Моделирование мясорастительного паштета поликомпонентного состава и обогащение его селеном и йодом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

У современного человека недостаточное поступление микронутриентов с пищей - прямое следствие снижения энерготрат и соответствующего уменьшения общего количества потребляемой пищи. На протяжении последних десятилетий вследствие механизации и автоматизации труда, значительного сокращения продолжительности рабочего дня и рабочей недели, развития общественного и личного транспорта, расширения коммунальных услуг средние энерготраты человека снизились в 1,5 - 2 раза. Однако параллельно с уменьшающимся объемом потребления пищи неумолимо и неизбежно снижается потребление содержащихся в пищевых продуктах незаменимых пищевых веществ, в частности микронутриентов

Другая причина дефицита микронутриентов - неизбежное в связи с ростом численности населения и урбанизацией увеличение потребления сельскохозяйственных продуктов, произведенных по новым интенсивным технологиям. В результате технологической переработки, консервирования и длительного хранения происходит потери значительной части незаменимых пищевых веществ.

Существенный «вклад» в формирование этих дефицитов вносит многократно увеличившееся потребление рафинированных, высококалорийных продуктов - сахара, белого хлеба и др., которые практически лишены микронутриентов, а также необоснованные ограничения в питании, модные диеты, различные обычаи, вредные привычки (курение, злоупотребление алкоголем).

Таким образом, рацион современного человека, достаточный для покрытия энерготрат, не обеспечивает поступление рекомендуемого количества микронутриентов. В то же время в условиях научно-технической революции, повышения нервно-эмоционального напряжения, воздействия неблагоприятных техногенных и экологических факторов, различных заболеваний, лекарственной терапии, курения и потребления алкоголя потребность человека в микронутриентах резко возрастает, что подтверждается исследованиями ученых во многих странах мира.

В ряде регионов выявлена недостаточная обеспеченность населения селеном и йодом.

Одна из наиболее актуальных в настоящее время проблем питания - дефицит веществ-антиоксидантов, которые защищают клетки организма от воздействия негативных факторов различного происхождения и продлевают его «молодость», работоспособность и устойчивость к заболеваниям. К таким веществам относится селен и йод.

Важнейшим фактором балансирования рационов по комплексу питательных и биологически активных веществ является использование микродобавок, среди которых особое место занимают микроэлементы селен и йод.

Селен и йод функционально связаны между собой, совместное использование селена и йода для оптимизации обменных процессов в организме является актуальной проблемой.

В настоящее время во всем мире используют три пути обеспечения организма человека основными пищевыми веществами; прием витаминно-минеральных препаратов; производство биологически активных добавок (БАД); обогащение продуктов питания.

Наиболее эффективный метод борьбы с йод- и селендефицитными заболеваниями - массовая профилактика, связанная с обогащением этим микроэлементом наиболее распространенных продуктов питания.

Концепция здорового питания населения России, принятая с изменениями и дополнениями до 2015 года, предусматривает разработку технологий производства качественно новых безопасных пищевых продуктов общего и специального назначения, которые должны способствовать сохранению и укреплению здоровья, предупреждать заболевания, связанные с нарушениями в питании.

Обоснование и создание технологии новых продуктов с использованием диметилдипирозолилселенида и сухой морской капусты открывает новые возможности в создании новых продуктов функционального питания.

Целью данного дипломного проекта является моделирование мясорастительного паштета поликомпонентного состава и обогащение его селеном и йодом.

В достижении поставленной цели решались следующие задачи:

- обоснование выбора фасоли «Белой» в качестве основы и грибов вешенки для получения мясорастительного паштета;

- моделирование рецептур полуфабрикатов с учетом обобщенной функции желательности Харрингтона;

- разработка технологической схемы получения паштета

С учетом вышеизложенного изучение влияния употребления селена и йода в составе рационов на процессы обмена, продуктивность и качество получаемой продукции имеет большое научное и практическое значение, особенно для регионов с дефицитом селена и йода.

1. Аналитический обзор литературы

1.1 Роль микроэлементов в обеспечении гомеостаза

микроэлемент питание селен йод паштет

Первые фундаментальные работы по биологической роли минеральных веществ (макро- и микроэлементов) появились в 40-50-х годах XX века [10, 11, 13]. Число исследований в области медицинской элементологии в мире в настоящее время достигает 10 000 ежегодно [3, 18, 24]. Это обусловлено, с одной стороны, внедрением новых технических возможностей (атомно-адсорбционный анализ, инверсионная вольтамперометрия и другие), с другой - нарастанием актуальности проблемы экозависимой патологии [2, 12, 20].

Из 92 имеющихся в природе химических элементов 81 присутствует в организме человека [14]. Минеральные вещества входят в состав всех жидкостей и тканей. Регулируя более50 000 биохимических процессов [4, 6, 22], они необходимы для функционирования мышечной, сердечнососудистой, иммунной, нервной и других систем; принимают участие в синтезе жизненно важных соединений, обменных процессах, кроветворении, пищеварении, нейтрализации продуктов обмена; входят в состав ферментов, гормонов (йод - в состав тироксина, цинк - инсулина и половых гормонов), влияют на их активность [17, 26]. Наличие ряда минеральных веществ в организме в строго определенных количествах -непременное условие для сохранения здоровья человека.

Важно помнить, что макро- и микро элементы не синтезируются в организме, они поступают с пищевыми продуктами, водой, воздухом [7, 19]. Степень их усвоения зависит от состояния органов дыхания и пищеварения. Обмен минеральных веществ и воды, в которой они растворены, неразделимы, а ключевые элементы депонируются в тканях, по мере необходимости извлекаются в кровь. Совокупность процессов всасывания, распределения, усвоения и выделения находящихся в виде неорганических соединений веществ составляют минеральный обмен [20].

