Среди факторов здорового питания, имеющих важное значение для поддержания здоровья, работоспособности и активного долголетия человека, важнейшая роль принадлежит полноценному и регулярному снабжению его организма незаменимыми аминокислотами, витаминами, минеральными веществами, пищевыми волокнами, которые не синтезируются организмом человека и должны поступать с пищей [1-5]. Одним из основных природных источников ряда витаминов, минеральных веществ, полисахаридов и антиоксидантов, оказывающих антиокислительный эффект в организме человека и снижающих риск развития социально значимых болезней, является овощное и плодово-ягодное сырье [6-8].
В настоящее время разработан инновационный метод сушки овощей, фруктов и ягод при +40 °С для получения тонкодисперсных порошков из них. Эта технология позволяет сохранить биологическую ценность растительного сырья и обеспечить его рациональное хранение и транспортировку.
Цель работы - обосновать применение фруктово-овощных порошков в питании. Для достижения поставленной цели были изучены клинико-физиологические показатели (характер поведения, функциональное состояние сердечно-сосудистой и нервной системы, общие клинические и биохимические показатели крови) и возможность развития токсичного эффекта при употреблении порошков в эксперименте на животных, а также их минеральный и витаминный состав, содержание пищевых волокон.
Материал и методы
В исследовании использовали тонкодисперсные порошки из моркови, кабачка, свеклы, капусты, тыквы и яблока. Для определения биологического эффекта применения и токсичности фруктово-овощных порошков были выполнены исследования в условиях однократного эксперимента на клинически здоровых белых крысах линии Вистар, которых предварительно содержали в условиях карантина 5 сут. Масса тела животных в начале эксперимента составила 190±20 г. Группы состояли из 6 животных, которые были подобраны и распределены по принципу парных аналогов. Было сформировано 7 групп животных, которым в соответствии со схемой в рацион вводили фруктово-овощные порошки: животным 1-й группы - порошок из моркови; 2-й группы -порошок из кабачка; 3-й группы - порошок из свеклы; 4-й группы - порошок из яблока; 5-й группы - порошок из капусты; 6-й группы - порошок из тыквы. Животным опытных групп фруктово-овощные порошки в количестве 3% от рациона смешивали с тонкоизмельченным фаршем и перемешивали с проваренной перловой крупой. Рацион животных дополняли комбикормом. Животные 7-й группы были контрольными и потребляли рацион без добавления фруктово-овощных порошков.
Взвешивание животных проводили каждые 4-е сутки, по результатам взвешивания рассчитывали рацион. Ежедневно регистрировали клинический статус, характер поведения, физическую активность животных, аппетит, потребление воды, контролировали состояние слизистых оболочек и волосяного покрова. Функциональное состояние сердечно-сосудистой системы оценивали у животных 3-й, 4-й и контрольной групп, тестирование проводили на системах неинвазивного измерения артериального давления (АД) у крыс на 20-е и 27-е сутки эксперимента [9]. Выбор групп основывался на том, что употребление в пищу свеклы и яблок может оказывать положительное влияние на сердечно-сосудистую систему.
Функциональное состояние нервной системы оценивали у животных 5-й, 6-й и контрольной групп, тестирование горизонтальной и вертикальной активности в "открытом поле" [10], а также тест на переносимость физических нагрузок (принудительное плавание) [11] проводили до начала эксперимента, на 21-е и 28-е сутки.
Длительность эксперимента составила 28 дней. Все животные содержались при сходных условиях в отношении температуры, влажности и освещения.
По окончании эксперимента животных безболезненно усыпляли в камере для эвтаназии ("VETtech", Великобритания) методом ингаляции углекислым газом. Забор крови на общие клинические и биохимические исследования осуществляли из желудочков сердца.
