Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Особенности современной теории функционального питания 22
ГЛАВА 2. Объекты исследований и экпериментальные методы 42
ГЛАВА 3. Разработка биотехнологии кефира, оюгащенного йоди рованным молочным белком 61
3.1. Йод и его значение в питании человека. Теоретическое обоснова ние необходимости разработки продуктов питания, обогащенных органическими соединениями йода 61
3.1.1. Недостаточность поступления йода у отдельных групп населения., 7
3.1.2. Профилактика йоддефицита и эффективность ее проведения. Индуцированный йодом гипертиреоз 69
3.1.3. Йоддефицитные состояния населения Российской Федерации 76
3.2. Лабораторно-экспериментальные исследования функциональных свойств йодказеина 82
3.3. Биотехнология приготовления кефира, обогащенного йодированным молочным белком 101
3.3.1. Резервуарный способ производства 102
3.3.2. Термостатный способ производства 106
3.4. Проведение испытаний готового продукта 111
ГЛАВА 4. Разраютка биотехнологии функционального молочного продукта, обогащенного органическим соединением селена . 112
4.1. Функции селена в организме человека и актуальность устранения его дефицита 112
4.2. Физиолого-биохимическая взаимосвязь селена и йода в организме 124
4.3. Селексен - антиоксидант широкого спектра действия 127
4.4. Лабораторно-экспериментальные исследования свойств БАД «Селексен» 141
4.5. Разработка технологии производства творога, обогащенного БАД «Селексен» 142
4.6. Контроль и оценка готового продукта 154
4.7. Доклинические испытания нового кисломолочного продукта творога, обогащенного БАД «Селексен» 155
ГЛАВА 5. Разработка биотехнологии функционального молочного продукта, обогащенного гемоглобином крови сельско хозяйственных животных 157
5.1. Теоретическое обоснование актуальности обогащения продуктов питания гемоглобином для профилактики железодефицитных состояний населения 157
5.2. Основные причины потерь крови, приводящие к возникновению железодефицитных анемий 158
5.3. Роль питания в этиологии дефицита железа. Профилактика железодефицитных анемий. Обогащение пищевых продуктов железом. Биологически активная пищевая добавка «Гемобин» 161
5.4. Физиолого-биохимическая взаимосвязь железа, селена и йода в организме 174
5.5. Лабораторно-экспериментальные исследования технологических свойств БАД «Гемобин» 178
5.6. Разработка лабораторной биотехнологии приготовления молочного продукта, обогащенного БАД «Гемобин» 180
5.7. Доклинические испытания молочного продукта, обогащенного БАД «Гемобин» 184
ГЛАВА 6. Разработка биотехнологии пробиотических молочных продуктов 186
6.1. Теоретическое обоснование актуальности создания про биотических пищевых продуктов 186
6.1.1. Значение и пути оптимизации бифидофлоры человека 192
6.1.2. Механизмы действия пробиотиков 197
6.2. Экспериментально-лабораторные исследования функциональных свойств штаммов бифидобактерий, входящих в состав закваски ... 202
6.3. Разработка лабораторно-экспериментальной технологии приготовления пробиотического продукта, обогащенного стевиозидом... 208
6.3.1. Биотехнология промышленного производства молочного продукта функционального назначения «Солнечный зайчик» 213
6.3.2. Контроль производства 214
6.3.3. Доклинические и клинические испытания пробиотического молочного продукта «Солнечный зайчик» 218
6.4. Разработка биотехнологии пробиотического молочного продукта «Мягкий сыр «Думиничский», обогащенного сухим концентратом топинамбура 219
6.4.1. Проведение испытаний готового продукта 225
6.4.2. Описание промышленного производства мягкого сыра «Думинич-ский» 227
6.4.3. Контроль готового продукта 230
6.4.4. Доклинические и клинические испытания мягкого сыра «Думи-ничский», обогащенного сухим концентратом топинамбура 231
6.5. Экспериментально-лабораторные исследования функциональных свойств штаммов бифидобактерий в присутствии йодказеина 233
6.5.1. Разработка биотехнологии молочного продукта с использованием Bifidodacterium longum 379М, Bifidobacterium bifidum 791 и йодказеина в лабораторных условиях 234
6.5.2. Описание биотехнологического процесса 234
6.5.3. Испытания готового продукта 236
6.5.4. Биотехнология промышленного производства молочного продукта «Умница», содержащего бифидобактерий двух видов и йодказеин 237
6.5.5. Контроль готового продукта 239
6.5.6. Доклинические и клинические испытания пробиотического молочного продукта «Умница» 241
6.6. Результаты исследований новых пробиотических молочных продуктов 242
ГЛАВА 7. Практическая реализация комплексного подхода к развитию индустрии функциональных продуктов 244
7.1. Создание биотехнологических цехов-модулей 244
7.2. Схема комбинированного цеха-модуля для производства кисломолочных продуктов функционального назначения 247
7.3. Схема обособленного цеха-модуля для производства кисломолочных продуктов функционального назначения 255
7.4. Народно-хозяйственное значение разработок 263
Заключение 268
Выводы 280
Литература 283
Приложения 326
- Лабораторно-экспериментальные исследования функциональных свойств йодказеина
- Физиолого-биохимическая взаимосвязь селена и йода в организме
- Основные причины потерь крови, приводящие к возникновению железодефицитных анемий
- Экспериментально-лабораторные исследования функциональных свойств штаммов бифидобактерий, входящих в состав закваски
Введение к работе
Актуальность проблемы. В результате глобального загрязнения окружающей среды резко ухудшились натуральные свойства многих продуктов питания, а некоторые из них стали вредными и опасными для здоровья человека. Они частично или полностью перестали обладать лечебными свойствами, удовлетворять организм человека в ежедневно требующихся пищевых микронутриентах и соответствии с физиологическими потребностями. Все продовольственное сырье и многие виды готовой к употреблению продукции обладают способностью накапливать вредные вещества из почвы, воды и воздуха /Кудряшева А.А., 1999/.
Здоровье человека тесно связано с качеством и полезностью продуктов питания и экологическими характеристиками среды обитания. Жизненные силы, работоспособность и психоэмоциональное состояние зависят от степени безопасности пищи, ее состава и физиологических характеристик. Взаимосвязанные проблемы, касающиеся питания, экологии и здоровья человека, должны решаться комплексно, на основе новейших научных достижений и совместно с учеными разных направлений /Кудряшева А.А., 2000; Черняев СИ., 2000/.
Состояние общественного здоровья характеризуется особенностями воспроизводства населения, запасом физических сил, заболеваемостью, являющихся объективными процессами, отражающими результаты взаимодействия поколений с окружающей средой и характеризующихся множеством индивидуальных особенностей. Количественное и качественное многообразие факторов и условий обитания приводят к существенным микроэкологическим, физиолого-биохимическим и прочим сдвигам, проявляющимся на человеческой популяции в целом, жителях отдельных территорий, населенных пунктов или конкретных группах индивидуумов /Покровский ВИ., 1997; Волгарев М.Н., Батурин А.К., 1997/.
Такие массовые и повсеместные микроэкологические явления, как дисбиоти-ческие нарушения нормальной аутофлоры, йод-, селен-, железодефицитные и пр. состояния, а также заболевания обмена, в человеческом организме характеризуются интенсивностью возникновения и распространенностью патологий. Под влиянием патогенетических особенностей популяции и факторов окружающей
среды заболеваемость населения характеризуется региональной акцентирован-ностью. Для конкретных регионов, территорий, групп населения существуют свои специфические особенности, которые складываются под воздействием множества экологических, экономических, природно-климатических и прочих факторов. Соответственно и политика благотворного воздействия на общественное здоровье должна носить региональную направленность, учитывающую ситуационную и тенденциозную значимость /Черняева М.Н., 2000/.
