,26; 11,49) (0,137; 0,187)
3-я (я=8) 20,1 21,5 0,450 0,401 11,88 11,76 0,210
(19,3; 21,4) (19,8; 22,7) (0,440; 0,460) (0,346; 0,463) (11,25; 12,88) (10,60;12,84) (0,187; 0,222)
4-я (я=8) 22,2 14,11, 2 0,465 0,3171, 2 11,60 5,341, 2 0,1452
(21,2; 23,4) (13,4; 15,2) (0,398; 0,490) (0,266; 0,344) (10,07; 12,99) (4,19; 7,55) (0,137; 0,162)
5-я (я=8) 20,1 15,21,2 0,450 0,3361,2 10,38 6,091, 2 0,1152
(19,7; 21,3) (13,4; 16,1) (0,418; 0,460) (0,318; 0,365) (9,02; 11,86) (5,45; 7,54) (0,090; 0,123)
6-я (я=8) 19,0 15,41, 2 0,440 0,3291, 2 11,17 6,031, 2 0,1752
(17,5; 19,7) (13,1; 15,9) (0,437; 0,448) (0,284; 0,354) (10,29; 11,86) (5,08; 7,00) (0,167; 0,182)
7-я (я=8) 20,2 21,5 0,440 0,440 8,30 12,031 0,3452
(19,5; 21,0) (21,2; 21,9) (0,430; 0,470) (0,416; 0,462) (7,45; 12,115) (10,86;13,34) (0,322; 0,385)
П р и м е ч а н и е. АОА - антиоксидантная активность; СОД - супероксиддисмутаза; СРО - свободнорадикальное окисление; ТБК-АП - продукты перекисного окисления липидов, реагирующие с тиобарбитуровой кислотой.
чески значимо при р<0,05) отмечено в 5-й и 6-й группах (табл. 2), которые получали ХБИ с кедровой мукой и рисовым маслом соответственно, чему могло способствовать высокое содержание белка (36%) в муке кедрового ореха и гамма-оризанола (400 мг/%) в масле из рисовых отрубей (см. табл. 1). Но статистически значимое увеличение массы тела по сравнению с контролем отмечено только в 6-й группе (см. табл. 2).
Использование в рационе питания животных ХБИ различной рецептуры оказало разное влияние на состояние прооксидантно-антиоксидантной системы сыворотки крови (табл. 3). В контрольной группе животных происходило статистически значимое увеличение интенсивности СРО в сыворотке крови на 15,8% и незначительное повышение АОА. Аналогичные изменения наблюдалась во 2, 3 и 7-й группах, получающих ХБИ соответственно с голубикой, рябиной и тыквенным маслом. Но если в 3-й и 7-й группах наблюдалась только тенденция к увеличению интенсивности СРО, а АОА не изменялась (7-я группа) или незначительно снижалась (3-я группа), то изменения этих показателей во 2-й группе были более существенными и достигли уровня статистической зна-
чимости. Интенсивность СРО во 2-й группе возросла на 18,2% при одновременном увеличении АОА сыворотки крови на 32,1%. Такое увеличение АОА сыворотки крови могло быть связано со значительным содержанием флавоноидов с преобладанием антоцианов в порошке из ягод голубики (см. табл. 1). АОА этих соединений основана на способности отдавать электрон или протон и переходить в форму относительно стабильного феноксильного радикала, способного делокализовать неспаренный электрон и уже не способного к продолжению цепных реакций [16]. Однако, возможно, из-за незначительного (3%) количества порошка голубики в рецептуре ХБИ концентрации АО недостаточно для предотвращения увеличения СРО.
Активность СОД в 1, 2 и 3-й группах не достигла статистически значимых изменений, хотя имела тенденцию к возрастанию. В 7-й группе, получавшей ХБИ с тыквенным маслом, активность СОД статистически значимо возросла - почти на 45%, возможно, за счет содержания хлорофилла в тыквенном масле (0,42 мг/100 г), который может выступать в роли прооксиданта. Наименее выраженные изменения всех показателей прооксидантно-
антиоксидантной системы сыворотки крови были у крыс 3-й группы, которые часто отказывались съедать всю порцию ХБИ с рябиной. Несмотря на высокое содержание моноциклических амидов (промежуточных продуктов меланоидинообразования) в ХБИ стандартной рецептуры [14], положительного влияния потребления этих изделий на состояние прооксидантно-антиоксидантной системы сыворотки крови крыс не оказало.
