Исследование влияния моно- и полисолодовых экстрактов на психофизиологические функции беспородных крыс в эксперименте при курсовом потреблении

Резюме

Поиск натуральных ингредиентов, обладающих определенной пищевой ценностью и способствующих сохранению здоровья человека, является весьма актуальной задачей.

Цель исследования - изучить влияние 3 экстрактов (двух полисолодовых и одного моносолодового) на психофизиологические функции животных в эксперименте при курсовом потреблении.

Материал и методы. Исследование проведено на белых беспородных крысах-самцах массой тела 110-130 г, разделенных на 4 группы по 13 особей в каждой. Животные 1-й группы (контроль) в течение 21 сут получали основу (стандартный гранулированный корм) без экстрактов, 2-й - основу с полисолодовым экстрактом из зерна ячменя, овса голозерного и пшеницы, 3-й группы - с полисолодовым экстрактом из зерна ячменя, овса голозерного и ржи, 4-й группы - с моносолодовым экстрактом из зерна ячменя в дозе 2,1 г на 1 кг массы тела. Животных взвешивали до и после периода потребления и тестировали, используя тест "Открытое поле" (фиксировали исследовательскую и двигательную активность), тест "Вращающийся стержень" (исследование локомоторных реакций), "Принудительное плавание" (исследование на индуцированную депрессию).

Результаты. Добавление в пищевой рацион экспериментальных животных исследуемых моно- и полисолодовых экстрактов оказало на них благоприятное действие: продолжительность актов замирания как показателя депрессии, в тесте принудительного плавания у крыс во всех экспериментальных группах снизилась с различной степенью статистической значимости на 31,4-37,8%. При этом более позитивное влияние на состояние животных в эксперименте оказал моносолодовый экстракт из зерна ячменя и полисолодовый экстракт из зерна ячменя, овса голозерного, ржи: в тесте "Вращающийся стержень" время удерживания животных как показателя выносливости статистически значимо возросло на 26,0-27,1%, в тесте "Открытое поле" возросла двигательная и исследовательская активность, а время пассивного поведения снизилось на 35,0-37,4%.

Заключение. Разработка, производство и исследование солодовых экстрактов является перспективным направлением, требующим подбора исходных зерновых компонентов с учетом их химического состава. Возможно создание на основе экстрактов общеукрепляющих средств, а также введение их в состав алкогольных напитков с целью снижения токсичности этилового спирта и сохранения ряда физиологических функций организма человека при употреблении алкоголя.

Ключевые слова:моно- и полисолодовые экстракты; функциональный ингредиент; поведенческие реакции; сложный локомоторный акт; принудительное плавание; индуцирование депрессии; крысы

Финансирование. Работа выполнена за счет средств субсидии на выполнение государственного задания в рамках Программы фундаментальных научных исследований (тема № FGMF-2022-0006).

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Вклад авторов. Концепция и дизайн исследования - Абрамова И.М., Микулинич М.Л., постановка эксперимента, сбор и обработка материала - Калинина А.Г., Головачева Н.Е., статистическая обработка - Морозова С.С., написание текста - Калинина А.Г., редактирование, утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи - все авторы.

Благодарности. Авторы статьи выражают благодарность ведущему научному сотруднику ВНИИПБТ - филиала ФГБУН "ФИЦ питания и биотехнологии" Н.С. Погоржельской за помощь в планировании исследований и подготовке рукописи статьи.

Для цитирования: Микулинич М.Л., Абрамова И.М., Калинина А.Г., Головачева Н.Е., Морозова С.С. Исследование влияния моно- и полисолодовых экстрактов на психофизиологические функции беспородных крыс в эксперименте при курсовом потреблении // Вопросы питания. 2022. Т. 91, № 6. С. 61-67. DOI: https://doi.org/10.33029/0042-8833-2022-91-6-61-67

Сбалансированное питание предполагает не только потребление продуктов, обладающих определенной пищевой ценностью, причем в рассчитанных количественных соотношениях, но и исключение из рациона продуктов, способствующих накоплению в организме жиров и нарушению обмена веществ. Это, несомненно, приводит к сохранению здоровья и увеличению средней продолжительности жизни человека.

