CC BY
0
ЛЕЧЕБНОЕ И ПРОФИЛАКТИЧЕСКОЕ ПИТАНИЕ
Для корреспонденции
Саркисян Варужан Амбарцумович - кандидат биологических
наук, старший научный сотрудник лаборатории пищевых
биотехнологий и специализированных продуктов
ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии»
Адрес: 109240, Российская Федерация, г. Москва,
Устьинский проезд, д.2/14
Телефон: (495) 698-53-89
E-mail: sarkisyan@ion.ru
https://orcid.org/0000-0002-5911-610X
Саркисян В.А., Кочеткова А.А., Бессонов В.В., Исаков В.А., Никитюк Д.Б.
Оценка поступления гамма-аминомасляной кислоты с рационом питания человека
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр питания, биотехнологии и безопасности пищи, 109240, г. Москва, Российская Федерация
Federal Research Centre of Nutrition, Biotechnology and Food Safety, 109240, Moscow, Russian Federation
Гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) - эндогенное биологически активное вещество с незаменимыми свойствами для нормального функционирования нервной системы человека. Являясь мощным нейротрансмиттером, она играет важную роль в модуляции синаптической передачи, ингибируя фазную активность ГАМКергических нейронов. Этот и другие эффекты ГАМК обеспечивают феномен пластичности нервной ткани, лежащий в основе обучения, памяти, созревания и восстановления нервной ткани после повреждения. Кроме того, она обладает широким спектром биологического действия, в том числе оказывает антигипертензивный, антидиабетический, антиоксидантный и противовоспалительный эффекты. В связи с этим ГАМК все чаще используется в составе специализированных пищевых продуктов и биологически активных добавок к пище. При этом до сих пор не оценены уровни ее адекватного потребления и не охарактеризовано ее поступление с пищей.
Цель работы - оценка уровня поступления ГАМК с пищей при сбалансированном потреблении пищевых продуктов, соответствующем рациональным нормам, которые отвечают современным требованиям здорового питания. Материал и методы. Обзор научной информации, опубликованной по этой теме в последние годы, осуществляли по базам данных РИНЦ, CyberLeninka, PubMed, ResearchGate.
Финансирование. Аналитическое исследование, связанное с подготовкой рукописи, выполнено при финансировании Российского научного фонда (проект № 19-76-30014), https://rscf.ru/project/23-76-33001/. Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Вклад авторов. Концепция и дизайн исследования - Бессонов ВВ., Исаков В.А.; сбор и обработка материала - Саркисян В.А.; написание текста - Саркисян В.А., Кочеткова А.А.; редактирование, утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи - все авторы.
Для цитирования: Саркисян В.А., Кочеткова А.А., Бессонов ВВ., Исаков В.А., Никитюк Д.Б. Оценка поступления гамма-аминомасляной кислоты с рационом питания человека // Вопросы питания. 2024. Т. 93, № 1. С. 120-124. DOI: https://doi.org/10.33029/0042-8833-2024-93-1-120-124 Статья поступила в редакцию 03.12.2023. Принята в печать 19.01.2024.
Funding. The research was supported by Russian Science Foundation (No. 19-76-30014), https://rscf.ru/project/23-76-33001/. Conflict of interest. The authors declare no conflicts of interest.
Contribution. Concept and design of the study - Bessonov V.V., Isakov V.A.; data collection and processing - Sarkisyan V.A.; writing the text -Sarkisyan V.A., Kochetkova A.A.; editing, approval of the final version of the article, responsibility for the integrity of all parts of the article - all authors. For citation: Sarkisyan V.A., Kochetkova A.A., Bessonov V.V., Isakov V.A., Nikityuk D.B. Estimation of gamma-aminobutyric acid intake from the human diet. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2024; 93 (1): 120-4. DOI: https://doi.org/10.33029/0042-8833-2024-93-1-120-124 (in Russian) Received 03.12.2023. Accepted 19.01.2024.