Напротив, в 4, 5 и 6-й группах крыс, получающих, соответственно, ХБИ с облепихой, кедровой мукой и рисовым маслом, происходило как снижение СРО, так и АОА сыворотки крови. Во всех этих группах изменения показателей достигли статистически значимых значений. Наиболее выраженными изменения были в 4-й группе, в рацион которой были включены ХБИ с облепихой: СРО сыворотки крови животных снизилась на 36% при одновременном снижении АОА на 32%. Порошок из выжимок облепихи содержит комплекс низкомолекулярных АО прямого действия как жирорастворимых (витамин Е, р-каротин), так и водорастворимых (флавоноиды, витамин С) (см. табл. 1), совместное присутствие которых может приводить к синергетическому эффекту. Витамин Е, который при окислении образует токоферильные радикалы, может восстанавливаться как флавоноидами, так и витамином С. Только в мякише ХБИ с облепихой содержится витамин С в количестве 30% от теоретически возможного, что подтверждено экспериментальными исследованиями [29]. Это обусловлено отсутствием контакта с кислородом воздуха за счет быстрого образования корки в первые минуты выпечки и более высокой кислотностью мякиша (в 2 раза больше, чем в контрольном образце без добавок). Витамин С восстанавливает также витамин А и р-каротин. Считается, что р-каротин, витамины Е и С составляют «защитную витаминную тройку» [1, 16]. В результате эти АО легко вступают в реакцию со свободными радикалами, тем самым прерывая цепь окисления, что подтверждается одновременным снижением СРО и АОА. Присутствие в рационе крыс этой группы комплекса пищевых антиоксидантов в значительных количествах приводит к отсутствию необходимости интенсивной работы первой линии анти-оксидантной системы защиты. В результате активность СОД нормализовалась, снизившись статистически значимо на 54% по сравнению с исходными значениями.
Использование муки кедрового ореха в рецептуре ХБИ также привело к статистически значимым уменьшениям значений интенсивности СРО и АОА сыворотки крови крыс (5-я группа) соответственно на 24,6 и 25,3%. И хотя мука кедрового ореха так же как и порошок из выжимок облепихи содержит комплекс АО, их количество в разы меньше (см. табл. 1). Однако ХБИ с кедровой мукой содержат больше всех из рассматриваемых ХБИ моноциклических амидов, значительное образование которых может быть связано с высоким содержанием белка и редуцирующих сахаров в муке кедрового ореха [14, 29, 32]. По-видимому, моноциклические амиды проявляют антиоксидантные свойства только при совместном присутствии комплекса АО. Можно предположить,
что наличие в структуре их колец обобщенной системы п-электронов будет приводить к смещению отрицательного заряда на азот, в результате чего атом водорода сможет достаточно легко оторваться с образованием радикалов [26]. При этом так же, как и в 4-й группе, произошло статистически значимое снижение активности СОД по сравнению с началом эксперимента на 41,4%. И хотя интенсивность снижения активности СОД более выражена в 4-й группе, статистически значимых различий между 4-й и 5-й группами не установлено.
В отличие от ХБИ с облепихой и кедровой мукой рисовое масло в рецептуре ХБИ обогащает их только жирорастворимыми антиоксидантами, в частности витамином Е и у-оризанолом (см. табл. 1), последний представляет собой смесь эфирных соединений, полученных реакцией транс-феруловых кислот с фитостеро-лами и тритерпеновыми спиртами. Благодаря наличию в структуре молекулы феруловой кислоты углеродной цепи, содержащей двойную связь (остаток пропеновой кислоты), и гидроксильной группы в фенильном ядре, она легко вступает в свободнорадикальные реакции с образованием стабильного, слабо реакционноспо-собного феноксильного радикала, т.е. способствует терминации цепных свободнорадикальных реакций, являясь высокоэффективной ловушкой свободных радикалов. Антиоксидантные свойства у-оризанола доказаны многочисленными исследованиями в модельных системах in vitro и in vivo, при этом некоторые авторы указывают на синергетический эффект у-оризанола и витамина Е [33-36].