Человек и окружающая природная среда находятся в состоянии биологического равновесия. По мере нарастания техногенных воздействий на среду обитания, в организме происходит накопление различных веществ, разрушающих иммунную систему. Проблема экологии человека, его здоровья и сохранения функций воспроизводства жизнеспособного потомства, наряду с проблемами восстановления экологического равновесия окружающей среды, стала еще более актуальной после аварии на ЧАЭС, в результате которой огромные территории подверглись загрязнению радионуклидами. Пагубное воздействие Чернобыля затронуло аутоф-лору человека, ослабив естественную неспецифическую резистентность организма, а дефицит поступления с пищей микронутриентов и прочих биологически активных веществ, усугубляет сложившееся положение /Черняев СИ., 1999; Кудряшева А. А., 1999/.
Микробы-симбионты, являющиеся составной частью макроорганизма, не только формируют микрофлору организма человека, но и непосредственно принимают участие в регулировании многих физиологических реакций и процессов, которые в нем происходят. Они предохраняют организм человека от заселения патогенными бактериями, содействуют процессам пищеварения, регулируют обмен веществ, синтезируют витамины и некоторые незаменимые аминокислоты, формируют иммунный ответ организма новорожденного, обезвреживают токсические вещества и пр. Под действием экологических факторов, неправильного и недостаточного питания, антибиотикотерапии, инфекционных и неинфекционных заболеваний, иммунодефицитных состояний может изменяться количественный и качественный состав микрофлоры человека. Это, в свою очередь, приводит к развитию заболеваний желудочно-кишечного тракта, нарушению обмена веществ (ги-повитаминозы, анемии, гипотрофия и др.) /Г.ИГончарова с соавт., 1987; 1989; Бевз
НИ., 1991; Черняев СИ. с соавт., 1999; Цыб А.Ф. с соавт., 1999; Люблинский С.Л. с соавт., 2000; Haenel. Н., 1975; MitsuokaT., 1984; Salminen S. et al., 1995/.
Применение пробиотических продуктов во многих случаях альтернативно антибиотикам. Считается, что перспектива за лекарствами нового поколения, так называемой щадящей терапией, без «химии». Одними из наиболее необходимых, являются пробиотики. А наиболее приемлемой формой их подачи населению считаются пробиотические продукты питания. Во всем мире они применяются и как профилактические, и как лечебные средства при дисбиотических нарушениях, вызванных, в первую очередь, неблагоприятным воздействием среды обитания на организм. Еще И.И. Мечников писал в своей знаменитой монографии «Этюды оптимизма»: «Люди с незапамятных времен вводили в свой кишечник огромное количество молочнокислых микробов вместе с разнообразными пищевыми продуктами, подвергающимися молочнокислому брожению и потребляемыми в сыром виде (кислое молоко, кумыс, кефир, йогурт, квас, кислая капуста, соленые огурцы и т.п.)». Таким образом, человечество, чисто эмпирически, выработало способ эффективной защиты от вредного действия кишечного загнивания /Равич Р., 1995; Шендеров Б. А., Манвелова М.А., 1997; Кудряшева А. А., 1999/.
Во всем мире специалисты, в целях сведения к минимуму отрицательных воздействий на живую природу, пытаются либо не применять антибиотики, которые способны уничтожить, кроме патогенной, и всю нормальную микрофлору, либо применять их ограниченно, только при серьезных показаниях. Потребность в пробиотических продуктах и препаратах достаточно высока. По данным РАМН дис-бактериоз кишечника различной степени тяжести выявляется у 90% населения России /Воробьев А.А. с соавт., 1997; Кудряшева А.А., 1999; Черняев СИ., 1999/.
Учитывая неблагоприятную экологическую обстановку, а также уровень общей заболеваемости, в среднем, 80% населения России, особенно детей, не менее двух раз в год должны проходить курс бактериотерапии или бактериопрофилак-тики. Однако реально его проходят около 5% жителей страны, да и то не более одного раза в год. Причинами такого положения являются недостаточная информированность и пассивность населения, сравнительно высокие цены на препараты, и недостаточные объемы их производства. Поэтому разработка биотехнологий обогащения традиционных и наиболее потребляемых продуктов питания эубиотиками,
а также повсеместное их производство, считается наиболее перспективным направлением, обеспечивающим реальное оздоровление человеческой популяции. На данный момент спрос на пробиотические продукты, из-за их недостатка, пока превышает предложение /Черняев СИ., 1999/. Острую необходимость в них имеют регионы, пострадавшие от аварии на ЧАЭС, где микроэкологический статус населения непосредственно зависит от потребления пробиотических продуктов /Цыб А.Ф., с соавт., 1999; Черняева М.Н., 2000/.
Мэрия Москвы нашла возможность обеспечить таким ценным продуктом, как бифидокефир, детей до одного года бесплатно. (Во Франции и Швеции такие мероприятия проводятся бесплатно для детей до трех лет) /Черняева М.Н., 2000/. Необходимо отметить, что такая форма охранных мероприятий, а именно профилактика микроэкологических нарушений у детей достаточно рентабельна, ведь страна охраняет свой генофонд. К тому же лечение ребенка (дети до трех лет особенно чувствительны к кишечным инфекциям) стоит намного дороже. Разработка же современных пробиотических продуктов не требует значительных капиталовложений. Российская пищевая промышленность имеет реальные возможности дя разработки новых пробиотических продуктов питания, рентабельность производства которых - не менее 50% /Черняев СИ. с соавт., 2000/.
Учитывая, что в настоящее время, ввиду ухудшения общей экологической обстановки, возникновения стрессовых ситуаций, ослабления иммунной защиты организма постоянно увеличивается частота заболеваемости сахарным диабетом -четверть населения планеты входят в группу риска, а два процента - страдают этим недугом /Поскребышева Г.И. 1998/, одним из важнейших факторов его лечения и профилактики является функциональное питание. В связи с этим возникает потребность в специализированных продуктах питания для весьма обширного контингента.
Недостаточность йода у человека приводит к развитию эндемического зоба, характеризующегося нарушением синтеза тиреоидных гормонов и угнетением функции щитовидной железы. Это заболевание имеет типично эндемический характер и возникает в местностях (биогеохимических провинциях), где содержание йода в почве, воде и пищевых продуктах заметно снижено. Несмотря на то, что подробная карта йодной недостаточности еще не составлена, известно, что боль-
шая часть территории Российской Федерации характеризуется дефицитом важнейшего микроэлемента - йода. И эндемический зоб, к сожалению, далеко не единственное проявление йодцефицита. Дефицит йода отражается на состоянии человека задолго до начала увеличения щитовидной железы. Основными признаками дефицита йода являются: снижение интеллектуальных способностей и возможностей; перманентная, накапливающаяся усталость; задержки в умственном и физическом развитии ребенка; бесплодие у женщин /Герасимов Г.А., 1999; Спиричев В.Б., 1999; Кочеткова А.А. с соавт., 1999; Черняев СИ. с соавт., 2000; Цыб А.Ф. с соавт., 2000; Спиричев В.Б., 2000; Stoffelmayr В.Е., Dillavou D. Hunter, J.E., 1983; Light R.J., Pillemer D.B., 1984; Hedges L.V., Oikin I., 1985; Ma Т., Wang. D., Cheng Z.P., Wang Y.Y., 1986; Hyde J.S. Hyde J.S., 1986; Linn M.C, 1986; Wolf P.M., 1986; Tukey J.W., 1988; Schwarzer R., 1989; De Long G.R., 1990/.
С учетом возрастных особенностей, спектр возможных проявлений дефицита йода: у плода - аборты, мертворожденные, врожденные аномалии, повышенная внутриутробная смертность, умственная недостаточность, глухонемота, спастическая диплегия, косоглазие, карликовость, олигофрения, психомоторные нарушения; у новорожденных - неонатальный зоб и гипотиреоз; у детей и подростков -зоб, ювенильный гипотиреоз, психические нарушения, задержка психического развития; у взрослых - зоб и его осложнения, гипотиреоз, нарушения интеллекта, индуцированный йодом гипертиреоз /Цыб А.Ф. с соавт., 2000; Черняев СИ. с соавт., 2000/.
