Здоровье человека во многом зависит от его пищевого статуса, т.е. от обеспеченности организма энергией и необходимым количеством поступающих в организм с пищей веществ. Здоровое питание является важным фактором в нормальном развитии и функционировании динамичной системы организма, в профилактике болезней и их лечении.
Особенно важно достаточное поступление с пищей эссенциальных веществ, недостаток которых в питании может привести к нарушению обмена веществ и вызвать патологические изменения внутренних органов. Так, дефицит микроэлементов и других биологически активных веществ может приводить к нарушению белкового и липидного обмена, быть причиной развития ряда заболеваний, прежде всего сердечно-сосудистой системы, желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) и др. В свою очередь, дефицит пищевых волокон (ПВ) в рационе питания может стать причиной нарушения липидного обмена, эвакуаторных функций кишечника и возникновения других алиментарнозависимых заболеваний [3, 4, 17] .
Одной из наиболее типичных форм расстройства здоровья является железодефицитная анемия, которая широко распространена во всех странах мира (ей подвержены более 1 млрд человек на планете). Даже в благополучных в экономическом отношении США железодефицитная анемия выявлена у 25% детей в возрасте до 2 лет и у 10% беременных женщин. Скрытый дефицит железа наблюдается у 50% грудных детей, 50% женщин детородного возраста, а также у 90% беременных. Актуальна эта проблема и для России, где, по данным Управления по охране материнства и детства Минздрава РФ, каждый 3-й ребенок и 70-90% беременных и кормящих женщин страдают железодефицитной анемией разной степени тяжести [1, 4, 5, 7].
В целом нарушение пищевого статуса, вызванное разбалансированностью рациона питания, а также экологический прессинг, связанный с антропогенной деятельностью человека, способствуют снижению иммунитета, нарушению обмена веществ, распространению функциональных расстройств пищеварительной системы, приводит к утрате адаптивных механизмов и нарушению биохимического гомеостаза организма. Проблемы питания и здоровья тесно связаны с вопросами качества и безопасности пищевых продуктов [1, 5, 7, 10].
Полезные и вредные для здоровья эффекты кишечной микрофлоры
В структуре причин смертности ведущее место занимают болезни, в значительной степени (до 70%) обусловленные нарушениями питания. Прежде всего это сердечно-сосудистые заболевания, заболевания ЖКТ, ожирение, сахарный диабет типа 2 и др. Причем неуклонно возрастает количество алиментарно-зависимых патологий, обусловленных нарушением микроэкологии кишечника [1, 9, 10, 14, 26, 27, 35].
Адекватность адаптации организма к постоянно меняющимся факторам среды определяет симбиотические микробиоценозы пищеварительного тракта. Микроэкологическая система организма как взрослого, так и ребенка - очень сложный филогенетически сложившийся динамичный комплекс, включающий разнообразные по количественному и качественному составу ассоциации микроорганизмов и продукты их биохимической активности (метаболиты) в определенных условиях среды обитания. Любые ее изменения определяют возникновение нарушений микробиоценоза ЖКТ, особенно в кишечнике, который можно рассматривать как первичную мишень воздействия любого попадающего в организм обычным (пероральным) путем вещества. По сути дела, ЖКТ представляет собой структуру, которая первой вовлекается в процессы распознавания, метаболизации и абсорбции разных веществ, поступающих в организм с пищей. Здоровая симбионтная микрофлора - это тот первичный неспецифический барьер, после взаимодействия с которым инициируются все последующие специфические и неспецифические гуморальные и клеточные механизмы иммунитета, гормональные, нервные и биохимические механизмы защиты и регуляции гомеостаза организма хозяина [2, 5, 7, 11].
Симбионтная микрофлора - это своего рода высокочувствительная индикаторная система, оказывающая огромное влияние на здоровье человека (см. рисунок), мгновенно реагирующая качественными и количественными сдвигами своего состава на изменение экологических условий в местах ее обитания.
В качестве пробиотиков (эубиотиков) в основном рассматриваются бифидобактерии, реже - молочнокислые микроорганизмы. Именно эти бактерии, колонизируя ЖКТ и постоянно присутствуя в нем, берут на себя основную защитную функцию [5, 7, 11, 35].
