Исследование физиологического эффекта применения фруктово-овощных порошков в эксперименте на животных

Резюме

Представлены результаты исследования минерально-витаминного состава фруктово-овощных порошков, а также их влияния на клинико-физиологические показатели лабораторных животных (масса тела, характер поведения, функциональное состояние сердечно-сосудистой и нервной системы, общие клинические и биохимические показатели крови). Исследование выполнено в ходе однократного эксперимента на белых крысах линии Вистар с исходной массой тела 190±20 г, которых предварительно содержали в условиях каран­тина 5 сут. Были сформированы 1 контрольная и 6 экспериментальных групп, по 6 животных в каждой. Животным экспериментальных групп в течение 28 дней в рацион вводили фруктово-овощные порошки (из моркови, кабачка, свек­лы, яблока, капусты, тыквы) в количестве 3% от массы корма. При потреблении порошка из моркови выявлено усиление процессов катаболизма белков, жиров и углеводов, о чем свидетельствуют увеличение в крови животных уровня били­рубина, активности щелочной фосфатазы, гамма-глутамилтранспептидазы (ГГТ), лактатдегидрогеназы (ЛДГ), выраженное снижение концентрации холес­терина и триглицеридов. Прием порошка из кабачка способствовал увеличению массы тела животных на 15,6% от первоначальной, а также активации иммун­ного ответа, усилению обмена углеводов [снижение уровня мочевины и активнос­ти аспартатаминотрансферазы (АСТ) при нормальных уровнях общего белка, альбуминовой фракции, билирубина, креатинина, активности ЛДГ и аланин-аминотрансферазы (АЛТ)]и жиров (снижение содержания холестерина и триглицеридов). Потребление порошка из свеклы вызывало увеличение количества эритроцитов и тромбоцитов, усиливало белковый и жировой обмен (снижение уровня альбумина, билирубина, креатинина и мочевины при нормальных показателях общего белка, глюкозы, актив­ности АСТ; выраженное уменьшение уровня триглицеридов и холестерина), оказывало стимулирующее воздействие на работу сердца (учащение сердечных сокращений, повышение артериального давления). Прием порошка из яблока вызы­вал активацию иммунного ответа, улучшал кроветворение, активизировал энергетический обмен (снижение содержа­ния креатинина и мочевины, альбумина, билирубина, холестерина и триглицеридов, активности АСТ, АЛТ, щелочной фосфатазы), снижал количество сердечных сокращений и оказывал гипотензивное действие. При потреблении порош­ка из капусты белокочанной выявлены увеличение массы тела крыс на 21,7%, повышение активности щелочной фос­фатазы и ГГТ, активизация обмена белка (снижение уровня общего белка, альбумина, билирубина). При исследовании ориентировочно-двигательных функций установлено повышение показателей двигательной активности и норкового рефлекса у животных, отмечено увеличение времени плавания до развития истощения на 27,1% по сравнению с конт­рольными животными. При потреблении порошка из тыквы масса тела животных увеличилась максимально (на 29,0%). Прием порошка из тыквы способствовал активации иммунной системы крови, усилению метаболизма белков (увели­чение количества общего белка, мочевины, снижение уровня билирубина, активности АСТ), длительность плавания до развития истощения увеличилась на 37,9% по сравнению с контролем. При применении исследуемых растительных порошков каких-либо отрицательных отклонений в состоянии животных не обнаружено.

Ключевые слова:порошки из моркови, кабачка, свеклы, яблока, капусты белокочанной, тыквы; экспериментальные животные, клинико-физиологические показатели лабораторных животных

Вопр. питания. 2016. № 6. С. 48-56.

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.

Материалы данного сайта распространяются на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License («Атрибуция - Всемирная»)

SCImago Journal & Country Rank
Scopus CiteScore
ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
Тутельян Виктор Александрович
Академик РАН, доктор медицинских наук, профессор, научный руководитель ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии»

Журналы «ГЭОТАР-Медиа»