Автореферат и диссертация по медицине (14.02.01) на тему:Изучение содержания пищевых волокон в отечественных пищевых продуктах и их влияние на усвояемость макронутриентов

На правах рукописи

БАЙГАРИН ЕВГЕНИЙ КАЙРАТОВИЧ

ИЗУЧЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ПИЩЕВЫХ ВОЛОКОН В ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА УСВОЯЕМОСТЬ МАКРОНУТРИЕНТОВ

14.02.01 - Гигиена

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата медицинских наук

17 янв

МОСКВА-2012

005047868

005047868

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении «Научно-исследовательском институте питания» Российской академии медицинских наук

Научные руководители: доктор медицинских наук, профессор

Хотимченко Сергей Анатольевич

доктор медицинских наук, профессор Погожева Алла Владимировна

Официальные оппоненты: Королев Алексей Анатольевич

доктор медицинских наук, профессор, ГБОУ ВПО Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации, профессор кафедры экологии человека и гигиены окружающей среды

Глиненко Виктор Михайлович

доктор медицинских наук, профессор, ГБОУ ВПО Московский государственный медико-стоматологический университет Министерства здравоохранения Российской Федерации, заведующий кафедрой общей гигиены

Ведущая организация:

Федеральное бюджетное учреждение науки «Федеральный научный центр гигиены имени Ф.Ф. Эрисмана» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителя и благополучия человека.

Защита состоится « 28 » января 2013 г. в 14-00 на заседании Диссертационного Совета Д 001.002.01 при ФГБУ «НИИ питания» РАМН по адресу: 119240, Москва, Устьинский проезд 2/14

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБУ «НИИ питания» РАМН

Автореферат разослан « 26 » декабря 2012 г.

Учёный секретарь

Диссертационного Совета,

доктор биологических наук, профессор

Коденцова В.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Нарушения в структуре питания, дефициты макро- и микронутриентов, применение антибиотиков; поступление с пищей широкого спектра контаминантов химической и биологической природы являются важными факторами риска развития многих заболеваний. Для коррекции возникающих метаболических нарушений в последние годы всё шире используют пищевые продукты, в т.ч. специализированные, содержащие в своём составе растворимые и нерастворимые пищевые волокна (ПВ) [Тутельян В.А. и др. 2008; Погожева А.В. и др., 2010;Тутельян В.А. и др. 2012].

Основным источником пищевых волокон в рационе питания населения являются пищевые продукты растительного происхождения. При этом, как общее, так и фракционное (растворимые - РПВ, нерастворимые - НПВ), содержание пищевых волокон в указанных продуктах, существенно различаются в зависимости от вида растительного сырья [Gallaher D.D., Schneeman В.О., 1986; Gallaher D.D. et al., 1992; Gallaher D.D., Schneeman B.O., 1998].

Благодаря своим физико-химическим свойствам пищевые волокна существенно влияют как на усвояемость нутриентов, так и на экскрецию продуктов метаболизма, оказывая действие на обмен веществ в организме [Towards С.А. et al., 1987; Schneeman В.О., Gallaher D.D., 1993; Бекетова H.A. и др., 2011; Вржесинская О.А. и др., 2011]. Несмотря на все позитивные результаты многочисленных исследований, существует ряд работ, свидетельствующих о возможном негативном воздействии пищевых волокон на показатели белкового обмена. Так, показано, что высокие дозы хитозана оказывают существенное влияние на усвоение белка рациона [Shan N. et al., 1982; Yevdokimov Yu. M. et al., 2003], a с другой стороны известно, что пектин увеличивает показатели биологической ценности белка1 [Atallah М.Т. et al., 1982]. При исследовании рафинированных форм растворимых пищевых волокон (гуаровой камеди, альгината натрия, агар-агара, каррагинана) было показано, что наименьшая величина кажущейся усвояемости белка и ретенции азота наблюдалась при приеме каррагинана [Harmuth-Hoene А.Е. et al., 1978; Harmuth-Hoene А.Е. et al., 1979; Shan N. et al., 1982]. Данные о воздействии целлюлозы на показатели биологической ценности белка (БЦ) существенно разнятся. Так, в одних исследованиях было показано, что целлюлоза не оказывает влияния на «балансовые» показатели БЦ [Shan N. et al., 1982], а в ряде других было выявлено увеличение истинной усвояемости белка [Drlorme C.B. et al., 1981; Mongenau R. et al., 1989]. В исследованиях с применением пшеничных отрубей было выявлено уменьшение истинной усвояемости белка и незначительные изменения показателей биологической

1 Биологическая ценность белка - это относительная степень задержки азота пищи в теле растущего организма или эффективность его утилизации для поддержания азотистого равновесия у взрослых особей, зависящая от аминокислотного состава и других структурных особенностей белка. Таким образом, данное определение отражает совокупность взаимодействия белковой части продукта и животного организма, специфически регистрируемого в виде биологической ценности [Высоцкий В.Г., Тутельян В.А., 1987; Высоцкий В.Г. и др. 1977; Покровский А.А. 1975]

ценности белка [Shan N. et al., 1982; Donangelo C.M., Eggum B.O., 1985]. Однако эти экспериментальные исследования преимущественно проводили при высоких уровнях потребления пищевых волокон (2,0-20,0%) и низком уровне потребления белка (8-10% по калорийности).

Таким образом, в настоящее время исследования показателей утилизации белка и усвояемости липидов при введении в рацион пищевых волокон носят описательный характер без достаточного экспериментального обоснования.

Не менее важной проблемой на сегодняшний день является дефицит данных о фактическом содержании пищевых волокон в основных видах пищевых продуктов в РФ, что необходимо для создания новых пищевых продуктов функционального назначения и заданного химического состава.

Работа выполнена в соответствии с планом НИР ФГБУ «НИИ питания» РАМН в рамках темы № 058 «Влияние различного содержания пищевых волокон в рационе на утилизацию белка и усвояемость жира».

Цель и задачи исследования

Цель настоящей работы: изучить содержание растворимых и нерастворимых пищевых волокон в различных видах пищевых продуктов российского производства и оценить их влияние на интегральные показатели белкового и липидного обмена в экспериментальных и клинических условиях.

Задачи исследования:

1. Определить содержание растворимых и нерастворимых пищевых волокон, а также их суммарное количество в основных группах пищевых продуктов отечественного производства (бобовые, зерновые, крупяные, овощи, фрукты, ягоды, грибы, хлебобулочные изделия).

2. Изучить в эксперименте на лабораторных животных влияние пищевых волокон (хитозана, пектина, каррагинана, целлюлозы и пшеничных отрубей) на утилизацию белка (по показателям биологической ценности) и усвояемость жира.

3. Изучить состояние азотистого баланса у больных гипертонической и ишемической болезнью сердца с ожирением, получавших диету с включением различных видов пищевых волокон.

Научная новизна работы

Установлено содержание растворимых и нерастворимых пищевых волокон в 47 видах пищевых продуктов растительного происхождения: наибольшее содержание нерастворимых пищевых волокон определено в пшеничных отрубях, зерновых (пшеница, рожь) и крупах (гречневая, рисовая, пшено).

В эксперименте установлено, что включение в корм животных хитозана и каррагинана в высоких дозах приводит к снижению показателя истинной биологической ценности белка. Нерастворимые пищевые волокна (хитозан и целлюлоза), а также пшеничные отруби снижают усвояемость жира.

Использование различных видов пищевых волокон приводит к разнонаправленному их влиянию на показатели липидного обмена: хитозан и

пшеничные отруби — увеличивают концентрацию общего холестерина и снижают концентрацию триглицеридов в сыворотке крови; целлюлоза в средних дозах - увеличивает концентрацию общего холестерина и триглицеридов, а в высоких дозах - снижает их концентрацию в сыворотке крови.

В клинических наблюдениях показано, что дополнительное обогащение низкокалорийной диеты, содержащей около 21 г ПВ, хитозаном (4,98 г/сут) и пищевыми волокнами ламинарии (4,78 г/сут) приводит к отрицательному азотистому балансу на фоне гиполипидемического эффекта.

Практическая значимость работы Результаты по содержанию растворимых и нерастворимых пищевых волокон в пищевых продуктах растительного происхождения включены в справочник «Химический состав и калорийность российских продуктов питания»/ В.А.Тутельян// М,- ДеЛи плюс.- 2012.- 284 с.

Предложенный подход к изучению влияния пищевых волокон на показатели белкового и липидного обмена может быть использован при создании продуктов функционального назначения и диетических (лечебных и профилактических) продуктов, а также для оценки эффективности их использования, в т.ч. при диетотерапии.

Внедрение результатов в практику Результаты балансовых экспериментальных исследований и клинических наблюдений действия различных пищевых волокон на показатели белкового и липидного обмена, были использованы при разработке МР 2.3.1.2432-08 «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации».