Доминирование лакто- и бифидобактерий в биоценозе кишечника человека является одним из важных показателей его здоровья, причем бифидобактерии - это наиболее значимые представители нормобиоценоза. Роль этих бактерий обусловлена их защитной функцией, а также участием в конечном звене пищеварительного процесса. Бифидобактерии не образуют токсины, не патогенны для человека, не обладают гемолитическими свойствами. Их защитная роль в организме связана со способностью дезактивировать токсичные продукты азотного обмена, предотвращать колонизацию слизистых оболочек ЖКТ патогенными и условно-патогенными микроорганизмами и не допускать проникновение вырабатываемых ими токсинов во внутреннюю среду организма. Лакто- и бифидобактерии создают в ЖКТ среду, неблагоприятную для посторонней микрофлоры, лишая конкурирующие микроорганизмы мест адгезии. Бифидофлора способствует всасыванию в кровь ионов кальция, железа, неорганических фосфатов, витамина D, оказывает иммуномодулирующее действие: регулирует функции гуморального и клеточного иммунитета, препятствует деградации секреторного иммуноглобулина А, стимулирует выработку интерферона, интерлейкинов и лизоцима, обеспечивая повышение пониженного уровня лизоцимной и общей бактерицидной активности сыворотки крови, фагоцитарной способности макрофагов [5, 7, 11, 16].
Развитие количественных и качественных нарушений бифидофлоры, нарушения колонизационной резистентности сопровождаются уменьшением выработки интерферона и лизоцима. Дефицит лизоцима в пищеварительном тракте, в частности в кишечнике, приводит к снижению резистентности слизистой оболочки ЖКТ, нарушению процесса пищеварения и усилению действия токсических и агрессивных веществ, попадающих с пищей в организм. Это создает условия для активации аппарата вирулентности условно-патогенных микроорганизмов, делая возможным их прорыв через физиологические барьеры организма с развитием эндогенной инфекции у больных с вторичным иммунодефицитом.
Состав и функции микрофлоры ЖКТ меняются как в зависимости от физиологического состояния организма (возраст, пол и др.), так и в результате превышения пороговой величины воздействующих на организм экзо- и эндогенных факторов [1, 5, 7]. Нарушение нормального состояния микробиоценоза с доминированием потенциально патогенных микрорганизмов и полной или частичной элиминацией бифидобактерий обычно приводит к патологическим изменениям в организме, обычно сопровождающимся понижением иммунного статуса организма.
Спектр клинических синдромов и патологических состояний, патогенез которых, как полагают, связан с изменениями состава и функций микрофлоры ЖКТ и других органов, полости которых выстланы слизистыми оболочками, в настоящее время достаточно широк и имеет тенденцию к увеличению. Это прежде всего диарея, запор, колиты, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, гастриты, дуодениты, сахарный диабет, артриты, спондилоартриты, дерматиты, различные аллергические заболевания, всевозможные патологические состояния в женской половой сфере и др. [5, 7, 16]. Отмеченные дисбиотические изменения наблюдаются у 70% населения развитых стран и у 90% россиян. Исходя из этого можно сделать однозначный вывод о том, что проблему создания, поддержания и восстановления нормальной микрофлоры ЖКТ, в частности кишечника, необходимо рассматривать как одну из наиболее актуальных для здоровья человека, а пробиотическое воздействие (чаще всего реализуемое в кишечнике) охарактеризовать как направленное не только на коррекцию микробиоценоза ЖКТ, но и на поддержание гомеостаза всего организма [1, 5, 7, 16, 26].
Таким образом, современное состояние фактического питания населения, достижения нутрициологии, биохимии, физиологии питания, диетотерапии, расшифровка патогенетических механизмов возникновения и развития болезней свидетельствуют о необходимости пересмотра и совершенствования технологии пищевых продуктов, особенно диетического и профилактического назначения. До недавнего времени для нормализации микрофлоры толстой кишки преимущественно использовался метод заселения ЖКТ эндогенной нормофлорой (метод интервенции) с помощью продуктов питания и биотерапевтических препаратов (бифидумбактерин сухой, лактобактерин, бифидумбактерин сухой лиофильно высушенный в порошке, бификол, колибактерин и др.). В то же время метод внесения в организм эндогенных бифидобактерий, содержащихся в продуктах питания, наряду с положительными эффектами имеет ряд существенных недостатков. Это, в частности, узкий спектр дисбиотической коррекции, зависимость эффекта от количества жизнеспособных микроорганизмов, содержащихся в используемых пищевых продуктах, и их адгезионной способности [5, 7, 9, 11, 16, 26]. Многие исследователи отмечают, что на практике данный метод обладает невысокой эффективностью и не обеспечивает устойчивость результатов нормализации микрофлоры кишечника, так как нижних отделов кишечника достигают в лучшем случае 25-30% вводимых пробиотиков вследствие губительного для них действия защитных барьеров организма (кислотная и щелочная среда верхних отделов ЖКТ) [5, 7, 27, 33]. В связи с этим использование пробиотиков, т.е. введение экзогенной нормофлоры, можно рассматривать лишь как экстренную помощь, не дающую стойких позитивных результатов в комплексном лечении дисбиотических состояний.