Общее клиническое исследование проб крови проводили на автоматическом ветеринарном гематологическом анализаторе "Abacus juniorvet 2.7" ("Diatron Messtechnik GmbH", Австрия). В крови животных определяли 18 показателей: содержание лейкоцитов (WBC); лимфоцитов (LYM); смеси моноцитов, эозинофилов, базофилов и незрелых клеток (MID); гранулоцитов (GRA); относительное содержание лимфоцитов (LY); моноцитов (Mon%), гранулоцитов (GR); содержание эритроцитов (RBC); гемоглобина (HGB); гематокрит (HCT); средний объем эритроцита (MCV); среднее содержание гемоглобина в эритроците (MCH); средняя концентрация гемоглобина в эритроцитe (MCHC); ширина распределения эритроцитов (RDW); содержание тромбоцитов (PLT); тромбокрит (PCT); средний объем тромбоцита (MPV); распределение тромбоцитов (PDWc).
Биохимические исследования проводили на полуавтоматическом анализаторе "BioChem SA" ("HTI", США). В крови определяли 13 показателей: содержание общего белка, альбумина, глюкозы, билирубина, креатинина, мочевины, активность аспартатаминотрансферазы (АСТ), аланинаминотрансферазы (АЛТ), щелочной фосфатазы ЩФ), гамма-глутамилтранспептидазы (ГГТ), лактатдегидрогеназы (ЛДГ), уровень холестерина, триглицеридов.
По окончании эксперимента проводили патологоанатомическое вскрытие животных с визуальным осмотром внутренних органов, измеряли массу тела животных и внутренних органов (печень, селезенка, почки, сердце). На основании этих данных был рассчитан интегральный показатель хронической интоксикации (ИПХИ).
Содержание минеральных веществ определяли методом атомно-абсорбционной спектроскопии, витаминов -методом высокоэффективной жидкостной хроматографии на хроматографе "Милихром 4", пектиновых веществ - кальций-пектатным методом [патент RU (11) 2434532 (13) С1].
Результаты и обсуждение
Клинико-физиологические исследования показали, что состояние животных до начала и на протяжении всего эксперимента находилось в пределах физиологической нормы. Крысы были подвижны и активны; мышцы в тонусе; тактильная реакция сохранена; шерсть плотно прилегает к телу, не взъерошенная, гладкая, чистая, блестящая, кожный покров эластичный, без нарушения целостности; видимые слизистые оболочки бледно-розового цвета, истечений и других признаков воспалительных реакций нет. Глаза ярко-красного цвета. Акты мочеиспускания и дефекации находились в пределах физиологической нормы. Сохранность животных, участвующих в эксперименте, была полной (100%). Крысы активно поедали предложенный корм, наиболее быстро съедали рацион животные 4-й и 6-й групп.
При анализе динамики массы тела животных в ходе эксперимента были выявлены следующие особенности (табл. 1). Обнаружено, что у животных, в рацион которых вводили порошок из моркови, с 1-х по 5-е сутки наблюдался период привыкания: крысы прибавляли к массе тела не более 3 г. У животных, получавших корм, содержащий порошок из капусты и тыквы, отмечен динамичный старт: первые 5 сут крысы набирали от 7 до 10 г. Также установлено, что после 20 сут животные, получавшие дополнительно порошок из капусты, интенсивно набирали массу тела. Относительно стабильно набирали массу животные, корм которых содержал порошок из кабачка (2-я группа), свеклы (3-я группа), яблока (4-я группа), тыквы (6-я группа) и контрольной группы. В то же время масса тела животных, потреблявших порошок из моркови, не увеличилась.
Максимальная прибавка массы тела была отмечена у животных, потреблявших порошок из тыквы (6-я группа), минимальная - у группы крыс, потреблявших порошок из яблок (4-я группа). У животных контрольной и группы, получавшей свеклу, прибавка массы тела не превышала 10%.
Измерение АД у животных показало (табл. 2), что частота сердечных сокращений у крыс контрольной группы не изменилась и соответствовала норме (пульс -300-330 в минуту, систолическое АД - 100-140 мм рт.ст., диастолическое - 90-130 мм рт.ст.).
При тестировании опытных животных установлены следующие изменения: при потреблении животными порошка из свеклы (3-я группа) увеличивались частота сердечных сокращений, а также систолическое и диастолическое АД (см. табл. 2). У животных, потребляющих порошок из яблок (4-я группа), частота сердечных сокращений, систолическое и диастолическое АД оставались неизменными.