Апробация работы

Апробация работы состоялась 11 апреля 2012 г. на межлабораторной научной конференции ФГБУ «НИИ питания» РАМН. Материалы диссертационной работы доложены на Всероссийской научно-практической конференции молодых учёных и специалистов «Окружающая среда и здоровье», г. Суздаль, 19-22 мая 2005 г.; VIII Всероссийском конгрессе «Оптимальное питание - здоровье нации», Москва, 26-28 октября 2005 г.; II Всероссийской научно-практической конференции молодых учёных и специалистов «Окружающая среда и здоровье», г. Рязань, 28-31 мая 2007 г.; Международной научно-практической конференции «Питание и здоровье», Республика Казахстан, г.Алматы, 4 мая 2009 г.; XI Всероссийском Конгрессе диетологов и нутрициологов, Москва, 30 ноября - 2 декабря 2009 г.; Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы освоения биологических ресурсов Мирового океана», Владивосток, 2010 г.; XII Всероссийском Конгрессе диетологов и нутрициологов с международным участием «Питание и здоровье», Москва, 29 ноября - 1 декабря 2010 г.; VI Московском Международном Конгрессе «Биотехнология: состояние и перспективы развития», Москва, 21-25 марта 2011 г.; XIII

Всероссийском Конгрессе диетологов и нутрициологов с международным участием «Персонифицированная диетология: настоящее и будущее», Москва, 5-7 декабря 2011г.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 37 работ, в том числе 11 статей в рецензируемых научных журналах рекомендованных ВАК Минобрнауки России, 2 монографиях, которые отражают содержание диссертации.

Структура и объём диссертации

Диссертация изложена на 137 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, обоснования цели и выбора методов исследования, описания материалов и методов исследования, результатов собственных исследований, заключения, выводов, включает 26 таблиц, 5 схем и 1 приложение.

Указатель литературы включает 29 отечественных и 160 зарубежных источников.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Для определения содержания различных фракций пищевых волокон было исследовано 528 образцов (10 групп, 47 наименований) растительных продуктов: зерновые (пшеница, отруби пшеничные, рожь, овёс, ячмень, просо, рис, кукуруза); бобовые (соя, горох, фасоль, чечевица); крупяные (рис, гречка, пшено, геркулес); овощи (картофель, капуста белокочанная, морковь красная, огурцы фунтовые, томаты грунтовые); фрукты (яблоки, абрикосы, груша, вишня, персики, слива садовая); циртрусовые (апельсины, мандарины); ягоды (виноград, земляника садовая, крыжовник, смородина чёрная); бахчёвые (арбуз, дыня, тыква); хлеб и хлебобулочные изделия (мука пшеничная высший сорт, мука пшеничная первый сорт, хлеб ржаной простой формовой, пшеничный из цельного зерна, батон нарезной из муки пшеничной первого сорта); грибы (белые свежие, подберёзовики свежие, лисички свежие).

Продукты были частично закуплены в московской розничной торговой сети, путём случайной выборки, частично на рынках при садово-дачных товариществах на территории Московской и Самарской областей.

Источники пищевых волокон, исследованных в экспериментах на лабораторных животных: хитозан — полученный из панциря дальневосточного краба, используемый в качестве сырья для производства БАД к пище; целлюлоза (МКЦ) - пищевая добавка Е460; каррагинан -пищевая добавка Е407; пектин (яблочно-цитрусовый) - пищевая добавка Е440/ пшеничные отруби, приобретены в розничной торговой сети.

В клинических наблюдениях использовали биологически активные добавки к пище (БАД) — источники пищевых волокон (хитозана и альгинатов).

Количественное определение нерастворимых и растворимых пищевых волокон проводили согласно методу АО AC Official Method 2001.03, рекомендованному для проведения подобных исследований на

международном уровне [CODEX ALIMENTARIUS COMMISSION, 2009]. Содержание общего азота определяли по методу Къельдаля с последующим пересчетом (коэффициент - 6,25) на белок [АОАС Official Method 988.05; Скурихин И.М., Тутельян В.А., 1998]. Определение содержания жира проводили после экстракции диэтиловым эфиром в аппарате Сокслета [Скурихин И.М., Тутельян В.А., 1998]. Влажность образцов определяли высушиванием навески образца массой 5,0 грамм, взвешенной с точностью до 0,1 мг, до постоянного веса при температуре 105 °С [Скурихин И.М., 1984]. Зольность определяли путём сухого озоления навески образца массой 5,0 грамм, взвешенной с точностью до 0,1 мг, до постоянного веса при температуре 405°С [Скурихин И.М., Тутельян В.А., 1998].

Экспериментальные исследования. В работе использовано 120 растущих белых беспородных крыс самцов, свободных от возбудителей патогенных заболеваний. Животные получали стандартный полусинтетический рацион, в составе которого отсутствовали пищевые волокна.

В качестве источников пищевых волокон в опытных рационах использовали: хитозан, пектин, микрокристаллическую целлюлозу и пшеничные отруби. Воду и корм животные получали без ограничений.

Минимальное количество хитозана, вводимого в корм животным, рассчитывали исходя из величины его верхнего допустимого уровня, рекомендованного для человека согласно MP 2.3.1.1915-04. Эта величина составляет 15 г/сутки (0,214 г/кг массы тела в сутки) и соответствует его содержанию в корме 0,2%. Равная этому количеству минимальная вводимая в корм животных доза каррагинана составила 0,2%, что в 2,4 раза превышало верхний допустимый уровень его суточного потребления для человека (6 г/сут. или 0,085 г/кг массы тела в сутки), а минимально используемая доза целлюлозы составила 0,2%, что практически соответствует адекватному уровню её потребления (20 г/сутки, что составляет 0,286 г/кг массы тела в сутки). Остальные рационы содержали пищевые волокна в количествах, превышающих исходный уровень (0,2%). Пищевые волокна включали в рационы за счёт пропорционального уменьшения содержания крахмала.

В зависимости от вида и количества добавляемых пищевых волокон было сформировано 15 групп животных (по 8 крыс в каждой). 1-я группа (контроль 1) - без добавления пищевых волокон; 2-я группа с добавлением в корм 0,2% хитозана; 3-я группа - 0,6% хитозана; 4-я группа - 1,8% хитозана; 5-я группа - 0,9% хитозана + 0,9% пектина; 6-я группа (контроль 2) - без добавления пищевых волокон; 7-я - 0,2% каррагинана; 8-я - 0,6% каррагинана; 9-я - 2,2% каррагинана; 10-я - 2,2% каррагинана + 47% липидов по калорийности (животный жир/растительные жиры в соотношении 2:1); 11-я - 0,2% целлюлозы; 12-я группа - 2,0% целлюлозы; 13-я группа - 4,0% целлюлозы; 14-я - 0,2% пшеничных отрубей; 15-я - 2,0% пшеничных отрубей.

Длительность эксперимента составляла 28 дней, а «балансового» периода - 3 дня (с 25-го по 27-й день эксперимента).

Определение показателей биологической ценности белка, истинной усвояемости белка и усвояемости липидов производили с использованием «ростовых» и «балансовых» коэффициентов, общепринятыми методами [Высоцкий В .Г., Мамаева Е.М., 1979; Левачёв М.М., 1978].

Клинические исследования проводили с участием 80 больных (68 женщин и 12 мужчин) с ишемической болезнью сердца (ИБС), гипертонической болезнью (ГБ) 1-Й ст., гиперлипидемией (ГЛП) 2а типа и ожирением I-III степени, находившихся на лечении в отделении сердечнососудистой патологии Клиники лечебного питания ФГБУ «НИИ питания» РАМН.

Больные были разделены на 3 группы: две основные (по 20 человек) и группу сравнения (40 человек). Больные группы сравнения (35 женщин и 5 мужчин в возрасте 26-64 лет) получали в течение 3-х недель стандартную низкокалорийную диету (НКД); больные 1-й основной группы (16 женщин и 4 мужчин в возрасте 20-65 лет) в течение того же периода времени на фоне НКД принимали БАД «Бодимарин» (источник хитозана); больные 2-й основной группы (17 женщин и 3 мужчин в возрасте 18-66 лет) на фоне НКД получали продукт диетического (лечебного) питания из морской капусты «Ламинария гомогенизированная желированная» (источник альгинатов).

БАД «Бодимарин» (830 мг хитозана в 1 таблетке) больные принимали по 2 таблетке 3 раза в день. Таким образом, дополнительное поступление пищевых волокон в виде хитозана составило 4,98 г в сутки, что соответствовало 100% от рекомендуемого уровня его потребления [MP 2.3.1.1915-04]. Специализированный продукт диетического (лечебного) питания из морской капусты «Ламинарию гомогенизированную желированную» больные принимали по 2 столовые ложки 3 раза в день. Дополнительное поступление пищевых волокон в виде альгинатов составило 4,78 г в сутки.

