CC BY
19
Экспериментальная медицина и клиническая диагностика
УДК 664.66.002.39: 661.733.2: 664.85+557.1 DOI 10.24412/2220-7880-2021-2-63-66
ВЛИЯНИЕ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ С ДОБАВКОЙ ПОРОШКА ИЗ ЯГОД ГОЛУБИКИ (VACCINIUM ULIGINOSUM L.) НА ПОКАЗАТЕЛИ МЕТАБОЛИЗМА
'Еликов А.В., 'Цапок П.И., 2Карпова Е.М., 2Локтев Д.Б., 3Нилова Л.П., 'Шмакова Л.Н.
1ФГБОУ ВО «Кировский ГМУ» Минздрава России, Киров, Россия (610027, г. Киров, ул. К. Маркса, 112), e-mail: anton_yelikov@mail.ru
2Общество с ограниченной ответственностью «Событие», отдел научных исследований и разработок в области биотехнологии (195084, г. Санкт-Петербург, Детский переулок, 5), e-mail: loktev81@bk.ru 3Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия (195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29), e-mail: nilova_l_p@mail.ru
Изучено влияние включения в состав хлеба и творога порошка из ягод голубики (V accinium Uliginosum L.) на метаболические показатели крови 30 беспородных белых крыс-самцов. Биологический эффект включения порошка из ягод голубики достигался заменой эквивалентной части стандартного рациона вивария на белый хлеб (12 г в сутки на одно животное с содержанием порошка из ягод голубики в расчете 2 г/100 г продукта) и творог (6 г в сутки на одно животное с содержанием порошка из ягод голубики в расчете 7 г/100 г продукта) в течение 14 дней. Установлено положительное влияние добавки порошка из ягод голубики в рацион, которое проявлялось в статистически значимых изменениях показателей белкового обмена и оксидантного баланса. Научно обоснована эффективность включения порошка из ягод голубики в пищевые продукты повседневного потребления.
Ключевые слова: питание, пищевые добавки, метаболизм, антиоксиданты.
INFLUENCE OF BOG BILBERRY (VACCINIUM ULIGINOSUM L.) SUPPLEMENTS IN FOOD ON METABOLIC INDICATORS
'ElikovA. V., 'TsapokP.I., 2Karpova E.M., 2Loktev D.B., 3Nilova L.P., 'Shmakova L.N.
'Kirov State Medical University, Kirov, Russia (610027, Kirov, K. Marx St., 112). e-mail: anton_yelikov@mail.ru 2Limited liability company «Event», Department of research and development in the field of biotechnology, Saint-Petersburg, Russia (195084, Saint-Petersburg, Detskiy Lane, 5), e-mail: loktev81@bk.ru 3Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, Saint-Petersburg, Russia (195251, Saint-Petersburg, Polytechnicheskaya St., 29), e-mail: nilova_l_p@mail.ru
The effect of bog bilberry (Vaccinium Uliginosum L.) supplements in the composition of bread and curds on metabolic indicators in blood plasma was studied. The experiments were carried of 30 outbred white male rats. The biological effect of the bog bilberry nutrition supplements was achieved by replacing the equivalent part of the animals' standard diet. Each rat was given 12 g of bread and 6 g of curds containing bog bilberry supplements daily (2 g/100 g of bread and 7 g/100 g of curds respectively). Including bog bilberry supplements into the diet resulted in positive changes in the metabolic indicators. Changes in the indicators of protein metabolism and oxidative balance are statistically significant. The effectiveness of including bog bilberry powder into everyday foods to improve metabolic health is scientifically proven.
Keywords: nutrition, nutrition supplements, metabolism, antioxidants.
Введение
В настоящее время является актуальным создание функциональных продуктов питания, в рецептуре которых используются плоды пищевых растений, имеющие в своем составе биологически активные фитохимические соединения, в частности полифе-нольные соединения, оказывающих положительное влияние на гомеостаз. [1, 2]. Рядом работ показано благоприятное влияние применения антиоксидан-тов и продуктов, содержащих их в достаточных количествах, на состояние обмена веществ [3-5]. Ягоды голубики характеризуются высоким содержанием полифенольных соединений и веществ, обладающих антиоксидантными свойствами, таких, как аскорбиновая кислота, антоцианы, катехи-ны, лейкоантоцианы, что обосновывает возможное включение порошка из ягод голубики в состав продуктов для лечебного и профилактического питания.