Минеральные вещества поступают в организм человека в основном пищевым (алиментарным) путем в неактивном состоянии и активизируются, образуя различные соединения с высокомолекулярными белками. Содержание минеральных веществ изменяется в зависимости от сезона. Весной уровень макро- и микроэлементов понижается, а в начале осени увеличивается [16]. Пусковым механизмом ассимиляции элементов в желудочно-кишечном тракте является снижение их концентрации в тканевых депо или другие регуляторные процессы, вызванные нарушением соотношения между макро- и микроэлементами или биологическими веществами (гормонами, цитокинами, факторами роста, ферментами) [7,11]. Путь передачи информации от тканей к клеткам кишечника пока до конца не изучен. Предполагается, что этот процесс контролируется геном-регулятором и осуществляется низкомолекулярными белками (металлотионеинами) через клетки нервной, иммунной и эндокринной систем [6, 10]. Выведение макромикроэлементов из организма осуществляется с мочой, желчью, потом, калом, остальные- депонируются [2].

Организм здорового человека обладает достаточно четкой системой саморегуляции. При избыточном поступлении макро- и микроэлементов начинает работать система элиминации. В желудочно-кишечном тракте блокируется всасывание элементов с последующим их выведением с калом. Дефект какого-либо звена является причиной избытка или недостатка элемента, либо дисбаланса других биологических веществ (гормонов, витаминов, ферментов), участвующих в сложных процессах регуляции, и проявляется клиническими симптомами [4, 21].

В зависимости от содержания в организме человека минеральные вещества подразделяются на макро- и микроэлементы [20].

Макроэлементы - вещества, содержание которых превышает 0,01% массы тела. Микроэлементы - вещества, концентрация которых в организме равна или менее 0,01% массы тела (от 0,01 до 0,000000000001%). Микроэлементы с содержанием ниже 10-5% (золото, ртуть, уран, радий и др.) относят к ультрамикроэлементам [23]. В.И. Вернадский в своих трудахназывает их «рассеянными элементами» [10]. В организме здорового человека присутствуют 12 макроэлементов (C, H, O, N, Ca, Cl, F, K, Mg, Nа, P, S) и 69 микроэлементов [2].

При этом у взрослого содержание кальция в среднем составляет более 1200 г, фосфора - свыше 600 г, магния - 20 г, железа - 3-5 г. В костях скелета сосредоточено 99% всего кальция, 87% фосфора и 58% магния. Хлористого натрия особенно много в подкожной жировой клетчатке, железа - в печени, калия - в мышцах, йода - в щитовидной железе [14]. Ежесуточно взрослому человеку требуется 5 г натрия, 2-3 г калия, 0,5-1 г кальция, 1-2 г фосфора, 1г серы,0,5 г магния, 10-30 мг железа, 12-16 мг цинка, 2-2,5 мг меди, 4 мг марганца, 1-1,5 мг фтора,0,1-0,2 мг йода [16]. Тканевые депо обладают мощными резервами макроэлементов, тогда как тканевые резервы микроэлементов незначительны. Этим объясняются низкие адаптационные возможности организма к дефициту микроэлементов в пище. По степени значимости для организма человека макро- и микроэлементы делят на следующие группы:

- жизненно важные (эссенциальные) элементы - это все макроэлементы (H, O, N, C, Ca, Cl, F, K, Mg, Na, P, S) и 8 микроэлементов (Cr,Cu, Fe, I, Mn, Mo, Se, Zn);

- жизненно важные, но способные вызвать патологические изменения в организме,находясь в дозах, превышающих норму (условно эссенциальные) микроэлементы (B, Co,Ge, Li, Si, V);

- потенциально токсичные микроэлементы и ультрамикроэлементы (Ag, As, Au, Br, Ce,Cs, Dy, Er, Eu, Ga, Gd, Hf, Ho, In, Ir, La, Lu, Nb, Nd, Ni, Os, Pd, Pr, Pt, Rb, Re, Rh, Ru, Sb, Sc, Sm, Sn, Sr, Ta, Tb, Te, Th, Ti, Tm, U, W, Y, Yb, Zr);

- токсичные элементы (Al, Cd, Pb, Hg, Be, Ba, Tl, Вi).

О биологической важности элемента недостаточно судить только по его содержанию в тканях. Недостаточность ряда микроэлементов (Cu, Fe, I, Mn, Mo, Se, Zn) способна нарушить баланс практически всех обменных процессов в организме. Биологическая активность вещества может сохраняться и в очень низких концентрациях, в то время, как в повышенных относительно нормы даже незаменимые микроэлементы проявляют токсическое действие. Значение отдельных минеральных веществ для организма человека представлено в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Макро- и микроэлементы являются активаторами более 300 ферментов. Большинство биохимических реакций протекают в организме по следующей схеме: субстрат +фермент + микроэлемент-активатор (кофактор) = реакция. Отсюда следует, что в отсутствие активирующего микроэлемента реакция невозможна или замедлена, протекает с повышенными затратами энергии и времени.

Манизм действия макро- и микроэлементов следующий: присоединяясь к высокомолекулярным биополимерам, элементы выступают как организаторы третичной и четвертичной труктуры белков и активных центров ферментов. Довольно часто ионы металлов включены в простетическую группу фермента, реже они образуют с белком-ферментом прочное соединение. Многие катионы, например Mg2+, Mn2+, Zn2+, на короткое время связывают очень непрочно либо субстрат и фермент, либо при образовании протеидов - кофермент с апоферментом. Большинство ферментов тем или иным образом связаны с макро- и микро элементами: они поддерживают пространственную конфигурацию, в которой проявляется каталитическая активность. По иммуномодулирующему эффекту макро- и микроэлементы делят на следующие группы

- эссенциальные (жизненно важные) для иммунной системы (Fe, I, Cu, Zn, Co, Cr, Mo, Se, Mn, Li);

- иммунотоксичные (Al, As, B, Ni, Cd, Pb, Hg, Be, Вi, Tl, Ge, Au и др.).

Микроэлементы (в наибольшей степени селен, железо и цинк) оказывают многопла новое воздействие на все звенья врожденного и приобретенного иммунитета, влияя на процессы пролиферации и дифференциации клеток иммунной системы, снижая активность перекисного окисления липидов (активность супероксиддисмутазы) [1, 25].

