CC BY
3405.18.15 - Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания (технические науки) DOI: 10.25712^т2072-8921.2019.04.014 УДК 664.7
СОДЕРЖАНИЕ СЕЛЕНА В БЕЗГЛЮТЕНОВЫХ ЗЕРНОВЫХ
КУЛЬТУРАХ
С.А. Урубков, С.С. Хованская, С.М. Пономарёва, Л.И. Семенова,
С.О. Смирнов
Основным способом лечения больных с непереносимостью глютена является диетотерапия. Диета подразумевает полное исключение из рациона глютен содержащих зерновых культур. На фоне соблюдения безглютеновой диеты у детей наблюдается дефицит многих важнейших компонентов пищи, в частности селена. Недостаток потребления селена, напрямую воздействует на степень физического развития ребёнка. Целью данного исследования являлось определение и сравнение содержания селена в четырёх безглютеновых культурах, а также продуктах их переработки. Кукуруза, рис и гречиха традиционно используются на территории РФ в качестве сырья для безглютеновой продукции. Интерес вызывает зерно амаранта, поскольку результаты мировых исследований относят его к безглю-теновым злакам, так как его белки продемонстрировали полное отсутствие проявления токсичности у больных целиакией. Амарант отличается высоким содержанием полноценного белка, полиненасыщенных жирных кислот, биологически активных и минеральных веществ, что в совокупности позволяет восполнить недостаток потребления этих веществ. Диапазон содержания селена во всех образцах составлял от 65 мкг/кг в муке рисовой (мелкодисперсной) до 670 мкг/кг в нативном амаранте. Среднее содержание селена в продуктах переработки амаранта составило 594 мкг/кг, 479 мкг/кг в продуктах переработки кукурузы, 351 мкг/кг в продуктах переработки гречихи и 100 мкг/кг в продуктах переработки риса. Содержание селена в таких продуктах как амарант, кукуруза и гречиха превышало 300 мкг / кг, что является высоким показателем среди допустимого зернового сырья в рационе питания детей с непереносимостью глютена. Продукция на основе гречихи, риса, кукурузы и амаранта должны являться неотъемлемой частью рациона питания детей больных целиакией. При этом применение амаранта как сырья при разработке специализированных безглюте-новых продуктов позволит снизить дефицит селена, поскольку его содержание значительно больше, чем в традиционно применяемых безглютеновых зерновых.
Ключевые слова: амарант, безглютеновая продукция, дети старше трёх лет, зерновые смеси, селен, целиакия, продукты детского питания на зерновой основе, сбалансированная диета.
ВВЕДЕНИЕ
В структуре заболеваний детского возраста болезни органов пищеварения занимают существенное место, как по распространенности, так и по тяжести клинических проявлений. Непереносимость глютена - это заболевание, возникающее в ответ на употребление глютена или соответствующих проламинов и характеризующееся развитием атрофической энтеропатии, появлением в сыворотке крови специфических антител и широким спектром глютензависимых клинических проявлений, при этом диагноз целиа-кия может отсутствовать. Код Международной классификации болезней 10-го пересмотра: ^0.0 - целиакия [1].
Глютен представляет собой совокупность запасных белков зерна, состоящий из глютенинов - белков эндосперма, растворимых только в слабых кислотах или щелочах, и проламинов - белков растворимых в 60-80% растворе этанола. Аминокислотный состав этих белков характеризуется высоким содер-
жанием и большим числом аминокислотных последовательностей пролина и глутамина, определяющих токсичность глиадина (в пшенице), секалина (во ржи), гордеина (в ячмене) и авенина (в овсе) и должны быть полностью исключены из диеты ребёнка больного целиакией. Однако не все белки, относящиеся к глютенинам и проламинам, являются токсичными для организма человека. Проламины риса, кукурузы, гречихи и амаранта практически не содержат глутамина и пролина, но содержат больше лейцина и аланина аминокислот безопасных для больных целиакией [2].
Непереносимость глютена встречается примерно у 1% населения во всем мире, хотя большинство людей с этим заболеванием не диагностированы [1, 3]. Эпидемиологические исследования, проводимые в мире, развеяли миф о целиакии как заболевании преимущественно детей раннего возраста. Непереносимость глютена может развиться в любом возрасте, однако, по данным Европейских учёных распространенность заболевания резко возросла среди детей до 12 лет жизни
[3, 4]. Результаты совместных исследований, проведенных Итальянскими и Чешскими учёными, также подтверждают, что заболевание целиакией чаще встречается у детей, чем у взрослых, кроме того, подчеркивают различия непереносимости глютена у детей по сравнению с взрослыми [5].