Дефицит йода является причиной выраженной умственной недостаточности у 43 миллионов человек во всем мире. Ежегодно от нехватки йода появляется на свет 100 тысяч детей с врожденным кретинизмом. Ликвидация йоддефицитных заболеваний является приоритетом ООН в области здоровья человека, наряду с ликвидацией оспы и полиомиелита /Григорьев Р., 2000/.
Причинами роста частоты тиреоидной недостаточности принято считать: абсолютный дефицит йода во многих странах; ухудшение экологической ситуации; увеличение радиационного фона; потребление воды и продуктов, содержащих хлор, а также продуктов, содержащих струмогенные вещества (капуста, бобовые и т.д.); повышение распространенности аутоиммунных заболеваний, в том числе аутоиммунного тиреоидита; использование лекарственных препаратов с антитирео-
идным действием; дефицит белка в пище; активное и особенно пассивное курение (в табачном дыме содержится окись углерода, радиоактивные и другие поражающие щитовидную железу компоненты) /Сухинина СЮ. с соавт., 1995; Цыб А.Ф. с соавт., 2000; Черняев СИ. с соавт., 2000/.
Недостаток йода влечет за собой такую массу расстройств в организме, что человек просто не знает, к специалисту какой отрасли здравоохранения ему следует обращаться. Как следствие - заболевания щитовидной железы выявляются поздно, о чем свидетельствует возросшее число случаев онкологических заболеваний щитовидной железы /Кочеткова А.А. с соавт., 1999; Герасимов Г.А., 1999; Цыб А.Ф. с соавт., 2000; Черняев СИ. с соавт., 2000; Спиричев В.Б., 2000/.
Радиационное поражение щитовидной железы является самым серьезным следствием аварии на ЧАЭС. На сегодня убедительно доказан рост рака и доброкачественных узловых заболеваний щитовидной железы у лиц, получивших облучение в детском возрасте. Анализ диагностированных случаев рака щитовидной железы у данной категории лиц свидетельствует об агрессивном его течении, что проявляется на этапе диагностики, в наличии отдаленных метастазов у значительной части больных. Исследования последних лет доказали наличие йодной недостаточности различной степени практически на всех загрязненных радионуклидами территориях, что само по себе является причиной развития всей тиреоидной патологии, включая рак щитовидной железы. Сочетание облучения и йодной недостаточности приводит к синергическому эффекту патогенетических факторов в развитии тиреоидной патологии. Очевидно, ликвидация йодной недостаточности, может служить реальным путем уменьшения медицинских последствий аварии на ЧАЭС /Черняев СИ., 1999; Цыб А.Ф. с соавт., 2000/.
При дефиците селена могут возникать следующие изменения: снижение иммунитета, повышение склонности к воспалительным заболеваниям; снижение функции печени; кардиопатия; болезни кожи, волос и ногтей; атеросклероз; катаракта; репродуктивная недостаточность; замедление роста; патология легких. Дефицит селена ускоряет развитие атеросклероза, ишемической болезни сердца, возрастает вероятность возникновения инфаркта миокарда. Отмечена взаимосвязь между дефицитом селена и частотой внезапной «колыбельной» смерти у детей. Недостаток этого микроэлемента снижает интеллектуальные возможности детей,
приводит к быстрой утомляемости и снижению иммунитета. При дефиците селена возрастает вероятность мужского бесплодия. Выявлена зависимость между раком и дефицитом селена, особенно это относится к раку желудка, простаты, толстого кишечника, молочной железы /Ермаков ВВ., Ковальский В.В., 1974; Авцын А.П. с соавт., 1986; Книжников В.А. с соавт.,1993; Бабенко Г.А., Погрибный И.Н., 1996/.
Железодефицитными состояниями (анемиями, малокровием) страдает одна треть населения планеты! У этих людей, в единице крови, понижено содержание эритроцитов и, соответственно, гемоглобина. То есть, имеет место нарушение синтеза ферментов и молекул гемоглобина в созревающих эритроцитах. Причина - несбалансированность поступления и выведения железа организмом. Это приводит к тому, что страдают все жизнеобеспечивающие физиологические системы организма, появляется слабость, одышка, ухудшается память, состояние сердечно-сосудистой системы, снижается иммунитет, появляется чувство депрессивной хронической усталости. К сожалению, такие состояния весьма характерны сегодня для жителей России и стран бывшего СССР, в первую очередь, в силу беспорядочности и неадекватности питания. Первопричиной, безусловно, является та экономическая ситуация, в которой находится наша страна. Особенно прискорбно, что почти все дети, беременные и кормящие женщины в той или иной мере страдают железодефицитными состояниями. В феврале 1999 года, на Всероссийском конгрессе педиатров, железодефицитная анемия признана врагом номер один /Лазарев М.И., 1999; Черняев СИ. с соавт., 2000; Люблинский С.Л. с соавт., 2000/.
В настоящее время проблема дефицита йода, селена, и железа в организме вполне хорошо изучена. Главным образом, это вопрос структуры повседневного питания. И, все же, несмотря на это знание, десятки миллионов людей нашей страны страдают состояниями и заболеваниями, обусловленными, в первую очередь, йод-, селено- и железодефицитом, а также недостатком других микронутриентов и биологически активных веществ /Гончарова Г.И., 1986; Сухинина СЮ. с соавт., 1995; Герасимов ГА., 1999; Спиричев В.Б., 2000; Цыб А.Ф. с соавт., 2000; Черняев СИ. с соавт., 2000; Люблинский С.Л. с соавт., 2000/.
По мнению ведущих специалистов мира, решить проблему оздоровления населения можно при помощи бактериопрофилактики и бактериотерапии, в т. ч. потреблением продуктов питания с биологически активными добавками, корректи-
рующими их пищевую ценность. В последнее время БАД рассматриваются как многофункциональные регуляторы микробиоценоза желудочно-кишечного тракта, деконтаминанты, антиоксиданты, иммуномодуляторы, нормализаторы холестеринового обмена, источники сбалансированного поступления микронутриентов и т.д. В настоящее время существует большое число моно- и комплексных биопродуктов, в состав которых входят различные виды бифидобактерий, лактобацилл, а также препараты, содержащие наряду с живыми клетками данных микроорганизмов и различные биологически активные добавки (микроэлементы, витамины, ферменты, различные факторы роста) /Блохина И.Н. с соавт., 1997; Кочеткова А.А. с соавт., 1999; Черняев СИ. с соавт., 1998; Цыб А.Ф. с соавт., 2000/.
Сегодня с позиции отечественной и мировой науки о питании пищу уже нельзя рассматривать только с точки зрения ее энергетической ценности. Человек должен получать с ней весь комплекс необходимых компонентов. Мировые тенденции в области питания связаны с созданием ассортимента продуктов, способствующих улучшению здоровья при ежедневном потреблении в составе рациона и получивших название «функциональных» /Кочеткова А.А. с соавт, 1999; Черняева MR, 2000; Цыб А.Ф. с соавт., 2000/. О высокой популярности этих продуктов в Европе, США и Японии свидетельствует статистика качественных изменений продовольственного рынка /Шендеров Б.А., Манвелова М.А., 1997; Кочеткова А.А. с соавт., 1999; Черняев СИ., 1999/.
Эффективным способом восстановления и поддержания общественного здоровья, является повседневное потребление в пищу функциональных продуктов, которые оказывают регулирующее и нормализующее воздействие либо на организм в целом, либо на определенные его органы или функции /Шарипова И.С с соавт., 1994; Коршунов В.М. с соавт., 1994; Шендеров Б.А., Манвелова М.А., 1994; Шендеров Б.А., 1996; Мельникова В.М. с соавт., 1997; Блохина И.Н. с соавт., 1997; Тараканов Б.В., 1998; Черняев СИ. с соавт., 1999; Veldman А., 1992/.
