CC BY
3УДК 543.53
СРАВНЕНИЕ СОДЕРЖАНИЙ ЦИНКА В РАСТИТЕЛЬНЫХ ПРОДУКТАХ ТАШКЕНТА И США
КУЛЬДЖАНОВ БАХРОМ КАМИЛОВИЧ
Старший научный сотрудник института ядерной физики АН РУз, Ташкент, Узбекистан
Аннотация: В статье приведены результаты определения содержаний цинка в продуктах питания растительного происхождения, реализуемых на рынках города Ташкента. Измерения производились методом нейтронно-активационного анализа. Полученные результаты обсуждаются с учетом допустимых и рекомендуемых суточных уровней поступления цинка в организм человека, а также - в сравнении со средними значениями для аналогичных продуктов в США.
Ключевые слова: цинк, нейтронно-активационный анализ, гамма-спектрометр Canberra Industries, микроэлементозы.
Микроэлементы играют важную роль в жизнедеятельности организма человека. Их баланс способствует правильному обмену веществ и, как следствие, поддержанию здоровья. Экологические и климатические факторы оказывают значительное влияние на химический состав пищевых продуктов, воды и воздуха, которые, в свою очередь, являются основными источниками поступления микроэлементов в организм человека. При недостатке или избытке и, как следствие - дисбалансе определенных микроэлементов, в организме происходят изменения, которые могут привести к хроническим заболеваниям (микроэлементозам) [1]. Поэтому для выравнивания ситуации диетологами разрабатываются целенаправленные пищевые рационы, а при их недостаточной эффективности -применяются лекарственные сборы и средства. В этой связи, изучение элементного состава пищевых продуктов, лекарственных сборов и средств является актуальной задачей.
Каждый микроэлемент играет определенную роль в обменных процессах, происходящих в организме. Цинк - эссенциальный элемент, антиоксидант, способствует росту организма, поддерживает иммунитет, укрепляет волосы, кожу, кости и ногти; участвует в синтезе гормона инсулина, в выработке тестостерона; обладает рано - и язвозаживляющим действием; участвует в процессах вкусового восприятия и обоняния; необходим для функционирования центральной нервной системы, в т.ч. для процессов запоминания. Некоторые исследования о влиянии цинка на организм приведены в [2,3]. Считается, что основными источниками цинка являются пищевые продукты животного происхождения. Однако, в связи с широким распространением в последние десятилетия правильного питания и потребления растительных продуктов, нами была предпринята попытка определения содержания цинка в плодоовощной продукции.
Дефицит цинка в организме ведет к циррозу печени, иммунодефициту, импотенции, неправильному развитию плода. Высокие дозы цинка нарушают усвоение меди и тем самым способствуют развитию анемии [4]. Дефицит цинка в организме развивается при поступлении этого элемента 1 мг/день и менее, а при поступлении 600 мг/день наблюдается порог токсичности [5]. Следует отличать порог токсичности от допустимого верхнего уровня потребления (при котором максимальное суточное потребление еще не вызывает токсичной реакции организма).
Дефицит цинка является глобальной проблемой, связанной с недостаточным содержанием его в почвах, из которых растительные продукты получают цинк. И поскольку почвенный состав значительно отличается от региона к региону, изучение его содержаний в продуктах питания растительного происхождения представляется актуальным исследованием. В настоящей работе представлены результаты измерений содержания цинка в плодоовощной продукции, отобранной на рынках г.Ташкента. Измерения проводились
методом нейтронно-активационного анализа на реакторе ВВР-СМ института ядерной физики Академии наук Республики Узбекистан.
При нейтронно-активационном анализе образец (мишень) облучается потоком нейтронов, которые взаимодействуют с ядрами мишени. В результате ядерных реакций, ядра мишени образуют новые нуклиды в возбужденном состоянии, которые, как правило, переходят в основное состояние путем испускания гамма-излучения, либо распадаются путем испускания альфа- или бета-частиц и гамма-квантов на несколько нуклидов, либо делятся. В простейшем случае задача анализа состоит в детектировании результирующих гамма-квантов, а по их энергиям, которые хорошо изучены для большого числа нуклидов, уже возможно определить элементный состав образца. Для количественного анализа в упрощенном варианте достаточно измерять интенсивности спектров гамма-излучения исследуемых образцов и сопоставлять со спектрами гамма-излучения стандартных и эталонных образцов, облученных в тех же условиях. Основными достоинствами нейтронно-активационного анализа являются его высокая чувствительность и неразрушающий характер. Метод широко применяется для идентификации элементного состава и следовых содержаний элементов в промышленности, геологии, медицине, биологии, охране окружающей среды и других областях.