Результаты исследований M. Bonham et al., M. Failla позволили сформулировать общие положения о взаимосвязи между обеспеченностью организма микроэлементами и уровнем противо инфекционной защиты:

1) неадекватное обеспечение макро- и микроэлементами обусловливает подавление активности различных клеток макроорганизма, в том числе участвующих в неспецифических и специфических механизмах противоинфекционной защиты;

2) нарушения в иммунной системе, вы званные дефицитом макро- или микроэлемен-

тов, достаточны для достоверного увеличения риска осложненного течения и летального исхода вирусных, микробных и паразитарных инфекций;

3) коррекция дефицита макро- и микроэлементов в организме человека обусловливает восстановление уровня иммунокомпетентности. Специфическая роль целого ряда элементов определяется свойствами образуемых ими ионов: зарядом, размерами, способностью вступать в реакции.

Для процессов жизнедеятельности организма наиболее важны катионы К+, Na+, Са2+, Mg2+, анионы Cl-, образующиеся при диссоциации угольной и фосфорной кислот. Эти ионы играют главную роль в поддержании кислотно-щелочного равновесия, осмотического давления цитоплазмы и других биологичecких жидкостей, в свертывании крови, т.е. имеют решающее значение в создании и сохранении постоянства внутренней среды. Они влияют на состояние белков, функции возбудимых мембран, мышечное сокращение, аккумулирование энергии Таким образом, физиологическое значение макро- и микроэлементов определяется их участием:

- в структуре и функции большинства ферментативных систем и процессов, протекающих в организме;

- в пластических процессах и построении тканей;

- в формировании иммунитета;

- в поддержании кислотно-основного состояния;

- в регуляции водно-солевого обмена.

Концентрацию макро- и микроэлементовв организме можно определить по их содержанию в крови, волосах, ногтях, слюне, желудочном соке, моче, грудном молоке [12, 20].Исследование минеральных веществ в биологических жидкостях имеет свои ограничения. Так, определение содержания многих макро- и микроэлементов в крови часто не отражает истинные показатели их концентрации в тканях ввиду деятельности эндокринной, вегетативной и других систем организма, обеспечивающих гомеостаз. В то же время, определение токсичных элементов в крови важно в диагностике интоксикации в момент проведения анализа крови. Содержание элементов в суточной моче отражает их выведение в течение последних суток [12]. Наиболее достоверным показателем концентрации минеральных веществ в тканях являются волосы. Взятие данного биоматериала безболезненно и просто в осуществлении.

Следует помнить о различии уровня содержания макро- и микроэлементов в волосах в зависимости от пола, возраста, длительности проживания в регионах, профессии дефицитом, избытком, или дисбалансом макро- и микроэлементов в организме человека, академиком А.П. Авцыном в 1983 году были названы микроэлементозами [].

В международной классификации болезней X пересмотра как самостоятельные нозологические единицы выделены следующие рубрики

1. Дефициты минеральных веществ:

E87.6 - дефицит калия;

Е58 - дефицит кальция;

Е61.2 - дефицит магния;

Е61.1 - дефицит железа;

Т61.0 - дефицит меди;

E61.3 - дефицит марганца;

Е61.4 - дефицит хрома;

Е59 - дефицит селена;

Е61.5 - дефицит молибдена;

Е61.8 - дефицит йода.

2. Токсическое действие:

Т56.0 - свинца и его соединений;

Т56.1 - ртути и ее соединений;

Т56.3 - кадмия и его соединений;

Т56.6 - олова и его соединений;

Т57.1 - фосфора и его соединений;

Т60.4 - таллия;

Т56.9 - других металлов.

Наиболее частыми причинами нарушенияэминерального статуса в организме взрослых и детей являются [3, 9, 16]:

1. Нерациональное питание - наиболее распространенная причина недостатка минеральных веществ. Однообразное питание или употребление в пищу низкокачественных продуктов часто приводят к дефициту жизненно важных минеральных веществ в организме.

Некоторые пищевые продукты могут препятствовать всасыванию минеральных веществ. Так, молочные продукты, чай и кофе способны связывать железо в кишечнике, что тормозит его всасывание.

2. Некачественная питьевая вода может быть причиной избытка и недостатка макро- и микроэлементов в организме. Например, такое заболевание как флюороз, проявляющееся раз рушением зубов и снижением функции иммунной системы, вызывается потреблением питьевой воды с избыточным содержанием фтора.

3. Геологические особенности различных регионов земли. Минеральные вещества попадают в продукты питания и воду из почвы. Известно, что минеральные вещества встречаются в разных количествах в различных регионах земного шара. Регионы с недостаточным или избыточным содержанием минеральных веществ называются эндемическими, так как наих территории часто возникают заболевания,связанные с нарушением обмена минералов.Например, существуют зоны с недостаточным содержанием йода. В таких регионах снижение функции щитовидной железы (зоб), как следствие недостатка йода, встречается чаще, чем в регионах с нормальным содержанием йода в очве. Флюороз также встречается в основном определенных регионах земли. 4. Избыточная потеря минеральных веществ, которая может возникать на фоне рационального питания в результате хронических ковотечений (дефицит железа при нарушении менструального цикла, болезни Крона, язвенного колита и др.). Еще одним примером избыточной потери минеральных веществ является ефицит натрия, калия и хлора, возникающие при остром обезвоживании вследствие рвоты или диареи.

5. Хронические заболевания внутренних органов могут значительно нарушить обмен минеральных веществ в организме. Хронические гастриты с пониженным выделением соляной кислоты, хронические энтериты способны приводить к недостатку железа, меди, цинка и других минералов. Происходит это потому, что поврежденная слизистая оболочка органов желудочно-кишечного тракта неспособна всасывать минеральные вещества. При хронических заболеваниях почек (хронический пиелонефрит, хронический гломерулонефрит) увеличивается потеря минеральных веществ с мочой.

6. Лечение ксенобиотиками - чужеродными для человека веществами (синтезированными химическими соединениями). Так, прием мочегонных средств приводит к дефициту калия, магния, кальция, избытку натрия; антациды, цитрамон, вследствие содержания в своем составе алюминия, могут стать причинами поражений сосудов головного мозга, остеомаляции; аспирин, контрацептивы, антиаритмические препараты, вследствие дисбаланса меди, могут вызывать появление поражений суставов (артриты, артрозы).