Азотистый баланс (AN) у больных определяли следующим соотношением: AN = I - (U + F), где, I - азот, потреблённый с пищей (г/сут), U - азот, выделенный с мочой (г/сут), F - азот, выделенный с калом (г/сут) [Высоцкий В.Г., 1977]. Длительность «балансового» периода составила 3 дня. У каждого больного исследование азотистого баланса было проведено дважды (до и после курса диетотерапии).

Уровень общего холестерина и триглицеридов в сыворотке крови определяли с использованием биохимического анализатора «KoneLab 30i» фирмы «ThermoElectron» (Финляндия) со стандартным набором реактивов .

Статистическую обработку полученных результатов проводили на ПЭВМ по программам, разработанным в пакете «Microsoft Excel office 2003» и «SPSS 16.0», с использованием библиотеки статистических функций и выражалась как М±т. Степень достоверности выявленных различий

2 Данная работа проводилась совместно со с. н. с. ФГБУ «НИИ питания» РАМН, к. м. и. Сото С.Х. и руководителем лаборатории обмена веществ и энергии ФГБУ «НИИ питания», д. б. н. Васильевым А.В.

8

определяли с использованием ^критерия Стъюдента и парный двухвыборочный 1-тест (критерий парных выборок) [Поляков Л.Е., 1971].

РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Полученные данные по содержанию пищевых волокон в пищевых продуктах растительного происхождения представлены в таблице 1.

При сравнении полученных результатов с данными, опубликованными в таблицах «Химического состава российских продуктов питания» [Скурихин И.М., Тутельян В.А., 2007], во всех группах исследованных продуктов не было выявлено существенных различий по суммарному содержанию пищевых волокон.

Таблица 1.

Содержание пищевых волокон (М±т) в различных группах продуктов

растительного происхождения (п = 528)

1 2 3 4 5

Продукты Растворимые пищевые волокна Нерастворимые пищевые волокна Сумма пищевых волокон Влажность

ЗЕРНОВЫЕ (п= 124)

пшеница 2,7±0,2 9,4±0,6 12,1±0,8 13,б±0,7

отруби пшеничные 2,5±0,3 41,6±0,3 44,1±0,3 18,3±0,7

рожь 3,5±0,5 9,6±1,2 13,1±1,6 13,9±0,2

овёс 8,7±1,1 9,1±1,1 17,8±2,3 13,3±0,3

ячмень 7,9±0,9 3,9±0,5 11,8±1,4 13,5±0,9

просо 3,8±1,5 5,0±1,9 8,8±3,4 13,0±0,8

гречиха 2,9±0,6 6,1±0,8 9,0±3,5 13,б±0,7

рис 3,5±0,7 4,0±0,6 7,5±1,8 13,б±0,б

кукуруза 4,6±1,4 4,3±1,7 8,9±1,0 13,5±0,9

БОБОВЫЕ (а = 62)

горох 8,1±0,9 6,3±0,7 14,4±1,5 13,0±1,7

фасоль 5,9±0,9 6,2±0,9 12,1±1,8 13,2±1,4

чечевица 6,3±1,3 6,9±1,4 13,2±2,8 13,2±1,4

соя 10,1±2,0 6,9±1,4 17,0±3,4 11,5±2,8

КРУПЫ (п = 52)

крупа гречневая ядрица 1,8±0,2 6,6±0,8 8,4±0,9 13,6±0,7

крупа рисовая 0,1±0,03 2,3±0,4 2,4±0,4 7,1 ±0,1

пшено 0,4±0,03 3,9±0,2 4,3±0,3 10,4±0,4

овсяная 4,9±0,4 3,7±0,6 8,6±0,8 12,3±0,6

ОВОЩИ (п = 78)

капуста белокочанная 1,1 ±0,2 1,4±0,3 2,5±0,3 90,2±0,2

картофель 0,9±0,2 0,9±0,1 1,9±0,2 77,1±1,9

лук репчатый 0,9±0,2 1,1±0,2 2,0±0,4 86,9±1,5

морковь красная 1,3±0,2 1,6±0,2 2,9±0,5 88,2±0,3

1 2 3 4 5

огурцы грунтовые 0,4±0,02 0,6±0,03 1,0±0,1 95,3±0,6

томаты грунтовые 0,5±0,02 0,9±0,04 1,4±0,1 93,2±1,1

БАХЧЁВЫЕ (п = 24)

арбуз 0,3±0,1 0,2±0,1 0,5±0,2 90,8±1,6

дыня 0,4±0,1 0,4±0,1 0,8±0,1 88,8±2,1

тыква 0,6±0,05 1,4±0,1 2,0±0,1 91,5±0,5

ФРУКТЫ (п = 58)

абрикосы 1,0±0,1 0,8±0,1 1,8±0,2 85,8±0,5

вишня 0,6±0,1 0,6±0,1 1,2±0,2 85,6±1,7

груша 1,5±0,3 1,2±0,2 2,7±0,5 84,8±1,8

персики 1,0±0,04 1,0±0,04 2,0±0,1 86,6±0,6

слива садовая 1,1 ±0,02 0,5±0,01 1,6±0,03 87,0±1,2

яблоки 1,4±0,04 0,6±0,02 2,0±0,1 85,8±0,8

ЦИТРУСОВЫЕ (п = 26)

апельсин 0,7±0,1 1,2±0,1 1,9±0,2 86,7±0,9

мандарин 0,6±0,1 0,9±0,1 1,5±0,2 87,5±0,9

ЯГОДЫ (п=40)

виноград 1,1±0,1 0,5±0,03 1,6±0,1 80,6±0,5

земляника садовая 0,5±0,2 2,1±0,7 2,6±0,9 87,1±2,5

крыжовник 1,0±0,04 2,1±0,1 3,1±0,1 85,5±1,4

малина 0,6±0,1 4,2±0,4 4,8±0,5 84,6±0,1

чёрная смородина 1,6±0,2 4,0±0,6 5,6±0,8 82,6±1,2

ХЛЕБ И ХЛЕБОБУЛОЧНЫЕ ИЗДЕЛИЯ (п = 40)

мука пшеничная высший сорт 3,6±0,9 0,2±0,1 3,8±1,0 13,9±0,2

мука пшеничная первый сорт 2,5±0,1 1,4±0,1 3,9±0,1 14,0±0,1

ржаной простой формовой 4,0±0,8 2,6±0,5 6,6±0,7 44,5±4,8

пшеничный из цельного зерна формовой 4,2±0,9 2,5±1,1 6,7±0,5 39,8±2,8

батон нарезной из муки I сорта пшеничной 1,8±0,1 1,6±0,1 3,4±0,2 35,9±1,7

ГРИБЫ (п = 24)

белые свежие 2,3±0,5 2,2±0,5 4,5±1,0 89,3±0,7

подберёзовики свежие 1,3±0,4 1,8±0,5 3,1±0,9 90,9±0,8

лисички свежие 1,7±0,4 2,7±0,6 4,4±1,0 90,3±1,6

Вместе с тем, сравнение результатов исследований с данными, изложенными в немецких таблицах химического состава пищевых продуктов [Peter Schanber, Günter Ollenschläger, 2006.], показало ряд различий по содержанию пищевых волокон: в кукурузе содержание РПВ было в 3,8 раза выше, чем в немецких таблицах; в муке пшеничной высшего сорта - 1,3 раза

ниже, чем у аналогичного продукта; содержание НПВ в просо - 2,3 раза выше, а в кукурузе - 2,0 раза ниже, чем в немецких таблицах.

Для целей данных исследований был использован общепринятый во всём мире метод АО AC Official Method 2001.03, рекомендованный Комиссией Кодекс Алиментариус [CODEX ALIMENTARIUS COMMISSION, 2009]. Таким образом, выявленные различия по содержанию пищевых волокон (более чем в '/з случаев) связаны с особенностями химического состава отечественных пищевых продуктов по сравнению с зарубежными аналогами.

Экспериментальные исследования.

Среднее потребление ПВ различными группами крыс, рассчитанное по поедаемости корма с включением ПВ, приведено в таблице 2.

Таблица 2.

Потребление пищевых волокон различными группами животных

Экспериментальные рационы Средний уровень потребления, г/кг массы тела в сутки

0,2 % хитозана 0,22

0,6 % хитозана 0,68

1,8% хитозана 1,98

сумма 0,9 % хитозана и 0,9 % пектина 2,31

0,2% каррагинана 0,21

0,6% каррагинана 0,68

2,2 % каррагинана 2,23

2,2 % каррагинана, 47 % жира по калорийности 2,25

0,2 % МКЦ 0,22

2,0 % МКЦ 1,90

4,0 % МКЦ 4,46

0,2 % пшеничных отрубей 0,23

2,0 % пшеничных отрубей 2,31

Влияние различных уровней потребления ПВ крысами на показатели истинного «балансового» коэффициента биологической ценности белка (ВУ,г) представлено на рисунке 1.