В сыворотке крови крыс 6-й группы, получавших ХБИ с рисовым маслом, происходило статистически значимое снижение интенсивности СРО на 18,8%, при этом АОА снижалась более интенсивно - на 25,2%, что подтверждает роль у-оризанола как ловушки свободных радикалов. Циклические амиды не оказывали решающего влияния на свободнорадикальные процессы, так как их количество было наименьшим среди всех используемых в эксперименте ХБИ. Нормализация ферментативной антиоксидантной системы защиты происходила с той же интенсивностью, что и у крыс, получающих ХБИ с кедровой мукой. Активность СОД статистически значимо снизилась на 45,9% по сравнению с данными в начале эксперимента этой группы.
Характер протекания свободнорадикальных процессов в сыворотке крови исследуемых крыс отразился на образовании вторичных продуктов окисления, которые определяли по уровню ТБК-АП в конце эксперимента. Однако тиобарбитуровая кислота реагирует не только с малоновым диальдегидом, но и с аминокислотами, углеводами, а также с ароматическими альдегидами, которых в ХБИ образуется достаточно много [29, 30]. В связи с этим значения ТБК-АП могут не в полной мере характеризовать образование вторичных продуктов окисления. Тем не менее в 4, 5 и 6-й группах содержание ТБК-АП статистически значимо отличалось от показателя крыс контрольной группы. Особенно они были низкими у крыс, получавших ХБИ с кедровой мукой
(5-я группа) - на 43,9% по сравнению с контрольной группой, и на 14,6% по сравнению с 4-й группой, получавшей ХБИ с облепихой. Это еще раз подтверждает, что моноциклические амиды могут выступать в роли ловушек свободных радикалов. Во 2-й группе, получавшей ХБИ с голубикой, содержание ТБК-АП также было статистически значимо ниже на 21,95% по сравнению с контрольной группой. Можно предположить, что анто-цианы, содержащиеся в порошке из ягод голубики, все-таки могут оказать антиоксидантный эффект и затормозить образование вторичных продуктов окисления. В 7-й группе крыс, получавших ХБИ с тыквенным маслом, уровень ТБК-АП был больше, чем в контрольной группе. Возможно, ХБИ с тыквенным маслом содержит значительное количество ароматических веществ, которые могли прореагировать с тиобарбитуровой кислотой. Поэтому однозначно утверждать, что в сыворотке крови крыс 7-й группы высокое содержание вторичных продуктов окисления нельзя. Это требует дополнительных исследований.
Заключение
Использование ХБИ, обогащенных ингредиентами растительного происхождения с антиоксидантными свойствами, при кормлении лабораторных животных (крыс) оказывает разное влияние на состояние их про-оксидантно-антиоксидантной системы сыворотки крови. Употребление ХБИ, содержащих в качестве ингреди-
ентов порошок из выжимок облепихи, муки кедрового ореха и масла из рисовых отрубей, статистически значимо тормозит интенсивность СРО сыворотки крови крыс, выступая в качестве ловушек свободных радикалов, снижая нагрузку на ферментативную (первую) линию антиоксидантной системы защиты. В результате тормозится образование вторичных продуктов окисления. При этом ХБИ с мукой кедрового ореха содержат меньше низкомолекулярных антиоксидантов, чем ХБИ с порошком из выжимок облепихи, но больше моноциклических амидов (промежуточные продукты меланоидинообразования). Можно предположить, что моноциклические амиды выступают в качестве ан-тиоксидантов только в комплексе с низкомолекулярными антиоксидантами обогащающих добавок. Это подтверждают данные об отсутствии снижения интенсивности свободнорадикальных процессов в сыворотке крови крыс, получавших ХБИ без добавок (контрольный образец), при практически таком же количестве моноциклических амидов, как в ХБИ с мукой кедрового ореха. ХБИ с порошком из ягод голубики, возможно, за счет значительного количества антоцианов при их применении могут оказать антиоксидантный эффект и затормозить образование вторичных продуктов окисления (ТБК-АП). Не установлено статистически значимых изменений в состоянии показателей прооксидантно-антиоксидантной системы сыворотки крови крыс, получавших ХБИ с порошком из выжимок красноплодной рябины и с тыквенным маслом, что может быть связано с отказом животных употреблять такие продукты.