7. Пищевые добавки из-за длительного приема или большого количества того или иного элемента могут вызывать микроэлементозы.

8. Возрастные особенности организма.

В различные периоды жизни потребность человека в минеральных веществах и витаминах различна. Например, в период роста организм ребенка нуждается в больших количествах минералов (кальций, фосфор) в сравнении с организмом взрослого человека. Дефицит железа часто возникает у девочек и женщин фертильного возраста с обильными менструациями. Организм пожилого человека нуждается в больших количествах кальция для поддержания состояния достаточной минерализации костей.

9. Физическое или эмоциональное напряжение может стать причиной дефицита жизненно необходимых макро- и микроэлементов.

10. Генетика и наследственность: предрас положенность к нарушению обмена микроэлементов, например, избыток молибдена в организме беременной женщины повышает риск развития подагры, камнеобразования (уратов) у ребенка; дефицит меди - пороков развития;дефицит селена и марганца - онкологических заболеваний; дефицит хрома и цинка - сахарного диабета, раннего развития атеросклероза.

11. Бытовое загрязнение: табачный дым, содержащий кадмий, краски для волос, содержащие никель, дезодоранты, содержащие алюминий, алюминиевая посуда, зубные пломбы, содержащие ртуть и кадмий, являются реальной причиной развития микроэлементозов. Доказано, что дефициту химических элементов наиболее подвержены [7, 15]:

- дети и подростки в период интенсивного роста;

- беременные и кормящие матери;

- «трудоголики»;

- люди с хроническими заболеваниями желудочно-кишечного тракта, в том числе дисбактериозом кишечника;

- спортсмены;

- вегетарианцы;

- люди, которые бесконтрольно «садятся»на диеты или плохо питаются;

- алкоголики, курильщики, наркоманы.

Избыток химических элементов чаще всего встречается у:

- жителей территорий, на которых имеются металлургические, химические, радиотехнические, стекольные, добывающие и аккумуляторные предприятия, ТЭЦ, скопления автотранспорта;

- металлургов, шахтеров, сварщиков, токарей, химиков, водителей, работников бензоколонок, автомастерских и сотрудников ГАИ.

Микроэлементозы могут носить эндемический характер, например эндемический зоб, флюороз [2]. При дисбалансе минеральных веществв организме, вызванном алиментарным фактором, неблагоприятной экологической ситуацией, заболеваниями (в том числе и генетически детерминированными - болезнь Вильсона-Коновалова, энтеропатический акродерматит), сопровождающимися нарушением всасывания микроэлементов или длительным применением некоторых лекарственных веществ, микроэлементы вступают в конкурентные взаимоотношения и могут вызвать парадоксальные реакции[20]. Наиболее высока чувствительность к химическим агентам у эмбриона, новорожденного, ребенка раннего возраста, что объясняется индивидуальной гиперчувствительностью и этническими особенностями реакций на ксенобиотики [13]. Установлены новые закономерности развития вторичной иммунной недостаточности у детей под влиянием загрязнения окружающей среды солями тяжелых металлов [2, 5, 21].

Доказано, что нарушения в системах интерфероногенеза и фагоцитоза встречаются при этом чаще и выражены более интенсивно, чем сдвиги показателей клеточного и гуморального иммунитета [1, 8]. Доказана прямая зависимость роста заболеваемости (в том числе наследственного характера) детей от общего ухудшения экологической обстановки [10, 14]. Это касается, прежде всего, геохимической обстановки в крупных промышленных городах [2]. Таким образом, важнейшие функции организма человека - реализация генетической информации, образование субклеточных структур, метаболические процессы, выработка энергии, функционирование всех органов и систем находятся в зависимости от количественного и качественного содержания в организме минеральных веществ. Изучение их биологической роли является актуальным для современной медицины, а новые научные исследования, уточняющие место макро- и микроэлементов в этиологии, патогенезе и особенностях течения многих заболеваний, дадут возможность повысить эффективность их лечения и профилактики.

Рассмотрим витамины, минералы и микроэлементы. Основное внимание уделяется их способности взаимодействовать между собой при совместном приеме.

Рассматриваются четыре типа взаимодействия [1]:

Химическое - которое может происходить на стадии производства пищевых добавок до того, как они попадают к потребителю.

Биохимическое - для которого характерны конкуренция микроэлементов за общий сайт связывания при усвоении и/или транспорте, облегчение антиоксидантных циклов или какая-либо еще последовательность биохимических процессов, способствующая повышению их эффективности.

Физиологическое - которое может усиливать или снижать эффективность использования нутриентов.

Клиническое - при котором есть признаки улучшения состояния здоровья или в скрытой форме существует дефицит питательных веществ.

Такие взаимодействия в большинстве случаев имеют значение для рациона тех лиц, у которых потребление витаминов, минералов и микроэлементов находится на уровне или ниже уровня RDA (рекомендованная суточная доза микронутриентов, принятая в Великобритании), и при этом предпочтительная эффективность пищевых добавок также находится на уровне RDA.

В настоящее время в Великобритании большинство пищевых добавок, находящихся в продаже в виде комплекса витаминов, минералов и микроэлементов, находится на уровне RDA [2]. Тем не менее существуют такие группы лиц, у которых ежедневный прием витаминов и микроэлементов не достигает уровня RDA [3]. В частности, это касается тех, кто соблюдает диету для похудения или достиг 65-летнего возраста [4].

Химические взаимодействия

Данные о приводимых ниже взаимодействиях получены в результате биологических исследований, но соответствующие условия могут, вероятно, возникать и на стадии производства таблеток и капсул, последующего распространения и хранения в течение указанного срока годности.

Медь в присутствии неорганического сульфата в больших концентрациях (до 4,000 ppm) образует нерастворимый тиомолибдат и тем самым может сокращать уровень усвоения молибдена при приеме [5]. Фосфор может образовывать нерастворимый магний-кальций-фосфатный комплекс и, соответственно, понижать эффективность всасывания магния [6].

Цинк может образовывать нерастворимые соединения с фолиевой кислотой, в частности, при низком pH [7]. Если такие соединения образуются в желудке, то они растворятся в двенадцатиперстной кишке при более высоком pH, но если подобная реакция произошла до употребления, то эти соединения не усваиваются и разрушаются.