В настоящей работе каждый вид исследуемых продуктов собирался в количестве до 10 образцов (до 10 точек отбора). Образцы сушили в сушильном шкафу до постоянного веса при температуре не выше 600С, размолачивали до однородного состояния и смешивали для получения усредненной пробы. Навески образцов для нейтронно-активационного анализа отбирали методом квартования. Взвешенные по 100 мг образцы герметично упаковывались в маркированные полиэтиленовые пакеты и подвергались облучению на реакторе ВВР-СМ ИЯФ АН РУз. Спектры наведенной активности облученных образцов регистрировались с использованием HP-Ge детектора высокой чистоты объемом 120 см3, энергетическим разрешением 1,8 кэВ по гамма-линии 60Co (1333 кэВ) и гамма-спектрометра DSA-1000 (фирмы Canberra Industries Inc.) с программным обеспечением управления спектрометром и обработки у-спектров Genie-2000. Типичная погрешность измерений составляла 13%. Количественное определение (по линии 1115,5 кэВ 65Zn) производилось сравнением полученных данных с данными от аттестованных стандартов МАГАТЭ и NIST. Статистическая обработка данных выполнялась с помощью пакета программ Microsoft Excel 10.0.
В работе были выбраны наиболее часто употребляемые населением г.Ташкента фрукты, овощи, бахчевые, ягоды, цитрусовые, орехи грецкие, некоторые специи. Целью исследования было измерение актуальных содержаний цинка в данных образцах для облегчения составления диетологами рационов питания, а также сравнение полученных данных со средними значениями по цинку для аналогичных продуктов в США.
На Рис.1 приведена гистограмма полученных результатов измерения содержаний цинка в исследованных образцах. Зеленые значения - данные настоящей работы, оранжевые -данные по США [6].
Рис 1 Измеренные содержания цинка
35,0 30,0 25.0 ¡2 20,0 л 15,0 10.0 5.0 0,0
1
Л . Н 1111 Н441.1.1 ыЛхХ ллЛ ь 1.4
|в
Е I
е-
^ С I «
1 - I §111 я- е-4 8-
л 83 |
с
8 а-
« я* а 5 у в
I § 381 § е-1-1-1
в 3
* I
О 14 ь й
с
1Ч.Р
о м
| СО
г 1
¥
* К
V ? я Ь .
51.5 2
¿111
й- (В ^ «а «л
и
3 С 3
с
« я О « ^ I
1Т Ч и (А Е 3
2
о а
во £ г
>о
£
я*
Продукты
На основании полученных данных можно сделать некоторые выводы. Измеренные нами данные расположены по убыванию содержаний цинка. Наибольшими значениями характеризуются специи (хрен, перец горький красный и чеснок). Далее следуют орехи грецкие и лимоны. Среди ягод превалируют смородина, джида, алча и боярышник. Среди фруктов - персики, абрикосы, вишня и гранат. Среди бахчевых и овощей - тыква, редис, лук и репа.
Для сравнения на Рис.1 приведены значения по цинку для аналогичных продуктов в США. Для некоторых продуктов в США (джида, алча, боярышник и клубника дикорастущая) данных не обнаружилось. При сравнении полученных данных с данными по США можно отметить следующее: местные продукты - в особенности такие как хрен и перец горький красный, а также лимон, смородина, персики - имеют сравнительно повышенные значения содержаний цинка. В то же время, местные чеснок, орехи грецкие в особенности, тыква, гранат, картофель, свекла, дыни имеют значения ниже, чем продукты в США.
Цинк поступает в организм человека с пищей и водой. В различных странах мира рекомендуемый уровень поступления цинка варьируется в пределах от 9,0 до 15 мг/сутки (в США - от 9 до 12 мг/сут). В Таблице 1 приведены допустимые уровни для групп продукции
Наименование продукции Показатели Допустимые уровни, мг/кг, не более Рекомендуемые уровни, мг/сутки
Возраст Муж Жен
Свежие и свежемороженые овощи, фрукты, бахчевые, ягоды, грибы Цинк 10,0 до 6 мес 2 2
7-12 мес 3 3
1-3 года 3 3
4-8 лет 5 5
9-13 лет 8 8
14-18 лет 11 9
Орехи Цинк 100,0
более 19 лет 11 8
Таблица 1. Рекомендуемые уровни суточного потребления и допустимые уровни содержания
цинка в продуктах.