У животных и контрольной, и опытной групп при помещении в крайний правый угол "открытого поля" наблюдалась нормальная локомоторная активность. Изменения в характере двигательной активности отсутствовали (табл. 3).
Результаты теста "принудительное плавание" выявили, что у животных, потреблявших порошки из капусты и тыквы, время плавания к концу эксперимента при сравнении с показателями контрольной группы, увеличивалось на 20,5 и 31,9% соответственно.
Влияние потребления порошков из моркови, кабачка, свеклы, яблока, капусты и тыквы на гематологические и биохимические показатели крови животных представлены в табл. 4 и 5.
При сравнительном анализе гематологических показателей животных опытных и контрольной групп выявлены особенности. У животных, в рацион которых вводили порошок из моркови, отмечалось увеличение количества лейкоцитов (до 30%), эритроцитов (на 16%), значительно увеличивались количество тромбоцитов, гранулоцитов, концентрация гемоглобина и ширина распределения эритроцитов; содержание моноцитов, смеси моноцитов, эозинофилов, базофилов и незрелых клеток снижалось по сравнению с показателями контрольной группы. У животных, потреблявших порошок из кабачка, отмечалось значительное увеличение количества лимфоцитов, гранулоцитов (до 40%), лейкоцитов и эритроцитов, уменьшение содержания моноцитов, остальные показатели достоверно не отличались от показателей контрольных животных. У животных, в рацион которых вводили порошок из свеклы, повышалось количество лейкоцитов, лимфоцитов, увеличивалась концентрация гранулоцитов, эритроцитов, тромбоцитов, гемоглобина, ширина распределения эритроцитов. У животных, потреблявших порошок из яблока, отмечалось увеличение концентрации лейкоцитов, лимфоцитов, гранулоцитов, эритроцитов, тромбоцитов, смеси моноцитов, эозинофилов, базофилов и незрелых клеток. У животных, потреблявших порошок из капусты белокочанной, увеличивалось содержание эритроцитов и концентрация тромбоцитов. У животных, в рацион которых вводили порошок из тыквы, отмечалось достоверное увеличение содержания лейкоцитов, лимфоцитов, эритроцитов, гемоглобина, тромбоцитов, снижение количества моноцитов. Стоит отметить, что все гематологические показатели не выходили за пределы физиологической нормы для лабораторных крыс данного возраста и вида. По результатам гематологического исследования установлено, что введение в рацион животных почти всех порошков (моркови, свеклы, яблока, тыквы), кроме порошков из кабачка и капусты белокочанной, в большей или меньшей степени вызывает активацию иммунной составляющей крови, о чем свидетельствует повышение количества лейкоцитов, гранулоцитов, лимфоцитов, моноцитов.
Исследование биохимических показателей сыворотки крови показало, что у животных, в рацион которых вводили порошок моркови, отмечалось выраженное повышение уровня общего белка при снижении уровней альбумина, глюкозы, креатинина, мочевины, увеличении уровня билирубина, активности АЛТ, также отмечено значительное увеличение активности ЩФ, ГГТ, ЛДГ, выраженное снижение концентрации холестерина и триглицеридов. У животных, потреблявших порошок из кабачка, отмечалось снижение уровня мочевины и активности АСТ при неизменных показателях содержания общего белка, альбуминовой фракции, билирубина, креатинина и активности ЛДГ и АЛТ, а также увеличение активности ЩФ, ГГТ и снижение уровня холестерина и триглицеридов. У животных, в рацион которых вводили порошок из свеклы, отмечалось снижение концентраций альбумина, билирубина, креатинина и мочевины при неизменном уровне общего белка, глюкозы, АСТ, повышение активности ЩФ, ГГТ, ЛДГ при выраженном уменьшении содержания триглицеридов и холестерина. У животных, потреблявших порошок из яблока, отмечалось снижение содержания креатинина и мочевины, холестерина и триглицеридов, а также повышение активности ГГТ. У животных, потреблявших порошок из капусты белокочанной, отмечено снижение количества общего белка, альбумина, билирубина, увеличение активности ЩФ, ГГТ. У животных, в рацион которых вводили порошок из тыквы, отмечалось увеличение количества общего белка, мочевины, снижение уровня билирубина, активности АСТ, АЛТ. Все колебания биохимических показателей не выходили за границы физиологической нормы для лабораторных крыс данного вида и возраста.