Витамин B2 (рибофлавин) образует соединение с цинком, увеличивая тем самым его эффективность [8].

Фолиевая кислота (B9) образует другое соединение с оксидом цинка, которое не растворяется даже при наличии более высокого pH в двенадцатиперстной кишке, уменьшая уровень усвоения B9 [9].

Витамин C (аскорбиновая кислота) способен разлагать селенит до атомарного селена, который в отсутствие других нутриентов является биологически инертным [10]. Одновременное употребление аскорбиновой кислоты с витамином B12 в качестве лекарственного препарата приводит к разрушению последнего [11].

В мультивитаминно-минеральном комплексе, по-видимому, не происходит никаких химических реакций в отсутствие железа, тогда как в его присутствии, согласно исследованию, витамин В12 может терять до 30% своей активности [12].

Биохимическое взаимодействие

Витамины группы B являются важными кофакторами во многих метаболических реакциях и, соответственно, опосредованно влияют друг на друга. Например, витамины B3 и B6 являются функциональными компонентами ферментов, участвующих в высвобождении энергии из пищи, и в данном случае взаимодействуют между собой опосредованно, не повышая и не подавляя эффективность друг друга.

Биохимическое взаимодействие делится на три группы:

* конкуренция за общий сайт связывания,

* поддержка протекания биохимических процессов,

* поддержка протекания антиоксидантных циклов.

Конкуренция за общий сайт связывания

Сложное взаимодействие возникает между близкими друг к другу по химическим свойствам элементами, которые, как предполагается, могут иметь общие механизмы усвоения и конкурировать за лиганды, являющиеся связующим звеном при всасывании и транспорте в кровь [13]. Эта группа элементов включает хром, кобальт, медь, железо, марганец и цинк, а также токсичные металлы кадмий и свинец. Предполагается, что недостаток одного или нескольких элементов из этой группы может привести к антагонистической конкуренции при усвоении, вызывая дефицит одного или более важных микроэлементов, которое, в свою очередь, приводит к предрасположенности к токсическим эффектам при приеме кадмия и свинца.

Кальций оказывает ингибирующее воздействие на поглощение железа при их совместном употреблении [14]. Кроме того, кальций подавляет усвоение цинка [15]. Хром взаимодействует с железом при связывании с трансферрином и, соответственно, может нарушать метаболизм железа и его накопление [16].

Медь и цинк взаимно антагонистичны, переизбыток одного из них в пище приводит к подавлению усвоения другого; но содержание элементов, необходимое для проявления данного воздействия, должно быть значительно выше того, которое присутствует в обычном рационе [17].

Как установлено, железо и цинк вмешиваются в процесс усвоения друг друга, хотя механизм их антагонистичности пока не выяснен [18]. Употребление железа совместно с аскорбиновой кислотой (витамином C) и в достаточно большом количестве подавляет усвоение меди [19].

Марганец понижает эффективность усвоения железа на 40%, хотя его эффект может варьироваться в зависимости от наличия других нутриентов и формы железа [20]. Например, можно предположить, что не будет наблюдаться сходного влияния на гемовое железо мясных продуктов.

Рибофлавин (витамин B2) необходим для усвоения железа; дефицит рибофлавина в рационе питания затрудняет этот процесс [21].

Биотин и пантотеновая кислота имеют общую систему транспорта, но никакого значения этого факта для питания не установлено [22].

Витамин C вступает в прямое взаимодействие с железом, повышая эффективность его усвоения при совместном приеме [23].

Витамин A может косвенно способствовать усвоению железа, предотвращая его ингибирование фитатом [23]. При высоком содержании он может влиять на процесс усвоения витамина К, что, как было показано, сопровождается также кровоизлияниями у подопытных крыс [24].

Витамин D регулирует поглощение кальция, что, возможно, является результатом влияния витамина на транспорт кальция из просвета кишечника [25].

Результаты исследований на животных показали, что витамины A и D могут уменьшать токсичность друг друга, предположительно за счет взаимного антагонистического взаимодействия [26].

Витамин Е при одновременном употреблении с витамином А в больших количествах (500 мг E и 60 мг A) может повышать усвоение А и понижать его токсичность [27,28].

Определение RDA

При изложении рекомендаций по применению нутриентов термин RDA (рекомендованная суточная доза) употребляется для «RDA маркировки» в соответствии с действующим законодательством Европейского Союза. Этот термин удобен для потребителя в качестве единого термина вместо различных рекомендованных доз нутриентов (RNI), установленных для мужчин, женщин и различных возрастных групп.

Поддержка протекания биохимических процессов

Витамин B12 является необходимым компонентом ферментной системы, участвующей в преобразовании фолатов в их метаболически активные формы. При дефиците витамина B12 подавляется существенный этап последовательности биохимических процессов [29].

Витамин К является важным фактором в последовательности реакций, которые позволяют ионам кальция образовывать комплекс с протромбином, способным, в свою очередь, связываться с фосфолипидами и образовывать тромбин [30]. При этом образование тромбина является пусковым механизмом в процессе свертывания крови.

Поддержка протекания антиоксидантных циклов

Предполагается, что витамин C вовлечен в гипотетическую циклическую регенерацию витамина E, при котором витамин C действует в качестве восстановителя [31]. Хотя концепция сохранения уровня витамина E за счет регенерации его активности довольно привлекательна, нет достаточных данных для подтверждения значимости этой гипотезы для питания.

Физиологические взаимодействия

В рамках данного исследования физиологические взаимодействия ограничены теми из них, которые снижают или усиливают эффективность использования (утилизации).

Взаимодействия, усиливающие эффективность использования

По результатам проведенного исследования, витамин В1 (тиамин) повышает эффективность использования пантотеновой кислоты в метаболизме [32].

Витамин B2 (рибовлафин), в рамках того же исследования, также увеличивал эффективность использования пантотеновой кислоты, но в меньшей степени, чем витамин B1 [32].

Использование железа увеличивается при добавлении рибофлавина в рибофлавин-дефицитную диету, но не выявлено доказательств положительного влияния рибофлавина на усвоение железа при его употреблении в количестве, превышающем RDA [21].