Пропаганда здорового образа жизни в средствах массовой информации повысила интерес к сбалансированному питанию, в связи с этим перед производителями стоит задача поиска новых технологических решений, разработки продукции с использованием оптимального сырья, ингредиентов и их сочетания. Одной из задач является создание пищевых продуктов нового поколения - функциональных пищевых продуктов [1-3].

Пищевые продукты могут быть отнесены к функциональным в соответствии с ГОСТ Р 52349-2005 "Продукты пищевые. Продукты пищевые функциональные. Термины и определения", если продемонстрирован их позитивный эффект на ту или иную ключевую функцию макроорганизма.

В качестве функциональных ингредиентов, не содержащих искусственные добавки, нами предложены экстракты, полученные из солодов зерновых культур. В настоящее время они представлены порошкообразными и вязкими формами, солодовыми и полисолодовыми видами. Охарактеризованы их состав, пищевые свойства и область применения; солодовые экстракты широко применяются в молочной, хлебопекарной, безалкогольной промышленности в качестве сахарозаменителя, пищевого красителя, стабилизатора, а также для повышения пищевой ценности [4, 5].

Солодовые экстракты изучены и применяются более широко, чем полисолодовые [6]. Имеются также данные по применению солодового экстракта для улучшения органолептических свойств водок [7]. Для повышения качества и снижения токсичности алкогольных напитков, в частности дистиллированных образцов, предполагается возможность введения в состав рецептур таких напитков солодовых экстрактов.

Цель исследования - изучить влияния двух полисолодовых и одного моносолодового экстракта на психофизиологические функции лабораторных животных - беспородных крыс-самцов в эксперименте при курсовом потреблении.

Материал и методы

Исследование проведено на белых беспородных крысах-самцах с исходной массой тела 110-130 г, разделенных на 4 группы по 13 особей в каждой. До эксперимента животные не имели контакта с исследуемыми ингредиентами.

Животных содержали по 3-5 особей в пластиковых клетках в стандартных условиях вивария - со смешанным освещением и свободным доступом к корму (гранулированный комбинированный корм, рецепт № ПК 120-2_46, АО "Гатчинский ККЗ", Россия) и питьевой воде.

Животные 1-й группы (контроль) получали основу без экстракта; крысы 2-й группы - основу с добавлением полисолодового экстракта из зерна ячменя, овса голозерного и пшеницы; 3-й группы - с полисолодовым экстрактом из зерна ячменя, овса голозерного и ржи; 4-й группы - с моносолодовым экстрактом из зерна ячменя. Основой служили гранулы комбикорма, которые были достаточно крупного размера, позволяющие помещать на них взвешенную дозу экстракта для каждого животного из расчета 2,1 г на 1 кг массы тела в сутки. Густая консистенция экстрактов позволяла равномерно распределять их по поверхности. Животные под наблюдением исследователей полностью добровольно потребляли дозы экстрактов, нанесенных на гранулы корма.

Потребление продолжалось 21 день, что примерно соответствует длительности курсового потребления человеком профилактических средств с составом, подобным экстрактам [8, 9].

Экстракты (поли)солодовые вязкие получены в лабораторных условиях кафедры товароведения и организации торговли УО "Белорусский государственный университет пищевых и химических технологий" (Могилев) по ранее разработанным рецептурам и технологиям [10].

Работу выполняли в соответствии с правилами надлежащей лабораторной практики, международными рекомендациями по гуманному обращению с животными [11], ГОСТ 33044-2014 "Принципы надлежащей лабораторной практики" и ГОСТ 33216-2014 "Руководство по содержанию и уходу за лабораторными животными. Правила содержания и ухода за грызунами и кроликами".