Estimation of gamma-aminobutyric acid intake from the human diet
Sarkisyan V.A., Kochetkova A.A., Bessonov V.V., Isakov V.A., Nikityuk D.B.
Результаты. На основе анализа литературы была проведена оценка содержания ГАМК в составе среднесуточного рациона, составленного на основе рекомендуемых рациональных норм потребления пищевых продуктов, отвечающих современным требованиям здорового питания (приказ Минздрава России от 19.09.2016 № 614). При сбалансированном питании с рационом может поступать ГАМК порядка 740 мг/сут, преимущественно за счет овощей (картофель - 419 мг/сут, свекла - 49 мг/сут, тыква - 41 мг/сут), фруктов (яблоки -15 мг/сут, виноград - 3,8 мг/сут), а также низкожирных кисломолочных продуктов (92 мг/сут).
Заключение. Представленные данные могут быть полезны при оценке адекватности обогащения специализированных пищевых продуктов и биологически активных добавок к пище ГАМК.
Ключевые слова: гамма-аминомасляная кислота; поступление с пищей; специализированные пищевые продукты; биологически активные вещества; клиническая эффективность
Gamma-aminobutyric acid (GABA) is an endogenous bioactive compound with essential properties for the normal functioning of the human nervous system. As a potent neurotransmitter, it plays an important role in modulating synaptic transmission by exerting phasic inhibition of neurons. This and other effects of GABA provide the phenomenon of neural tissue plasticity underlying learning, memory, maturation and repair of neural tissue after damage. It also has a wide range of biological actions, including antihypertensive, anti-diabetic, antioxidant, and anti-inflammatory. In this regard, GABA is increasingly used in the composition of food for special dietary uses and dietary supplements. However, its adequate intake levels have not yet been assessed and its dietary intake has not been characterized.
The aim of the review was to estimate the level of GABA intake under balanced consumption of foods, corresponding to rational norms that meet modern requirements of a healthy diet.
Material and methods. The existing literature on the problem in recent years was reviewed using the databases RISC, CyberLeninka, Pubmed, and ResearchGate. Results. Based on the analysis of scientific literature, we evaluated the content of GABA in the average daily diet, compiled on the basis of the rational norms of food consumption that meet modern requirements for healthy nutrition (Order of the Ministry of Healthcare of the Russian Federation dated August 19,2016. No. 614). The balanced diet can provide about 740 mg of GABA per day, mainly due to vegetables (potatoes - 419 mg/day, beet -49 mg/day, pumpkin - 41 mg/day), fruits (apple - 15 mg/day, grapes - 3.8 mg/day), as well as low-fat dairy products (92 mg/day).
Conclusion. The presented data may be useful in assessing the adequacy of enrichment of foods for special dietary uses and dietary supplements with GABA. Keywords: gamma-aminobutyric acid; dietary intake; foods for special dietary uses; dietary supplements; clinical efficacy
Гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) - небелковая аминокислота, широко распространенная в природе, содержится в различных видах плодоовощной продукции и пищевых продуктов. Она является одним из основных тормозных нейротрансмиттеров в центральной нервной системе (ЦНС) и обладает различными биологическими свойствами, включая антигипертензивное, антидиабетическое, антиоксидантное и противовоспалительное действие [1]. ГАМК также играет защитную роль в кишечнике, печени и почках от повреждающего действия токсинов [1]. Синтез ГАМК в организме протекает с участием глутаматдекарбоксилазы, катализирующей реакцию превращения глутамата в ГАМК при участии пиридоксальфосфата в качестве кофактора [2].
Несмотря на то что ГАМК присутствует в различных пищевых продуктах, таких как злаковые, семена, чай, овощи и фрукты, ее содержание в них относительно невелико (от мкг/г до мг/г), в связи с этим проводятся
поиск и разработка различных способов повышения содержания ГАМК, включая ферментацию, температурную и ультразвуковую обработку [3]. По мере разработки процедур по увеличению содержания ГАМК в пищевых продуктах был накоплен определенный опыт их использования, например чая [4] и риса [5]. Опубликовано более 3000 патентов, посвященных обогащению пищевых продуктов ГАМК. В ряде стран (Япония, США, Китай, страны ЕС) законодательно разрешено использование ГАМК в качестве пищевого ингредиента в напитках, какао-продуктах, шоколаде, хлебобулочных изделиях, кофе, чае, жевательной резинке и в других продуктах [3].