В последние годы практически во всех странах мира интенсивно развиваются другие направления стимулирования роста и жизнедеятельности эндогенной микрофлоры человека: через использование обогащенных пребиотиками продуктов, при систематическом потреблении обеспечивающих оптимизацию микроэкологического статуса организма человека, а также путем применения синбиотиков - комплекса про- и пребиотиков. Пребиотики и пищевые продукты, содержащие их, обладают пребиотическим эффектом, способствуя пролиферации и абсорбции эндогенной микрофлоры без возникновения проблемы приживаемости [5, 7, 11, 14, 19, 22, 28-31, 33, 35, 36].
В настоящее время к пребиотикам, или бифидогенным веществам, относят целый ряд разнообразных по строению, природе и свойствам химических соединений, таких как лактосахароза, галакто-, фрукто-, изомальто-, мальто-, ксило-, олигосахариды, гидролизаты казеина и сывороточных белков, муцин, пантетин, лактоферрин, лактоглобулины и гликопептиды, отдельные витамины, а также некоторые пищевые продукты (низкоосахаренную кукурузную патоку, ячменно-солодовый экстракт и др.).
В настоящее время наибольшее практическое значение имеют олигосахариды и растворимые пищевые волокна. Их использование с пищей не увеличивает содержание глюкозы в крови, не стимулирует выработку инсулина, не сопровождается ухудшением органолептических показателей продукта [2, 3, 8, 11-13, 15, 17, 20, 23, 25, 26, 31, 32, 34, 36, 38, 39].
Разработка научно-обоснованных путей коррекции питания, поиск новых источников пищевых нутриентов, рациональное использование сырья растительного, животного и микробного происхождения, в том числе нетрадиционных источников пищевых волокон, витаминов, микро- и макроминенералов, вторичных продуктов убоя и переработки животного и растительного белоксодержащего сырья, применение современных биотехнологиических приемов, позволяющих придавать сырью и готовой продукции направленные лечебно-профилактические свойства, - вот задачи, стоящие перед пищевой промышленностью и наукой, решение которых будет способствовать обеспечению всех возрастных и социальных групп населения адекватным, биологически полноценным и экономически доступным питанием.
Анализ данных литературы, практических рекомендаций по рассматриваемой проблеме, а также результаты собственных исследований позволили нам прийти к некоторым выводам относительно использования ряда веществ (лактулозы, полисахаридов природного происхождения - пектина, альгината натрия, пищевого соевого обогатителя - ПСО) для поддержания нормальной микрофлоры, а также сформулировать рекомендации, касающиеся комплексного использования в технологии колбасных изделий ПСО, пектина, альгината натрия и лактулозы и др. как ингредиентов, обеспечивающих их бифидокорректирующую активность [2, 3, 5, 7-9, 12, 15, 17, 18, 21, 23, 24, 25, 28-30, 32, 36-39].
Лактулоза - изомер лактозы, получаемый из молочного сахара путем изменения структуры молекулы без изменения ее состава. Пищевая ценность концентратов лактулозы определяется энергетической ценностью углеводов (лактулозы, лактозы и галактозы) и составляет 2000 ккал/кг в пересчете на 50% сироп. Важный физиологический эффект лактулозы связан с ее участием в регуляции моторики кишечника и поддержании жизнедеятельности колоноцитов. Бифидогенная активность лактулозы и ее влияние на биохимические процессы в организме подтверждены многочисленными клиническими отечественными и зарубежными исследованиями [5, 7, 23, 24, 28-30, 33-35, 37].
Пектиновые вещества, относящиеся к структурным полисахаридам, обладают, как известно, пребиотическими свойствами и привлекают к себе все большее внимание исследователей. Это связано с поиском специальных средств, обладающих радиопротекторными, детоксикационными и пребиотическими свойствами, причем предпочтение среди них отдается веществам природного происхождения, не дающим побочных эффектов в организме человека. Одним из важнейших свойств пектинов является их комплексообразующая способность, основанная на взаимодействии молекулы пектина с ионами тяжелых и радиоактивных металлов. Аналогичными свойствами обладают и альгинаты - соли альгиновой кислоты - полисахариды растительного происхождения. Их способность к гелеобразованию, а также активные сорбционные свойства положены в основу технологий производства ряда пищевых продуктов.