При включении в корм хитозана в дозе 0,22 г/кг массы тела в сутки у крыс наблюдалось некоторое снижение ВУ^ по сравнению с контролем. Увеличение потребления хитозана до 0,68 г/кг массы тела в сутки приводило к возрастанию ВУ,Г, однако более высокие дозы хитозана (1,98 г/кг массы тела в сутки) способствовали существенному и достоверному снижению показателя биологической ценности белка (51,8%, р<0,05). При содержании в корме 1,8 г смеси хитозана и пектина за счёт увеличения поедаемости корма возрастало и потребление пищевых волокон (2,31 г/кг массы тела в сутки). У животных этой группы ВУ1г практически соответствовала значению ВУ,Г, имевшему место у крыс, получавших только хитозан в дозе 0,68 г/кг массы тела в сутки.

При потреблении каррагинана в количестве 0,21 г/кг массы тела в сутки также наблюдалось незначительное уменьшение ВУ,Г. Применение более высоких доз каррагинана (0,68 г/кг массы тела в сутки) приводило к некоторому увеличению ВУ,Г, а ещё большее его потребление (2,23 г/кг массы тела в сутки) - снижению ВУ,Г, хотя и менее значимому (56,9%, р<0,01), чем при включении в корм хитозана. Использование каррагинана в том же количестве (2,23 г/кг массы тела в сутки) на фоне высокожирового рациона практически не оказывало влияния на величину показателя ВУ^.

I Щ в % Л пшеничные

¿Н | р^рубй М

"1.....г ..... '■¡у ✓ ✓

.-Х-.,. ¿ хнгочап\ пек 0№р( ЙЬ

1 А ■4 :аррапшан+47с /о .1111111,1<>ь

каррагин; та j

\ .......1 # в»"5* % 1 гишевых во:кл<он

1 ; -н- хшомш — г кг с ут Щ

Рисунок 1. Изменение показателей истиной биологической ценности белка (ВУ(Г) под влиянием пищевых волокон.

Под влиянием целлюлозы (МКЦ) и пшеничных отрубей отмечалось некоторое увеличение ВУ,Г. При включении в рацион 0,22-0,23 г/кг массы тела в сутки целлюлозы и пшеничных отрубей значения ВУ!Г были ниже, чем в контроле и у животных, получавших хитозан и каррагинан в сопоставимых количествах. Применение более высоких доз целлюлозы и пшеничных отрубей приводило к увеличению ВУ1Г, а максимальные значения ВУ,Г (69,2 % и 68,3%) были получены при потреблении пшеничных отрубей в количестве 2,31 г/кг массы тела в сутки и целлюлозы в количестве 4,46 г/кг массы тела в сутки, соответственно.

Результаты определения показателей истинной усвояемости белка (Э,г) у крыс опытных групп не выявили существенных различий по сравнению с контрольной группой животных, за исключением, рационов с максимальным содержанием пищевых волокон.

Параллельно с определением показателей биологической ценности и усвояемости белка в экспериментах исследовали показатели усвояемости липидов, содержания общего холестерина (ОХС) и триглицеридов (ТГ) в сыворотке крови (рисунки 2 и 3).

Достоверное изменение усвояемости липидов наблюдалось только у животных опытных групп, получавших высокие дозы хитозана и пшеничных отрубей или смесь хитозана и пектина. Так, у животных, потреблявших хитозан в количестве 1,98 г/кг массы тела в сутки, было отмечено уменьшение усвояемости липидов на 3,3% (р<0,05), смесь хитозана и пектина (2,31 г/кг массы тела в сутки) - на 2,0% (р<0,001), а пшеничные отруби (2,31 г/кг массы тела в сутки) - на 2,1% (р<0,001).

________Потребление .........

пищевых волокон

I г/кг/дут I

0,2 0,7

КОУТрОЛ!.. ...............

Iv.ipp.li ini.ni +4"° <> ппш.юп ^~дрраг11нан......................1.......................

2,2

2,3

4,5

Рисунок 2. Изменение содержания общего холестерина (ОХС) в сыворотке крови крыс под влиянием пищевых волокон

Достоверное увеличение концентрации ОХС в сыворотке крови крыс было отмечено при поступлении с кормом хитозана в дозах 0,22-0,68 г/кг массы тела в сутки и соответствовало максимальному значению, имевшему место у животных контрольной группы. У животных, потреблявших хитозан в количестве 1,98 г/кг массы тела в сутки, уровень ОХС в сыворотке крови, был таким же, как и у крыс, получавших хитозан в дозе 0,68 г/кг массы тела в сутки.

В то же время, при увеличении поступления с кормом хитозана наблюдалось снижение содержания ТГ в сыворотке крови, минимальное значение которого было обнаружено у животных, потреблявших хитозан в дозе 1,98 г/кг массы тела в сутки. Применение смеси хитозана и пектина в количестве 2,31 г/кг массы тела в сутки приводило к увеличению содержания ТГ и некоторому снижению уровня ОХС в сыворотке крови крыс, по сравнению с животными, потреблявшими только хитозан в дозе 1,98 г/кг массы тела в сутки, однако, полученные значения были на том же уровне, что и у животных контрольной группы.

При включении в рацион каррагинана наблюдалась иная направленность в динамике исследованных показателей. Потребление каррагинана в дозе 2,23 г/кг массы тела в сутки приводило к достоверному снижению концентрации как ОХС (р<0,05), так и ТГ (р<0,05), в сыворотке крови крыс. В то же время на фоне высокожирового рациона (47% жира по калорийности) эти показатели практически не отличались от контроля.

........................[■..............■■■■}......—.....-■■[.....—..... Содержание ТГ -{- ДКЦ ¡И _ й

1 ^^^ ; Т "1 1 „^¿по !а ....................фа^г...............:...................... * ' , | Потребление | пищевых ВО Л0 КО 11 г/кг/су т V .. 11• й, " хитЬзан+пектин С -——»-♦ пшеничные-отруби каррагннан

Рисунок 3. Изменение содержания триглицеридов (ТГ) в сыворотке крови у крыс под влиянием пищевых волокон

У всех крыс, в корм которых добавляли МКЦ, концентрация ОХС в сыворотке крови была выше, чем у животных контрольной группы. При этом минимальное содержание ОХС в сыворотке крови наблюдалось при использовании целлюлозы в дозе 4,46 г/кг массы тела в сутки, хотя его уровень был существенно выше контрольных значений. Концентрация ТГ в сыворотке крови крыс увеличивалась при потреблении целлюлозы в дозе 0,22-1,90 г/кг массы тела в сутки, а в дозе 4,46 г/кг массы тела в сутки -существенное снижалась.

Увеличение поступления с кормом пшеничных отрубей (0,23-2,31 г/кг массы тела в сутки) приводило к достоверному (р<0,05) снижению концентрации ТГ в сыворотке крови.

Результаты проведённых исследований по влиянию различных видов ПВ на показатели биологической ценности белка совпадают с данными литературы. В тоже время эффекты изученных пищевых волокон на состояние липидного обмена (усвояемость липидов, содержание ОХС и ТГ в сыворотке крови) лишь частично совпадают с результатами исследований других авторов, которые использовали более высокие дозы пищевых

волокон. Так, подтверждаются данные литературы в отношении пшеничных отрубей и каррагинана. В то же время обнаружены разнонаправленные эффекты, оказываемые хитозаном и целлюлозой на содержание ОХС и ТГ в сыворотке крови.

Клинические исследования.

В клинике лечебного питания ФГБУ «НИИ питания» РАМН было проведено изучение влияния традиционной диетотерапии и диетотерапии с включением хитозана и пищевых волокон ламинарии (источник альгиновых кислот) на азотистый баланс и некоторые показатели липидного обмена у больных сердечно-сосудистыми заболеваниями и ожирением. Определение содержания белка, липидов и пищевых волокон в рационе проводили аналитическими методами. Химический состав стандартной низкокалорийной диеты (НКД) представлен в таблице 3.

Таблица 3.

Химический состав и энергетическая ценность НКД (масса суточного

рациона - 2 кг 733 г, энергетическая ценность - 1729,9 ккал).

■ ........ Белок Жир Усвояемые углеводы Пищевые волокна Влажность, %

Содержание, г 83,4 57,1 210,2 20,8 86,4

Энергетическая ценность, ккал 333,6 513,9 840,8 41,6

% по калорийности 20 30 49 1

Дополнительно к НКД больные 2-й группы получали ежедневно 4,98 г хитозана (общее содержание пищевых волокон в суточном рационе составило 25,8 г), а 3-ей группы — 4,78 г пищевых волокон ламинарии (суммарное содержание пищевых волокон в диете составило 25,6 г).