При патологоанатомическом исследовании контрольных и опытных животных не обнаружено проявлений воспалительных патологических процессов во внутренних органах: пищеварительном тракте, поджелудочной железе и печени, дыхательной системе, органах кровообращения и кроветворения, мочевыделительной системе. Печень имела однородный бордовый цвет и упругую консистенцию, почки однородного цвета, упругие, селезенка равномерного бордового цвета, эластичная.
При сравнении интегральных показателей хронической интоксикации не отмечено достоверных изменений показателей внутренних органов опытных от таковых у контрольных животных.
Анализ содержания микронутриентов во фруктово-овощных порошках показал, что тыква содержит наибольшее количество калия и кальция. Свекла богата натрием, морковь - марганцем, кабачок - магнием и железом. Больше всего каротина обнаружено в порошке из тыквы и моркови. Порошок из капусты содержал больше всего витамина РР, а также порошки из яблока и тыква отличались большим содержанием витаминов В1 и В2 по сравнению с другими исследуемыми порошками. Максимальное содержание водорастворимых пектинов отмечено у порошка из свеклы, моркови и яблока и составило 9,3-10,2 г на 100 г порошка. Остальные порошки содержали от 1,9 г (порошок из капусты и из кабачка) до 2,17 г (порошок из тыквы).
Заключение
Исследуемые растительные порошки оказывают влияние на некоторые клинико-физиологические показатели лабораторных животных, негативного эффекта от их применения не отмечено. При потреблении порошка из моркови в течение 28 сут лабораторные животные не набирали массу тела, в результате биохимических исследований было выявлено усиление процессов катаболизма белков, жиров и углеводов в организме животных, о чем свидетельствует увеличение билирубина, активности ЩФ, ГГТ, ЛДГ, выраженное снижение концентраций холестерина и триглицеридов. В результате исследований крови показано, что введение в рацион порошка моркови способствует активации иммунной составляющей крови. При потреблении порошка из кабачка в течение 28 сут лабораторные животные увеличили массу тела на 15,6%. В результате исследований крови выявлено, что потребление порошка из кабачка вызывает активацию иммунного ответа, особенно фагоцитарной активности с превалированием гранулоцитов; усиливает обмен углеводов (снижение уровня мочевины и активности АСТ при нормальных показателях общего белка, альбуминовой фракции, билирубина, креатинина, активности ЛДГ и АЛТ) и жиров (снижение содержания холестерина и триглицеридов), работу желудочно-кишечного тракта, в том числе поджелудочной железы (увеличение активности ЩФ, ГГТ), что косвенно подтверждается "хорошей" прибавкой массы тела. При потреблении порошка из свеклы в течение 28 сут масса тела крыс увеличилась на 9,8%. В результате исследований крови выявлено, что обогащение рациона порошком свеклы вызывает незначительную активацию иммунной составляющей крови при выраженном увеличении эритроцитарной и тромбоцитарной составляющих; усиление белкового и жирового обмена (снижение концентрации альбумина, билирубина, креатинина и мочевины при нормальных показателях общего белка, глюкозы, активности АСТ; выраженное уменьшение уровня триглицеридов и холестерина). Исследование АД показало, что порошок свеклы вызывает учащение сердечных сокращений, повышает АД (как систолическое, так и диастолическое). Это может указывать на стимулирующее воздействие свеклы на работу сердца, а именно на силу сокращения сердца, повышения сопротивляемости стенок сосудов, что косвенно подтверждается увеличением активности ЛДГ в крови. При потреблении порошка из яблока прирост массы тела лабораторных животных на 28-е сутки составил 7,2%. Произошла активация иммунного ответа, улучшение кроветворения; усиление работы печени (повышение активности ГГТ), энергетического обмена (снижение содержания креатинина и мочевины при нормальных показателях общего белка, альбумина, билирубина, активности АСТ, АЛТ, ЩФ, снижение уровня холестерина и триглицеридов). При потреблении порошка из капусты белокочанной в течение 28 сут масса тела крыс увеличилась на 21,7%, наблюдалось усиление работы печени и поджелудочной железы (увеличение активности ЩФ, ГГТ), активизация обмена белка (снижение количества общего белка, альбумина, билирубина), при исследовании показателей двигательной активности отмечено увеличение времени плавания до развития истощения на 27,1% по сравнению с контрольными животными. При потреблении порошка из тыквы в течение 28 сут прирост массы тела лабораторных животных был максимальным и составил 29,0%. Введение в рацион тыквы вызывает активацию иммунной составляющей крови, усиление метаболизма белков (увеличение уровня общего белка, мочевины, снижение концентрации билирубина, активности АСТ). У животных, потреблявших порошок из тыквы, увеличивалась показатели двигательной активности, длительность плавания до развития истощения возросла на 37,9% по сравнению с показателем контрольных животных.