Пищевая ценность ПСО определяется белковой фракцией, липидным комплексом полиненасыщенных жирных кислот и углеводами. Пищевая клетчатка представлена как водорастворимыми, так и нерастворимыми фракциями. Растворимые и нерастворимые в воде пищевые волокна, входящие в состав ПСО с низким содержанием жиров и натрия, благодаря своим сорбционным свойствам способствуют детоксикации организма и характеризуются выраженными лечебно-профилактическими возможностями. Обладая ионообменными свойствами, они выводят из организма ионы тяжелых металлов и радионуклиды, замедляют усвояемость сахара, нормализуют липидный обмен.
На основании проведенных нами исследований была разработана и апробирована композиционная система (смесь) пребиотически-сорбционной направленности (КСПСН) со следующим ингредиентным составом: ПСО - 85,0%, альгинат натрия - 10,0%, пектин - 2,5%, лактулоза пищевая сухая - 2,5%* (возможна адекватная замена сиропом лактулозы пищевой в пересчете на сухое вещество). На данный состав композиционной смеси, обладающей пребиотическими и детоксикационными свойствами, разработана и утверждена техническая документация (ТУ 9213-084-10514645-05). Синергизм бифидогенного, иммуномодулирующего и комплексообразующего эффектов указанной смеси можно объяснить однонаправленным воздействием, оказываемым на организм каждым из используемых ингредиентов. Поскольку рассматриваемые компоненты смеси относятся к одному классу химических соединений, механизм их воздействия однотипен. Они эффективно дополняют медико-биологические возможности друг друга, обеспечивая ожидаемый положительный эффект при меньших дозах введения. Путем селективной стимуляции роста и активизации метаболизма полезных представителей кишечной микрофлоры организма лактулоза и пищевые волокна, входящие в состав ПСО, способствуют росту бифидобактерий. Это, в свою очередь, стимулирует выработку интерферона и лизоцима, обеспечивая повышение уровня факторов резистентности организма. Угнетая гнилостную микрофлору кишечника, лактулоза делает ее более доступной для дальнейшего воздействия лизоцима. Положительный эффект используемой нами смеси можно, повидимому, объяснить способностью входящих в состав смеси пищевых волокон ПСО и полимерных полисахаридов связывать (путем комплексообразования) поливалентные металлы [23].
Литература
1. Акопян А.С., Харченко В.И., Мишиев В.Г. Состояние здоровья и смертность детей и взрослых репродуктивного возраста в современной России. - М.: Медицина, 1999. - 168 с.
2. Бархатов Т.В., Садовая Т.Н. // Известия вузов. Пищевая технология. - 2003. - № 5-6. - 2003.- С. 76-77.
3. Бархатова Т.В., Лунев А.М., Ковалева З.А. и др. // Там же. - 2002. - № 2-3. - С. 76-77.
4. Беляев Е.Н. // Вопр. питания. - 1996. - № 3. - С. 3-8.
5. Беюл Е.А., Куваева И.Б. // Клин. мед. - 1986. - № 11. - С. 37-44.
6. Буянова И.В., Зиновьева В.А. // Хранение и переработка с/х сырья. - 2002. - № 2. - С. 62-64.
7. Воробьева А.А., Абрамов Н.А., Бондаренко В.М. и др. // Вестн. РАМН. - 1997. - № 3. - С. 4-7.
8. Голубев В.Н., Корниенко С.Н., Качалова Д.П. и др. Экология человека: проблемы и состояние лечебно-профилактического питания // Материалы II междунар. сем. - Пятигорск: Академия технологических наук России, 1993. - С. 184-186.
9. Горлов И.Ф., Сапожникова П.В., Данилеско А.А. Функциональные пищевые продукты на основе сырья растительного и животного происхождения - стратегия современного питания с целью стабилизации потребительских характеристик поликомпонентных продуктов питания: Материалы ВНПК. - Волгоград, 2005. - С. 54-56.
10. Донченко Л.В., Надыкта В.Д. Безопасность пищевого сырья и продуктов питания // Пищевая промышленность. - М., 1999. - 352 с.
11. Дубинин А.В. // Перерабатывающая промышленность. - 2003. - № 3. - С. 19-21.