В исследованиях на цыплятах было выявлено повышение эффективности использования пантотеновой кислоты за счет действия витамина B12 [33]. В опытах с крысами было установлено, что пантотеновая кислота улучшает эффективность утилизации витамина С (аскорбиновой кислоты) [34]. Витамин A влияет непосредственно на транспорт железа и образование эритроцитов. Вероятно, при дефиците витамина А мобилизация железа из депо крови также затруднена [23].

Витамин C влияет на накопление железа и его транспорт, вероятно, за счет участия в регуляции синтеза ферритина и, следовательно, увеличения эффективности использования железа [35,36]. Витамин D регулирует метаболизм кальция и фосфата и повышает эффективность их утилизации. Витамин D активен во многих тканях, в первую очередь в кишечнике, костях и почках, где реабсорбция кальция дает весомый вклад в общую экономию кальция в организме [37].

Витамин K участвует в использовании кальция на ранних стадиях формирования костной ткани [38]. Процесс формирования и восстановления костной ткани является комплексным, вовлекая не только витамины D и K, но и остеокальцин, и, вероятно, другие белковые регуляторы. Кроме того, магний принимает самое непосредственное участие в образовании паратгормонов. Следовательно, необходимо рассматривать витамины D, K и минералы, участвующие в формировании костной ткани, в едином комплексе, признавая при этом возможность образования других соединений, способных оказывать влияние на данную систему.

Взаимодействия, понижающие эффективность использования

Было сделано сообщение, что фолиевая кислота понижает уровень витамина B12 и цинка в сыворотке крови, но другие исследования этого не подтверждают [39,40]. В настоящее время не имеется достаточно данных для доказательства взаимодействия между фолатом и витамином B12 или цинком, которое могло бы приводить к снижению эффективности их использования.

Витамин C ошибочно связывают с пониженным усвоением меди из тонкой кишки [41]. Наиболее правдоподобное объяснение уменьшения активности меди в данном случае заключается в том, что аскорбиновая кислота способствует диссоциации меди из церулоплазмина и, соответственно, понижает ее оксидазную активность [42].

Витамин E не имеет количественно выраженного воздействия на скорость свертывания крови и, соответственно, поддающегося количественному определению взаимодействия с витамином К, если его содержание в продуктах питания находится на уровне RDA. Напротив, ежедневное добавление витамина E в виде пищевых добавок в объеме более 250 мг оказывает влияние на скорость свертывания крови [43]. Предполагается, что такое явление может быть вызвано воздействием витамина E на реакцию карбоксилирования, необходимую для активации факторов свертывания крови, зависимых от витамина K [44].

Результаты исследования на цыплятах показали, что медь понижает активность пантотеновой кислоты [45]. Также установлено взаимодействие меди с молибденом (предположительно в сердечно-сосудистой системе), но у человека оно не выявлено [46].

Селен участвует в метаболизме йода, и хотя высокое содержание селена не увеличивает его активность, дефицит способствует понижению его активности [47].

Клиническое взаимодействие

Ниже представлены взаимодействия, которые имеют видимые клинические последствия и поэтому напрямую связаны с питанием человека.

Фолиевая кислота в сочетании с витаминами B12 и B6 участвует в метаболических реакциях превращения гомоцистеина в цистеин и метионин. При совместном приеме этих витаминов в нужной концентрации гомоцистеин преобразуется в цистеин и метионин; при этом его концентрация в крови остается низкой [48].

С низкой концентрацией гомоцистеина связано понижение риска коронарной недостаточности [49]. Несмотря на изученность метаболических процессов, причины, по которым гомоцистеин может служить признаком коронарной недостаточности, неизвестны.

Фолиевая кислота может скрывать симптомы B12 дефицитной анемии при ежедневном употреблении в количестве 5 мг [50]. Этого не происходит, если суточная доза равна 1 мг или менее. Данное явление пока еще не включено в перечень взаимодействий, поскольку ежедневное употребление пищевых добавок в количестве, превышающем 1 мг/сут., без медицинского контроля, не рекомендуется ни в Северной Америке, ни в Европе.

Рассмотренные в статье взаимодействия микронутриентов суммарно представлены в таблице 1.2. Количественные данные отсутствуют, так как во многих случаях они недостаточны для того, чтобы делать соответствующие заключения (где возможно, такие данные представлены в тексте).

Маловероятно, чтобы потребитель мультивитаминно-минеральных комплексов мог быть подвергнут риску в результате неспособности производителя понять механизм известных взаимодействий между нутриентами, но заявленная польза применения не может быть полностью реализована в том случае, если возможность взаимодействия микронутриентов игнорируется.

Таблица 1.2

1.2 Роль селена в обеспечении жизненных функций человека и связанные с этим селендефицитные состояния

Селен (Se) - биологически - активный микроэлемент, входящий в состав большинства гормонов и ферментов и связанный таким образом со всеми органами и системами человека. Он активно участвует в обмене белков и нуклеиновых кислот, в обеспечении организма кислородом и выработке энергии, поддержании функций соединительной ткани (питание и очистка клеток, регуляция их функций) и иммунитета, в процессах воспаления и регенерации. Обмен селена в организме тесно связан с обменными процессами витаминов Е, С, А и каротиноидами.

Доказано участие селена в первой фазе биохимической адаптации (окисление чужеродных веществ с образованием органических окисей и перекисей), а также и второй её фазе (связывание и выведение активных метаболитов).

Дети раннего возраста и первых месяцев жизни особенно чувствительны к адекватной обеспеченности всеми факторами антиоксидантной системы, поступающими с пищей, и, в частности, селеном. Селен напрямую участвует в формировании иммунитета ребенка, а значит обуславливает склонность его к инфекционно-воспалительным заболеваниям.

Накопление в организме токсичных металлов опасно не только для сердечной мышцы, но и является главной причиной такой болезни, как рассеянный склероз. Главный неоцененный вклад селена в поддержание здоровья связан с его способностью ликвидировать угрозу, исходящую от таких ядовитых металлов, как свинец, платина и ртуть. Селен производит противовоспалительное действие. Поскольку глутатионпероксидаза имеет противовоспалительные свойства, селен оказывает благотворное действие при ревматоидном артрите, остеоартрите, астме и других заболеваниях, например, колите и псориазе.