При применении исследуемых растительных порошков никаких отклонений в состоянии животных не отмечено. Таким образом, при введении в рацион лабораторных животных порошка из моркови, кабачка, свеклы, яблока, капусты белокочанной, тыквы в количестве 3% от рациона каких-либо токсических эффектов не наблюдалось.
Исследование минерального состава и содержания пектиновых веществ показало достаточно высокую концентрацию этих важных нутриентов во фруктово-овощ-ных порошках.
Литература
1. Dashrath B., Shashi J. Wild fruits and vegetables: a great source of micronutrients // 44th Annual National Conference of the Nutrition Society of India "Current Trends in Food Security to meet National Nutritional Challenges*. Tirupati, November 16-17, 2012. P. 158-159.
2. Коденцова В.М., Вржесинская О.А. К обоснованию уровня обогащения витаминами и минеральными веществами пищевых продуктов массового потребления // Вопр. питания. 2011. Т. 80, № 5. С. 64-71.
3. Мазо В.К., Коденцова В.М., Вржесинская О.А., Зилова И.С. Обогащенные и функциональные пищевые продукты: сходство и различия // Вопр. питания. 2012. Т. 81, № 1. С. 63-68.
4. Спиричев В.Б., Трихина В.В., Позняковский В.М. Обогащение пищевых продуктов микронутриентами - надежный путь оптимизации их потребления // Ползуновский вестн. 2012. № 2/2. С. 9-15.
5. Спиричева Т.В., Спиричев В.Б., Коденцова В.М., Бекетова Н.А. и др. Эффективность использования в профилактическом питании пищевых продуктов с сочетанным содержанием пектина и витаминов // Вопр. питания. 2011. Т. 80, № 4. С. 47-56.
6. Yadav M., Swapnika В., Ravinder A. Development and quality assessment of vegetable sandwich biscuits // 44th Annual National Conference of the Nutrition Society of India "Current Trends in Food Security to meet National Nutritional Challenges*. Tirupati, November 16-17, 2012. P. 127-128.
7. Веселова А.Ю. Костюченко М.Н., Дремучева Г.Ф., Смирнова С.А. Влияние овощных и фруктовых порошков на органолептические показатели хлебных палочек диабетического назначения // Хлебопечение России. 2014. № 5. С. 18-20.
8. Корячкина С.Я., Ладнова О.Л. Годунов О.А., Холодова Е.Н. Применение тонкодисперсных овощных и фруктово-ягодных порошков при производстве пищевых концентратов сладких блюд // Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов. 2015. № 2 (35). С. 31-37.
9. Bunag R.D. Measurement of blood pressure in rats // Handbook of Hypertension. Vol. 4: Experimental and Genetic Models of Hypertension. Amsterdam : Elsevier, 1984.
10. Воронина Т.А., Островская Р.У. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ. М., 2005. С. 253-263.
11. Белый И.М., Дунаев В.В., Тришкина В.С. Фармакологическая оценка метаболической эффективности ацефена, ноотропила и рибоксина // Фармакология и токсикология. Респ. межвед. сб. Киев : Здоров'я, 1988. Вып. 23. С. 3-6.