Широкое внедрение биологически активных добавок - попытка на новом витке спирали развития снова вернуться к гармонии с природой и существенно расширить адаптационные возможности человека в условиях перманентно нарастающего техногенного и эмоционального стрессов. В результате масштабного производства и широкого применения в пищевой промышленности натуральных био-
логически активных веществ полифункционального назначения будут решены многие дорогостоящие экологические, сельскохозяйственные, медицинские, продовольственные и другие современные и чрезвычайно актуальные проблемы /Тутельян В.Н., 1997; 1998; Черняев СИ., 1999; Кудряшева А.А., 1999; Цыб А.Ф. с соавт., 2000/.
«Пусть твоя пища будет твоим лекарством, и твоё лекарство — твоей пищей», -говорил основоположник мировой клинической медицины - древнегреческий врач Гиппократ (460-370гт. до н.э.). Сегодня настало время вспомнить это пожелание. Варьируя основами продуктов питания в процессе их производства, необходимо добиваться определенной направленности защитных комплексов и предлагать их для массового потребления, а следовательно, и массового оздоровления населения /Соколова К.Я. с соавт., 1991; Равич Р., 1995; Блохина И.Н. с соавт., 1997; Черняев СИ., 1999; Кочеткова А.А., 1999; Кудряшева А.А., 1999/.
Томас Эдисон, широко цитируемый в специальной литературе, говорил, что «будущие врачи не будут давать Вам лекарство, а будут заинтересовывать пациентов в том, как поддерживать человеческий организм и лечить диетой, искоренять причины его заболевания, а не приглушать болезнь». Сейчас надежда на лекарства во всем мире не оправдалась, поэтому стало значительно больше уделяться внимания проблемам адекватности питания. Предупреждать болезни и исцеляться от них полноценной и безопасной пищей значительно эффективнее, чем чужеродными для организма фармацевтическими средствами, дающими негативные побочные эффекты /Кудряшева А. А., 1999/.
В развитых странах в реализации национальных оздоровительных программ, прежде всего, заинтересовано государство. Научный подход к данной проблеме обеспечивается исследованиями ученых в области химии, биохимии, физики продуктов питания, а также диетологии и медицинской профилактики /Богатырев АН. с соавт., 1997; Романенко Г.А., 1997; Кочеткова А.А. с соавт., 1999; Черняев СИ., 1999; Цыб А.Ф. с соавт., 1999/. Идея улучшения здоровья населения путем создания условий для рационального здорового питания, наконец, получила официальное признание и в Российской Федерации. Появилась концепция государственной политики в этой области. Начато и расширяется производство отечественных продуктов питания, обогащенных функциональными ингредиентами. Их широкая
пропаганда будет способствовать дальнейшему внедрению в сознание потребителей идей здорового питания. Освоение производства функциональных продуктов в условиях Российской Федерации в настоящее время нуждается в форсировании независимо от социальных и рыночных условий и определяется, прежде всего, неблагополучной экологической обстановкой /Покровский В.И., 1997; Шендеров Б.А., Манвелова М.А., 1997; Кочеткова А.А. с соавт., 1999; Черняев СИ., 1999/. Возможно благодаря научному подходу к проблеме питания, массовому использованию продуктов функционального назначения жители Японии, несмотря на ограниченность территории, высокую плотность населения, развитую промышленность и огромные стрессовые нагрузки, имеют наиболее высокую продолжительность жизни, огромные достижения в области научно-технического прогресса, то есть нормальное, с точки зрения современных позиций, физическое и духовное здоровье /Шендеров Б.А. с соавт, 1996; Черняев СИ., 1999/.
Необходимостью системного подхода к созданию новых продуктов функционального назначения с широким спектром защитных функций и освоения технологии их промышленного производства, для обеспечения условий массового оздоровления населения, определены цель и задачи настоящего исследования.
Предметом исследования является разработка технологий и расширение ассортимента функциональных молочных продуктов, обогащенных биологически активными добавками.
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ - научное обоснование и практическая реализация комплексного подхода к разработке биотехнологии новых молочных продуктов функционального назначения путем направленного формирования их защитных свойств посредством обогащения нутрицевтическими, парафармацевтическими, пробиоти-ческими биологически активными добавками, не нарушающими нормальных фи-зиолого-биохимических процессов человеческого организма.
Задачи исследования: -научное обоснование применения нутрицевтических, парафармацевтических и пробиотических биологически активных добавок при разработке биотехнологии функциональных молочных продуктов; - научное обоснование создания функциональных молочных продуктов, обогащенных: йодированным по аминокислотным остаткам белком молока — БАД
«Йодказеин», органическим соединением селена — БАД «Селексен», гемоглобином крови сельскохозяйственных животных - БАД «Гемобин», парафармацев-тическими БАД «Сухой концентрат топинамбура» и «Стевиозид», основанное на изучении их функциональных свойств; -научное обоснование создания функциональных молочных продуктов, обогащенных пробиотическими БАД, основанное на исследованиях функциональных свойств B.bifidum и B.longum, являющихся характерными представителями нормальной аутофлоры различных возрастных групп населения; -разработка и промышленная апробация биотехнологий функциональных молочных продуктов, обогащенных ассоциированными штаммами B.bifidum и B.longum, «Йодказеин», «Селексен», «Гемобин» «Стевиозид», «Сухой концентрат топинамбура»; -создание обособленных и комбинированных цехов-модулей для производства функциональных молочных продуктов.
Научная новизна. На основе проведенных исследований установлены рациональные концентрации БАД «Йодказеин», «Селексен», «Гемобин» «Стевиозид» и «Сухой концентрат топинамбура» для спектра основных молочных продуктов: питьевого молока, кисломолочных напитков, кефира, творога.
Проведенные исследований функциональных свойств монокультур B.bifidum и B.longum, являющихся характерными представителями нормальной аутофлоры различных возрастных групп населения, показали, что они обладают выраженной адгезивностью и бактериоциногенностью.
Исследования ассоциации B.bifidum 791 и B.longum В379М, выявили, что она обладает большей антагонистической активностью по отношению к патогенным и условно-патогенным микроорганизмам в сравнении с монокультурами этих же штаммов.
На основе исследований функциональных свойств нутрицевтических, пара-фармацевтических и пробиотических БАД созданы новые молочные продукты.
В результате проведенных медико-биологических и клинических исследований установлено, что концентрации вносимых БАД, соответствующие физиологическим потребностям организма, не оказывают влияния на биотехнологические процессы приготовления молочных продуктов.
Проведенные медико-биологические и клинические испытания подтвердили лечебно-профилактическое действие, разработанных молочных продуктов, что позволяет отнести их к продуктам питания функционального назначения.
Показана возможность комплексного использования нутрицевтических, пара-фармацевтических и пробиотических БАД для создания гаммы функциональных молочных продуктов.
На основе осуществленных научно-практических разработок созданы обособленные и комбинированные биотехнологические цехи-модули для производства функциональных молочных продуктов.
Практическая значимость работы. Разработаны технические условия и технологические инструкции на производство функциональных молочных продуктов, обогащенных йодказеином, селексеном, гемоглобином, стевиозидом, сухим концентратом топинамбура.
Результаты данной работы взяты за основу при разработке и реализации целевых областных программ «Развитие индустрии детского питания в Калужской области», «Диабет», «Профилактика йоддефицитных состояний», «Техническое переоснащение предприятий пищевой и перерабатывающей отраслей АПК Калужской области», «Здоровое питание», а также Федеральной программы «Дети Чернобыля».
