CC BY
48
ßP
ИССЛЕДОВАНИЯ / Пищевые волокна
Смеси нутрицевтиков
с очищающим и обогащающим эффектами для функциональных продуктов на мясной основе
А.Б. Лисицын, академик РАСХН, доктор техн. наук, А.В. Устинова, доктор техн. наук, А.И. Сурнина ГНУ ВНИИ мясной промышленности имени В. М. Горбатова Россельхозакадемии
Последствия техногенных катастроф, повседневный неконтролируемый сброс в воздушное пространство и водоемы большого количества вредных для здоровья веществ являются основной причиной увеличения смертности и заболеваемости во всех промышленных городах и регионах России и всего мира. Основные виды вредных веществ, загрязняющих окружающую среду: тяжелые металлы, радионуклиды, устойчивые хлорорганические соединения. Загрязнение тяжелыми металлами является одним из наиболее распространенных последствий хозяйственной деятельности человека.
^ Из всех вредных веществ тяжелые металлы оказывают наиболее сильное воздействие на живые организмы. Особую опасность представляет загрязнение свинцом и кадмием.
Свинец содержится в выбросах автотранспорта, предприятий металлургии, металлообработки, электротехники, нефтехимии. В организм он попадает при вдыхании воздуха, с пищей и водой.
Свинец накапливается в теле, в костях и поверхностных тканях, влияет на почки, печень, нервную систему и органы кровообразования.
Пожилые люди и дети особенно чувствительны даже к низким дозам свинца.
Свинец занимает первое место среди причин промышленных отравлений. Воздействию свинца подвергаются рабочие, добывающие свинцовую руду, работники, занятые на свинцово-плавильных заводах, в производстве аккумуляторов, при пайке электронных плат, в типографиях, при изготовлении хрусталя или керамических изделий, этилированного бензина, свинцовых красок.
Загрязнение свинцом атмосферного воздуха, почвы и воды в окрестностях вредных производств, а также вблизи крупных автомобильных дорог создает угрозу поражения свинцом населения, проживающего в этих районах, и прежде всего, детей, кото-
Рис. 1. Кадмий в органах и тканях лабораторных животных
Ключевые слова: загрязнение окружающей среды, тяжелые металлы, пищевые волокна, нутрицевтики, очищение, медико-биологическая оценка, функциональные продукты.
рые более чувствительны к воздействию тяжелых металлов.
К сожалению, надо отметить, что в России отсутствует государственная политика по правовому, нормативному и экономическому регулированию влияния свинца на состояние окружающей среды и здоровье населения, по снижению выбросов свинца и его соединений в окружающую среду, полному прекращению производства содержащих свинец бензинов. Однако металлургические заводы, в частности медеплавильные, остаются главным источником загрязнений окружающей среды. Большая часть территории России подвержена загрязнению свинцом в концентрациях, угрожающих нормальному функционированию экосистемы. В десятках городов отмечается превышение концентраций свинца в воздухе и почве выше величин, соответствующих ПДК. [1].
Кадмий в природные воды поступает при выщелачивании почв, полиметаллических и медных руд, в результате разложения водных организмов, способных его накапливать. Соединения кадмия выносятся в поверхностные воды со сточными водами свинцово-цин-ковых заводов, рудо-обогатительных фабрик, ряда химических предприятий (производство серной кислоты), гальванического
Пищевые волокна / ИССЛЕДОВАНИЯ
ЁР
Показатель Группа животных
Серия 1 Серия 2
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8
Эритроциты х106/мкл 0,05 0,22 7,08 6,73 6,53 6,07 6,30 7,17
Гемоглобин, г/дл 4,4 5,2 14,4 12,6 14,7 13,8 13,2 14,2
Лейкоциты х104/мкл 0,8 2,7 24,0 14,1 22,7 12,1 12,6 20,7
Тромбоциты х103/мкл 14,0 45,7 466,3 468,7 244,0 645,7 497,0 478,3
Таблица 1.
производства, а также с шахтными водами. Соединения кадмия в повышенных концентрациях токсичны, особенно в сочетании с другими токсичными веществами.
Вследствие неудовлетворительной просветительной работы об опасности воздействия тяжелых металлов на организм человека, в России не снижается, а постепенно
увеличивается контингент, имеющих профессиональный контакт со свинцом и кадмием. [2].
В стране необходимы срочные меры по снижению свинцового и кадмиевого загрязнения. Одной из таких мер является выпуск специализированных пищевых продуктов, способствующих очищению и детоксикации организма человека.