Сведения об авторах
Нилова Людмила Павловна - кандидат технических наук, доцент Высшей школы товароведения и сервиса, Института промышленного менеджмента, экономики и торговли ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого» E-mail: [email protected]
Пилипенко Татьяна Владимировна - кандидат технических наук, профессор Высшей школы товароведения и сервиса, Института промышленного менеджмента, экономики и торговли ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого» E-mail: [email protected]
Литература
Окуневич И.В., Сапронов Н.С. Антиоксиданты: эффективность природных и синтетических соединений в комплексной терапии сердечно-сосудистых заболеваний // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2004. Т. 3, № 3. С. 2-17.
Рязанцева Л.Т. Ферменты-антиоксиданты: структурно-функциональные свойства и роль в регулировании метаболических процессов // Вестн. Воронежского государственного технического университета. 2011. Т. 7, № 2. С. 126-129. Федин А.И. Оксидативный стресс и применение антиоксидан-тов в неврологии // Атмосфера. Нервные болезни. 2002. № 1. С. 15-18.
Чеснокова Н.П., Понукалина Е.В., Бизенкова М.Н. Общая характеристика источников образования свободных радикалов и антиоксидантных систем // Успехи соврем. естествознания. 2006. № 7. С. 37-41.
Galkina O.V., Putilina F.E., Romanova A.A. et al. Changes in lipid peroxidation and antioxidant system of the brain during early postnatal development in rats // Neurochem. J. 2009. Vol. 3, N 2. P. 93-97.
Бардинова В.П., Макарова Н.В. Сравнительная характеристика антиоксидантных свойств различных сортов хлеба // Изв. высш. учеб. заведений Пищевая технология. 2010. № 5-6. С. 15-17.
Carlsen M.H., Halvorsen B. L., Holte K. et al. The total antioxidant content of more than 3100 foods, beverages, spices, herbs and supplements used worldwide // Nutr. J. 2010. Vol. 9.3 URL: http:// www.nutritionj.com/content/9/1/3 (date of access: 15 November 2015).
Halvorsen B.L., Carisen M.H., Philipse K.M. et al. Content of redox-active compounds (ie, antioxidants) in food consumed in the United States // Am. J. Clin. Nutr. 2006. Vol. 84. P. 95-135.
1.
5
6
2
7
8
9. Yang W., Guner S., Rock C. et al. Prospecting antioxidant capacities and health-enhancing phytonutrient contents of southern highbush blueberry wine compared to grape wines and fruit liquors // Sustainable Agric. Res. 2012. Vol. 1, N 1. Р. 26-35.
10. Нилова Л.П. Управление ассортиментом продовольственных товаров для ликвидации дисбаланса структуры питания населения России // Пробл. экономики и управления в торговле и промышленности. 2014. № 1. С. 64-70.
11. Белявская И.Г., Родичева Н.В., Черных В.Я. и др. Определение антиоксидантной емкости хлебобулочных изделий с продуктами переработки овощей // Хлебопродукты. 2013. № 11. С. 52-53.
12. Лапин А.А., Яровой С.А., Полянский К.К. Хлебобулочные изделия для функционального питания и их антиоксидантные свойства // Бутлеровские сообщения. 2010. Т. 21, № 9. С. 78-87.
13. Наумова Н.Л., Чаплинский В.В., Чонова В.М. Определение антиоксидантной емкости обогащенных сдобных изделий // АПК России. 2015. Т. 72, № 2. С. 111-114.
14. Нилова Л.П., Пилипенко Т.В., Вытовтов А.А., Икрамов Р.А. Использование ИК-спектроскопии для изучения механизма меланоидинообразования в обогащенных хлебобулочных изделиях // Хранение и переработка сельхозсырья. 2015. № 2. С. 26-30.
15. Horszwald A., Morales F.J., Castillo M.D., Zielinski H. Evaluation of antioxidant capacity and formation of processing contaminats during rye bread making // J. Food Nutr. Res. 2010. Vol. 49, N 3. P. 149-159.
16. Яшин Я.И., Рыжнев В.Ю., Яшин А.Я., Черноусова Н.И Природные антиоксиданты. Содержание в пищевых продуктах и их влияние на здоровье и старение человека. М. : ТрансЛит, 2009. 192 с.
