CC BY
39
663.252.6:661.183
ПИЩЕВЫЕ ВОЛОКНА ПОБОЧНЫХ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ ВИНОГРАДА КАК СОРБЕНТЫ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ
М.С. ДУДКИН, Л.Ф. ЩЕЛКУНОВ лечении почечной недостаточности, вирусных ге-
Одесская государственная академия пищевых технологий патитов и ДРУГИХ заболеваний. Сорбент СКН при-
менялся также для лечения гноино-инфекционных
Пищевые волокна ПВ, образующие клеточные стенки растений, представляют собой комплекс, сформированный из целлюлозы, полисахаридов гемицеллюлоз, лигнина [1]. Они рекомендуются как обязательная составная часть пищи, которая способствует улучшению механических функций желудочно-кишечного тракта человека, снижает всасывание холестерина, положительно влияет на функционирование прямой кишки.
Благодаря содержанию значительного числа полярных, ионогенных функциональных групп, ПВ сорбируют как низкомолекулярные, так и высокомолекулярные вещества, влияют на их обмен. Величина сорбции зависит от плотности упаковки полимеров ПВ, соотношения в них аморфных и кристаллических участков волокна. В связи с положительным влиянием на пищеварение ПВ рекомендуются как составная часть рационов питания человека [2]. Недостаток ПВ в пище приводит к развитию ряда заболеваний.
Компоненты ПВ — целлюлоза, лигнин — используются в качестве энтеросорбентов, улучшающих деятельность желудочно-кишечного тракта. Наряду с ними в медицинской практике применяют угольные, кремниевые и другие энтеросорбенты [3]. Так, В.Г. Николаев [4] использовал энтеросорбцию с помощью угля СКН (20-30 г сорбента три раза в день) для лечения больных острыми кишечными заболеваниями. На следующие же сутки имело место снижение явлений интоксикации, а через 2-3 дня исчезали диспепсические явления.
В ряде работ [5-7] были получены положительные результаты после применения угля СКН при
ран у больных после операции острого аппендицита, трофических язв, послеоперационных абсцессов [8].
Возрастающая загрязненность окружающей среды обусловливает целесообразность оценки сорбционной способности ПВ по отношению к различным экологически вредным веществам ЭВВ — ионам металлов, нитратам, органическим соединениям. Это позволит определить роль ПВ как энтеросорбентов в процессе питания и их воздействие на здоровье человека. Связывание пищевыми волокнами ЭВВ приводит к снижению всасывания последних в стенки кишечника и поступлению в кровь, что уменьшает процессы отравления организма.
Цель работы — оценка способности ПВ, выделенных из вторичных продуктов переработки винограда, сорбировать ЭВВ.
После проведения предварительной оптимизации условий ПВ выделяли: из виноградных выжимок ВВ — побочного продукта отделения сока на заводах первичного виноделия прессовым способом — путем их нагревания с водой при температуре 96±2°С в течение 30 мин при гидромодуле 10; из жмыха виноградных семян ЖВС, вырабатываемого на Одесском заводе косточковых масел после выделения масла из виноградных семян способом прессования (ЖВС нагревали с водой при температуре 96±2°С в течение 90 мин при гидромодуле 10); из измельченной виноградной лозы (сорт Днестровский розовый), образующейся после обрезки винограда. Сечку лозы обрабатывали 3-4%-м раствором надуксусной кислоты при температуре 18~20°С в течение 24 ч при гидромодуле 20.
Таблица 1
Адсор- баты Массовая Единица Сорбция пищевыми волокнами, мг/ г ПВ
ДОЛЯ в исходном изме- рения ВВ лозы ЖВС
растворе 1 ч 2 ч 4 ч 6 ч 1 ч 2 ч 4 ч 6 ч 1 ч 2 ч 4 ч 6 ч
Карбамид 0,01 моль/дм3 8,1 8,3 9,2 9,4 3,90 6,10 7,80 8,00 6,76 7,62 7,70 7,24
Формаль- дегид 0,01 моль/дм3 61х хЮ"3 70 х XI О-3 130х х10 3 148х хЮ-3 0,34 0,36 0,29 0,32 0,22 0,22 0,23 0,25
Фенол 0,01 % 35 х х 10 3 43х хЮ 3 45 х х10~3 70 х х10“3 0,03 0,05 0,06 0,08 0.04 0,04 0,06 0,06
РЬ2+ 0,01 моль/дм3 5,0 6,0 6,6 5,1 6,22 6,30 7,96 6,84 6,02 6,50 6,68 7,64
ІЧОд- 40 мг/дм° 0,50 0,60 0,64 0,62 0,26 0,31 0,83 0,89 0,61 0,64 0,93 1,06
Н02- 0,08 мг/дм3 Следы 1 X хЮ 3 со X О X 1 X х10~3 6х х10~4 X ох 11х хЮ 4 19х хЮ"4 Юх х10~4 11х х!0~4 18х х10~4 23 х х10“4
ИЗВЕС
Выделенные ПВ промывали водой, сушили и фасовали.