Группа животных Костная ткань Мышечная ткань Кровь
Кальций, мг/кг Селен, мкг/кг Железо, мг/кг Железо, мг/кг
1.1 172,2 9,7 18,3 —
1.2 200,2 11,4 22,5 —
1.3 164,3 8,3 10,4 —
1.4 192,2 13,6 18,2 5,0
1.5 164,7 11,7 25,4 6,3
1.6 205,5 19,7 28,4 7,4
1.7 137,9 6,2 10,8 2,3
1.8 144,2 6,8 11,1 3,9
Таблица 2.
Рис. 2. Свинец в органах и тканях лабораторных животных
Функциональное питание может внести существенный вклад в борьбу с влиянием неблагоприятной экологической обстановки на здоровье людей. При наличии вредных воздействий окружающей среды организм испытывает повышенную потребность в полноценных белках животного происхождения, эссенциальных нутриентах и пищевых волокнах с очищающим эффектом, которые позволяют адаптироваться к неблагоприятным факторам. В настоящее время на российском рынке группа продуктов на мясной основе, отвечающая этим требованиям, отсутствует.
Учитывая неблагоприятное воздействие на организм человека тяжелых металлов, разработка продуктов, обладающих способностью выводить токсичные элементы и очищать организм человека, является актуальной и соответствует «Доктрине продовольственной безопасности РФ» и основным положениям концепции «Основы государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 года». Созданию такой группы продуктов должны предшествовать исследования, направленные на разработку комплексной биологически активной добавки с очищающим эффектом. Необходима комплексная биологически активная добавка, придающая продуктам на мясной основе функциональные свойства и обеспечивающая эффективность работы с ингредиентами не специфичными для мясоперерабатывающих предприятий.
Исследованиями, проведенными во ВНИИМПе [3], доказана выводящая эффективность растворимых и нерастворимых пищевых волокон, против тяжелых металлов. В целях доказательства в рацион лабораторных животных вводили пищевые волокна: изолированный коллагеновый белок, шкурка свиная, альгинат кальция, пшеничная клетчатка, свекловичное волокно. При этом было установлено, что коллагеновый белок, шкурка свиная и альгинат кальция выводят тяжелые металлы эффективнее, чем нерастворимые волокна — пшеничная клетчатка и
ЕР
ИССЛЕДОВАНИЯ / Пищевые волокна
□ Контроль 1
□ Витацелы-ТИ ПРО
■ Витацель+витамины+минералы
■ Витацегъ+Ищлин
ОВитацель+ТИПРОвигэнины+минералы НВитацель+Ин^лин+витамины+минералы
2 0,45 к 0,4
2 0,35
га 0,3
« °>25
| 0,15
I 0,1
& 0,05
° п о и
0,2
■п
-1 т—[
— =\ м м =4
- Н-1 тй Пп
Мышцы Сердце
Рис. 3. Кадмий в органах и тканях животных
свекловичное волокно. Кадмий накапливался только в костях, в других органах и тканях его содержание было ниже уровня обнаружения (рис. 1), при этом лучшие адсорбирующие свойства показали свекловичные волокна. Накопление свинца (рис.2) в организме животных из опытной группы, получавших свекловичные волокна, было выше, чем в контрольной группе, что можно объяснить низкой эффективностью данного препарата в сравнении с рационом контрольной группы. У животных, потреблявших пшеничную клетчатку, тенденция снижения содержания свинца отмечена только в сердце и костях. Использование коллагенового (животного) белка снижает уровень свинца практически до уровня его содержания при виварном рационе без интоксикации металлами.
Препараты коллагеновых волокон («Типро», шкурка свиная) снижают уровень накопления кадмия в сердце, почках, печени до уровня его содержания при вивар-ном рационе (без тяжелых металлов). При использовании нерастворимых волокон из организма лабораторных животных выводится железо (уровень гемоглобина снижается на 7-31%) и кальций. Снижению содержания каль-
Пемен»
Кость
ция в кости способствует интоксикация организма тяжелыми металлами. Совместное применение нерастворимых пищевых волокон с растворимыми (инулин альгинат кальция) и животными белками способствует усвоению кальция [3].
С целью дальнейшего очищения организма от солей тяжелых металлов, было изучено влияние различных комбинаций пищевых волокон в мясных системах (в сочетании с витаминами и минералами при интоксикации свинцом и кадмием) на выведение из организма кальция и железа. Было сформировано восемь опытных групп животных (по 10 крыс в группе), разделенных на две серии (опыт 1). Контрольные группы содержали на общевиварном рационе: 15 г каши, 10 г комбикорма в сутки. Каждой крысе опытной группы давали 5 г испытуемого образца в день, перемешивая его с 10 г каши. Группа 1.1 получала смесь мясного фарша и пищевых волоконон (пшеничная клетчатка и коллагеновый белок «Типро»), группа 1.2 — смесь мясного фарша и пищевых волокон (пшеничная клетчатка и инулин).