17. Yilmaz Y., Akgun B. Ferric reducing/antioxidant power of Maillard reaction products in model bread crusts // J. Food Agric. Environ. 2008. Vol. 6, N 2. Р. 56-60.
18. Срок годности пищевых продуктов: расчет и испытание / под ред. Р. Стеле. СПб. : Профессия, 2006. 480 с.
19. Chlopicka J., Pasko P., Gorinstei Sh. et al. Total phenolic and total flavonoid content, antioxidant activity and sensory evaluation of pseudocereal breads // LWT Food Sci. Technol. 2012. Vol. 46. P. 548-555.
20. Табакаева О.В. Каленик Т.К., Табакаев А.В. Антирадикальная активность продуктов переработки голотурии Cucumaria japonica и их практическое применение для стабилизации липи-дов // Вопр. питания. 2015. Т. 84, № 1. С. 66-72.
21. Chawla S.P., Chander R., Sharma A. Antioxidant properties of Maillard reaction products obtained by gamma-irradiation of whey proteins // Food Chem. 2009. Vol. 116, N 1. Р. 122-128.
22. Lindenmeter M., Faist V., Hormann T. Structural and functional characterization of pronillizin, a novel protein modification in bread
crust melanoidins showing in vitro antioxidative and phase I/II enzyme modulating activity // J. Agric. Food Chem. 2002. Vol. 50. P. 6997-7006.
23. Martins S., Jongen W., Martinus A. A review of Maillar reaction in food and implications to kinetic modeling // Food Sci. Technol. 2001. Vol. 11. Р. 364-373.
24. Басов А.А., Быков И.М. Сравнительная характеристика антиок-сидантного потенциала и энергетической ценности некоторых пищевых продуктов // Вопр. питания. 2013. № 3. С. 77-80.
25. Mastrocola D., Munari M. Progress of the Maillard reaction and antioxidant action of Maillard reaction products in preheated model systems during storage // J. Agric. Food Chem. 2000. Vol. 48, N 8. P. 3555-3559.
26. Nilova L., Orlova O., Nasonova U. The role cyclic amides in the formation of antioxidant capacity of bakery products // Agronomy Res. 2015. Vol. 13, N 4. Р. 1020-1030.
27. Bastos H., Gugliucci A. Contemporary and controversial aspects of the Maillard reaction products // Curr. Opin. Food Sci. 2015. Vol. 1. Р. 13-20.
28. Коденцова В.М., Вржесинская О.А., Мазо В.К. Витамины и окислительный стресс // Вопр. питания. 2013. № 3. С. 11-18.
29. Нилова Л.П. Хлебобулочные изделия функционального назначения. Качество и безопасность: монография. СПб. : ЛЕМА, 2012. 179 c.
30. Путилина Ф.Е., Галкина О.В., Ещенко Н.Д. и др. Практикум по свободнорадикальному окислению. СПб. : С-Петерб. гос. ун-т, 2006. 108 с.
31. Гланц С. Медико-биологическая статистика : пер. с англ. М. : Практика, 1999. 459 с.
32. Нилова Л.П., Пилипенко Т.В, Малютенкова С.М. Обогащенные хлебобулочные изделия как источник водорастворимых антиоксидантов // В мире научных открытий. 2015. № 5 (65). С. 214-227.
33. Juliano C., Cossu M., Alamanni M.C., Piu L. Antioxidant activity of gamma-oryzanol: mechanism of action and its effect on oxidative stability of pharmaceutical oils // Int. J. Pharm. 2005. Vol. 299, N 1. P. 146-154.
34. Nystrom L., Maklnen A., Lampi А., Pilronen V. Antioxidant activity of steryl ferulate extracts from rye and wheat bran // J. Agric. Food Chem. 2005. Vol. 53, N 7. P. 2503-2510.
35. Nystrom L., Achrenius T., Lampi A.M. et al. A comparison of the antioxidant properties of steryl ferulates with tocoferol at high temperatures // Food Chem. 2007. Vol. 101, N 4. P. 947-954.
36. Xu Z., Ua N., Godber J.S. Antioxidant activity of tocopherols, toco-trienols, y-oryzanol components from rice bran against cholesterol oxidation accelerated by 2,2-azobis(2-methylpropionamidine) dihy-drochloride // J. Agric. Food Chem. 2001. Vol. 49. Р. 2077-2081.