Результаты исследований внедрены в промышленное производство на предприятиях 41 субъекта РФ, в т.ч. на Бежецком, Волгодонском, Ефремовском, Екатеринбургском, Звенигородском, Ижевском, Йошкар-Олинском, Кашинском, Кин-гисепском, Ковровском, Краснодарском, Курганском, Магаданском, Надымском, Нижегородском, Норильском, Омском, Раменском, Ржевском, Ростовском, Сара-пулском, Саратовском, Сургутском, Ульяновском, Уренгойском, Чебоксарском молочных комбинатах, а также «Петмол», «Детское питание «Истра-Нутриция» и 23 предприятиях Калужской области, в т.ч. на Думиничском, Калужском, Кировском, Жуковском молочных заводах, КАП «Коммунар», КСП Мичурина.
Проведенные исследования позволили разработать промышленные технологии функциональных молочных продуктов с использованием отечественного оборудования, на основе которых разработаны обособленные и комбинированные цехи-модули.
Разработаны и апробированы в лабораторных и промышленных условиях рецептуры, технологический регламент и нормативно-техническая документация на продукты функционального назначения, обогащенные нутрицевтическими, пара-фармацевтическими и пробиотическими БАД /ТУ 9225-002-00427483-99, ТУ 9225-005-004227477-99, ТУ 9206-004-48363077-00, ТУ 9206-005-48363077-00, ТУ 9206-006-48363077-00, ТУ 9206-007-48363077-00, ТУ 9222-001-05348185-00, ТУ 9222-002-05348185-00, ТУ 9222-003-05348185-00, ТУ 9222-004-05348185-00/.
Результаты исследований используются в учебном процессе при чтении лекций по курсам: «Технологии молока и молочных продуктов», «Физика и химия молока», «Биотехнология», а также в дипломном и курсовом проектировании в МГУПБ, КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана и КМТКМП.
Обоснованность выводов и рекомендащш подтверждается использованием современных методик при получении достоверных научных материалов, результатами испытаний на различных промышленных предприятиях, результатами доклинических и клинических испытаний, документально подтвержденной целесообразностью системного подхода к созданию функциональных продуктов для решения проблем профилактики различных заболеваний, а также основанные на испытаниях ГНЦ РФ «Институт медико-биологических проблем», Медицинского радиологического научного центра РАМН, Института питания РАМН и других ведущих учреждений. Данные настоящих исследований согласуются с публикациями других отечественных и зарубежных авторов.
Апробация работы. Основные результаты исследований доложены и обсуждены на: Всероссийских научно-технических конференциях по социально-экономическим проблемам управления производством, созданию прогрессивных технологий, конструкций и систем в условиях рынка /Калуга, 1997, 1998/; региональной научно-практической конференции "Региональная экономика, наука и инновации" /Калуга, 1999/; Всероссийском семинаре с руководителями и главными специалистами молочных предприятий России "Новое в технике и технологии молочной промышленности" /Адлер, 1999/; региональной экономической конференции "Инвестиции, инновации, менеджмент" /Калуга, 2000/; региональной научно-практической конференции "Актуальные проблемы управления социально-экономическими процессами в регионе" /Калуга, 2000/; региональной научно-практической конфе-
ренции "Актуальные проблемы экономики и управления и пути их решения в современных условиях" /Калуга, 2000/; Всероссийском семинаре с руководителями и главными специалистами молочных предприятий России /Сочи, 2000/; совместном заседании Бюро Отделения профилактической медицины и Бюро Отделения клинической медицины РАМН /Москва, 2000/; III Международном симпозиуме «Биокорректоры - 2000» /Москва, 2000/; Международной выставке «Спасение-2000» /Москва, 2000/; научно-практической конференции «Наследие Чернобыля» /Калуга, 2001/.
ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА. Диссертационная работа выполнялась в ходе разработки и практической реализации целевых программ по оздоровлению населения «Развитие индустрии детского питания», «Зоб», «Диабет», «Развитие производства и использования в оздоровительных целях лечебно-профилактических и диетических продуктов питания и препаратов», «Техническое переоснащение предприятий пищевой и перерабатывающих отраслей АПК», а также в ходе выполнения плана научно-технических работ Федерального государственного унитарного предприятия "РосНТЦагроЧС" по созданию лечебно-профилактических продуктов питания для территорий, пострадавших от экологических катастроф.
Автор непосредственно участвовал в разработке технических условий и технологических инструкций по производству функциональных продуктов: №№ 9222-002-08627580-99; 9222-002-004277477-99; 9222-001-05348185-2000; 9222-002-05348185-2000; 9222-003-05348185-2000; 9225-004-05348185-2000; 9206-004-48363077-00; 9206-005-48363077-00; 9206-006-48363077-00; 9206-007-48363077-00.
В диссертации использованы экспериментальные данные, полученные при личном участии автора на всех этапах работы, выбор направлений, разработка программ и методов проведения всего комплекса лабораторных и промышленных исследований и испытаний, обработка и анализ полученных данных, подготовка публикаций, разработка нормативно-технической документации, внедрение в практику промышленного производства.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 32 работы, в т.ч. 2 монографии, 13 статей в центральной печати /журналы: «Пищевая промышленность», «Молочная промышленность»/, 17 докладов и тезисов докладов. Отдельные теоретические и практические положения научных исследований отражены в
монографиях: «Экология человека и технологий» и «Эколого-социальные и медико-биологические аспекты чрезвычайных ситуаций».
Положения, выносимые на защиту:
научное обоснование актуальности комплексного подхода к использованию нут-рицевтических, парафармацевтических и пробиотических БАД для разработки биотехнологии функциональных молочных продуктов;
результаты экспериментальных исследований функциональных свойств БАД «Йодказеин», «Селексен»^ «Гемобин» «Стевиозид» и «Сухой концентрат топинамбура» для разработки рецептур функциональных молочных продуктов;
результаты экспериментального изучения функциональных свойств монокультур B.bifidum 791 и B.longum В379М и их ассоциации для создания функциональных молочных продуктов;
результаты апробации биотехнологии функциональных пробиотических молочных продуктов, обогащенных БАД «Стевиозид», «Сухой концентрат топинамбура» и «Иодказеин» в промышленных условиях;
обособленные и комбинированные цехи-модули для производства функциональных молочных продуктов.
Лабораторно-экспериментальные исследования функциональных свойств йодказеина
Активное изучение свойств йодированных белков началось после открытия Е. Baumann в 1895г. органического соединения йода в щитовидной железе. Первые искусственно йодированные белки были получены в 1898 году Blum и Vaubel, а также Hofmeister. Hofmeister йодировал кристаллический яичный альбумин и полученный продукт после очистки содержал около 9% йода, неудаляемого физическими методами. Он предположил, что йод в процессе йодирования включается в тирозин. В 1899 году Kurajeff получил йодированный яичный и сывороточный альбумины с содержанием йода около 12%, а в 1910 году Oswald выделил дийодтиро-зин из продуктов гидролиза йодированных альбумина и казеина, показав таким образом основное направление включения йода. Pauly в том же году показал, что йод может также входить в имидазольное кольцо гистидина. Схожесть между физиологическим действием йодированных белков и веществ щитовидной железы впервые была показана Wormser в 1897 году в экспериментах по лечению йодированным казеином микседематозных больных и собак с прооперированной щитовидной железой. В целом, в период с тридцатых по шестидесятые годы двадцатого столетия были проведены фундаментальные исследования по изучению метаболизма йодор-ганических соединений, включая йодтирозины и тироксин. В 1943г. исследователи Reineke и Turner опубликовали данные об усовершенствованной технологии синтеза йодказеина, его высокой тиреоидной активности и влиянии на различные продуктивные процессы у домашних животных. Abelin, 1936г., отметил, что при щелочном гидролизе искусственно йодированный казеин образует продукты, которые имитируют действие тиреоидных гормонов. В 1950г. американский физиолог L. Van Middlesworth сообщил, что кормление крыс казеином, содержащим небольшое количество йода (20-50мкг\кг), предупреждало появление у них зоба. В дальнейшем, о способности казеина предотвращать появление зоба у мышей, находившихся на йоддефицитной диете, доложили Leblond и Axelrad в 1954г. /БМЭ, 1963; Friedberg W., Reineke Е.Р., 1956; Campbell D.J. et al., 1950; Van Middlesworth L., 1956/. Метаболизм йода, в том числе при поступлении его в органической форме, регулирующая роль печени в йодном обмене наиболее полно отражены в классической монографии львовского ученого /Elmer А., 1938/.