Животных взвешивали до и после периода потребления и тестировали, используя следующие методы:

- в тесте "Открытое поле" [12] фиксировали исследовательскую активность животных (складывали количество стоек и заглядываний в "норки" и обозначали их количеством баллов), а также учитывали коэффициент двигательной активности как отношение времени передвижения животного в "поле" к общему времени наблюдения в установке [13];

- в тесте "Вращающийся стержень" (установка "Ротарот") проводили исследование локомоторных реакций [14] на скорости вращения стержня 18 об/мин;

- в тесте "Принудительное плавание" индуцировали у животных поведенческое состояние, напоминающее депрессию, путем воздействия на них ситуации, вызывающей легкое отвращение, из которой нет возможности сбежать. Животное помещали в воду, налитую в круглый стеклянный сосуд диаметром 20 см и высотой 60 см (для невозможности касаться конечностями или хвостом дна). Животное прилагает усилие держаться на плаву с периодическим отказом от попыток спастись (замирание, депрессивные периоды), что и фиксируется наблюдателем. Чем меньше суммарное время замираний, тем активней и выносливей животное [15]. В исследовании фиксировали время замираний животного, начиная с 3-й минуты. Первые 2 мин после помещения животного в сосуд с водой время замираний не фиксировали, так как животное адаптируется к ситуации.

Полученные данные обрабатывали методами вариационной статистики с вычислением средней арифметической и ее ошибки. Статистическую значимость различий в прибавке массы тела животных между контрольной и опытными группами оценивали по критерию Манна-Уитни, изменения остальных показателей после потребления животными исследуемых экстрактов - по критерию Вилкоксона.

Результаты

Животные 3 экспериментальных групп за весь период наблюдения (21 сут) потребили одинаковое количество экстракта - каждая группа приблизительно около 100 г.

В табл. 1 представлено изменение массы тела крыс к концу эксперимента. Статистически значимое (р<0,001) изменение прибавки в массе тела относительно контроля обнаружено только у животных 4-й группы, которые потребляли моносолодовый экстракт из зерна ячменя.

В табл. 2 представлены данные сравнения выносливости крыс: способности выполнять сложный локомоторный акт - удерживание на вращающемся стержне до и после потребления моно- и полисолодового экстракта зерна.

Время удерживания животных на вращающемся стержне после потребления моносолодового экстракта из зерна ячменя и полисолодового экстракта из зерна ячменя, овса голозерного и ржи статистически значимо возросло на 26,0-27,1%.

Влияние потребления исследуемых экстрактов зерна на динамику стрессоустойчивости крыс продемонстрировано в табл. 3.

Продолжительность актов замирания в тесте принудительного плавания у крыс во всех экспериментальных группах снизилась с различной степенью статистической значимости на 31,4-37,8%. Это позволяет сделать предположение о возможных антидепрессивных свойствах исследуемых экстрактов [16].

Изменение основных показателей, оцениваемых в установке "Открытое поле", представлено в табл. 4.

В контрольной группе животных пассивное поведение, двигательная и исследовательская активность в конце эксперимента остались на уровне стартовых значений. Аналогичная ситуация наблюдалась и во 2-й группе животных, потреблявших полисолодовый экстракт из зерна ячменя, овса голозерного и пшеницы. Наиболее благоприятным в отношении повышения двигательной и исследовательской активности оказались полисолодовый экстракт из зерна ячменя, овса голозерного, ржи и моносолодовый экстракт из зерна ячменя. Время пассивного поведения в этих группах снизилось на 35,0-37,4%, при этом коэффициент двигательной активности и показатель исследовательской активности возросли с различной степенью достоверности (см. табл. 4).

Обсуждение

Животные всех групп удовлетворительно перенесли потребление исследуемых экстрактов. Положительное влияние введения в рацион экстрактов отмечено у животных всех опытных групп, хотя и не в 100% случаев и с различной степенью достоверности. Это проявлялось в возрастании способности выполнения сложного локомоторного акта - времени удержания крысы на вращающемся стержне, снижении времени замирания в тесте "Принудительное плавание", а также возрастании активности в тесте "Открытое поле". Наиболее выраженное позитивное влияние наблюдалось в 3-й и 4-й группах, животные которых потребляли полисолодовый экстракт из зерна ячменя, овса голозерного, ржи и моносолодовый экстракт.

Можно предположить, что добавление в рацион экспериментальных животных исследуемых моно- и полисолодовых экстрактов оказало благоприятное действие за счет присутствия в составе экстрактов минерально-витаминного комплекса, флавоноидов и ферментов антиоксидантной направленности. В частности, содержание в экстрактах витаминов группы В варьирует в пределах от 0,19-0,26 (В2) до 0,37-0,70 мг% (В1) [17, 18].