References
1. Okunevich I.V., Sapronov N.S. Antioxidants: effectiveness of natural and synthetic connections in complex therapy of cardiovascular diseases. Obzory po klinicheskoy farmakologii i lekarstvennoy terapii [Reviews on Clinical Pharmacology and Medicinal Therapy]. 2004; Vol. 3 (3): 2-17. (in Russian)
2. Ryazantseva L.T. Enzymes antioxidants: structurally functional properties and a role in regulation of metabolic processes. Vest-nik Voronezhskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta [The Bulletin of Voronezh State Technical University]. 2011; Vol. 7 (2): 126-9. (in Russian)
3. Fedin A.I. Oxidative stress and application of antioxidants in neurology. Atmosfera. Nervnye bolezni [Atmosphere. Nervous Diseases]. 2002; Vol. 1: 15-8. (in Russian)
4. Chesnokova N.P., Ponukalina E.V., Bizenkova M.N. General characteristic of sources of formation of free radicals and antioxidant systems. [Advances in Current Natural Sciences]. 2006; Vol. 7: 37-41. (in Russian)
5. Galkina O.V., Putilina F.E., Romanova A.A., et al. Changes in lipid peroxidation and antioxidant system of the brain dur-
ing early postnatal development in rats. Neurochem. J. 2009. Vol. 3 (2) 93-7.
6. Bardinova V.P., Makarova N.V. Comparative characteristic of antioxidant properties of various bread grades. [News of Institutes of Higher Education. Food Technology]. 2010; Vol. 5-6: 15-7. (in Russian)
7. Carlsen M.H., Halvorsen B. L., Holte K., et al. The total antioxidant content of more than 3100 foods, beverages, spices, herbs and supplements used worldwide. Nutr J. 2010; Vol. 9.3 URL: http://www. nutritionj.com/content/9/1/3 (date of access: 15 November 2015).
8. Halvorsen B.L., Carisen M.H., Philipse K.M., et al. Content of redox-active compounds (ie, antioxidants) in food consumed in the United States. Am J Clin Nutr. 2006; Vol. 84: 95-135.
9. Yang W., Guner S., Rock C., et al. Prospecting antioxidant capacities and health-enhancing phytonutrient contents of southern highbush blueberry wine compared to grape wines and fruit liquors. Sustainable Agric Res. 2012; Vol. 1 (1): 26-35.
10. Nilova L.P. Management of the range of foodstuff for elimination of an imbalance of structure of food of the population of Russia.
[Problems in Economics and Management in the Trade and Industry], 23. 2014; Vol. 1: 64-70. (in Russian)
11. Belyavskaya I.G., Rodicheva N.V., Chernyh V.Ya., et al. Determination
of antioxidant capacity of bakery products with products of process- 24. ing of vegetables. Khleboproducty Bread products. 2013; Vol. 11: 52-3. (in Russian)
12. Lapin A.A., Yarovoy S.A., Polyanskiy K.K. Bakery products for func- 25. tional food and their antioxidant properties. [Butlerov Communications]. 2010; Vol. 21 (9): 78-87. (in Russian)
13. Naumova N.L., Chaplinskij V.V., Chonova V.M. Determination
of antioxidant capacity of the enriched rich bread. APK Rossii [Agro- 26. Industrial Complex of Russia]. 2015; Vol. 72 (2): 111-4. (in Russian)
14. Nilova L.P., Pilipenko T.V, Vytovtov A.A., Ikramov R.A. Study
of melanoidin formation mechanism in enriched bakery products 27. using infrared spectroscory. Khranenie i pererabotka sel'khozsyr'ya [Storage and Processing of Farm Products]. 2015; Vol. 2: 26-30. (in Russian) 28.
15. Horszwald A., Morales F.J., Castillo M.D., Zielinski H. Evaluation of antioxidant capacity and formation of processing contaminats during rye bread making. J Food and Nutr Res. 2010; Vol. 49 (3): 29. 149-59.