Селен активно участвует в детоксикации (обеззараживании) токсинов в печени, трофике мышц и образовании кожи, волос, ногтей, роговицы глаз, склонности к новообразованиям, катаракте, снижению остроты зрения, регенерации поврежденных тканях.

Подтверждено положительное влияние селена на репродуктивные функции человека. Результаты проведенных в этой области исследований позволяют рекомендовать прием селенсодержащих препаратов (в частности диметилдипирозолилселенид) для обязательного применения мужчинам и женщинам за несколько месяцев до планируемой беременности, во время беременности и кормления новорожденных в комплексе с другими микроэлементами, а также витаминами. Существует также высокая вероятность эффективности препарата диметилдипирозолилселенида при лечении некоторых форм мужского и женского бесплодия.

С возрастом уровень селена в вашем организме падает. По данным исследований, после шестидесяти лет уровень селена падает на 7 %, а после семидесяти пяти - на 24 %. Когда в ваших клетках уменьшается содержание селена ваша иммунная система расстраивается, и вы оказываетесь более подвержены инфекциям и раку. Одно из самых перспективных направлений в борьбе с раком и другими тяжелыми заболеваниями - это терапия с использованием пищевых диет и продуктов, обогащенных микроэлементом - селеном.

Эффективность селена при лечении онкологических заболеваний подтверждена множеством научных исследований. В доступной нам литературе описаны различные механизмы влияния соединений селена на онкогенез: селен может выступать в качестве ингибитора энзимов, преобразующих проканцерогены в их активные формы; непосредственно реагировать с конечным канцерогеном, лишая последний возможности взаимодействия с ДНК; активирует ферменты детоксикации; подавляет репликацию или трансформацию вирусов, вызывающих развитие опухолей; способен стимулировать активность естественных клеток киллеров (ЕКК), тем самым, подавляя ЕКК - чувствительные опухоли и повышая противоопухолевый иммунитет; обладает выраженным токсическим действием на клетки опухоли; оказывает антибластомогенное действие (подавляет митотическую активность, изменяет продолжительность отдельных фаз митоза), при этом выявляется парадоксальный эффект малых концентраций селена, действие которых в короткие сроки характеризуется более низким митотическим индексом, чем при введении более высоких концентраций. Таким образом, селен может оказывать многогранное влияние на течение опухолевого процесса.

Механизм токсического действия селена на организм окончательно не выяснен. Известно лишь, что он значительно угнетает тканевое дыхание, понижая активность окислительно-восстановительных ферментов

Селен и витамин Е помогают людям улучшить мыслительные способности и эмоциональное состояние, снижают депрессию, повышают аппетит и устраняют усталость. Низкий уровень селена в крови делает вас более уязвимыми для сердечных заболеваний. Чем ниже уровень селена, тем выше степень закупорки артерий. Селен защищает сердце не только благодаря своей роли в выработке глутатионпероксидазы, но и за счет ограничения содержания в организме таких ядовитых металлов, как кадмий, ртуть и свинец, для которых он является антагонистом.

1.2.1 Селендефицитные состояния человека и пути его коррекции

В России существуют три группы регионов по обеспеченности селеном взрослых жителей: с низким (концентрации селена в сыворотке крови взрослых - 60-80 мкг/дм, средним (81-115 мкг/дм) и высоким (более 120 мкг/дм) уровнями. Исходя из этих данных, можно предположить наличие дефицита селена у взрослого населения при содержании элемента в сыворотке крови ниже 60 мкг/ дм.

В теx регионах, где потребление селена в суточном рационе ниже нормы в 2-2,5 раза или ежедневное потребление элемента менее 7 мкг, наблюдаются такие заболевания, как болезнь Кешана и болезнь Кашина-Бека. Болезнь Кешана - это эндемическая кардиомиопатия, которая наиболее часто встречается в тех районах, где отмечено низкое содержание селена в почве, и, следовательно, в растениях, выращенных на ней, продуктах местного производства. Болезнь впервые зарегистрирована в 1907 г. в округе Кешан на севере Китая.

Для болезни Кешана характерны аритмии, увеличение размеров сердца, фокальные некрозы миокарда, за которыми следует сердечная недостаточность. Определяются низкие концентрации селена в крови, сыворотке крови, моче. Заболевание имеет высокий процент летальности. Существует четыре клинические формы заболевания: острая (содержание селена в сыворотке крови детей - 11,35+0,28 мкг/дм), подострая, хроническая (32,4±0,28 мкг/дм) и латентная (51,2±0,86 мкг/дм). Смертность при болезни Кешана связана с нарушением антиокислительной активности крови и патологией обмена жирных кислот.

Болезнь Кашина-Бека (Уровская болезнь) - это эндемическая остеопатия, поражающая преимущественно детей 6-13 лет (пик заболеваемости приходится на 8 лет), но могут поражаться лица от 4 до 55 лет. В группе подростков мальчики страдают в 2 раза чаще девочек. Заболевание впервые описано в Забайкалье в бассейне реки Уров Кашиным в 1848 г., Юренским И.М. в 1849 г. и в 1906 г. Беком Е. Эндемичные районы - восточная часть Читинской области, районы среднего течения реки Зеи Амурской области. Болезнь также известна в Северном Китае и Корее, периодически встречается в Якутии, Бурятии и других регионах России. Считается, что заболевание связано с глубоким дефицитом селена, высокой концентрацией органических соединений (особенно фолиевой кислоты) в питьевой воде и тяжелым поражением зерна грибком Fusarium oxysporum или Alternaria alternata. Фолиевая кислота и микотоксины зерна повреждают хондроциты и увеличивают перекисное окисление липидов, а низкое содержание селена не может защитить клетки от повреждения этими токсинами и продуктами перекисного окисления липидов.

Характерные симптомы селендефицитных состояний не определены, но отмечено, что многие люди, имеющие низкую обеспеченность селеном, имеют низкий мышечный тонус. У животных при глубоком дефиците селена

крайним проявлением снижения мышечного тонуса является беломышечная дистрофия [17].