Контрольная группа 1.3 получала общевиварный рацион. Группа 1.4 — смесь мясного фарша, пищевых волокон (пше-
ничная клетчаткаи «Типро») и комплекс витаминов, минеральных веществ — БАД, включавший следующие ингредиенты:
- обогатитель минеральный из скорлупы куриных яиц;
- витамины (В1, В2, РР, С);
- красное пальмовое масло Сагойпо как природный источник каротиноидов, токоферолов;
- селенсодержащий препарат Селенактив.
Животные группы 1.5 получали смесь мясного фарша, пшеничной клетчатки (Витацель) и БАД, группы 1.6 — смесь мясного фарша, пищевых волокон (Витацель, инулин) и БАД, 1.7 — мясной фарш, группы 1.8 (вторая контрольная) — общевиварный рацион.
В корм всем группам добавляли растворы солей тяжелых металлов (сульфат кадмия, цитрат свинца) из расчета 1/100LD50 для крыс: сульфат кадмия— 0,6 мг/кг, цитрат свинца — 1,17 мг/кг.
Результаты исследования крови лабораторных животных, представленные в табл.1, свидетельствуют о том, что по результатам первой серии опыта самый высокий уровень гемоглобина наблюдали в группе 1.2, получавшей мясной фарш с инулином, в группе 1.1, получавшей животный белок — на уровне контрольной группы. Высокий уровень гемоглобина в крови подтверждается и высоким содержанием железа в мышечной ткани животных, получавших инулин.
Вторая серия опытов показала, что уровень гемоглобина во всех группах был на уровне контрольной или ниже. Самый низкий гемоглобин отмечен в группе 1.4. Как и в первой серии опытов, уровень гемоглобина у животных, получавших инулин, был выше, чем у имевших в рационе животный белок. В результате анализа лейкоцитарной формулы крови животных во всех группах не обнаружены юные нейтрофилы и моноциты, что свидетельствует об отсутствии воспалительных процессов, иммунного конфликта и пищевой сенсибилизации.
Результаты биологической оценки эффекта очищения организма от тяжелых металлов свиде-
Пищевые волокна / ИССЛЕДОВАНИЯ
ЁР
Рис.5. Содержание свинца в органах и тканях животных, мг / кг
Наименование БАД Ингредиенты
КБМ 1 Клетчатка пшеничная, инулин, фосфолипидный концентрат, лактулоза, соль профилактическая, минеральный кальциевый обогатитель, красное пальмовое масло или каролин, масло облепиховое или расторопши, или льняное, йодказеин, «Селикор», витамины В1, В2, РР, С.
КБМ 2 Клетчатка пшеничная, лактулоза, животный белок, соль профилактическая, минеральный кальциевый обогатитель, красное пальмовое масло или каролин, йодказеин, витамины В1, В2, РР, С.
КБМ 3 Клетчатка пшеничная, инулин, лактулоза, соль профилактическая, пищевой костный порошок, масло облепиховое или расторопши, или льняное, йодказеин, «Селикор», витамины В1, В2, РР, С.
Таблица 3.
тельствуют о значительном повышении уровня выведения тяжелых металлов из организма животных благодаря обогащению мясного продукта пищевыми волокнами. При этом инулин по эффективности превосходит животный белок и оба они превосходят нерастворимые пищевые волокна (рис. 3 и 4). Дополнительное введение витаминно-минерального комплекса БАД позволяет усилить очищающие свойства пищевых волокон.
Как видно из приведенных данных, в мышечной ткани животных всех опытных групп, кроме группы 1.7, получавшей чистый мясной фарш, свинец практически отсутствовал. В печени животных опытных групп в сравнении с контрольной группой уровень свинца снижался: в группе 1.1— на 27%, в группе 1.2 — на 54%, а уровень кадмия снижался соответственно на 81% и 93%. При обогащении смеси мясного фарша и пищевых
Наименование Кальций, мг/кг Селен, мкг/кг Железо, мг/кг
тканей Группы животных Группы животных Группы животных
2.1 2.2 2.3 2.1 2.2 2.3 2.1 2.2 2.3
Мышечная — — — 8,2 19,0 0,1 1,8 28,4 20,8
ткань (57) (20) (58) (43)
Кровь 5,0 10,9 (54) 6,1 (18) 8,5 18,2 (53) 14,2
Кость 127,5 196,4 (35) 136,5 (6,6)
Таблица 4. Ь □ Контроль 1
г
« 0,6
к
I0'5
К 0,4
ш
§ 0,3
8 0,2
о.