16. Jashin Ja.I., Ryzhnev V.Ju., Jashin A.Ja., Chernousova N.I. Natural 30. antioxidants. Content in foodstuff and their influence on health and aging of the person. Moscow: Translitas, 2009: 192 p. (in Russian)
17. Yilmaz Y., Akgun B. Ferric reducing/antioxidant power of Maillard 31. reaction products in model bread crusts. J Food Agric Environ. 2008;
Vol. 6 (2): 56-60. 32.
18. Steele R. (ed.) Understanding and measuring the shelf-life of food. Saint Petersburg, 2006: 480 p. (in Russian)
19. Chlopicka J., Pasko P., Gorinstei Sh., et al. Total phenolic and
total flavonoid content, antioxidant activity and sensory evalu- 33. ateon of pseudocereal breads. LWT Food Sci Technol. 2012; Vol. 46: 548-555.
20. Tabakaeva O.V., Kalenik T.K., Tabakaev A.V. Anti-radical activity
of products of processing of holothurians Cucumaria japonica and 34. their practical application to lipid stabilization. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2015; Vol. 84 (1): 66-72. (in Russian)
21. Chawla S.P., Chander R., Sharma A. Antioxidant properties 35. of Maillard reaction products obtained by gamma-irradiation of whey proteins. Food Chem. 2009; Vol. 116 (1): 122-8.
22. Lindenmeter M., Faist V., Hormann T. Structural and functional char- 36. acterization of pronillizin, a novel protein modification in bread crust melanoidins showing in vitro antioxidative and phase I/II enzyme modulating activity. J Agric Food Chem. 2002; Vol. 50: 6997-7006.
Martins S., Jongen W., Martinus A. A review of Maillar reaction in food and implications to kinetic modeling. Food Sci Technol. 2001; Vol. 11: 364-73.
Basov A.A., Bykov I.M. Comparative characteristics of antioxidant capacity and energy content of some foods. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2013; Vol. 82 (3): 77-80. (in Russian) Mastrocola D., Munari M. Progress of the Maillard reaction and antioxidant action of Maillard reaction products in preheated model systems during storage. J Agric Food Chem. 2000; Vol. 48 (8): 3555-9.
Nilova L., Orlova O., Nasonova U. The role cyclic amides in the formation of antioxidant capacity of bakery products. J Agronomy Res. 2015; Vol. 13 (4): 1020-30.
Bastos H., Gugliucci A. Contemporary and controversial aspects of the Maillard reaction products. Curr Opin Food Sci. 2015; Vol. 1: 13-20.
Kodencova V.M., Vrzhesinskaja O.A., Mazo V.K. Vitamins and oxidative. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2013; Vol. 82 (3): 11-8. (in Russian)
Nilova L.P. Functional bakery products. Quality and safety. Saint Petersburg: Lema, 2012: 179 p. (in Russian) Putilina F.E., Galkina O.V., Eshhenko N.D., et al. Workshop on free radical oxidation. Saint Petersburg: Publishing House of St. Petersburg State University, 2006: 108 p. (in Russian) Glanc S. Primer of biostatistics. Moscow: Praktika, 1999: 459 p. (in Russian)
Nilova L.P., Pilipenko T.V, Maljutenkova S.M. Enriched bakery products as a source of water-soluble antioxidants. V mire nauchnykh otkrytiy [In the World of Scientific Discoveries]. 2015; Vol. 5 (65): 214-27. (in Russian)
Juliano C., Cossu M., Alamanni M.C., Piu L. Antioxidant activity of gamma-oryzanol: mechanism of action and its effect on oxidative stability of pharmaceutical oils. Int J Pharm. 2005; Vol. 299 (1): 146-54.
Nystrom L., Maklnen A., Lampi A., Pilronen V. Antioxidant activity of steryl ferulate extracts from rye and wheat bran. J Agric Food Chem. 2005; Vol. 53 (7): 2503-10.
Nystrom L., Achrenius T., Lampi A.M., et al. A comparison of the antioxidant properties of steryl ferulates with tocoferol at high temperatures. Food Chem. 2007; Vol. 101 (4): 947-54. Xu Z., Ua N., Godber J.S. Antioxidant activity of tocopherols, toco-trienols, y-oryzanol components from rice bran against cholesterol oxidation accelerated by 2,2-azobis(2-methylpropionamidine) dihy-drochloride. J Agric Food Chem. 2001; Vol. 49: 2077-81.