Симптоматика заболеваний, вызванных недостаточным поступлением элемента в организм человека, весьма разнообразна.

Эпидемиологические исследования устанавливают связь между низким содержанием селена в питании и повышенным риском кардиомиопатии, сердечно-сосудистых заболеваний и канцерогенезом. Селен играет эссенциальную роль в антиоксидантной защите организма, функций щитовидной железы, клеточном иммунитете, спермогенезе и функции предстательной железы. Дефицит селена и дефицит другого важного антиоксиданта - витамина Е взаимно усугубляют друг друга. Дефицит селена и глутатионпероксидазы приводит к нарушению функции тромбоцитов.

Установлена обратная зависимость величины артериального давления у больных гипертонической болезнью с наличием в питьевой воде повышенных концентраций селена. Среди лиц, употребляющих бедную селеном питьевую воду, распространенность артериальной гипертонии в два раза выше, чем при употреблении воды с адекватным содержанием элемента.

Селен играет важную роль в функционировании иммунной системы, и с его недостатком могут быть связаны иммунодефициты различного характера (опухоли, аутоиммунные и аллергические заболевания). Установлено, что селен, способен непосредственно стимулировать активность естественных киллерных клеток (ЕКК), подавляя тем самым активность ЕКК-чувствительных опухолей. Селен способствует усилению клеточного и гуморального иммунных ответов, моделирует фагоцитарную функцию. Иммунотропное действие препаратов селена усиливается при их сочетании с цинком, витаминами А, Е и С [18].

Связь дефицита селена с нарушением функции щитовидной железы не подлежит сомнению. Фермент йодтиронин 5-дейодиназа, отвечающая за периферическую продукцию трийодтиронина (Тз), содержит селен. У пожилых людей часто отмечается сниженная периферическая конверсия тироксина (Т) в Тз. Обнаружена значимая линейная корреляция между снижением соотношения Тз /Т и уровнем селена, нарастающие с возрастом. При дефиците селена ингибируется активность дийодиназы, повышается уровень Т в периферических тканях, а уровень Тз уменьшается, усугубляя дефицит йода, если он имел место. Более того, селен не только активирует тиреоидный гормон, но и осуществляет антиоксидантную защиту щитовидной железы, без чего также возможно развитие гипотиреоза.

Селен снижает мутагенность потенциально опасных аминофлюоренов, канцерогенные и токсические свойства кадмия, свинца, мышьяка, органических и неорганических соединений ртути. Воздействие тяжелых металлов подавляет активность ряда ферментных систем, влияющих на восстановительную способность клеток (глюкоза-6-фосфат дегидрогеназа, NAD-синтетаза, глютатионпероксидаза, каталаза) и, соответственно, повышается риск астмы. Простые диетические и экологические мероприятия могут существенно снизить оксидантный стресс и риск развития астматических симптомов, что может быть эффективным дополнением к фармакологическому лечению [19].

Клинические данные подтверждают эффективность селена (в комбинации с токоферолом, -каротином и кальциферолом) при раке кожи, вызванном солнечным облучением.

Селен - важный микроэлемент и для функционирования репродуктивной сферы. Способность как мужского, так и женского организма к воспроизводству и здоровье рождающегося ребенка зависят от оптимального потребления селена. Как известно, селен входит в состав специфических селенопротеинов спермы и яичек, что в сочетания с антиоксидантным действием селена в составе глутатионпероксидазы тканей репродуктивной сферы обеспечивает ее нормальное функционирование. В сочетании с фолиевой кислотой, пантотеновой кислотой и цинком селен имеет важное значение для предотвращения уродств новорожденных, а у беременных снижает вероятность выкидышей.

Благодаря изучению элементного обмена была понята причина синдрома "внезапной" детской смерти (СВДС). В настоящее время доказано, что в основе СВДС лежит дефицит селена и витамина E: плацентарная недостаточность, бактериальное потребление селена во время беременности угнетают тиреоидную функцию у плода, что в дальнейшем может принести к СВДС [20].

Первичным фактором, определяющим содержание селена в материнском молоке, является потребление селена матерью. Селен, полученный с молоком матери, лучше усваивается, чем селен питательных смесей. Рекомендуется добавление селена в питание матерей, а также коров, чье молоко используется для приготовления питательных смесей. Разрабатываются вопросы предупреждения рака пищевыми добавками, содержащими селен. Введение селена в питание больных СПИДом улучшало показатели энзимной антиоксидантной системы и уровень глютатиона [21].

Таким образом, имеющиеся в настоящее время данные о биологической роли селена свидетельствуют о необходимости коррекции его дефицита в питании.

Коррекция недостатка микроэлемента в питании, по мнению ведущих специалистов, может осуществляться по следующим направлениям:

1. Рационализация питания населения с включением в рационы продуктов, являющихся источниками селена, в частности, смешивание богатой селеном пшеницы, импортируемой из США, Канады и Австралии, с пшеницей отечественного происхождения, позволяет существенно повысить содержание селена в хлебе и хлебобулочных изделиях и, тем самым, увеличить поступление микроэлемента в организм человека

2. Внесение в минеральные удобрения неорганических соединений селена, преимуществом данного подхода является то, что в обедненную селеном почву вносится микроэлемент, который в растениях биотрансформируется в органические производные селена. Тем самым содержание селена в растениях, предназначенных на пищевые и кормовые цели, увеличивается.

В 1985 году в Финляндии внесли в почву селенсодержащее удобрение. Средняя концентрация селена в сыворотке крови у финнов увеличилась с 1,05 мкмоль/л в ноябре 1985 года до 1,60 мкмоль/л в ноябре 1989 года. Это увеличение продемонстрировало положительный эффект использования селена при обогащении удобрений и привело к увеличению импорта зерна с высоким содержанием селена в 1988-1989г. Результаты данного исследования показали, что в течение действия программы обогащения селеном, потребление селена финнами было в пределах безопасного и адекватного уровня. Снижение в 1991 году внесения селена в корма сопровождалось существенным уменьшением концентрации селена в сыворотке крови обследованных добровольцев.