Казеин - основной белок молока, богатый тозиновыми остатками. Поэтому нами было произведено йодирование казеина по следующей схеме: тирозин из казеина + однохлористый йод = йодтозин и дийодтирозин. Механизм йодирования представлен на рис. 3.2.
Важное отличие йодированного казеина от других пищевых добавок, например таких, как йодированная соль, заключается в том, что это органическое соединение, исключающее возможность передозировки (даже при 1000-кратном превышении суточной дозы потребления). Объясняется этот факт тем, что йод отщепляется от аминокислотных остатков под воздействием ферментов печени, которая вырабатывает их тем больше, чем выше нехватка йода (Схема метаболизма йодированных аминокислот представлена на рис. 3.3) /Цыб А.Ф. с соавт., 2001/.
Когда организм набирает свою норму и лишний йод отщеплять уже нечем, последний эвакуируется из организма естественным путем - т.е. с каловыми массами.Иодказеин — порошок желтоватого цвета, растворимый в воде при рН 7,5, массовое содержание йода в нем составляет 7-9%. Содержание примесей не превышает 0,1%. Содержание тяжелых металлов не превышает требований МБТ. Йод находится в прочной ковалентной связи с бензольным кольцом ароматических аминокислот белка. Химическая брутто-формула: C sHg sNigcoC iSiglgi. Аминокислотная формула (на 105г): А1143 Gly30 Val54 Leyeo Lys61 i-Ley49 Prn65 Phe28 Tyr45 Try8 Ser«) Tre41 Cys2 Met17 Arg25 Gysi9 Asp63 Glu153. Хроматографическая чистота йодка-зеина составляет более 99% (рис. 3.4).
Проведенные сравнительные исследования казеина и йодказеина показывают, что йод практически не отщепляется от белка при повышении температуры до 600 С, потеря массы обоих белков была практически идентичной (рис. 3.5). прочность связи C-I достаточно высока, отщепление йода от йодказеина происходит только в процессе разложения самого белка вместе с разрывом других химических связей.
Медицинским радиологическим научным центром РАМН совместно с Департаментами здравоохранения и лекарственного обеспечения администраций Калужской, Тверской и Смоленской областей проводится работа по оценке эффективности йодказеина, применяемого для ликвидации йодной недостаточности у населения.
Для оценки исходной йодной обеспеченности нами были изучены показатели йодурии у 300 детей Калуги. Все дети находились на свободной диете. Установлено, что медиана содержания йода в утренней моче у них составляла 56-65 мкг/л. Динамика содержания йода в моче представлена на рис. 3.6. После проведения первичного обследования было организовано питание с использованием порционных продуктов, содержащих йодказеин в количестве 92 мкг, контрольная группа находилась на свободной диете. Полученные данные свидетельствуют о том, что у детей, получающих продукты, обогащенные йодказеном, медиана йодурии в течение первого месяца достигала 158 мкг/л. В последующем, несмотря на регулярное употребление булочек с иодказеином, медиана йода в моче начинает несколько снижаться, оставаясь в пределах физиологической нормы. В контрольной группе во все сроки исследования медиана йодурии сохранялась на исходном уровне -легкой степени йодной недостаточности (рис. 3.6, 3.7).
Учитывая отсутствие методики для определения йода в пищевых продуктах, такая методика была разработана МРНЦ РАМН и НШ1 «Медбиофарм» совместно с разработчиком отечественного прибора ЭКОТЕСТ-ВА» (рис. 3.8). Теперь количественное содержание йода в продуктах можно определить всего за 40 минут.
Были проведены исследования по оценке функциональной пригодности и безопасности препарата "Йодказеин" для использования в качестве пищевой добавки с целью устранения йодного дефицита. Функциональная пригодность препарата "Йодказеин" была изучена с помощью радиометрических методов исследования "in vivo" и "in vitro". Анализировались данные по фармакокинетике, соответствующая картина накопления и выведения препаратов йода при их поступлении в организм в виде меченого йодказеина (органическое соединение), и меченого йода-та калия (неорганическое соединение) (рис. 3.9 — 3.13.).
Анализ данных по фармакокинетике и соответствующая картина накопления и выведения препаратов йода (рис. 3.9, 3.10), позволяет отметить, что среднее содержание йода в щитовидной железе животных, которые находились в условиях йодной недостаточности, при его введении в форме йодказеина составляло на 3 сутки 36,3% и при введении в форме йодида натрия 24,5% от введенного количества. То есть, у животных с йоддефицитом йод, поступающий в организм в органической форме, усваивается в 1,5 раза лучше, чем поступающий в неорганической форме. У животных, которые содержались на рационе с достаточным содержанием йода, наблюдалась обратная картина накопления йода в щитовидной железе при введении его в форме йодказеина и йодида натрия. Так, на 3 сутки среднее содержание йода в щитовидной железе при даче в форме йодказеина составляло 31,4% и при даче в форме йодида натрия 40% от введенной активности. То есть при нормальной йодной обеспеченности, йод из йодказеина накапливался в щитовидной железе в 1,3 раза меньше, чем из йодида натрия.
Таким образом, данные проведенных экспериментальных исследований свидетельствуют о полной функциональной пригодности йодказеина как источника йода. Более того, сравнительная оценка поступления йода в щитовидную железу у животных с различной йодной недостаточностью доказывает большую физиоло-гичность в обеспечении щитовидной железы йодом органической природы из йодказеина по сравнению с неорганической формой йода йодида натрия (рис. 3.11, 3.12, 3.13).
Была также проведена экспериментальная оценка безвредности препарата "Йодказеин". Для микроскопического (гистологического) исследования выделяли следующие органы: щитовидная железа (рис. 3.14, 3.15), сердце, печень, почки, се
Физиолого-биохимическая взаимосвязь селена и йода в организме
Дефициту селена в окружающей среде, как правило, сопутствует дефицит йода. Это подтверждают многочисленные исследования зарубежных ученых, которые отмечают также определенную взаимосвязь детской смертности с названными дефицитами /Pendergrast W.J., Milmore В.К., Marcus S.C., 1961; Underwood E.J., 1971; Logan J.W., 1988; Dolamore B.A., Brown J., Darlow B.A. et all., 1992/.
Дейодирование в организме осуществляется специфическими ферментами -дейодиназами, находящимися внутри клетки.
К настоящему времени идентифицировано три типа дейодиназ: тип 1 - селен-содержащая дейодиназа (мажорный селеноэнзим, NaDPH-зависимый флавопроте-ин с молекулярной массой около 28 кДа, локализующийся в митохондриях и микросомах), наиболее широко активность представлена, в порядке убывания: в щито видной железе, нейтрофилах (гранулоцитах), почках, печени, легких, скелетных и сердечной мышце и отчасти в других органах и тканях (тип 1); в центральной нервной системе, гипофизе, бурой жировой ткани (минорный компонент) (тип 2); в плаценте и глиальных клетках нервной системы (также минорный компонент) (тип 3). Биологическая функция йодтирониндейодиназ заключается в отщеплении одной молекулы йода от тироксина (Т4) и превращении его в метаболически значительно более активный трийодтиронин (Т3). Принято считать, что при йоддефи-цитных состояниях активность дейодиназ резко возрастает в щитовидной железе и остается практически без изменений в печени, почках и др. тканях и органах. Подобная компенсаторная реакция организма на недостаток йода не может осуществляться длительное время. Поскольку основной изоэнзим дейодиназы - это тип 1, а именно этот изофермент в активном центре содержит селен и его каталитическая активность страдает от недостатка этого элемента, то становится совершенно объяснимым, что успешная борьба с гипотиреозами должна быть комплексной и включать в себя также и программу оптимизации в рационе селена. В многочисленных исследованиях последних лет показана четкая положительная коррелятивная взаимосвязь между йодом и селеном и роль обоих элементов в профилактике и терапии гипотиреозов. Утверждение, что, как правило, все биогеохимические провинции дефицитные по йоду, также дефицитны и по селену - скорее правило, чем исключение.