Количество сорбированных веществ определяли после перемешивания их водных растворов с ПВ в соотношении водная фаза:твердая фаза как 20-50:1 в течение 1-6 ч при температуре 37±ГС и фильтрования по разности между контрольным опытом и опытом с сорбентом [9, 10]. Результаты экспериментов представлены в табл. 1.
Для выяснения природы сорбционного процесса, идущего в массе ПВ, целесообразно рассмотреть сорбцию ЭВВ отдельно выделенными биополимерами ПВ. С этой целью по обычной методике [11] из ПВ ЖВС были извлечены целлюлоза, лигнин, целлолигнин и дана оценка их сорбционной активности (табл. 2).
Таблица 2
Время сорбции, ч Сорбция, мг/г
целлюлоза лигнин целлолигнин
Фенол
1 0,19 0,68 0,59
2 0,22 0,77 0,68
4 0,23 0,93 0,83
6 0,29 1,04 1,01
Ионы свинца
1 0,10 0,58 0,56
2 0,16 0,64 0,61
4 0,21 0,65 0,63
6 ■ 0,23 0,71 0,66
Нитрат-ионы 0,04 0,71
0.10 0,78
0,21 1,01
0,34 1,06
0,28
0,43
0,45
0,48
Сравнительный анализ показал, что лигнин (0,68-1,04 мг/г) и целлолигнин (0,59-1,01 мг/г) ПВ ЖВС значительно превосходят целлюлозу (0,19-0,29 мг/г) по способности связывать фенол из водных растворов. Концентрация фенола в растворе составляла 100 мг/л.
Целлюлоза ПВ ЖВС по способности связывать ионы свинца (0,1-0,23 мг/г) также заметно уступает другим изученным биополимерам ПВ ЖВС (0,56-0,71 мг/г). Необходимо отметить, что сорбция ионов свинца указанными препаратами в определенной степени подчиняется закону Бедекке-ра—Фрейндлиха. Концентрация ионов свинца в растворе составляла 0,001 М.
Сорбция нитрат-ионов биополимерами ПВ ЖВС также в определенной степени подчиняется закону Бедеккера—Фрейндлиха (в опытах использовали концентрацию нитрат-ионов в растворе 40 мг/л, что соответствует ПДК данных ионов в питьевой воде).
Механизм связывания биополимерами различных адсорбатов неидентичен. Положительно заря-
женные ионы свинца могут связываться противоположно заряженными функциональными группами полимеров ПВ, в частности гидроксильными и карбоксильными группами лигнина. Фенол, обладая гидроксильной группой, может связываться с веществами ароматической природы лигнинного комплекса,, образуя химические соединения и уменьшая тем самым концентрацию фенола в водных растворах. Не следует также недооценивать процессы физической сорбции, которые могут быть связаны с наличием высокоразвитой внутренней поверхности.
Авария на Чернобыльской АЭС привела к широкомасштабному радиоактивному загрязнению внешней среды, в связи с чем радионуклиды по экологическим цепочкам миграции переходят в продукты питания растительного и животного происхождения [12]. В настоящее время наибольшая опасность внутреннего облучения населения, проживающего на загрязненной территории, связана с долгоживущими радионуклидами цезия и стронция [13].
Как считают сотрудники Киевского института радиационной медицины, альгиновая кислота и ее соли, соли кальция, ферроцин, пищевые волокна, пектины, фитаты являются наиболее применяемыми средствами для профилактики накопления радионуклидов цезия и стронция [14].
В связи с этим в радиоизотопном виварии научно-гигиенического центра Министерства здравоохранения Украины проведены исследования по установлению радиозащитных свойств ПВ, выделенных учеными ОГАПТ из различного растительного сырья. Объектом исследования были белые беспородные самки крыс одного возраста (3 мес) и примерно одной массы (150-170 г). Динамика всасывания радионуклидов в организме животных под влиянием ПВ ЖВС по отношению к контрольным показателям (100%) представлена в табл. 3.
Таблица 3
Радиоизотопы Снижение всасывания радиоизотопов, % от контроля, по дням наблюдений
2 4 7 9 11 14 16
Цезий-137 4,67 16,3 15,5 16,5 14,8 15,4 16,8
Стронций-85 10,8 21,1 21,4 22,5 21,8 22,2 23,7
Результаты показывают, что к концу эксперимента ПВ ЖВС снижают всасывание радиоцезия на 16,8, радиостронция на 23,7% по сравнению с контролем.