В настоящее время единственным методом лечения целиакии и профилактики ее осложнений является строгая пожизненная безглютеновая диета. У детей на фоне соблюдения безглютеновой диеты наблюдается дефицит макро- и микронутриентов, поступающих в организм, главным образом, с продуктами на зерновой основе: калия, магния, селена. Недостаток потребления нутриентов напрямую воздействует на степень физического развития ребёнка.
Селен (Бе) - эссенциальный элемент ан-тиоксидантной системы защиты организма человека, обладает иммуномодулирующим действием, участвует в регуляции действия тиреоидных гормонов. Селен является компонентом примерно 20 ферментов, в том числе глутатионпероксидазы, которая защищает организм от окислительного повреждения. В составе селенопротеинов и селено-ферментов селен также считается сильным антиоксидантом, который вместе с антиокси-дантными витаминами играет защитную роль против вредного воздействия свободных радикалов [6, 7]. Селен необходим для правильного синтеза, активации и метаболизма гормонов щитовидной железы. Он играет положительную роль в функции иммунной системы, а также при воспалительных, сердечно-сосудистых и неврологических заболеваниях [8]. Кроме того, селен снижает токсическое действие некоторых ксенобиотиков, особенно тяжелых металлов, превращая их в стабильные, менее токсичные формы.
Предполагается также, что селен необходим для правильного усвоения глюкозы, регуляции её клеточного поглощения, а также снижения резистентности к инсулину - так как при целиакии помимо поражения желудочно-кишечного тракта развиваются аутоиммунные заболевания, в том числе сахарный диабет I типа [3, 9, 1 о].
Физиологическая потребность селена для детей составляет от 10 до 50 мкг/сут. Однако, для человеческого организма избыточность селена не менее опасна чем его дефицит. Верхний допустимый уровень потребления селена для человека равен 300 мкг/сут [11]. Превышение этого уровня концентрации селена может вызвать отравление организма, поэтому только адекватное потребление
этого минерального элемента имеет большое значение для здоровья и физического развития человека.
В настоящее время во многих развитых странах огромные усилия сосредоточены на устранении дефицита поступления эссенци-альных элементов необходимых человеку, в том числе селена, и особенно важно устранить дефицит данного элемента у детей, страдающих целиакией, так как одними из главных источников содержания этого микроэлемента являются продукты на зерновой основе. С подобным дефицитом можно бороться путем использования безглютеновых зерновых продуктов с высоким содержанием Бе или обогащением ежедневно потребляемых продуктов питания. Таким образом, использование таких культур как кукуруза, гречиха, рис и амарант существенно необходимо для обогащения рациона селеном.
Интересен зарубежный опыт использования амаранта в безглютеновых продуктах для детского питания. Важно отметить, что белок амаранта продемонстрировал отсутствие проявления токсичности у больных целиакией [12]. Амарант характеризуется высоким содержанием белка 12-23% в зависимости от сорта, это значительно выше, чем у большинства других зерновых. Белок амаранта богат незаменимыми аминокислотами: лизином, изолейцином, метионином, треонином, триптофаном, лейцином, содержание которых в несколько раз превышает их количество в пшенице, рисе, овсе и кукурузе - это делает белок амаранта более полноценным, повышая его «аминокислотный скор» до 75%. Амарант богат полиненасыщенными жирными кислотами, в том числе Омега-6. В зерне амаранта содержится биотин (54,6мкг/100г), рибофлавин (2,69мг/100г), фолацин (82,0мкг/100г), а также токотриенолы и сква-лен. Для амаранта, как и для других злаковых культур, характерно высокое содержание таких минеральных веществ как калий, магний, селен и железо [13, 14].
В настоящее время в справочниках химического состава используемых в России отсутствуют обобщённые данные по содержанию макро- и микроэлементов, и в частности селена, в зерне амаранта. Это можно объяснить тем, что данная культура является относительно новой в отечественной науке. Необходимо отметить, что национальная база данных Министерства сельского хозяйства США содержит скудные данные о содержании селена в амаранте, несмотря на то, что Американский континент является родиной данной зерновой культуры и продукты из
амаранта являются традиционными для местного населения на протяжении не одного тысячелетия.
В связи с вышеизложенным исследование содержания селена бесспорно является важным аспектом при разработке специализированных безглютеновых зерновых смесей с использованием амаранта для питания детей больных целиакией. Продукты из зерна амаранта могут внести свой вклад в улучшение качества питания детей с непереносимостью глютена, благодаря своим уникальным питательным и функциональным свойствам.