Биологический запас голубики в России составляет 400 тысяч тонн в год [6].
Целью данной работы было экспериментально обосновать возможность использования добавки порошка из ягод культивируемой голубики для создания функциональных продуктов питания.
Задачи.
1. Изучить химический состав порошка из ягод голубики (УАССШШМ ЦЬЮЕ^ЦМ Ь.), выделить потенциально биологически активные компоненты и на основе органолептических свойств обосновать рецептуру обогащенных порошком повседневных продуктов питания.
2. Изучить влияние на метаболические показатели экспериментальных животных включения в рацион продуктов с добавкой порошка из ягод голубики.
3. На основе проведенных исследований разработать метаболические критерии для оценки вли-
Вятский медицинский вестник, № 2(70), 2021
яния функциональных продуктов питания на организм.
4. Дать научно обоснованные рекомендации о возможности использования в качестве функциональных продуктов с добавкой порошка из ягод голубики.
Материал и методы
Состав порошка из ягод голубики определен в соответствии с методами, рекомендованными для химического анализа пищевых продуктов. Аскорбиновую кислоту (АК) в высушенных ягодах голубики определяли методом экстракции с раствором хлороводородной кислоты и титрования экстракта краской Тильманса [7]. Содержание общих сахаров и моносахаров определяли фотометрически с пикриновой кислотой [8]. Количество пектиновых веществ определяли титрометрическим методом [9]. Азот определяли титриметрическим методом количественного учета аммиака после разложения органического вещества пробы кипящей концентрированной серной кислотой [10]. Количество фосфора определяли фотометрическим методом после минерализации пробы путем сухого озоления. Содержание калия, натрия и магния определяли с помощью атомно-абсорбционной спектрометрии [11]. Содержание золы определяли путем сжигания навески порошка голубики в муфельной печи [12]. Процентное содержание сухого вещества определяли путем высушивания навески голубики до постоянной массы при температуре 105 °С [7]. Образцы голубики собраны в Белохолуницком районе Кировской области. Высушивание ягод голубики осуществляли в инфракрасной сушильной камере при температуре 75 °С. Порошок из ягод голубики получали путем размалывания высушенных ягод голубики на роторной мельнице до мелкодисперсного состояния. Порошок из ягод голубики добавляли в тесто перед выпечкой хлеба. Творожный продукт получали путем смешивания порошка из ягод голубики с творогом жирностью 9%. Количество порошка из ягод голубики в хлебе и твороге определяли на основе органолептических исследований данных обогащенных продуктов.