У больных, получавших в течение 3-х недель НКД с включением ПВ, наблюдалось достоверное уменьшение азотистого баланса: под влиянием хитозана с -0,04 до -0,16 г/сут. (р<0,05, Ькритерий Стьюдента, и р<0,01, критерий парных выборок), а при использовании пищевых волокон ламинарии с -0,04 до -0,05, (р<0,01, критерий парных выборок). При этом у пациентов группы сравнения имела место тенденция к увеличению азотистого баланса (рисунок 4). Масса кала достоверно увеличивалась только у больных, получавших на фоне диеты источники пищевых волокон: при использовании хитозана - на 44,5 г/сут. (р<0,01) и пищевых волокон ламинарии - на 20,4г/сут. (р<0,01, согласно критерию парных выборок).

Снижение азотистого баланса, наблюдаемое у больных, дополнительно получавших пищевые волокна, связано, по-видимому, с их влиянием на усвояемость белка, что косвенно подтверждается увеличением количества азота, выводимого с калом, отмеченное у всех больных, особенно при включении в диету хитозана.

5

-0,04 -

-_С()05

_| - до диетотерапии

! _] -посте диет отер атш

Рисунок 4. Изменение азотистого баланса у больных сердечно-сосудистыми заболеваниями и ожирением под влиянием диетотерапии, г/сут.

Таким образом, в клинических наблюдениях были подтверждены полученные в экспериментах на лабораторных животных данные об отрицательном влиянии высоких доз пищевых волокон на показатели усвояемости и «балансового» коэффициента биологической ценности белка.

Анализ результатов биохимических исследований показал, что под влиянием диетотерапии гиполипидемический эффект был выявлен у всех обследованных больных. При этом наиболее существенное снижение уровня ОХС в сыворотке крови отмечалось у пациентов, дополнительно получавших пищевые волокна ламинарии (на 21%, р<0,01) и хитозан (на 19%, р<0,05), по сравнению с больными, находившимися только на НКД (на 16%, р<0,05). Снижение концентрации ТГ в сыворотке крови было практически в равной степени характерно для всех больных: получавших на фоне диеты хитозан на 14%, пищевые волокна ламинарии - на 13%, а у пациентов группы сравнения -на 12%.

Различия в наблюдаемых эффектах, оказываемых ПВ на уровень ОХС и ТГ, полученные в экспериментальных и клинических исследованиях, по-видимому, связаны с тем, что содержание ПВ в НКД составляет 20,8 г и, дополнительное ее обогащение, как хитозаном (4,98 г/сут), так и альгинатами (4,78 г/сут), увеличивает общее содержание ПВ в рационе, что приводит к более существенным изменениям уровня ОХС в сыворотке крови. Данный факт подтверждается полученными в эксперименте на животных различными эффектами рационов с включением хитозана (1,8%) и хитозана с пектином (1,8% в соотношении 1:1).

выводы

1. Впервые определены уровни содержания растворимых и нерастворимых пищевых волокон в 47 видах отечественных пищевых продуктов растительного происхождения. Наиболее высокие концентрации пищевых волокон обнаружены в отрубях пшеничных — 44,1% и зерновых (пшеница, рожь, овёс) - от 12,1% до 17,8%. Значительно меньшие концентрации пищевых волокон найдены в крупах (от 2,4% до 8,6%) и овощах и фруктах (от 1,0% до 2,7%), а самые низкие - в бахчевых культурах (от 0,5% до 2,0%). Полученные данные включены в отечественное справочное руководство «Химический состав и калорийность российских продуктов питания», М. - ДеЛи плюс. — 2012.

2. В эксперименте установлено, что потребление крысами высоких доз хитозана (1,98 г/кг массы тела в сутки) и каррагинана (2,23 г/кг), превышающее верхний допустимый уровень для человека соответственно в 9,2 и 26,2 раза, приводит к достоверному увеличению экскреции азота и снижению показателей усвояемости и «балансового» коэффициента биологической ценности белка.

3. Потребление крысами высоких доз хитозана (1,98 г/кг массы тела в сутки), смеси хитозана и пектина (2,31 г/кг) и комплекса пищевых волокон пшеничных отрубей (2,31 г/кг) достоверно снижает усвояемость липидов за счет увеличения их экскреции.

4. Установлено, что потребление крысами целлюлозы в количестве 0,22 (адекватный уровень для человека) и 1,90 г/кг массы тела в сутки (в 6,6 раз превышает адекватный уровень для человека) приводит к увеличению концентрации общего холестерина и триглицеридов в сыворотке крови. Дальнейшее увеличение потребления целлюлозы с кормом до 4,46 г/кг массы тела в сутки (в 15,6 раз превышает адекватный уровень для человека) снижает концентрацию триглицеридов до контрольных величин и несколько снижает концентрацию общего холестерина в сыворотке крови крыс, однако, не достигая уровней, имевших место у животных контрольной группы.

5. Потребление крысами каррагинана в высоких дозах (2,23 г/кг массы тела в сутки) приводит к достоверному снижению уровня общего холестерина и триглицеридов в сыворотке крови, в том числе на фоне высокого (47% по калорийности) потребления жира.

6. В клинических условиях установлено, что дополнительное включение хитозана (4,98 г/сут.) и пищевых волокон ламинарии (4,78 г/сут.) в стандартную низкокалорийную диету, содержащую 20,80 г пищевых волокон, приводит к достоверному снижению показателей азотистого баланса при одновременном некотором снижении концентрации общего холестерина и триглицеридов в сыворотке крови у больных с сердечнососудистыми заболеваниями и ожирением.

7. Предложен новый тест для клинической оценки эффективности и безопасности применения в лечебном питании растворимых и нерастворимых пищевых волокон, входящих, как в состав пищевых продуктов (в том числе специализированных), так и биологически активных добавок к пище - оценка азотистого баланса и поддержание его на нулевом уровне.

Список работ, опубликованных по теме диссертации.

Работы, опубликованные в ведущих рецензируемых журналах, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией Минобрнауки России:

1. Трушина Э.Н., Мартынова Б.А., Никитюк Д.Б., Мустафина O.K., Байгарин Е.К. Влияние рационов, обогащённых инулином и олигофруктозой, на клеточный и гуморальный иммунитет у крыс // Вопросы питания.- 2005,Т. 74. - № 3. — С.22-27

2. Погожева A.B., Дербенёва С.А., Байгарин Е.К., Варсанович Е.А., Мягкова М.А. Изучение влияния хитозана на клинико-биохимические и иммунологические показатели у больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями // Вопросы питания.- 2005.- Т. 74. - № 4. — С. 27-30

3. Погожева A.B., Дербенёва С.А., Трушина Э.Н., Мустафина O.K., Байгарин Е.К. Влияние диеты, обогащённой инулином, на клинический статус и показатели гуморального иммунитета у больных с сердечнососудистыми заболеваниями // Вопросы питания.-2006.-Т.75.- № 3.-С.27-31

4. Байгарин Е.К. Содержание пищевых волокон в пищевых продуктах растительного происхождения // Вопросы питания.-2006.-Т.75.-№ 3.-С.42-44

5. Погожева A.B., Дербенёва С.А., Байгарин Е.К., Мальцев Г.Ю., Беликов

B.C. Оценка эффективности использования хлеба, изготовленного из пророщенного зерна, в диетотерапии больных пожилого возраста с сердечнососудистыми заболеваниями.// Вопросы питания.- 2006.-Т.75.-№ 5.-С.45-48

6. Байгарин Е.К., Жминченко В.М. Пищевые волокна: термины и определения // Вопросы питания,- 2007.- Т. 76. - № 4. - С. 10-14

7. Байгарин Е.К., Погожева A.B. Влияние хитозана на клинико-биохимические показатели и состояние белкового обмена у больных, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями // Вопросы питания.-2008,- Т. 77. - № 6. - С. 39-43

8. Байгарин Е.К., Жминченко В.М., Зилова И.С., Пашорина В.А., Батищева

C.Ю., Гаджиева З.М., Кузнецова Г.Г. Влияние каррагинана на биологическую ценность и усвояемость белка // Вопросы питания.- 2009.- Т. 78. - № 3. - С. 33-37

9. Байгарин Е.К. Пищевая ценность и безопасность пищевых волокон // Вопросы детской диетологии.- 2009.- Т. 7.- №4 - С. 52-53

10. Байгарин Е.К. Влияние микрокристаллической целлюлозы и пшеничных отрубей на массу тела крыс, биологическую ценность, усвояемость белка и показатели липидного обмена // Вопросы питания.- 2010.- Т. 79. - № 2. - С. 28-32

11. Байгарин Е.К. Влияние хитозана на скорость роста и показатели белкового обмена у лабораторных крыс // Вопросы питания,- 2011.- Т. 80. -№ 5. - С. 60-63

Монографии

1. Тутельян В.А., Погожева A.B., Высоцкий В.Г., Байгарин Е.К., Зилова И.С., Жминченко В.М., Пашорина В.А., Дербенёва С.А. Роль пищевых волокон в питании человека// М.: «Новое тысячелетие».-2008.-325 с.

2. Тутельян В.А., Байгарин Е.К., Погожева A.B. Пищевые волокна: гигиеническая характеристика и оценка эффективности//М.: «СвР-АРГУС». -2012.-244 с.