В результате проведенных исследований получен экспериментальный материал по содержанию селена в безглютеновых зерновых продуктах, выращенных на почвах разных природно-климатических зон.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Проведено исследование содержания Se в десяти образцах безглютеновых зерновых культур, включая продукты их переработки: зерно амаранта (Amaranthus сгиеп^) на-тивное, страна произрастания - Мексика и зерно амаранта взорванное (Мексика) - приобретено в магазинах здорового питания; зерно амаранта взорванное «Крупчатка» (Воронежская обл.) по ТУ 9293-004-778720642011, сорт «Воронежский»; крупа гречневая непропаренная (Алтайский край) по ГОСТ Р 55290-2012 (Сорт 1); мука гречневая (Ростовская обл.) согласно ГОСТ 31645-2012. Мука для продуктов детского питания. Технические условия; мука гречневая 1 сорта по ТУ 9293005-00932169-96; мука рисовая цельнозерно-вая согласно ГОСТ 31645-2012; мука рисовая 1 сорта по ТУ 9293-010-00932169-96; мука
кукурузная «жерновая», страна произрастания - Словения; мука кукурузная сортовая по ТУ 9293-009-00932169-96. Мука гречневая 1 сорта, мука рисовая 1 сорта и мука кукурузная сортовая доизмельчались на шаровой мельнице до крупности 40 - 80 мкм, остаток на сите по ГОСТ 4403-91 полиамидной ткани №76ПА-50 не более 5%.
Для определения содержания селена в образцах применяли метод атомно-абсорбционной спектроскопии с электротермической атомизацией с модификатором матрицы палладий азотнокислый на атомно-абсорбционном спектрофотометре Hitachi 180-80, согласно ГОСТ Р 56372-2015. Комбикорма, концентраты и премиксы. Определение массовой доли железа, марганца, цинка, кобальта, меди, молибдена и селена методом атомно-абсорбционной спектроскопии.
Определение содержания селена в зерне проводили после мокрой минерализации образцов в азотной и хлорной кислотах с добавлением перекиси водорода и этанола с целью переведения селена из неорганических и органических форм в селенит-ион. Для анализа исследуемого зерна амаранта опытным путем установили массу навески, которая составила около 3 г. Определение содержания селена проводили в трех повтор-ностях. Относительное стандартное отклонение при Р = 95% составляло 1,2-10,4%.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В исследованиях получены данные о содержании Se в амаранте, гречихе, рисе и кукурузе, а также в продуктах их переработки (табл. 1).
№ п/п Наименование Содержание Se, мкг/кг Обеспечение суточной потребности Se детского организма, %
1 Зерно амаранта нативное 670 ± 35 60,3
2 Зерно амаранта взорванное 615 ± 21 55,4
3 Амарант мука взорванное «Крупчатка» 496 ± 24 44,6
4 Крупа гречневая непропаренная 301 ± 19 27,1
5 Мука гречневая 408 ± 25 36,7
6 Мука гречневая нативная 1 сорта (мелко-дисперстная) 344 ± 26 31,0
7 Мука рисовая цельнозерновая 135 ± 11 12,2
8 Мука рисовая 1 сорта (мелкодисперстная) 65 ± 8 5,9
9 Мука кукурузная «жерновая» 458 ± 28 41,2
10 Мука кукурузная (мелкодисперстная) 499 ± 31 44,9
Таблица 1 - Содержание селена в безглютеновых зерновых культурах
Из таблицы видно, что амарант, гречиха и кукуруза являются хорошими источниками селена - это очень перспективно в отно-
шении использования данных культур в качестве сырья при производстве специализиро-
ванной безглютеновой продукции с высоким содержанием селена.
Из всех исследованных образцов без-глютенового сырья наиболее ценным источником селена является зерно амаранта на-тивное с содержанием Se 670 мкг/кг. Немного меньше содержание Se отмечена в продуктах переработки амаранта. Полученные данные показывают, что в образцах амаранта из Мексики более высокая концентрация Se, чем в сорте «Воронежский», а именно 670 ± 35 мкг / кг и 615 ± 21 мкг / кг против 496 ± 24 мкг / кг соответственно. Вероятно, такие колебания в содержании Se в большей степени связаны с агрохимическими условиями возделывания, а также климатическими условиями произрастания, кроме того не исключены влияния сортовых особенностей данной культуры. Относительно высокая концентрация Se также была выявлена в продуктах переработки кукурузы и гречихи, 458 - 499 мкг/кг и 301 - 408 мкг/кг соответственно. Наименьшее содержание Se среди исследуемых культур было выявлено в продуктах переработки риса, диапазон от 65 до 135 мкг/кг.