ВЫВОДЫ
Выделенные из побочных продуктов переработки винограда ПВ в основном сформированы из целлюлозы, гемицеллюлоз, лигнина. Им сопутствуют белок, зольные и пектиновые вещества, липиды.
Пищевые волокна и их биополимеры способны в определенной степени сорбировать некоторые ЭВВ, что может служить основанием применения ПВ для выведения вредных веществ из организма. Четких зависимостей между сорбцией пищевыми
ВОЛОКІ
ДЛИТЄІ
вероят
протиі
Пре
ЛЯЮЩІ
Л0ВЄКЕ
состав
приме
лактш
1. Пии Каз;
2. Мо| челе в ра
3. Лев 199:
4. Ни!
ЛеЧ£
мет!
5. Анд соб
6. Арх энте сти дето С. 1
1,1998
тиво-уппа-ми и обла-ься с шого ия и I вод-авать быть нней
С ШИ-
ению [Ы по 1ЯТ в ) про-ьшая про-азана трон-
нтута i и ее окна, шмы-:я ра-
волокнами различных веществ и соединении и длительностью процесса не прослеживается, что, вероятно, обусловлено рядом взаимодействий и противодействий сорбентов и сорбатов.
Предложены новые энтеросорбенты ЭВВ, позволяющие тормозить их всасывание в организм человека. Эти продукты безвредны, обязательны в составе ежедневных рационов питания и могут применяться как пищевые добавки лечебно-профилактического действия.
ЛИТЕРАТУРА
И.С.
Пищевые волокна / М.С. Дудкин, Н.К. Черно, Казанская и др. — Киев: Урожай, 1988. — 152 с. Морозов И.А. Пищевые волокна в рациональном питании человека / Тез. докл. Всесоюз. конф. ’’Пищевые волокна в рациональном питании человека”. — М., 1987. — С. 1-2. Леванова В.П. Лечебный лигнин. — Спб.: Изд-во ЦСТ, 1992. — 136 с.
Николаев В.Г., Пролеева В.В. Метод энтеросорбции в лечении острых кишечных заболеваний / Сорбционные методы детоксикации в клинике. — Минск, 1983. — С. 41. Андрейчин М.А., Гнатюк М.С. Энтеросорбенты как способ очищения организма. — Киев: Знание, 1992. — 48 с. Архипов У.А., Пак Н.П. Эффективность применения энтеросорбции при хронической почечной недостаточности / Новые средства и сферы применения сорбционной детоксикации организма. — Днепропетровск, 1985. — С. 150-151.
7. Применение сорбентов для лечения уремии / Сорбционные методы детоксикации и иммунокоррекции в медицине / И.Е. Савченко, B.C. Пилатович, Л.М. Шилай и др. — Харьков, 1982. — 332 с.
8. Лечение гнойных ран с использованием сорбентов / Сорбционные методы детоксикации и иммунокоррекции в медицине / Л.Д. Тараненко, В.И. Бондарев, К.С. Терновая и др. — Харьков, 1982. — С. 162-163.
9. Пищевые волокна как сорбенты экологически вредных веществ в желудочно-кишечном тракте / М.С. Дудкин, Л.Ф. Щелкунов, С.П. Решта и др. / Тез. докл. науч. конф. "Морфология, физиология и клиника пищеварения”. — Одесса, 1993. — С. 35-36,
10. Щелкунов Л.Ф. Характеристика вторичных ресурсов переработки винограда и технология консервирования пищевых продуктов на их основе: Дис. ... канд. техн. наук. — Одесса, 1993. — 160 с.
11. Методы биохимического исследования растений / А.И. Ермаков, В.В. Арасимович, М.И. Смирнова и др. — Л.: Колос, 1972. — 456 с.
12. Василенко И.Я. Цезий-137 в биосфере / / Гигиена и санитария. — 1989. — № 7. — С. 55-58.
13. Гигиеническая оценка обстановки в условиях загрязнения радиоактивным цезием и мероприятия по защите / П.В. Рамзаев, В.В. Иванов, М.Н. Троицкая. — М., 1986. — 28 с.
14. Корзун В.Н. Эффективность профилактических средств при одновременном поступлении в организм цезия-137 и стронция-90: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. — Киев, 1971, — 23 с.
Кафедра органической химии
Поступила 22.08.97
науч-воох-ю ус-елен-ьного еспо-;с) и мика иных роль-л. 3.
лица 3
IB,
ш
16
16,8
23,7
пери-даия [ИЮ с
«абот-ы из [утст-1, ли-
обны
■орые
[6НИЯ
изма.
выми