Заключение

Полученные результаты, а также данные ранних клинических испытаний показывают, что создание и исследование солодовых экстрактов является перспективным направлением, требующим подбора исходных зерновых компонентов с учетом их химического состава.

Имеющийся на сегодняшний день позитивный опыт использования солодовых и полисолодовых экстрактов в молочной и хлебопекарной промышленности [18] и результаты представленного исследования позволяют судить о перспективности создания на их основе общеукрепляющих средств.

При конструировании рецептур новых спиртных напитков с целью снижения их токсического воздействия на организм и проявлений симптоматики отмены алкоголя возможно введение в состав напитков солодовых и полисолодовых экстрактов в целенаправленно рассчитанных для этого дозах [19] с дальнейшими специальными экспериментальными исследованиями по оценке специфических показателей токсичности - скорости формирования зависимости от этилового спирта и ряда когнитивных функций животных (по сравнению с раствором этилового спирта аналогичной крепости, но без добавления экстрактов).

Литература

1. Бердиева З.М., Мухамадиев Б.Т. Безопасность функциональных пищевых продуктов (ФПП) // Universum: технические науки: электронный научный журнал. 2022. № 2 (95). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/13077

2. Black M.M. Micronutrient deficiencies and cognitive functioning // J. Nutr. 2003. Vol. 133, N 11. Suppl. 2. P. 3927-3931. DOI: https://doi.org/10.1093/jn/133.11.3927S

3. Hasler C.M. Functional foods: benefits, concerns and challenges - a position paper from American council on science and health // J. Nutr. 2002. Vol. 132. P. 3772-3781. DOI: https://doi.org/10.1093/jn/132.12.3772

4. Дунченко Н.И., Янковская В.С. Новый научный подход формирования качества йогуртов с функциональными ингредиентами // Техника и технология пищевых производств. 2022. Т. 52, № 2. С. 214-221. DOI: https://doi.org/10.21603/2074-9414-2022-2-2357

5. Сумина А.В., Полонский В.И. Способ получения зернового продукта с повышенной функциональной ценностью // Пищевая промышленность. 2022. № 2. С. 36-40. DOI: https://doi.org/10.52653/PPI.2022.2.2.008

6. Микулинич М.Л., Азаренок Н.Ю., Болотова П.В., Гузикова Н.А. Оценка пищевой и биологической ценности полисолодовых экстрактов из солодов зернового сырья белорусской селекции // Материалы II Международного конгресса "Наука, питание и здоровье" (Минск, 3-4 октября 2019 г.). Минск, 2019. С. 540-547.

7. Будакова Э.Д., Некрасов С.В., Гусев А.Н. Применение солодового экстракта и органических кислот для улучшения органолептических и физико-химических свойств водок// Материалы XIII Международной научно-практической конференции "Пища. Экология. Качество" (Красноярск, 18-19 марта 2016 года). Красноярск : Красноярский государственный аграрный университет, 2016. С. 179-184.

8. Лукьянова Е.М., Самборская Е.П., Гутман Л.Б. Новые продукты диетического и лечебного питания для беременных женщин и детей. Киев : Наукова думка, 1991. 144 с.

9. Шекунова Е.В., Ковалева М.А., Макарова М.Н., Макаров В.Г. Выбор дозы препарата для доклинического исследования: межвидовой перенос доз // Ведомости Научного центра экспертизы средств медицинского применения. 2020. Т. 10, № 1. С. 19-28.DOI: https://doi.org/10.30895/1991-2919-2020-10-1-19-28

10. Микулинич М.Л., Абрамова И.М., Масанский С.Л., Азаренок Н.Ю. Товароведно-технологические свойства солодовых и полисолодовых экстрактов (обзор) // Вестник МГУП. 2021. № 1 (30). С. 3-19.