Наиболее характерный пример, на наш взгляд, представляет собой Индонезия (дефицитная по йоду). В 1984 году в этой стране была принята Государственная программа по 100% йодированию поваренной соли, предназначаемой для пищевых, кормовых и даже промышленных целей. Однако через 15 лет после начала реализации этой программы выяснилось, что ожидавшиеся цели по ликвидации дефицита йода не были полностью достигнуты. Этому чрезвычайно интересному обстоятельству мы можем дать два объяснения. Первое — йодированная соль представляет собой минеральную форму йода. Биологическая доступность его низка, кроме того, йод довольно быстро улетучивается из этого соединения, да и вкусовые качества многих продуктов, приготовленных с использованием йодсодержа-щей соли низки. Второе — как уже отмечалось, все йоддефицитные биогеохимические провинции, как правило, одновременно дефицитны и по селену. А поскольку селен, наряду с рядом других функций, тесно связан с метаболизмом йода в организме (превращение тиреоидных гормонов в биологически активную форму), то становится понятной недостаточность ликвидации йоддефицитных состояний одними добавками йода. Следовательно, проблема требует комплексного решения. В свете современных научных представлений, необходимы одновременные добавки селена. Очень демонстративная иллюстрация этому положению описана в самое последнее время (1999 — 2000 годы) на примере Заира (Конго Киншаса, центральная Африка). Эта страна известна как самая выраженная в мире йодце-фицитная зона, особенно ее северная часть. Нигде в мире столь широко не распространено такое тяжкое заболевание как кретинизм (обусловленный недостатком йода в рационе). Ученые пришли к выводу о том, что борьба с этим также должна вестись, используя комплексные добавки йода и селена.
Не вызывает сомнений связь низкого уровня гормонов щитовидной железы трийодтиронина (ТЗ) и тироксина (Т4) в крови матери и высокой смертностью младенцев /Черняев СИ., Зевакин ИИ., 2000; Pharoah POD., Ellis S.M. et all., 1976; Schonberger W., Grimm W. et all., 1981; Marsh T.D., Freeman D. et all., 1993/.
Учитывая, что selenoenzyme deiodinase необходим, чтобы катализировать преобразование Т4 в ТЗ, неудивительно, что регионы, в которых отмечена высокая детская смертность, испытывают дефицит не только в йоде, но и в селене /Hetzel B.S., 1989; Contempre В., Dumont J.E. et all., 1991/.
Исследования животных, содержавшихся на материнской диете, с высоким и низким уровнями содержания селена, свидетельствуют об увеличении числа различных патологий развития и смертности потомства /Oldfield J.E., 1987; Rosenfeld I., Beam O.A., 1964; Franke K.W., Moxon A.L. et all., 1936/.
Имеются свидетельства о том, что одной из главных причин синдрома внезапной смерти младенца, является неадекватность питания его матери и имеющиеся, в связи с этим, в организме дефициты эссенциальных веществ /Beal S., 1989/.
Потребность в йоде и селене достигает максимума во время беременности, тогда-то и становится наиболее очевидным любое несоответствие рациона требованиям адекватного питания. Поэтому гиперплазия щитовидной железы довольно часто наблюдается именно у беременных женщин, даже в высокоразвитых странах /Crooks J., Aboul-Khair S.A. et all., 1964; Murray Т.К., 1977; Long T.J., Felice M.E., # Hollingsworth R., 1985; Drury ML, 1986/.
Сдвиги в функции материнской щитовидной железы сложны и до конца не изучены. Но, безусловно, понятно, что только материнский дефицит йода и селена, а также связанный с ним зоб и гипотироксинемия не обязательно приводят к детской смертности, ведь щитовидная железа может приспосабливаться к дефициту в течение беременности, поддерживая уровень гормонов щитовидной железы зародыша в норме /Thorpe-Beeston J.G., Nicolaides К.Н., Snijders R.J. et all., 1991; Pedersen K.M., Laurberg P. et all., 1993/.
Однако, имеются пороговые значения всасывания йода (и вероятно селена), которые ведут к снижению материнской способности приспосабливания к дефициту, ниже которых следуют кретинизм или мертвый ребенок. В таких условиях детская смертность, скорее норма, чем исключение /Pharoah P.O.D., Ellis S.M. et all., 1976/. Новорожденные младенцы гораздо более взрослых чувствительны к дефициту йода (и вероятно селена), что вполне можно объяснить более интенсивной циркуляцией, поступающего в недостаточном количестве, йода /Delange F., Bourdoux P., Laurence M. et all., 1993/.
Таким образом, корректным может быть предположение, что проблему про-филактики йоддефицитных состояний необходимо решать совместно с проблемой селенодефицита и наоборот.
Основные причины потерь крови, приводящие к возникновению железодефицитных анемий
Основные источники хронических кровепотерь, которые могут привести к развитию железодефицитных анемий, следующие:- кровепотери из желудочно-кишечного тракта являются наиболее частой причиной ЖДА у мужчин и неменструирующих женщин, они могут возникать при различных заболеваниях на всем протяжении ЖКТ (кроютечения из десен; эрозивный эзофагит; варикозные вены пищевода и кардиального отдела желудка (при циррозах печени и других формах портальной гипертонии); острые и хронические эрозии желудка (часто медикаментозной природы); язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки; опухоли желудка (чаще злокачественные); опухоли тонкой кишки (редко); дивертикулез тонкой кишки (дивертикул Меккеля); терминальный илеит (болезнь Крона); дивертикулярная болезнь кишечника (часто при дивер-тикулитах); неспецифический язвенный колит; кровоточащий геморрой); - маточные кровепотери являются основной причиной ЖДА у женщин детородного возраста и могут наблюдаться при следующих состояниях: меноррагии различного генеза (дисфункция тромбоцитов и др.); дисфункциональные маточные кровотечения; миома матки; эндометриоз; злокачественные опухоли матки; наличие внутриматочных контрацептивов; задержка плаценты;- кровепотери в замкнутые полости: эндометриоз; изолированный легочный сидероз; гломические опухоли;- носовые кровотечения являются причиной развития ЖДА главным образом у больных с геморрагическими диатезами (наследственная геморрагическая телеан-гиэктазия, тромбоцитопенические пурпуры);- гематурии как причины ЖДА могут иметь место при хроническом гема-турическом нефрите, IgA-нефропатии, мочекаменной болезни, внутрисосудистом перманентном гемолизе (болезнь Маркьяфавы);- к развитию ЖДА могут приводить и так называемые ятрогенные кровепотери, в том числе частые заборы крови для исследований, кровопускания у больных эрит-ремией и эритроцитозом, кровопотери во время процедуры гемодиализа у больных с хронической почечной недостаточностью; возможно развитие ЖДА у доноров, особенно при наличии других факторов риска (меноррагии, хронические инфекции и др.); у определенной категории больных, главным образом в психиатрической практике, ЖДА может развиваться при искусственно вызываемых кровотечениях, чаще всего из урогенитального тракта;- нарушение всасывания железа (поскольку всасывание железа происходит в двенадцатиперстной и проксимальных отделах тонкой кишки, все патологические процессы в этих отделах кишечника могут приводить к развитию дефицита железа и основными среди них являются: энтериты различной этиологии с развитием синдрома недостаточности всасывания; резекций тонкой кишки по поводу различных заболеваний (непроходимость, опухоли и др.), ведущие к уменьшению площади всасывания железа;- повышенная потребность или повышенный расход железа (обычно имеет место при беременности, лактации, в период интенсивного роста у девушек и подростков (реже);- алиментарная недостаточность способствует возникновению ЖДА вследствие недостаточного поступления железа с пищевыми продуктами, а также низкого потребления белка (подобные нарушения могут иметь значение у пациентов с низким социально-экономическим уровнем жизни, вегетарианцев, у больных с психической анорексией) /Дегтярь Н.И.,1993; Дворецкий ЛИ., Воробьев ПА., 1994; Дворецкий ЛИ., 1997; Мартынчик АН., Феоктистова А.И., Батурин А.К. и др., 1998; Черняев СИ. с соавт., 2000; Люблинский С.Л. с соавт., 2000/.