12. Зайко Г.М. Получение и применение пектина для лечебных и профилактических целей. - Краснодар: Изд-во КубГТУ, 1997. - 139 с.
13. Кайшева Н.Ш., Компанцев В.А., Щербак С.Н. и др. // Пищевая промышленность. - 1992. - № 1. - С. 28-29.
14. Ким В.В., Харитонов Д.В., Щербакова Э.Г. // Молочная промышленность. - 2001. - № 2. - С. 31-32.
15. Колмакова Н.А. // Пищевая промышленность. - 2003. - № 6. - С. 60-62.
16. Конн Г.О., Либертал М.М. Синдромы печеночной комы и лактулоза. - М.: Медицина, 1983. - 377 с.
17. Красуля О.Н., Белитов В.В., Чурсин А.Л. Перспективы применения полисахаридов природного происхождения в мясной промышленности: Тез. докл. 2-й межрегион. научн.-практ. конф. - Казань, 1998. - С. 66-68.
18. Кудряшов Л.С., Лисицын А.Б., Семенова А.А. и др. // Мясная индустрия. - 2003. - № 33. - С. 30-32.
19. Максимов В.В., Родоман В.Е., Бондаренко В.М. // Микробиология. - 1998. - № 5. - С. 101-107.
20. Модич Е., Модич П. // Молочная промышленность. - 1999. - № 10. - С. 36-39.
21. Рогов И.А., Антипова Л.В., Дунченко Н.И. и др. Химия пищи. - М.: Колос, 2007. - 853 с.
22. Рябцева С.А. Технология лактулозы. - М., 2003. - 232 с.
23. Самылина В.А. Разработка технологии функциональных продуктов на основе мясного сырья с использованием композиционной системы пребиотически-сорбционной направленности: Автореф. дис. - канд. техн. наук. - Ставрополь, 2006.
24. Суденцова Н.А., Герасименко С.Н., Касьянов Г.И. // Известия вузов. Пищевая технология. - 1999. - № 4. - С. 6-9.
25. Сэндер У.Д., Бэйрд Д.К., Уэйз А.У. Использование альгинатов для выведения важных радионуклидов // Докл. Американского общества ядерной физики. - 1987. - № 6. - С. 87-93.
26. Токаев Э.С., Гурова Н.В. // Обзор. инф. Серия Мясная и холодильная пром-сть, молочная пром-сть / АгроНИИТЭИПП. - 1996. - № 1. - С. 23-24.
27. Хакимова Л.К., Горшков А.И., Токаев Э.С. и др. // Вопр. питания. - 1997. - № 4. - С. 35-38.
28. Храмцов А.А., Харитонов В.Д., Евдокимов И.А. // Молочная промышленность. - 2002. - № 6. - С. 29-30.
29. Храмцов А.А., Харитонов В.Д., Евдокимов И.А. // Молочная промышленность. - 2002. - № 7. - С. 23-24.
30. Храмцов А.А., Харитонов В.Д., Евдокимов И.А. // Молочная промышленность - 2002. - № 5. - С. 41-42.
31. Шаззо Р.И., Касьянов Г.И. Функциональные продукты питания. - М.: Колос, 2000. - 248 с.
32. Шамкова Н.Т. Разработка технологии пектинсодержащих комбинированных продуктов питания для детей школьного возраста: Автореф. дис. - канд. тех. наук. - Краснодар, 2001.
33. Шевелева С.А. // Вопр. питания. - 1999. - № 2. - С. 32-40.
34. Шелухина Н.П., Демьянович П.Д., Якимова Г.В. Протекторные и иммунозащитные свойства природных полисахаридных сорбентов и состояние лечебно-профилактического питания // Материалы II междунар. сем. - Пятигорск: Академия технологических наук России, 1993. - С. 57-58.
35. Шендеров Б.А. Медицинская микробная экология и функциональное питание. - М.: Гранть, 2001. - Т. 3. - 154 с.
36. Шендеров Б.А., Труханов А.И. // Вестн. восстановительн. мед. - 2002. - № 1. - С. 38-42.
37. Greve J., Gouma D. // Lactulose. - 1990. - Vol. 31. - P. 19 8 - 3 0 3 .
38. Masan T. // New Food Ind. - 1990. - Vol. 32, N 5. - Р. 5-11.
39. Wlo G.C. // 197th ACS Nat. Meet. (Dallas, Tex.). - 1989. - N 4. - Р. 9-14.