Материалы научных конференций

1. Байгарин Е.К., Высоцкий В.Г., Пашорина В. А. Современные представления о потребностях человека в пищевых волокнах // Материалы VIII Всероссийского конгресса «Оптимальное питание - здоровье нации».-Москва. -2005.- С. 56

2. Байгарин Е.К. Содержание различных фракций пищевых волокон в зерне // Материалы VIII Всероссийского конгресса «Оптимальное питание -здоровье нации».- Москва. - 2005. - С. 57

3. Байгарин Е.К. Уточнение содержания различных фракций пищевых волокон в продуктах питания зерновой группы // Всероссийская научно-практическая конференция молодых учёных и специалистов «окружающая среда и здоровье»,- Суздаль. - 2005. — С. 45

4. Байгарин Е.К. Пищевые волокна, как компонент диетотерапии, и уточнение их содержания в продуктах питания зерновой группы // IV-я Межрегиональная научно-практическая конференция «Питание здорового и больного человека»,- Санкт-Петербург. - 2006.- С. 47

5. Погожева A.B., Дербенёва С.А., Байгарин Е.К. Изучение клинико-биохимических и иммунологических показателей у больных сердечнососудистыми заболеваниями под влиянием диетотерапии, обогащённой хитозаном // IV-я Межрегиональная научно-практическая конференция «Питание здорового и больного человека».- Санкт-Петербург. - 2006,- С. 54

6. Бучанова A.B., Байгарин Е.К. Влияние хитозана на ретенцию азота в зависимости от дозы введения в корм лабораторных животных // II Всероссийская научно-практическая конференция молодых учёных и специалистов «Окружающая среда и здоровье». - Рязань. - 2007 г. - С.23-24

7. Байгарин Е.К. Изучение белкового обмена больных сердечнососудистыми заболеваниями, получающих различные пищевые волокна // II Всероссийская научно-практическая конференция молодых учёных и специалистов «Окружающая среда и здоровье».- Рязань. - 2007. - С. 21

8. Байгарин Е.К., Жминченко В.М. Экспериментальное исследование влияния различных количеств целлюлозы и комплекса пищевых волокон пшеничных отрубей на некоторые показатели жирового обмена у лабораторных животных // Международная научно-практическая конференция «Питание и здоровье».- Республика Ká3axeraH, г. Алматы. — 2009. - С. 34

9. Байгарин E.K. Характеристика пищевых волокон и методы их качественного и количественного анализа // XI Всероссийский Конгресс диетологов и нутрициологов.- Москва. - 2009.- С. 11

10. Байгарин Е.К. Экспериментальное исследование влияния различных количеств каррагинана в корме на показатели белкового обмена у лабораторных животных // XI Всероссийский Конгресс диетологов и нутрициологов,- Москва. - 2009. — С. 12

11. Байгарин Е.К., Передеряев О.И., БогачукМ.Н., Дудникова А.Ю. Определение олигофруктозы и инулина в пищевых продуктах // XI Всероссийский Конгресс диетологов и нутрициологов.- Москва. - 2009.- С. 12

12. Малинкин А.Д., Байгарин Е.К., Передеряев О.И. Идентификация полисахаридов методом инфракрасной спектрометрии // XI Всероссийский Конгресс диетологов и нутрициологов,- Москва. - 2009.- С. 96

13. Малинкин А.Д., Байгарин Е.К, Идентификация полисахаридов в лекарственном растительном сырье методом инфракрасной спектрометрии // XVII Российский национальный конгресс «Человек и лекарство».- Москва. -2010.-С. 102

14. Петруханова A.B., Байгарин Е.К. Джем на основе Laminaria Japónica, обогащённый хромом - перспективный диетический продукт для профилактики сахарного диабета второго типа // Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы освоения биологических ресурсов Мирового океана».- Владивосток. - 2010. — С. 112

15. Байгарин Е.К., Дудникова А.Ю., Передеряев О.И., Бессонов В.В. Определение фруктоолигосахаридов в кондитерских изделиях // Седьмая международная конференция «Торты и пирожные - 2010».- Москва. - 2010. -С.108

16. Байгарин Е.К. Влияние микрокристаллической целлюлозы и пшеничных отрубей на прирост массы тела крыс, биологическую ценность усвояемость белка и показатели белкового обмена // XII Всероссийский Конгресс диетологов и нутрициологов.- Москва. - 2010.- С. 8-9

17. Байгарин Е.К., Богачук М.Н., Малинкин А.Д., Передеряев О.И., Бессонов В.В. Определение полифруктозанов в пищевых продуктах методом высокоэффективной жидкостной хроматографии// XII Всероссийский Конгресс диетологов и нутрициологов,- Москва. - 2010. — С. 9-10

18. Байгарин Е.К., Жминченко В.М. Пребиотики: функциональная роль в питании, оценка подлинности и безопасности, использование для обогащения пищевых продуктов// VI Московский Международный Конгресс «Биотехнология: состояние и перспективы развития».- Москва. - 2011. — с. 474-475

19. Байгарин Е.К. Влияние нерастворимых пищевых волокон на скорость роста и показатели белкового обмена у крыс // XIII Всероссийский Конгресс диетологов и нутрициологов с международным участием «Персонифицированная диетология: настоящее и будущее»,- Москва. -2011. -С. 10-11

20. Байгарин Е.К. Пищевые волокна. Определение и физиологические эффекты, оказываемые на организм человека // XIII Всероссийский Конгресс диетологов и нутрициологов с международным участием «Персонифицированная диетология: настоящее и будущее».- Москва,- 2011. -С. 11

21. Байгарин Е.К. Ферментно-гравиметрические методы определения пищевых волокон XIII Всероссийский Конгресс диетологов и нутрициологов с международным участием «Персонифицированная диетология: настоящее и будущее».- Москва.-2011. - С. 11

22. Байгарин Е.К., Богачук М.Н., Передеряев О.И., Эллер К.И., Бессонов

B.В. Количественное определение фруктоолигосахаридов в пищевых продуктах методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с детектированием по светорассеянию// XIII Всероссийский Конгресс диетологов и нутрициологов с международным участием «Персонифицированная диетология: настоящее и будущее».- Москва.-2011. —

C. 11

23. Байгарин Е.К., Жминченко В.М. Пребиотики: функциональная роль в питании, оценка подлинности, использование для обогащения продуктов // XIII Всероссийский Конгресс диетологов и нутрициологов с международным участием «Персонифицированная диетология: настоящее и будущее».-Москва,-2011.-С. 12

24. Байгарин Е.К., Комиссаров М.В. Пищевые волокна в питании человека. Основные направления использования пищевых волокон в пищевой промышленности // XIII Всероссийский Конгресс диетологов и нутрициологов с международным участием «Персонифицированная диетология: настоящее и будущее».- Москва.- 2011. — С. 13

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

пв - пищевые волокна

нпв - нерастворимые пищевые волокна

РПВ - растворимые пищевые волокна

нкд - низкокалорийная диета

охс - общий холестерин

тг - триглицериды

БЦ(ВУ,Г) - истинная биологическая ценность

0,г - истинная усвояемость белка

ИБС - ишемическая болезнь сердца

ГБ - гипертоническая болезнь

БАД - биологически-активная добавка

КЭБ (РЕК) - коэффициент эффективности белка

Подписано в печать: 21.12.2012 Объем: 1,0 п.л. Тираж: 100 экз. Заказ № 725 Отпечатано в типографии «Реглет» 119526, г. Москва, пр-т Вернадского, д. 39 (495) 363-78-90; www.reglet.ru

Нарушения в структуре питания, дефициты макро- и микронутриентов, применение антибиотиков, поступление с пищей широкого спектра контами-нантов химической и биологической природы являются важными факторами риска развития многих заболеваний. Для коррекции возникающих метаболических нарушений в последние годы всё шире используют пищевые продукты, в т.ч. специализированные, содержащие в своём составе растворимые и нерастворимые пищевые волокна (ПВ) [48,49, 75, 100].

Основным источником пищевых волокон являются пищевые продукты растительного происхождения. При этом, как общее, так и фракционное (растворимые - РПВ, нерастворимые - НПВ) содержание пищевых волокон в указанных продуктах, существенно различаются в зависимости от вида растительного сырья [82, 83, 84, 85].