Анемия является одной из наиболее типичных форм расстройства здоровья, которая широко распространена во всех странах мира (ей подвержены, по данным различных источников, от 200 млн. до 1 млрд. человек на планете). Даже в благополучных в экономическом отношении США железодефицитная анемия обнаружена у 25% детей в возрасте до двух лет и у 10% беременных женщин. «Скрытый» дефицит железа наблюдается у 50 % грудных детей, у 50% женщин детородного возраста, а также у 90% беременных. Очень актуальна эта проблема и для России, где по данным Управления по охране материнства и детства Минздрава РФ каждый третий ребенок и 70-90% беременных и кормящих женщин страдают желе-зодефицитной анемией различной степени тяжести. Особенно остро эта проблема затрагивает проживающих на территориях пострадавших от последствий экологических катастроф, в первую очередь - радиационных /Идельсон ЛИ., 1985; Дворецкий Л.И., Воробьев П.А., 1994; Дворецкий ЛИ., 1997; Люблинский С.Л. с соавт., 1999; Черняев СИ. с соавт., 2000; Люблинский С.Л. с соавт., 2000/.
Частота железодефицитных состояний в виде скрытого дефицита железа в некоторых регионах России (Север, Восточная Сибирь, Северный Кавказ) достигает 50-60% /Назаретян М.К. с соавт., 1983; Лосева М.И., Сазонова О.В. с соавт., 1989/.
Уместно привести также вывод Комитета по питанию и питательным добавкам во время беременности (США): «Железо является единственным из известных минеральных веществ, потребность в котором не может быть достаточно удовлетворена одним питанием». Самой распространенной причиной возникновения дефицита железа является недостаточное содержание его в рационах - основном естественном источнике железа. Железодефицитные состояния могут развиваться при длительном употреблении пищи с недостаточным общим содержанием железа, например, с преобладанием продуктов растительного происхождения или содержащей тормозящие усвоение железа вещества. Кроме того, имеются доказа тельства, что даже при высоком содержании железа в продуктах питания, абсорбция его может быть незначительной и не удовлетворять потребности организма. В пищевых продуктах существуют два различных фонда железа: геминовый и неге-миновый. В продуктах животного происхождения железо находится в комплексной форме, кроме того, оно связано с порфириновым комплексом (в гемоглобине и ми-оглобине), или с белковым (в ферритине или гемосидерине). В растительных продуктах, кроме солей железа, содержащихся в трофобластах листьев, обнаружен запасный железосодержащий белок - фитоферритин. Кроме того, в растениях существуют транспортные формы железа - его комплексы с малоновой, яблочной и другими органическими кислотами /Люблинский С.Л. с соавт., 2000; Черняев СИ. с соавт., 2000; Bjom-Rasmusen Е., Haltberg L., Isaksson В., Arvidsson В., 1974/.
Экспериментально-лабораторные исследования функциональных свойств штаммов бифидобактерий, входящих в состав закваски
При создании поликомпонентного продукта нами проведены исследования культуральных, кислотообразующих, антагонистических свойств, способности сквашивать молоко, продолжительности ростового цикла в молоке, адгезивных, бактериоциногенных свойств микроорганизмов, входящих в закваски. Ростовую активность штаммов в смешанной культуре оценивали по скорости размножения клеток бифидобактерий в динамике развития в молоке (табл. 6.4.).
Из данных, приведенных в таблице, видно, что скорость размножения штаммов в смешанной популяции была максимальной к 12-18 часам и составляла 8,7-9,15, практически не уступая таковой в контроле штаммов бифидобактерий.
Таким образом, полученные нами данные позволяют использовать эту ассоциацию микроорганизмов в качестве закваски для кисломолочных продуктов.
Кислотообразующую активность штаммов изучали при культивировании их в молоке в динамике развития в смешанной и монокультуре. Активность кислотооб-разования в ассоциированной популяции была аналогична штамму В379М (табл. 6.5.). фидобактерий, по отношению к патогенным и условно-патогенным представите лям микробиоценоза кишечника: E.coli 028, S.aureus 209, Pr. mirabilis, Pr.vulgaris, были использованы методы совместного выращивания в жидкой питательной сре-де с последующим высевом на плотные среды, а также метод штриховых посевов на плотной среде.
Определяли антагонистическую активность при совместном культивировании с тест-штаммами патогенных культур в динамике через 20-24-48 часов роста.
Подавление развития тест-штаммов наблюдалось уже к 20 часам культивирования, к 48 часам наступала полная гибель тест-культур как в моно-, так и двух-компонентной культуре бифидобактерий.
В ассоциированной культуре двух видов бифидобактерий к 24 часам степень подавления роста тест-штаммов была несколько более выраженной, чем в монокультуре.
Так, например, количество выживших клеток тест-штамма Sh.sonnei при вы ращивании с ассоциированной культурой (791 + В379М) составлял 0,28 %, тогдаР как число выживших клеток этого же тест-штамма с монокультурами для штамма791 B.bifidum составляло 1,7 %, для штамма В.379М B.longum - 1,2 %. Антагони »стическое действие бифидобактерий более активно проявлялось в смешаннойкультуре (табл. 6.6.).антагонистическая активность штаммов на плотных средах
Подбор штаммов для ассоциированных заквасок производился с учетом их взаимного влияния друг на друга и на другие микроорганизмы в условиях смешанной популяции. С этой целью были изучены такие биологические свойства штаммов как адгезивность и бактериоциногенность.
Считается, что адгезия играет главную роль при колонизации слизистых оболочек макроорганизма и является наиболее общим свойством микроорганизмов, определяющим их поведение в ценозах (Чахава с соавт., 1982).
Мы полагаем, что защитные свойства бифидобактерий также могут определяться их адгезивностью, и цитадгезия бифидобактерий - один из критериев, который должен учитываться при создании пробиотиков. Изучение адгезивных свойств бифидобактерий с помощью различных методик дало возможность определить ряд показателей, в определенной степени отражающих стороны адгезивного процесса, а также выбрать для работы наиболее информативную методику - методику определения адгезивности бифидобактерий на эритроцитах человека. Изучение адгезивных свойств вели под световым микроскопом с иммерсией. Оценка адгезивных свойств проводилась с помощью СПА - среднего показателя адгезии: среднее количество микробов прикрепившихся к одному эритроциту (при подсчете не менее чем 25 эритроцитов). По степени адгезии штаммы разделялись на высокоадгезивные, среднеадгезивные, низкоадгезивные и неадгезивные: неадгезивные, СПА - 0-2 клетки бифидобактерий на эритроците; низкоадгезивные, СПА - от 3 до 5 клеток бифидобактерий на эритроците; среднеадгезивные, СПА - от 6 до 10 клеток бифидобактерий на эритроците; высокоадгезивные, СПА - выше 10 клеток бифидобактерий на одном эритроците.
Всего было изучено 18 штаммов двух видов бифидобактерий, полученных из коллекции ГНЦ РФ ИМБП и МНИИЭМ им. Г.Н. Габричевского. Из них 10 штаммов вида B.bifidum, 8 штаммов - B.longum, (табл. 6.7.).