Экспериментальные исследования проведены в соответствии с международными правилами правовых и этических норм использования животных на 30 взрослых беспородных крысах-самцах с массой тела 240-260 г. Результаты сравнивали с контролем. Распределение животных по группам было следующим: 1-я - контроль (животные на стандартном рационе вивария), 2-я - эквивалентная замена стандартного рациона вивария на белый хлеб (12 г в сутки на одно животное), 3-я - эквивалентная замена стандартного рациона вивария на белый хлеб (12 г в сутки на одно животное с содержанием порошка из ягод голубики в расчете 2 г/100 г продукта), 4-я - эквивалентная замена стандартного рациона вивария на творог (6 г в сутки на одно животное), 5-я - эквивалентная замена стандартного рациона вивария на творог (6 г в сутки на одно животное с содержанием порошка из ягод голубики в расчете 7 г/100 г продукта). Животных выводили из эксперимента путем дека-питации в состоянии кратковременного эфирного наркоза на 14-й день эксперимента. Цельную кровь центрифугировали при 3000 об./мин. в течение 15 минут. Проводили биохимическое исследова-
ние плазмы крови. Содержание общего белка (ОБ) определяли унифицированным методом по биуре-товой реакции со стандартным набором реактивов «ОЛЬВЕКС диагностикум» (Россия). Содержание среднемолекулярных пептидов (СП) - по методу И.И. Габриэлян с соавторами [13]. Для изучения процессов свободнорадикального окисления (СРО) определяли содержание ТБК-активных продуктов (ТБКап) спектрофотометрически при длине волны 535 нм на спектрофотометре SHIMADZU 1240 (Япония). Для определения первичных продуктов СРО измеряли интенсивность хемилюминесцен-ции (ХЛ), инициированной пероксидом водорода, в присутствии избытка ионов двухвалентного железа, за 30 (S30) и 60 (S60) секунд, а также максимальную вспышку ХЛ (Im) за исследуемое время на хемилюминометре Emilite 1105 (Россия) [14]. Оценку общей антиоксидантной активности (ОАА) осуществляли хемилюминесцентным методом, посредством определения соотношения уровня максимальной вспышки/светосумма за 30 секунд (Im/S30). Содержание аскорбиновой кислоты (АК) определяли колориметрическим методом с дини-трофенилгидразиновым реактивом. В работе использован модифицированный метод определения АК и СП в одной пробе [15].
Полученный цифровой материал обработан методом вариационной статистики с использованием программы Statistica 10.0 с определением среднего арифметического (M), среднего квадратического отклонения (M±g), ошибки репрезентативности средней (M±m) и 95%-ного доверительного интервала (95% CI) выборочных средних. После проверки на нормальность распределения с помощью критерия Шапиро - Уилка достоверность разницы определяли по t-критерию Стьюдента. Различия считали достоверными при p<0,05.
Результаты и их обсуждение
Результаты химического анализа высушенных ягод голубики, с учетом погрешности метода анализа, представлены в таблице 1.
Таблица 1
Химический состав высушенных ягод голубики
Показатель, % Высушенные ягоды голубики
Аскорбиновая кислота, мг/100 г 87,0±0,9
Общие сахара 37,5±0,6
Моносахара 34,0±0,5
Пектиновые вещества 4,25±0,25
Азот 0,71±0,02
Фосфор 0,12±0,02
Калий 0,46±0,01
Магний 0,15±0,02
Натрий 0,14±0,01
Зола 1,54±0,04
Сухое вещество 93,03±2,2
При анализе состава высушенных ягод обращает на себя внимание большое содержание аскорбиновой кислоты, обладающей выраженным антиокси-дантным действием.
Результаты исследования показателей метаболизма представлены в таблице 2.
Экспериментальная медицина и клиническая диагностика
Таблица 2
Метаболические показатели крови белых крыс под влиянием использования в рационе продуктов с добавлением порошка из ягод голубики (95% И; п=6)
Исследуемый показатель Группы
1-я 2-я 3-я 4-я 5-я
ОБ, г/л 71,1-76,9 72,3-77,1 72,0-78,2 75,1-80,9 75,7-81,9*
СП, Ех1000 243-283 241-277 211-243* 217-253 205-229*
ТБКап, нмоль/мл 2,98-3,60 2,92-3,70 2,68-3,16 2,76-3,34 2,58-3,06*
ОАА (1т/Б30), у.е. 0,081-0,085 0,079-0,087 0,083-0,091 0,080-0,088 0,085-0,093*
АК, мг/л 14,6-17,0 14,6-17,0 16,3-18,3 15,5-17,1 17,2-18,8*
Примечание:* - различия по сравнению с контролем статистически достоверны (р<0,05).
Исследование содержания ОБ в плазме крови выявило статистически значимую тенденцию к увеличению данного показателя по сравнению с контролем у животных 4-й группы (на 5,4%; р=0,088). У животных 5-й группы эти изменения носили достоверный характер на 6,5% (р=0,050). Увеличение этого показателя, по нашему мнению, обусловлено поступлением с творогом дополнительных количеств полноценного пищевого белка и, как следствие, усиление анаболической составляющей метаболизма. У животных 2-й и 3-й групп значимых изменений в содержании ОБ выявлено не было.