Приведенные в таблице показатели важны для поддержания баланса цинка в организме. При нарушении баланса могут возникать нежелательные процессы по ряду причин. Цинк принимает участие в метаболизме инсулина поджелудочной железы. Цинк-зависимыми являются такие жизненно важные гормоны, как инсулин, кортикотропин, соматотропин, гонадотропины [9, 10]. Цинк способен корригировать адаптационные механизмы при гипоксических состояниях, увеличивать емкостные и транспортные способности гемоглобина по отношению к кислороду [11]. С возрастным дефицитом цинка связывают развитие артериальной гипертензии и вторичного иммунодефицита, атрофические изменения во всех органах и системах, развитие импотенции [12]. Недостаток цинка часто встречается у людей с воспалительными заболеваниями кишечника (в том числе язвенным колитом и болезнью Крона) или бариатрическими операциями, включающими резекцию желудочно-кишечного тракта из-за плохого питания, снижения абсорбции или увеличения выделения с мочой в результате воспаления [13,14].
Таким образом, полученные в настоящей работе данные могут иметь важное значение для диетологов и нутрициологов при составлении рационов питания населения, а также пациентов, принимающих лекарственные препараты на основе цинка. Однако, это выходит за рамки настоящего исследования.
ЛИТЕРАТУРА
1. Сусликов, В.Л., Толмачева Н.В. Научные основы регламентации оптимальных уровней и соотношений макро- и микроэлементов в водно-пищевых рационах населения Российской Федерации // Успехи современного естествознания. - 2008. - №5. - С.140-144.
2. Chasapis, C.T., Ntoupa, PS.A.,Spiliopoulou, C.A. et al. Recent aspects of the effects of zinc on human health // ArchToxicology. - 2020. - V.94. - С. 1443-1460.
3. Cho, Y., Choi, S., Kwun, I. The Micronutrient Zinc in Human Health and Disease / In: Ghosh, S., Kumari Panda, A., Jung, C., Singh Bisht, S. (eds) // Emerging Solutions in Sustainable Food and Nutrition Security. - 2023. - Springer, Cham.
4. Скальный, А.В., Рудаков, И.Ф. Биоэлементы в медицине // М.: Изд. дом «ОНИКС 21 век»: Мир. - 2004. 272 с.
5. Сальникова, Е.В. Потребность человека в цинке и его источники // Микроэлементы в медицине. - 2016. Т. 17. - №4. - С.11-15.
6. U.S. DEPARTMENT OF AGRICULTURE // https://fdc.nal.usda.gov/fdc-app.html#/
7. Гигиенические нормативы безопасности пищевой продукции // СанПиН 0366-19. -Ташкент. - 2019.
8. National Institutes of Heals / Strengthening Knowledge and Understanding of Dietary Supplements. Health Information. Zinc // https://ods.od.nih.gov/factsheets/Zinc-HealthProfessional/
9. King, J.C., Shames, D.M., Woodhouse, L.R. Zinc Homeostasis in Humans // J. Nutrition. - 2000. - V.130. - N5. - P.1360S-1365S.
10. Scalny, A.V., Aschner, M., Tinkov, A.A. Zinc // Advances in Food and Nutrition Research, V.96, 2021, P.251-310.
11. Jarosz, M., Olbert, M., Wyszogrodzka, G., et al. Antioxidant and anti-inflammatory effects of zinc. Zinc-dependent NF-kB signaling // Inflammopharmacology. - 2017. - V.25. - N1. - P.11-24.
12. Cook-Mills, J., Fraker, P.J. Functional capacity of residual lymphocytes from zinc deficient adult mice // Br.J.Nutrition. - 1993. - V.69. - P.835-848.
13. Siva, S, Rubin, DT, Gulotta, G, Wroblewski, K, Pekow, J. Zinc deficiency is associated with poor clinical outcomes in patients with inflammatory bowel disease // Inflamm Bowel Dis. - 2017. - V.23. - N1. - P.152-157.
14. Amjad Ali, Mustaqeem Shah et al. Micronutrients deficiency among ulcerative colitis patients // International Journal of Health Sciences/ - 2023. - V.7(S1)/ - P.1111-1118.