Несмотря на значительный международный опыт изучения содержания ГАМК в пищевых продуктах, в настоящее время нет оценочных сведений о ее общем поступлении с пищей в составе сбалансированного рациона и, как следствие, нет общепринятых норм адекватного
уровня ее потребления. При этом в мире и, в частности, на территории Таможенного союза регистрируется все больше новых наименований биологически активных добавок к пище и специализированных пищевых продуктов, содержащих ГАМК. В свою очередь, использование биологически активных веществ, не имеющих установленных уровней адекватного потребления, является потенциальным риском для здоровья населения.
В связи с этим цель данной работы - оценка уровня поступления ГАМК с пищей при оптимальном потреблении пищевых продуктов, соответствующем рациональным нормам, которые отвечают современным требованиям здорового питания.
Материал и методы
Обзор научной информации, опубликованной по этой теме в последние годы, осуществляли по базам данных РИНЦ, СуЬе^етпка, РиЬМес1, Реэеагс1^а1е.
Биологическое действие гамма-аминомасляной кислоты
Роль ГАМК в противодействии стрессу, тревоге и депрессии хорошо изучена и является основанием для включения в состав рациона питания обогащенных этим биологически активным веществом пищевых продуктов и напитков как альтернативы фармакотерапии упомянутых состояний [6]. ГАМК является липофильной молекулой и имеет заряд при физиологическом уровне рН, что затрудняет ее проникновение через гематоэнцефалический барьер пассивным транспортом. Считается, что способность принятой перорально ГАМК влиять на функциональную активность ЦНС обеспечивается взаимодействием ГАМК с элементами энтеральной нервной системы по оси «мозг-кишечник» [7]. Тем не менее имеются доказательства того, что применение ГАМК позволяет создать в ЦНС концентрации ГАМК, обеспечивающие проявление биологических эффектов у человека и у лабораторных животных [8].
В отличие от пищевых продуктов, содержащих ГАМК, в лекарственных средствах преимущественно используется производное ГАМК (никотиноил ГАМК), способное преодолевать гематоэнцефалический барьер и эффективно накапливаться в нервной ткани [9]. Его дозировка в составе лекарственных препаратов для достижения терапевтического эффекта варьирует в диапазоне 60-400 мг/сут, продолжительность лечения составляет 1-2 мес. Дозировка исходной формы ГАМК в составе содержащего ее лечебного препарата составляет до 3000-3750 мг/сут, при этом продолжительность приема может достигать 2-6 мес.
У здоровых добровольцев прием 100 мг ГАМК с 200 мл воды увеличивал отношение альфа- : бета-волн на электроэнцефалографии (через 30 и 60 мин), что
отражает снижение стресса, беспокойства, тревоги и повышение сосредоточенности и концентрации внимания [10]. В другом исследовании потребление добровольцами 10 г шоколада, обогащенного ГАМК (28 мг), оказало стресс-протективный эффект, оцененный по вариабельности сердечного ритма [11]. В случае продолжительного применения ГАМК-обогащенного чая достигается снижение уровня артериального давления у гипертоников, что может объясняться достижением в плазме крови концентрации ГАМК, достаточной для воздействия на периферические структуры нервной системы [11].
Оценка поступления гамма-аминомасляной кислоты с пищей
Содержание ГАМК в суточном рационе человека рассчитывали на основе рекомендаций по рациональным нормам потребления пищевых продуктов, отвечающим современным требованиям здорового питания (приказ Минздрава России от 19.08.2016 № 614). Биофортифицированные ГАМК-пищевые продукты [12] не были включены в расчет в связи с тем, что нет традиции их пищевого применения на территории РФ. Результаты расчета содержания ГАМК в суточном рационе, составленном с учетом упомянутых рекомендаций, приведены в таблице.