Согласно методическим рекомендациям принята среднесуточная потребность для детского организма в селене, равная 50 мкг [11]. Исходя из рекомендуемого среднесуточного набора продуктов потребление крупы для детей школьного возраста составляет 45 г [15]. Данные таблицы 1 показывают, на сколько процентов 45 г зернового продукта удовлетворяют суточную потребность ребёнка в селене. Из чего следует, что данное количество амаранта и кукурузы обеспечивают рекомендуемую суточную потребность детского организма в селене до 60%.
ВЫВОДЫ
Безглютеновые зерновые продукты, проанализированные в данной работе, значительно различаются по содержанию селена, при этом полученные результаты сопоставимы с результатами научных трудов других исследователей. Полученные данные показывают, что наибольшее содержание селена наблюдается в зерне и продуктах переработки амаранта. Немного меньше, но относительно высокое содержание селена выявлено в продуктах переработки кукурузы и гречихи. Содержание селена в этих продуктах превышало 300 мкг/кг, что является высоким показателем среди продуктов допустимых в рационе питания детей с непереносимостью глютена.
Продукция на основе зерновых культур является одним из основных источников Se
поскольку наиболее часто используется в рационе детского питания. Однако, непереносимость глютена ограничивает потребление данной продукции, и, следовательно, и такого важного микронутриента как селен. Продукция на основе не только гречихи, риса и кукурузы, но и амаранта должна являться неотъемлемой частью рациона питания детей больных целиакией. При этом применение амаранта как сырья при разработке специализированных безглю-теновых продуктов для детей больных целиа-кией позволит снизить частоту и степень выраженности дефицита селена, поскольку его содержание значительно больше, чем в традиционно применяемых безглютеновых зерновых: кукурузы, гречихи и риса.
ЗАКЛЮ ЧЕНИЕ
Безглютеновые продукты на основе кукурузы, риса и гречихи традиционны и необходимы для пациентов больных целиакией. Безглютеновые продукты из амаранта новые для Российского рынка, кроме того в России отсутствует опыт длительного регулярного использования данной продукции в диетотерапии детей больных целиакией. Крайне необходимо расширять и углублять работы по распространению продуктов из амаранта в питании населения страны, а также вести разработку специализированной продукции на его основе, так как производимая продукция может стать источником дефицитных макро- и микроэлементов, полноценного белка и других биологически ценных соединений, таких как селен.
Расширение линейки отечественной специализированной безглютеновой продукции, в том числе за счет использования новых видов глютен не содержащего сырья, относится к актуальным научно-практическим задачам, решение которых позволит оптимизировать подходы к организации питания больных с непереносимостью глютена, повысить комплаентность лечения, улучшить качество жизни пациента и его семьи [16, 17].
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликтов интересов.
Финансирование
Научно-исследовательская работа проведена за счет средств субсидии на выполнение государственного задания в рамках Программы Фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2019-2021 (тема 0529-2019-0065). «Разработка специализированных безглютеновых
зерновых смесей с амарантом для питания детей с непереносимостью глютена». Вклад автора
Все авторы ответственны за идеи исследования и в равной степени участвовали в написании данной статьи.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Всероссийский консенсус по диагностике и лечению целиакии у детей и взрослых* Russian consensus on the diagnosis and treatment of celiac disease in children and adults Принят на 42-й Научной сессии ЦНИИГ (2-3 марта 2016 г.);
2. Бельмер, С.В. Эпидемиология целиакии: факты и выводы / С.В. Бельмер // Лечащий врач. 2013. - № 1. - С. 16-19.
3. Rubio-Tapia A, Kyle RA, Kaplan EL, et al. Increased prevalence and mortality in undiagnosed celiac d isease.Gastroenterology 2009;137:88-93;
4. Myleus A, Ivarsson A, Webb C, et al. Celiac disease revealed in 3% of Swedish 12-year-olds born during an epidemic. J Pediatr Gastroenterol Nutr 2009;49:170-6
5. The Spectrum of Differences between Childhood and Adulthood Celiac Disease Rachele Ciccociop-po, Peter Kruzliak, Giuseppina C. Cangemi, Miroslav Pohanka, Elena Betti, Eugenia Lauret, Luis Rodrigo Nutrients. 2015 Oct; 7(10): 8733-8751. Published online 2015 Oct 22. doi: 10.3390/nu7105426
6. Terry EN, Diamond AM. Selenium. In: Erdman JW, Macdonald IA, Zeisel SH, editors. Present knowledge in nutrition. 10. Oxford: Ilsi Press, Wiley-Blackwell; 2012
7. Тутельян В.А., Княжев В.А., Хотимченко С.А., Голубкина Н.А., Кушлинский Н.Е., Соколов Я.А. Селен в организме человека: метаболизм, антиоксидантные свойства, роль в канцерогенезе. М.: Издательство РАМН- 2002 - С. 224
8. Huang Z. The role of dietary selenium in inflammation and immunity. In: Calder PC, Yaqoob P, editors. Diet, immunity and inflammation. Cambridge: Woodhead Publishing; 2013.