При исследовании содержания СП установлены достоверно более низкие значения изучаемого показателя относительно контроля у животных 3-й (на 13,7%; р=0,022) и 5-й (на 17,5%; р=0,003) групп. По нашему мнению, выявленные изменения данного показателя связаны со значительным содержанием в ягодах голубики соединений, обладающих антиоксидантными свойствами, что, в свою очередь, за счет ингибирова-ния процессов СРО снижает как деградацию клеточных мембран, так и катаболическую составляющую метаболизма. Данное предположение подтверждается результатами исследования интенсивности реакций СРО и состояния антиоксидантной защиты у экспериментальных животных. Также следует отметить статистически значимую тенденцию к снижению на 10,6% (р=0,054) данного показателя у животных 4-й группы, что может быть связано с добавлением творога в рацион животных, за счет большого содержания в нем полноценного белка и липотропных факторов.
При исследовании содержания ТБКап установлены статистически значимые изменения данного показателя относительно контроля у животных 3-й и 5-й групп. При этом, если у животных 3-й группы анализ этих изменений позволяет говорить лишь о статистически значимой тенденции к снижению содержания ТБКап на 11,2% (р=0,093), то у животных 5-й группы снижение этого показателя является статистически достоверным и составляет 14,3% (р=0,042). Также статистически значимыми являются изменения со стороны показателя ОАА, который был выше у животных 3-й группы на 4,8% (р=0,091), а у животных 5-й группы на 7,2% (р=0,024) по сравнению с животными 1-й группы. У животных 2-й и 4-й групп статистически значимых изменений показателей, характеризующих оксидантный баланс, установлено не было. Подобные изменения показателей, характеризующих состояние процессов СРО и антиоксидантной защиты, указывают на значительное повышение антиоксидантных свойств хлеба и творога за счет добавки в данные продукты по-
рошка из ягод голубики, что в конечном итоге ведет усилению функциональных свойств этих продуктов. Обращают на себя внимание более значимые изменения метаболизма у экспериментальных животных при включении порошка ягод голубики в творог, по сравнению с хлебом.
АК имеет важнейшее значение в обмене веществ не только как антиоксидант, но и как участник значительного числа окислительно-восстановительных реакций. Следует отметить, что для крыс, в отличие от человека, АК не является витамином в полном смысле этого термина, поскольку в организме крыс возможен ее биосинтез. В нашем эксперименте установлена зависимость содержания АК в плазме крови от присутствия порошка из ягод голубики в рационе животных. Так, по сравнению с контролем, содержание АК в плазме крови у животных 3-й группы имело статистически значимую тенденцию к увеличению на 9,9% (р=0,085), а у животных 5-й группы достоверно выше на 13,9% (р=0,012). Данное явление мы связываем с двумя главными факторами:
1) поступлением дополнительного количества АК с продуктами питания, содержащими в составе порошок из ягод голубики;
2) экономией расходования АК в свободнора-дикальных реакциях в организме экспериментальных животных за счет антиоксидантных свойств ан-тоцианов и биофлавоноидов, содержащихся в ягодах голубики в значительных количествах.
Кроме того, для животных 5-й группы возможно повышение содержания АК за счет увеличения синтеза ферментов, отвечающих за процесс ее биосинтеза, вследствие поступления дополнительных количеств полноценного белка с творогом. Данное предположение подтверждается незначительной тенденцией к увеличению содержания АК (на 3,2%) у животных 4-й группы, при полном отсутствии изменений изучаемого показателя у животных 2-й группы.
Резюмируя результаты проведенного исследования, можно сделать следующие выводы:
Выводы
1. Добавка ягод голубики (Уассшшт Uliginosum L.) в хлеб и творог приводит к существенному увеличению антиоксидантных свойств этих продуктов. Это подтверждается статистически значимым снижением содержания в плазме крови экспериментальных животных ТБК-активных продуктов, на фоне увеличения показателя общей антиоксидант-ной активности.