Как следует из данных таблицы, общее содержание ГАМК в среднем суточном рационе человека составляет порядка 745 мг/сут, причем основной вклад вносят овощи, фрукты и кисломолочные продукты.
Картофель является первой культурой по вкладу в рацион ГАМК. С картофелем может поступать порядка 400 мг/сут аминокислоты. Исторически клубни картофеля являются первым объектом, в котором была обнаружена ГАМК [13]. Содержание ГАМК в клубнях картофеля варьирует в диапазоне от 0,54 до 3,57 мг/г [9]. Концентрация, как и в случае с виноградом, зависит от ряда факторов, в том числе типа ткани картофеля, сорта, условий окружающей среды и послеуборочной обработки. ГАМК содержится как в сыром, так и в отваренном и запеченном картофеле, в кожуре, мякоти и картофельном соке.
Высоко содержание ГАМК в фруктах и овощах, из которых наибольший вклад в рацион имеют свекла (49 мг/сут), прочие овощи (сладкий перец, зелень, кабачки, баклажаны и др.), а также тыква (41 мг/сут). В меньшей степени ГАМК поступает с помидорами (27 мг/сут) и яблоками (15 мг/сут). Согласно имеющимся данным, содержание ГАМК в различных сортах винограда варьирует в диапазоне от 82,51 до 174,30 мкг/г [17]. Характерным для всех сортов является повышение содержания ГАМК при созревании и особенно под действием стрессовых для растения факторов. Большая часть аминокислоты содержится в кожуре винограда.
Содержание гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК) в суточном рационе питания человека Gamma-aminobutyric acid (GABA) content in human daily diet
Пищевой продукт Food Норма потребления Consumption norm Поступление ГАМК с продуктом, мг/сут* GABA intake with product, mg/day*
кг/год kg pear year г/сут g/day
Хлебные продукты (хлеб и макаронные изделия в пересчете на муку, мука, крупы, бобовые) Bakery (bread and pasta in terms of flour, flour, cereals, legumes) 97 265,8 -
В том числе / Including: - мука для выпечки хлеба и кондитерских изделий из нее flour for baking bread and confectionery products 64 175,3 0,21
- крупы, макаронные изделия и бобовые, в том числе: / cereals, pasta and legumes, including: 33 90,4 -
- рис / rice 7 19,2 0,73
- прочие крупы, в том числе: / other cereals, including: 12 32,9 -
- гречневая / buckwheat 4 11,0 10,68
- манная / semolina 2 5,5 0,27
- овсяная / oatmeal 2 5,5 0,00
- пшенная / millet 2 5,5 0,27
- бобовые (горох, фасоль, чечевица и др.) / legumes (peas, beans, lentils, etc.) 4 11,0 5,48
Картофель / Potato 90 246,6 419,18
Овощи и бахчевые / Vegetables and melon crops 140 383,6 -
В том числе / Including: - капуста белокочанная, краснокочанная, цветная и др. / white, red cabbage, cauliflower, etc. 40 109,6 5,64
- помидоры / tomatoes 10 27,4 27,12
- морковь / carrot 17 46,6 2,27
- свекла / beet 18 49,3 49,32
- лук / onion 10 27,4 0,03
- прочие овощи (перец сладкий, зелень, кабачки, баклажаны и др.) other vegetables (sweet peppers, herbs, zucchini, eggplant, etc.) 20 54,8 41,10
- бахчевые (арбузы, тыква, дыни) - в пересчете на тыкву melons (watermelons, pumpkins, melons) - per pumpkin 15 41,1 41,10
Фрукты свежие / Fresh fruits 100 274,0 -
В том числе / Including: - виноград / grapes 6 16,4 3,80
- цитрусовые (в пересчете на сок апельсина) / citrus fruits (in terms of orange juice) 6 16,4 2,63
- ягоды / berries 7 19,2 0,38
- яблоки / apples 50 137,0 13,31
Мясопродукты / Meat products 74 202,7 -
В том числе / Including: - свинина / pork 10 27,4 2,79
- птица (цыплята, куры, индейка, утки, гуси и др.) / poultry (chickens, hens, turkey, ducks, geese, etc.) 40 109,6 0,61
Молоко и молокопродукты всего в пересчете на молоко Milk and milk products total in terms of milk 322 882,2 -
В том числе / Including: - молоко, кефир, йогурт с жирностью 1,5-3,2% / milk, kefir, yogurt with a fat content of 1.5-3.2% 56 153,4 15,34
- молоко, кефир, йогурт с жирностью 0,5-1,5% / milk, kefir, yogurt with fat content of 0.5-1.5% 84 230,1 92,05
- сыр / cheese 6 16,4 4,93
Яйца, штук / Eggs, pcs 260 0,71 4,99
Итого ГАМК, мг/сут / Total GABA, mg/day 744,23
П р и м е ч а н и е. * - расчет произведен на основании усредненных значений из источников литературы; приведены только продукты из приказа № 614, для которых имеются сведения о содержании гамма-аминомасляной кислоты согласно [9].