Благодаря своим физико-химическим свойствам пищевые волокна существенно влияют как на усвояемость нутриентов, так и на экскрецию продуктов метаболизма, оказывая действие на обмен веществ в организме [1, 2, 3, 4, 5, 7, 6, 7, 8, 14, 28, 79, 106, 115]. Несмотря на все позитивные результаты многочисленных исследований, существует ряд работ, свидетельствующих о возможном негативном воздействии пищевых волокон на показатели белкового обмена. Так, показано, что высокие дозы хитозана оказывают существенное влияние на усвоение белка рациона [147, 184], а с другой стороны известно, что пектин увеличивает значение биологической ценности белка [38]. При исследовании рафинированных форм растворимых пищевых волокон (гуаровой камеди, альгината натрия, агар-агара, каррагинана) было показано, что наименьшая величина кажущейся усвояемости белка и ретенции азота наблюдалась при приеме каррагинана [89, 90, 147]. Данные о воздействии целлюлозы на показатели биологической ценности белка (БЦ) существенно разнятся. Так, в одних исследованиях было показано, что целлюлоза не оказывает влияния на БЦ [147], а в ряде других было выявлено увеличение истинной усвояемости белка [55, 60, 124]. В исследованиях с применением пшеничных отрубей было выявлено уменьшение истинной усвояемости белка и незначительные изменения показателей биологической ценности белка [59, 147]. Однако эти экспериментальные исследования преимущественно проводили при высоких уровнях потребления пищевых волокон (2,0-20,0%) и низком уровне потребления белка (8-10% по калорийности).

Таким образом, в настоящее время исследования показателей утилизации белка, усвояемости жиров при введении в рацион пищевых волокон носят описательный характер без достаточного экспериментального обоснования.

Не менее важной проблемой на сегодняшний день является дефицит данных о фактических уровнях содержания пищевых волокон в основных видах пищевой продуктов в РФ, что необходимо для создания новых пищевых продуктов функционального назначения и заданного химического состава.

Работа выполнена в соответствии с планом НИР ФГБУ «НИИ питания» РАМН в рамках темы № 058 «Влияние различного содержания пищевых волокон в рационе на утилизацию белка и усвояемость жира».

Цель и задачи исследования

Цель настоящей работы: изучить содержание растворимых и нерастворимых пищевых волокон в различных видах пищевых продуктов российского производства и оценить их влияние на интегральные показатели белкового и липидного обмена в экспериментальных и клинических условиях.

Задачи исследования:

1. Определить содержание растворимых и нерастворимых пищевых волокон, а также их суммарное количество в основных группах пищевых продуктов отечественного производства (бобовые, зерновые, крупяные, овощи, фрукты, ягоды, грибы, хлебобулочные изделия).

2. Изучить в эксперименте на лабораторных животных влияние пищевых волокон (хитозана, пектина, каррагинана, целлюлозы и пшеничных отрубей) на утилизацию белка (по показателям биологической ценности) и усвояемость жира.

3. Изучить состояние азотистого баланса у больных гипертонической и ишемической болезнью сердца с ожирением, получавших диету с включением различных видов пищевых волокон.

Научная новизна работы Определено содержание растворимых и нерастворимых пищевых волокон в 47 видах пищевых продуктов растительного происхождения: наибольшее содержание нерастворимых пищевых волокон установлено в пшеничных отрубях, зерновых (пшеница, рожь) и крупах (гречневая, рисовая, пшено).

В эксперименте установлено, что включение в корм животных хитозана и каррагинана в высоких дозах приводит к снижению, а целлюлозы и пшеничных отрубей - к увеличению истинной биологической ценности белка. Нерастворимые пищевые волокна (хитозан и целлюлоза), а также пшеничные отруби снижают усвояемость жира.

Обогащение корма различными видами пищевых волокон приводило к разнонаправленному их влиянию на показатели липидного обмена: применение хитозана и пшеничных отрубей приводит к увеличению концентрации общего холестерина и снижению концентрации триглицеридов в сыворотке крови; содержание в корме целлюлозы в средних дозах увеличивало концентрацию общего холестерина и триглицеридов, а в высоких дозах - снижало их концентрацию в сыворотке крови.

В клинических наблюдениях установлено, что дополнительное обогащение низкокалорийной диеты хитозаном (5г/сут) и пищевыми волокнами ламинарии (5 г/сут) приводит к отрицательному азотистому балансу на фоне выраженного гиполипидемического эффекта.

Практическая значимость работы Результаты по содержанию растворимых и нерастворимых пищевых волокон в пищевых продуктах растительного происхождения могут быть рекомендованы для включения в таблицы «Химического состава российских продуктов питания».

Предложенный подход к изучению влияния пищевых волокон на показатели белкового и липидного обмена может быть использован при создании продуктов функционального назначения и диетических (лечебных и профилактических) продуктов, а также для оценки эффективности их использования, в т.ч. при диетотерапии.

выдоды

1. Впервые определены уровни содержания растворимых и нерастворимых пищевых волокон в 47 видах отечественных пищевых продуктов растительного происхождения. Наиболее высокие концентрации пищевых волокон обнаружены в отрубях пшеничных - 44,1% и зерновых (пшеница, рожь, овёс) - от 12,1%) до 17,8%. Значительно меньшие концентрации пищевых волокон найдены в крупах (от 2,4% до 8,6%) и овощах и фруктах (от 1,0% до 2,7%), а самые низкие - в бахчёвых культурах (от 0,5% до 2,0%). Полученные данные включены в отечественное справочное руководство «Химический состав и калорийность российских продуктов питания», М. - ДеЛи плюс. - 2012.

2. В эксперименте установлено, что потребление крысами высоких доз хитозана (1,98 г/кг массы тела в сутки) и каррагинана (2,23 г/кг), превышающее верхний допустимый уровень для человека соответственно в 9,2 и 26,2 раза, приводит к достоверному увеличению экскреции азота и снижению показателей усвояемости и «балансового» коэффициента биологической ценности белка.

3. Потребление крысами высоких доз хитозана (1,98 г/кг массы тела в сутки), смеси хитозана и пектина (2,31 г/кг) и комплекса пищевых волокон пшеничных отрубей (2,31 г/кг) достоверно снижает усвояемость липидов за счет увеличения их экскреции.

4. Установлено, что потребление крысами целлюлозы в количестве 0,22 (адекватный уровень для человека) и 1,90 г/кг массы тела в сутки (в 6,6 раз превышает адекватный уровень для человека) приводит к увеличению концентрации общего холестерина и триглицеридов в сыворотке крови. Дальнейшее увеличение потребления целлюлозы с кормом до 4,46 г/кг массы тела в сутки (в 15,6 раз превышает адекватный уровень для человека) снижает концентрацию триглицеридов до контрольных величин и несколько снижает концентрацию общего холестерина в сыворотке крови крыс, однако, не достигая уровней, имевших место у животных контрольной группы.

5. Потребление крысами каррагинана в высоких дозах (2,23 г/кг массы тела в сутки) приводит к достоверному снижению уровня общего холестерина и триглицеридов в сыворотке крови, в том числе на фоне высокого (47% по калорийности) потребления жира.

6. В клинических условиях установлено, что дополнительное включение хитозана (4,98 г/сут.) и пищевых волокон ламинарии (4,78 г/сут.) в стандартную низкокалорийную диету, содержащую 20,80 г пищевых волокон, приводит к достоверному снижению показателей азотистого баланса при одновременном некотором снижении концентрации общего холестерина и триглицеридов в сыворотке крови у больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями и ожирением.

7. Предложен новый тест для клинической оценки эффективности и безопасности применения в лечебном питании растворимых и нерастворимых пищевых волокон, входящих, как в состав пищевых продуктов (в том числе специализированных), так и биологически активных добавок к пище -оценка азотистого баланса и поддержание его на нулевом уровне.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ Результаты по содержанию растворимых и нерастворимых пищевых волокон в пищевых продуктах растительного происхождения были включены в справочник «Химический состав и калорийность российских продуктов питания»/ В.А.Тутельян// М.- ДеЛи плюс.- 284 е.- ISBN: 978-5-905170-20-1

Предложенный подход к изучению влияния пищевых волокон на показатели белкового и липидного обмена может быть использован при создании продуктов функционального назначения и диетических (лечебных и профилактических) продуктов, а также для оценки эффективности их использования, в т.ч. при диетотерапии.

ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ В ПРАКТИКУ Результаты балансовых экспериментальных и клинических исследований дозозависимого действия различных пищевых волокон на показатели белкового и липидного обмена, были использованы при разработке норм потребления пищевых волокон, введенных в действие МР 2.3.1.2432-08 «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

При сравнении полученных результатов по содержанию пищевых волокон в изученных пищевых продуктах растительного происхождения с данными, опубликованными в таблицах «Химического состава российских продуктов питания» [24], во всех группах исследованных продуктов не было выявлено существенных различий по суммарному содержанию пищевых волокон.

Сравнение результатов нашего исследования с данными, изложенными в немецких таблицах химического состава пищевых продуктов [132], показало ряд различий по содержанию пищевых волокон: в кукурузе РПВ в 3,8 раза выше немецких величин; в муке пшеничной высшего сорта - 1,3 раза ниже, чем у аналогичного продукта; содержание НПВ в просо - 2,3 раза выше, а в кукурузе - 2,0 раза ниже, чем в немецких таблицах.