°> л л «0,1
и о
1КБМ1+мясной фарш
□ Мясной фарш
Мышцы Сердце Печень
Рис. 6. Содержание кадмия в органах и тканях животных, мг / кг
Кость
волокон аналогичного состава витаминно-минеральным комплексом (группы 1.4 и 1.6) уровень свинца снижался соответственно на 62% и 92% а кадмия — на 75% и 97% в сравнении с контрольной группой.
Самый высокий уровень накопления тяжелых металлов в группе 1.7 свидетельствует о низкой сорбционной способности мяса и необходимости его дополнительного обогащения пищевыми волокнами и вита-минно-минеральным комплексом с целью усиления очищающих свойств продукта.
Результаты исследований содержания микроэлементов в тканях лабораторных животных представлены в табл. 2.
В группе 1.2, получавшей фарш с «Витацелью» и инулином, содержание кальция в кости было выше, чем в контрольной на 22%, а в группе 1.1, получавшей фарш с «Витацелью» и животным белком «Типро» — только на 5,0%.
В результате проведенных комплексных исследований установлено, что мясной продукт, обогащенный пищевыми волокнами, эффективно защищает организм от накопления тяжелых металлов. Мясной фарш с пшеничной клетчаткой и инулином снижает уровень свинца в печени на 54%, мясной фарш с пшеничным волокном и животным белком — на 27%; при обогащении витамино-минеральным комплексом уровень свинца снижается соответственно на 92% и 62% в сравнении с контролем. Для увеличения сорбционной способности мясного продукта целесообразно использовать комплекс растворимых и нерастворимых пищевых волокон; растворимые пищевые волокна способствуют увеличению
усвояемости кальция, причем инулин — в большей степени; использование в мясном продукте инулина способствует увеличению гемоглобина крови.
По результатам выполненных исследований был разработан состав комплексной биологически активной добавки — «Комбио-микс» (КБМ), эффективность
ЕР
ИССЛЕДОВАНИЯ / Пищевые волокна
которой проверена в опытах на животных. В ингредиентный состав комплексной БАД (табл. 3) введены йодказеин и «Селикор», являющиеся сильными антиокислителями и влияющие на работу щитовидной железы, сердечно-сосудистой системы, а также фосфо-липидный концентрат, нормализующий работу печени, т.е. тех систем и органов, которые в первую очередь страдают при загрязнении организма вредными веществами.
Для проверки эффективности разработанных комплексных добавок в опыте 2 было сформировано 3 опытных группы животных (по 10 крыс в группе): группа 2.1 (контроль); группа 2.2 дополнительно получала КБМ 1; группа 2.3 дополнительно получала мясной фарш. Контрольная группа содержалась на общевиварном рационе (15 г каши, 10 г комбикорма в сутки). Результаты исследований накопления тяжелых металлов в органах и тканях лабораторных животных представлены на рис.5,6. Они свидетельствуют, что КБМ 1 является эффективным
протектором тяжелых металлов, как свинца, так и кадмия. Сожер-жание тяжелых металлов во всех органах и тканях снижается на 8198%. Мясной фарш также проявляет протекторные свойства в сравнении с рационом контрольной группы, но в меньшей степени: от 29% до 43% для свинца и от 8% до 74% для кадмия.
Результаты исследований содержания микроэлементов в тканях лабораторных животных представлены в табл. 4.
Использование КБМ позволило увеличить содержание кальция в кости лабораторных животных на 35%, тогда как в группе, получавшей мясной фарш, содержание кальция в кости увеличилось только на 6,6% (табл.4).
На основе полученных результатов разработана и утверждена в установленном порядке техническая документация на «Смеси пищевые для обогащения мясных и мясосодержащих продуктов «Ком-БиоМикс» ТУ 9197-993-00419779. С использованием комплексных биологически активных добавок с очищающим эффектом были раз-
работаны рецептуры, технология и техническая документация на функциональные консервы мясо-растительные: «Фрикассе из свинины в белом соусе»; «Фрикассе из говядины в белом соусе»; «Фрикассе из мяса цыплят в белом соусе»; «Фрикассе из мяса индейки в белом соусе» ТУ 9217941-00419779. —
Литература
1. Шешунов И.В. и др. Зависимость заболеваемости населения от специфических промышленных выбросов Гигиена и санитария, 1999, №3, с. 5-9
2. Березина О.В., Гоев А.А. Оценка токсичности некоторых тяжелых металлов метидом поведенческой токсичности Гигиена и санитария, 1982, №1, с.42-46
3. Устинова А.В. и др. Медико-биологическая оценка диетических свойств пищевых волокон. Мясная индустрия, 2008, № 7, с.26-30
Контакты:
Андрей Борисович Лисицын, тел.: +7(495) 676-95-11, Александра Васильевна Устинова, Анастасия Игоревна Сурнина