N o t e. * - calculation was based on averaged level from literature sources; only products from Order No. 614 for which information on gamma-aminobutyric acid content is available according to [9] are given.
Существенно содержание ГАМК в молочных продуктах, при этом из низкожирных кисломолочных продуктов ее поступает в несколько раз больше (92 мг/сут), чем из высокожирных (15 мг/сут). Ферментированные пищевые продукты обычно имеют большее содер-
жание ГАМК по сравнению с неферментированным сырьем в связи с тем, что многие микроорганизмы способны синтезировать ГАМК напрямую из глута-мата в 1 стадию под действием глутаматдекарбок-силазы [15].
Заключение
ГАМК является важным эндогенным биологически активным веществом, незаменимым для функционирования ЦНС. Проведенный анализ литературы позволил установить, что при оптимальном питании с рационом может поступать порядка 740 мг ГАМК
в сутки, преимущественно за счет овощей (картофель, свекла, тыква) и фруктов (яблоко), а также низкожирных кисломолочных продуктов. Представленные данные могут быть полезны при оценке адекватности обогащения ГАМК специализированных пищевых продуктов и биологически активных добавок к пище.
Сведения об авторах
ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии» (Москва, Российская Федерация):
Саркисян Варужан Амбарцумович (Varuzhan A. Sarkisyan) - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории пищевых биотехнологий и специализированных продуктов E-mail: sarkisyan@ion.ru https://orcid.org/0000-0002-5911-610X
Кочеткова Алла Алексеевна (Alla A. Kochetkova) - доктор технических наук, профессор, заведующий лабораторией пищевых биотехнологий и специализированных продуктов E-mail: kochetkova@ion.ru https://orcid.org/0000-0001-9821-192X
Бессонов Владимир Владимирович (Vladimir V. Bessonov) - доктор биологических наук, заведующий лабораторией химии пищевых продуктов E-mail: bessonov@ion.ru https://orcid.org/0000-0002-3587-5347
Исаков Василий Андреевич (Vasily A. Isakov) - доктор медицинских наук, профессор, заведующий отделением гастроэнтерологии, гепатологии и диетотерапии E-mail: vasily.isakov@gmail.com https://orcid.org/0000-0002-4417-8076
Никитюк Дмитрий Борисович (Dmitry B. Nikityuk) - академик РАН, доктор медицинских наук, профессор, директор
E-mail: nikitjuk@ion.ru, dimitrynik@mail.ru
http://orcid.org/0000-0002-4968-4517
Литература/References
Ngo D.H., Vo T.S. An updated review on pharmaceutical properties of gamma-aminobutyric acid. Molecules. 2019; 24 (15): 2678. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules24152678 10.