9. E. Al-Saleh, M. Nandakumaran, M. Al-Shammari, et al.Maternal-fetal status of copper, iron, molybdenum, selenium and zinc in insulin-dependent diabetic pregnancies Arch. Gynecol. Obstet., 271 (3) (2005), pp. 212-217, 10.1007/s00404-004-0636-8
10. M. Tan, L. Sheng, Y. Qian, Y. Ge, Y. Wang, H. Zhang, M. Jiang, G. Zhang Changes of serum selenium in pregnant women with gestational diabetes mellitus Biol. Trace Elem. Res., 83 (3) (2001), pp. 231-237, 10.1385/BTER:83:3:231
11. МР 2.3.1.2432-08 Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации.
12. Bergamo P, Maurano F, Mazzarella G, Iaquinto G, Vocca I, Rivelli AR, et al. . Immunological evaluation of the alcohol-soluble protein fraction from gluten-free grains in relation to celiac disease. Mol Nutr Food Res. (2011) 55:1266-70. 10.1002/mnfr.201100132
13. Высочина Г.И. Амарант (amaranthus l.): химический состав и перспективы использования(обзор) / Г.И. Высочина // Химия растительного сырья. 2013. № 2. С. 5-14;
14. Joshi B.D., Rana R.S. Grain amaranthus: The future food crop.1999. -P. 152;
15. Детское питание: руководство для врачей / под ред. В.А. Тутельяна, И.Я. Коня. - М.: ООО «Издательство «Медицинское информационное агентство», 2017. - 782с.: ил.
16. Urubkov S.A., Khovanskaya S.S., Dremina N.V., Smirnov S.O. Grain-based products for baby food Вопросы детской диетологии. 2018. Т. 16. № 4. С. 6772. DOI: 10.20953/1 l2l-5l84-2018-4-67-72
Урубков С.А., Хованская С.С., Пырьева Е.А., Георгиева О.В. Разработка рецептур продуктов для детского питания на зерновой основе с применением плодовоовощных и ягодных компонентов Инновационные технологии производства и хранения материальных ценностей для государственных нужд. 2018. № 10 (10). С. 276-284.
Урубков Сергей Александрович, канд. техн. наук, старший научный сотрудник. отдела детского и диетического питания «Научно-исследовательский институт пищеконцен-тратной промышленности и специальной пищевой технологии» HИИППиCПT - филиал ФГБУН «ФИЦ питания, биотехнологии и безопасности пищи», тел.: (495) 383-58-74 e-mail glen. vniiz@gmail.com
Хованская Светлана Сергеевна, канд. техн. наук, Зав. отделом детского и диетического питания «Научно-исследовательский институт пищеконцентратной промышленности и специальной пищевой технологии» НИИП-ПиCnT - филиал ФГБУН «ФИЦ питания, биотехнологии и безопасности пищи», тел.: (495) 38358-74 e-mail khosveserg@yandex.ru
Пономарева Светлана Михайловна, кбн, ведущий научный сотрудник лаб. качества пищевых продуктов и аналитических методов исследования «Научно-исследовательский институт пищеконцентратной промышленности и специальной пищевой технологии» НИИПП и CnT -филиал ФГБУН «ФИЦ питания. Биотехнологии и безопасности пищи». 142718, Московская область, Ленинский район, поселок Измайлово, д. 22, тел. 8(495)543-38-20, E-mail: sv.m.ponomareva@gmail.com
Людмила Ивановна Семенова, кхн, зав.лаб. качества пищевых продуктов и аналитических методов исследования «Научно-
исследовательский институт пищеконцен-тратной промышленности и специальной пищевой технологии» НИИПП и CnT - филиал ФГБУН «ФИЦ питания. Биотехнологии и безопасности пищи». 142718, Московская область, Ленинский район, поселок Измайлово, д. 22, тел. 8(495)543-38-20, E-mail: Seli 194@yandex.ru
Смирнов Станислав Олегович, канд. техн. наук, заместитель директора по научной работе, «Научно-исследовательский институт пищеконцентратной промышленности и специальной пищевой технологии» HИИППиCПT - филиал ФГБУН «ФИЦ питания, биотехнологии и безопасности пищи», тел.: (495) 549-38-20. email: sts_76@bk.ru