2. Введение в рацион продуктов с добавкой ягод голубики оказывает благоприятное влияние на пока-
Вятский медицинский вестник, № 2(70), 2021
затели метаболизма. Это проявляется статистически значимым увеличением содержания общего белка и аскорбиновой кислоты на фоне достоверного снижения содержания среднемолекулярных пептидов.
3. Включение порошка ягод голубики в состав творога является более эффективным с точки зрения функциональных свойств продукта по сравнению с хлебом, что подтверждается более значимыми статистическими изменениями изучаемых показателей.
4. Содержание в плазме крови общего белка, среднемолекулярных пептидов, ТЪК-активных продуктов, аскорбиновой кислоты, а также величина общей антиоксидантной активности являются надежными индикаторами состояния метаболизма при оценке влияния пищевых продуктов на состояние обмена веществ.
Литература/References
1. Петров Н.А., Сидорова Ю.С., Перова И.Б., Кочеткова А.А., Мазо В.К. Комплекс полифенолов черники, сорбированных на гречневой муке, как функциональный пищевой ингредиент // Вопросы питания. 2019. Т. 88. № 6. С. 68-72. [Petrov N.A., Sidorova Yu.S., Perova I.B., Kochetkova A.A., Mazo V.K. The complex of bilberry polyphenols sorbed on buckwheat flour as a functional food ingredient. Voprosypitaniya. 2019; 88 (6): 68-72. (In Russ.) DOI: 10.24411/0042-8833-2019-10066]
2. Бабенко А.С., Струпан Е.А. Изучение пищевой ценности дикорастущих ягод семейства брусничных // Высокие технологии, наука и образование. Сборник статей III Международной научно-практической конференции. 2019. С. 174-177. [Babenko A.S., Strupan E.A. Izuchenie pishchevoi tsennosti dikorastushchikh yagod semeistva brusnichnykh (Conference proceedings). Vysokie tekhnologii, nauka i obrazovanie. Sbornik statei III Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii. 2019: 174-177. (In Russ.)]
3. Чернуха И.М., Котенкова Е.А., Василевская Е.Р., Иванкин А.Н., Лисицин А.Б., Федулова Л.В. Изучение биологических эффектов ягод годжи различного географического происхождения на крысах с моделью алиментарной гиперлипидемии // Вопросы питания. 2020. Т. 89. № 1. С. 37-45. [Chernukha I.M., Kotenkova E.A., Vasilevskaya E.R., Ivankin A.N., Lisitsin A.B., Fedulova L.V. The study of biological effects of different geographical origin goji berries in rats with alimentary hypercholesterolemia. Voprosy pitaniya. 2020; 89(1): 37-45. (In Russ.) DOI: 10.24411/0042-8833-2020-10004]
4. Еликов А.В., Цапок П.И. Обмен холестерина и состояние процессов липопероксидации при гиподинамии. Эффект применения аскорбиновой кислоты и а-токоферола // Вопросы питания. 2010. Том 79. № 6. С. 38-41. [Elikov A.V., Tsapok P.I. Cholesterol metabolism and condition oflipidperoxidation processes in hypodynamia. Effect of use of ascorbic acid and а-tocopherol. Problems of nutrition. 2010; 79(6): 38-41. (In Russ.)]
5. Сокуренко М.С., Соловьева Н.Л., Бессонов В.В., Мазо В.К. Полифенольные соединения класса стильбеноидов: классификация, представители, содержание в растительном сырье, особенности структуры, использование в пищевой промышленности и фармации // Вопросы питания. 2019. Т. 88. № 1. С. 17-25. [Sokurenko M.S., Solov'eva N.L., Bessonov V.V., Mazo V.K. Polyphenolic compounds of the stilbenoid class: classification, representatives, content in plant raw materials, structural features, use in the food industry and pharmacy. Voprosy pitaniya. 2019;88(1):17-25 (In Russ.) DOI: 10.24411/0042-8833-2019-10002]
6. Экспертиза дикорастущих плодов, ягод и травянистых растений. Качество и безопасность. Учеб.-справ. пособие / Под общ. ред. В.М. Позняков-ского. Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2007. 216 с. [Poznyakovsky V.M., editor. Ekspertiza dikorastushchikh plodov, yagod i travyanistykh rastenii. Kachestvo i bezopasnost'. Reference manual. Novosibirsk: Siberian University Publishing House; 2007. 216 p. (In Russ.)]