11. Липатов В.А., Крюков А.А., Северинов Д.А., Саакян А.Р. Этические и правовые аспекты проведения экспериментальных биомедицинских исследований in vivo. Часть II // Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова. 2019. Т. 27, № 2. C. 245-257. DOI: https://doi.org/10.23888/PAVLOVJ2019272245-257

12. Буреш Я., Бурешова О., Хьюстон Д.П. Методики и основные эксперименты по изучению мозга и поведения. Москва : Высшая школа, 1991. С. 119-122. ISBN 5-06-001729-X.

13. Абрамова И.М., Калинина А.Г., Головачева Н.Е., Морозова С.С., Шубина Н.А., Гнеушева С.Л. и др. Научно обоснованный подход и метод специфического контроля токсичности спиртных напитков на примере исследования влияния комплексных пищевых добавок "Лесные ягоды", "Морошка" и "Лимонник" в составе алкогольного напитка // Пищевая промышленность. 2021. № 1. С. 51-54. DOI: https://doi.org/10.24411/0235-2486-2021-10010

14. Петров А.Н., Шевчук М.К., Нужный В.П., Забирова И.Г., Суркова Л.А. Комплексная токсикологическая оценка безопасности рецептур алкогольных напитков. Методические рекомендации МЗ РФ № 11-5/22-09 (утверждены 22.06.2002). Санкт Петербург; Москва, 2002.

15. Porsolt R.D., Anton G., Blavet N., Jalfre M. Behavioural despair in rats: a new model sensitive to antidepressant treatment // Eur. J. Pharmacol. 1978. Vol. 47. P. 379-391. DOI: https://doi.org/10.1016/0014-2999(78)90118-8

16. Qingming Y., Xianhui P., Weibao K., Hong Y., Yidan S., Li Z. et al. Antioxidant activities of malt extract from barley (Hordeum vulgare L.) toward various oxidative stress in vitro and in vivo // Food Chem. 2009. Vol. 118. P. 84-89. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2009.04.094

17. Новикова И.В., Антипова Л.В., Агафонов Г.В., Коротких Е.А., Коростелев А.В. Биотехнологические характеристики порошкообразных солодовых экстрактов как ингредиентов функциональных продуктов питания // Известия вузов. Пищевая технология. 2018. № 1. С. 25-28.

18. Микулинич М.Л., Абрамова И.М., Болотова П.В., Гузикова Н.А. Полисолодовый экстракт как функциональный пищевой ингредиент в технологии продуктов здорового питания // Наука, питание и здоровье: сборник научных трудов. Часть 2 / НПЦ Академии наук Беларуси по продовольствию. Минск : Беларусская наука, 2021. С. 161-168.

19. Абрамова И.М., Калинина А.Г., Головачева Н.Е., Морозова С.С., Галлямова Л.П., Каплун А.П. К вопросу о применении растительного сырья, содержащего биологически активные вещества, в производстве алкогольных напитков // Пиво и напитки. 2019. № 4. С. 15-19. DOI: https://doi.org/10.24411/2072-9650-2019-10001

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»
Вскрытие
Медицина сегодня
IX Междисциплинарная международная конференция: "Актуальные вопросы микрохирургии". Памяти Н.О. Миланова.

Приветствуем вас в новом 2023 году, который мы встретили с надеждой и неизменно с планами на будущее! Традиционно в феврале ученики Николая Олеговича Миланова, сотрудники основанной им кафедры в Сеченовском Университете, планируют проведение уже девятой мемориальной...

Тромботические проблемы при цереброваскулярной патологии и коморбидных процессах

Уважаемые коллеги! 10.02.2023 состоится Совместный научно-образовательный симпозиум Национальной Ассоциации по тромбозу и гемостазу и ФГБНУ "Научный центр неврологии" "Тромботические проблемы при цереброваскулярной патологии и коморбидных процессах". Начало регистрации в...

Приглашаем специалистов Сибирского федерального округа 9-10 февраля посетить Школу РОАГ!

Приглашаем специалистов Сибирского федерального округа 9-10 февраля посетить Школу РОАГ! Успешно продолжается образовательная работа общероссийского проекта "Школы РОАГ". Очередная встреча пройдет 9-10 февраля в онлайн-формате и объединит врачей Иркутска, Кемерово, а также...


Журналы «ГЭОТАР-Медиа»