Kim K., Yoon H. Gamma-aminobutyric acid signaling in damage response, metabolism, and disease. Int J Mol Sci. 2023; 24 (5): 4584. DOI: https://doi.org/10.3390/yms24054584
Sun Y., Mehmood A., Battino M., Xiao J., Chen X. Enrichment 11.
of gamma-aminobutyric acid in foods: from conventional methods
to innovative technologies. Food Res Int. 2022; 162 (A): 111801
DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodres.2022.111801
Tsushida T. Production of a new type of tea containing a high level of
Y-aminobutyric acid. Nippon Nogeikagaku Kaishi. 1987; 61: 817—22. 12.
DOI: https://doi.org/10.1271/nogeikagaku1924.61.817
Kim H.S., Lee E.J., Lim S.T., Han J.A. Self-enhancement of GABA
in rice bran using various stress treatments. Food Chem. 2015; 172:
657-62. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.09.107
Skilbeck K.J., Johnston G.A.R., Hinton T. Stress and GABAA 13.
receptors. J Neurochem. 2010; 112 (5): 1115-30. DOI: https://doi.
org/10.1111/j.1471-4159.2009.06539.x
Diez-Gutiérrez L., San Vicente L., R. Barrón L. J., Villarán M del C., Chávarri M. Gamma-aminobutyric acid and probiotics: multiple health 14. benefits and their future in the global functional food and nutra-ceuticals market. J Funct Foods. 2020; 64: 103669. DOI: https://doi. org/10.1016/j.jff.2019.103669
Boonstra E., de Kleijn R., Colzato L.S., Alkemade A., Forstmann B.U., Nieuwenhuis S. Neurotransmitters as food supplements: the effects of 15. GABA on brain and behavior. Front Psychol. 2015; 6: 1520. DOI: https:// doi.org/10.3389/fpsyg.2015.01520
Ramos-Ruiz R., Poirot E., Flores-Mosquera M. GABA, a nonprotein amino acid ubiquitous in food matrices. Cogent Food Agric.
2018; 4 (1): 1534323. DOI: https://doi.org/10.1080/23311932.2018. 1534323
Abdou A.M., Higashiguchi S., Horie K., Kim M., Hatta H., Yokogo-shi H. Relaxation and immunity enhancement effects of y-aminobutyric acid (GABA) administration in humans. Biofactors. 2006; 26 (3): 201—8. DOI: https://doi.org/10.1002/biof.5520260305
Nakamura H., Takishima T., Kometani T., Yokogoshi H. Psychological stress-reducing effect of chocolate enriched with Y-aminobutyric acid (GABA) in humans: assessment of stress using heart rate variability and salivary chromogranin A. Int J Food Sci Nutr. 2009; 60 (suppl 5): 106-13. DOI: https://doi.org/10.1080/09637480802558508 Hou D., Tang J., Feng Q., Niu Z., Shen Q., Wang L., et al. Gamma-aminobutyric acid (GABA): a comprehensive review of dietary sources, enrichment technologies, processing effects, health benefits, and its applications. Crit Rev Food Sci Nutr. 2023; Apr 25: 1-23. DOI: https:// doi.org/10.1080/10408398.2023.2204373
Pencheva D., Teneva D., Denev P. Validation of HPLC method for analysis of gamma-aminobutyric and glutamic acids in plant foods and medicinal plants. Molecules. 2022; 28 (1): 84. DOI: https://doi. org/10.3390/molecules28010084
Stines A.P., Grubb J., Gockowiak H., Henschke P.A., Hoj P.B., Heeswijck R. Proline and arginine accumulation in developing berries of Vitis vinifera L. in Australian vineyards: Influence of vine cultivar, berry maturity and tissue type. Aust J Grape Wine Res. 2000; 6 (2): 150-8. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1755-0238.2000.tb00174.x Hudec J., Kobida E., Canigova M., Lacko-Bartosova M., Lozek O., Chlebo P., et al. Production of Y-aminobutyric acid by microorganisms from different food sources: Production of Y-aminobutyric acid. J Sci Food Agric. 2015; 95 (6): 1190-8. DOI: https://doi.org/10.1002/ jsfa.6807
4
6
7
8
9