7. Товароведение и экспертиза продовольственных товаров: Лабораторный практикум / Под ред. В.И. Криштафович. М.: «Дашков и К», 2009. 592 с. [Krishtafovich V.I., editor. Tovarovedenie i ekspertiza prodovol'stvennykh tovarov: Manual. Moscow: Dashkov and K; 2009. 592 p. (In Russ.)]
8. Определение растворимых углеводов фотометрически с пикриновой кислотой (модификация Соловьева): Практикум по агрохимии / Под ред. акад. РАСХН В.Г. Минеева. М.: Изд-во МГУ, 2001. 2-е изд. [Mineev V.G., editor. Opredelenie rastvorimykh uglevodov fotometricheski s pikrinovoi kislotoi (modifikatsiya Solov'eva): Manual. Moscow: Publishing house of Moscow State University; 2001. 2nd ed. (In Russ.)]
9. ГОСТ 29059-91. Продукты переработки плодов и овощей. Титриметрический метод определения пектиновых веществ. [GOST 29059-91. Produkty pererabotki plodov i ovoshchei. Titrimetricheskii metod opredeleniya pektinovykh veshchestv. (In Russ.)]
10. ГОСТ 26889-86. Продукты пищевые и вкусовые. Общие указания по определению содержания азота методом Кьельдаля. [GOST 26889-8686. Produkty pishchevye i vkusovye. Obshchie ukazaniya po opredeleniyu soderzhaniya azota metodom K'el'dalya. (In Russ.)]
11. ГОСТ 33462-2015. Продукция соковая. Определение натрия, калия, кальция и магния методом атомно-абсорбционной спектрометрии. [GOST 33462-2015. Produktsiya sokovaya. Opredelenie natriya, kaliya, kal'tsiya i magniya metodom atomno-absorbtsionnoi spektrometrii. (In Russ.)]
12. ГОСТ 25555.4-91. Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения золы и щелочности общей и водорастворимой золы. [GOST 25555.4-91. Produkty pererabotki plodov i ovoshchei. Metody opredeleniya zoly i shchelochnosti obshchei i vodorastvorimoi zoly. (In Russ.)]
13. Габриэлян И.И., Липатова В.И. Опыт использования показателя средних молекул в крови для диагностики нефрологических заболеваний у детей // Лабораторное дело. 1984. № 3. С. 138-140. [Gabrielyan I.I., Lipatova V.I. Experience of using the index of average molecules in the blood for the diagnosis of nephrological diseases in children. Laboratornoye delo. 1984; (3): 138-140. (In Russ.)]
14. Цапок П.И., Галкин А.А. Хемилюминесцент-ный метод определения продуктов перекисного окисления липидов в сыворотке крови. Информационный листок № 175-98 Кировского ЦНТИ. Киров, 1998. 3 с. [Tsapok P.I., Galkin A.A. Khemilyuminestsentnyi metod opredeleniya produktov perekisnogo okisleniya lipidov v syvorotke krovi. Informatsionnyi listok № 175-98 Kirovskogo TSNTI. Kirov; 1998. 3 p. (In Russ.)]
15. Цапок П.И., Еликов А.В., Бородулин О.В., Ря-сик И.О. Метод определения средних молекул и аскорбиновой кислоты в одной пробе // Информационный листок № 89-97 Кировского ЦНТИ. Киров, 1997. 3 с. [Tsapok P.I., Yelikov A.V., Borodulin O.V., Ryasik I.O. Metod opredeleniya srednikh molekul i askorbinovoi kisloty v odnoi probe. Informatsionnyi listok № 89-97 Kirovskogo TSNTI. Kirov; 1997. 3 p. (In Russ.)]