Для целей данных исследований был использован общепринятый во всём мире метод [48, 49]. Таким образом, выявленные различия по содержанию пищевых волокон (более чем в Уз случаев) связаны с отличаем в химическом составе отечественных пищевых продуктов, по сравнению с зарубежными аналогами.

Результаты экспериментальных исследований, выполненные с использованием лабораторных животных, выявили следующие изменения:

У крыс при потреблении хитозана в количестве 0,22 г/кг/сут наблюдалось некоторое снижение ВУ1г по сравнению с контрольной группой животных. Увеличение потребления хитозана до 0,68 г/кг/сут приводило к увеличению ВУ1г, однако дальнейшее увеличение потребления хитозана (1,98 г/кг/сут) приводило к довольно существенному снижению показателя биологической ценности белка (51,8%, р<0,05). При содержании в корме 1,8 г смеси хитозана и пектина за счёт увеличения поедаемости корма возрастало и потребление пищевых волокон (2,31 г/кг/сут). При этом у этой группы животных ВУ1г практически соответствовала значению ВУ1г, имевшему место у животных получавших только хитозан в дозе 0,68 г/кг/сут.

При потреблении каррагинана в дозе 0,21 г/кг/сут также наблюдалось некоторое уменьшение ВУ№. Последующее увеличение потребления каррагинана в рационе животных (0,68 г/кг/сут) приводило к увеличению ВУ1г, а ещё большее увеличение потребления каррагинана (2,23 г/кг/сут) снова снижало ВУ1г, хотя и менее значимо, чем при потреблении одного хитозана. Минимальное значение величины ВУ1г (56,9%, р<0,01), наблюдалось при потреблении каррагинана в количестве 2,23г/кг/сут. Увеличение содержания липи-дов в данном рационе практически не оказывало влияния на показатель ВУ1г.

Показано, что величины ВУ1г возрастают при увеличении потребления крысами целлюлозы (МКЦ) и пшеничных отрубей: при величине потребления 0,22-0,23 г/кг/сут целлюлозы и пшеничных отрубей значение ВУ1г было ниже , чем у животных контрольной группы и животных получавших хито-зан и каррагинан в сопоставимых количествах; дальнейшее увеличение потребления целлюлозы и пшеничных отрубей приводило к увеличению ВУ1г, а максимальные значения ВУ1г (69,2 % и 68,3%) были получены, соответственно, при потреблении пшеничных отрубей в количестве 2,31 г/кг/сут, и целлюлозы в количестве 4,46 г/кг/сут.

Определение показателей истинной усвояемости ф1г) не выявили существенных различий с контрольными величинами, за исключением рационов с наиболее высоким содержанием пищевых волокон.

Параллельно с изучением показателей биологической ценности и усвояемости белка в экспериментах был изучен ряд показателей липидного обмена: содержание общего холестерина (ОХ) и триглицеридов (ТГ) в сыворотке крови.

Потребление крысами хитозана в дозах от 0,22 до 0,68 г/кг/сут приводит к достоверному повышению содержания ОХ в сыворотке крови до соответствующего максимальному значению у контрольной группы. При потреблении хитозана в количестве 1,98 г/кг/сут сохраняется тот же уровень содержание ОХ, как и у группы потреблявшей 0,68 г/кг/сут.

В то же время, при увеличении потребления хитозана наблюдается снижение содержания ТГ в сыворотке крови, минимальное значение которого обнаружено на уровне его потребления 1,98 г/кг/сут. Потребление крысами смеси хитозана и пектина в количестве 2,31 г/кг/сут приводит к увеличению содержания ТГ и некоторому снижению содержания ОХ в сыворотке крови, по сравнению с животными, потреблявшими только хитозан в дозе 1,98 г/кг/сут, однако, полученные значения находились на уровне имевшем место у животных контрольной группы.

При введении каррагинана в корм животным наблюдается иная направленность исследованных показателей. Потребление каррагинана в дозе 2,23 г/кг/сут приводит к достоверному снижению как ОХ (р<0,05), так и ТГ (р<0,05) в сыворотке крови. В то же время, на фоне обогащения рациона липидами (47% по калорийности) содержание ОХ и ТГ в сыворотке крови практически не отличались от уровней, имевших место у животных контрольной группы.

У всех опытных групп крыс, потреблявших МКЦ, содержание ОХ в сыворотке крови превышают значение, полученное у контрольных животных. При этом минимальное содержание ОХ наблюдалось в сыворотке крови у животных потреблявших МКЦ в количестве 4,46 г/кг/сут. Содержание ТГ в сыворотке крови увеличивается при потреблении животными целлюлозы от 0,22 г/кг/сут до 1,90 г/кг/сут. При дальнейшем увеличении потребления МКЦ (4,46 г/кг/сут) наблюдается существенное снижение содержания ТГ в сыворотке крови опытных животных.

Потребление животными пшеничных отрубей (0,23 - 2,31 г/кг/сут) приводит к достоверному (р<0,05) снижению содержания ТГ в сыворотке крови. Однако, при потреблении пшеничных отрубей в количестве 2,31 г/кг/сут наблюдается недостоверное повышение содержания общего холестерина в сыворотке крови, тогда как при потреблении пшеничных отрубей в дозе 0,23 г/кг/сут у крыс имеет место также недостоверное снижение данного показателя.

Результаты проведённых исследований по определению показателей биологической ценности белка при добавлении различных видов пищевых волокон в целом совпадают с данными литературы. Однако наши исследования были проведены при более низких уровнях содержания пищевых волокон в рационах и физиологическом уровне содержания белка.

Действие изученных пищевых волокон на показатели липидного обмена лишь частично совпадают с результатами экспериментов, изложенных в литературе. Так, подтверждаются данные литературы в отношении пшеничных отрубей и каррагинана, но нами обнаружены противоположные эффекты, оказываемые хитозаном и целлюлозой на содержание ОХ и ТГ в сыворотке крови. Данный факт может быть связан с различиями в содержании, как пищевых волокон, так и липидного компонента опытных рационов, использованных в наших экспериментах.

В клинике ФГБУ «НИИ питания» РАМН было проведено изучение влияния на азотистый баланс и некоторые показатели липидного обмена традиционной диетотерапии и диетотерапии с включением хитозана и пищевых волокон ламинарии (источник альгиновых кислот).

У больных, получавших в течение 3-х недель НКД, дополнительно обогащенную ПВ, наблюдалось достоверное уменьшение азотистого баланса: так, при обогащении рациона хитозаном (р<0,05, ^критерий Стьюдента и р<0,01, критерий парных выборок), а при обогащении рациона пищевыми волокнами ламинарии (р<0,01, критерий парных выборок). При этом у контрольной группы больных наблюдалось недостоверное увеличение азотистого баланса. Масса кала увеличивалась только у групп больных, получавших дополнительно к диетотерапии источники пищевых волокон. Наиболее существенное увеличение массы кала наблюдалось у больных получавших хи-тозан (на 44,5 г/сут, р<0,01, согласно критерию парных выборок), а у больных, получавших пищевые волокна ламинарии, масса кала увеличивалась на 20,4 г/сут (р<0,01, согласно критерию парных выборок).

Снижение азотистого баланса, наблюдаемое у больных опытных групп, по-видимому, связано с влиянием пищевых волокон на усвояемость белка, что косвенно подтверждается увеличением количества азота выводимого с калом, отмеченное у всех групп больных, особенно получавших хитозан.

Таким образом, полученные в экспериментах данные об отрицательном влиянии пищевых волокон, потребляемых в высоких дозах, на показатели биологической ценности и усвояемость белка были подтверждены в клинических наблюдениях.

Анализ результатов биохимических исследований показал снижение содержания ОХ и ТГ в сыворотке крови у всех обследованных больных. При этом наиболее существенное снижение ОХ в сыворотке крови отмечалось у больных, получавших дополнительно пищевые волокна ламинарии (на 21%, р<0,01), далее, у больных получавших НКД с хитозаном (на 19%, р<0,05) и НКД (на 16%, р<0,05). В отношении ТГ наблюдалась несколько иная картина: так, наибольшее снижение содержания ТГ в сыворотке крови было отмечено у больных, получавших дополнительно к НКД хитозан (14%); у больных, дополнительно получавших пищевые волокна ламинарии концентрация ТГ в сыворотке крови снижалась на 13%, а у больных получавших только НКД - на 12%.

Наблюдаемая разница по влиянию ПВ на содержание ОХ и ТГ, полученная в экспериментальных исследованиях и клинических наблюдениях, по-видимому, связана с тем, что содержание ПВ в НКД составляет 20,8 г (таблица 20) и, дополнительное её обогащение хитозаном (5 г/сут) и альгинатами (5 г/сут), увеличивает количественное и видовое содержание ПВ в рационе, что приводит к более существенным изменениям содержания ОХ и ТГ в сыворотке крови. Данный факт подтверждается результатами, полученными у экспериментальных групп крыс, получавших хитозан (1,8%) и хитозан с пектином (0,9% + 0,9%).