1 Полученные спектры не приведены в силу недостаточно хорошего качества изображения, но могут быть предоставлены по запросу на e-mail авторов.
Отмечено изменение положения полос поглощения плоскостных деформационных колебаний гидроксильных групп δ ΟΗ (область 1275-1200 см-1), небольшие изменения валентных и деформационных колебаний групп С-О-С (1130-1100 см-1), валентных колебаний ν С-О(H) и ν С-С. В спектре синтезированного продукта отсутствует полоса поглощения валентных колебаний двойной связи (ν С=C) 1617 см-1, а также деформационных колебаний метиленовой группы при двойной связи δ CН2. Все это позволяет сделать вывод о включении молекул йода в структуру молекул ребаудиозида А. Данные ИК-спектроскопии конъюгата йод-гликозид свидетельствуют о стабилизации молекулярного йода за счет механизмов клатратного взаимодействия с функциональными группами гликозида, и, предположительно, синтезированное соединение представляет собой комплекс молекулярного йода и йодированного стевиолгликозида.
Для оценки устойчивости синтезированного конъюгата навеска полученного продукта была заложена на длительное хранение в закрытом сосуде при комнатной температуре. Периодическое взвешивание показало, что для данной йодсодержащей композиции практически не наблюдается потери массы в течение 12 мес (см. таблицу).
По разработанной технологии обогащения йодом молока (ТУ 9222-002-48859312-06 Продукт молочный "Фитомол") необходимо ввести этот микроэлемент в дозе 0,15 г/т; йод вводят в виде йодсодержащего соединения, распределенного в 100 см3 воды (далее - концентрат). Качество получаемого обогащенного продукта зависит не только от размера частиц йодорганической смеси, но и от равномерности распределения йодсодержащего соединения в концентрате и его устойчивости во времени. В связи с этим было проведено сравнительное изучение концентратов следующих йодсодержащих продуктов: йод-пектина, йод-инулина и комплекса йод-гликозид, приготовленных с учетом содержания йода в анализируемых субстанциях (йод-пектин - 15,5% йода, йод-инулин - 29,1%, йод-гликозид - 12%). Навеску йод-пектина (105 мг) перемешивали в 100 см3 воды (600 об/мин) при температуре 35-40 °С до получения однородной дисперсии (60-70 мин). Навески йод-гликозида (120 мг) и йод-инулина (49,7 мг) растворяли в 100 см3 воды при комнатной температуре (23 °С) в течение 3-4 мин. Измерение размеров частиц в приготовленных концентратах проводили периодически через несколько часов с целью наблюдения за их устойчивостью во времени. Как видно из диаграммы (рис. 2), размеры частиц субстанций йод-пектин, йод-гликозид в течение 2 ч после приготовления находились в диапазоне 150-270 нм. Размеры частиц йод-инулина находились в наноразмерном диапазоне - 10-12 нм.
Как было выяснено далее, в дисперсии йод-пектина наблюдалось быстрое укрупнение частиц и формирование осадка. Через 10 ч в надосадочной жидкости частицы не определялись, т.е. произошла полная седиментация. В дисперсии йод-инулина укрупнения частиц и седиментации в течение эксперимента (6 сут) не обнаружено (см. рис. 2).
Измерения показали, что йодсодержащее соединение йод-гликозид первоначально растворяется в водной среде до молекулярного состояния (истинный раствор), а через 2 ч формирует частицы порядка 260 нм, образующие устойчивую микрогетерогенную дисперсию, не образующую осадок в течение всего периода наблюдений, который составил 144 ч (6 сут). Укрупнение частиц (до 420 нм) в данном случае отмечено на 6-е сутки (см. рис. 2).
Обсуждение
Несмотря на многочисленные программы по профилактике йододефицитных заболеваний, проблема дефицита йода остается нерешенной как в Российской Федерации, так и в некоторых других странах мира. Авторы [28] делают вывод, что мероприятия по массовой йодной профилактике, в основном связанные с йодированием поваренной соли, недостаточно эффективны. Обогащение йодом молока рассматривается как возможное средство улучшения йодного статуса населения [29]. Совместимостью с технологиями обогащения молочных продуктов обладают конъюгаты йода с природными полимерами, в частности, рассмотренные в данной статье йод-пектин и йод-инулин. Однако очень важно добиться максимально эффективного смешивания и равномерного распределения этих ингредиентов в массе продукта. Эти качества находятся в зависимости от размеров частиц, образующихся в дисперсиях вводимых в пищевые продукты субстанций, а также их агрегативных свойств и склонности к седиментации. Применение наноматериалов представляет собой новые стратегии в пищевой промышленности для повышения качества пищевых продуктов: улучшения цвета, вкуса, аромата, снижения побочных эффектов вводимых пищевых добавок [30]. Как показали проведенные в данной работе исследования, конъюгат йода с низкомолекулярным метаболитом Stevia rebaudiana ребаудиозидом А йод-гликозид продемонстрировал формирование устойчивых к седиментации однородных микрогетерогенных водных дисперсий необходимой по регламенту концентрации, не требующее длительного времени и повышенных температур, т.е. свойства, приемлемые для обеспечения совместимости данного соединения с основными этапами технологических процессов и предполагающие наличие потенциала для улучшения качества йодирования пищевых продуктов. Хорошая растворимость конъюгата йода с олигосахаридом из Helianthus tuberosus йод-инулина и устойчивость его водных растворов во времени, в сочетании с низкой токсичностью и доступностью для организма содержащегося в этом соединении йода, также позволяют считать йод-инулин перспективной субстанцией для применения в пищевой промышленности [31].
Заключение
Изучение ИК-спектров ребаудиозида А и синтезированного образца йод-гликозид подтвердило включение молекул йода в структуру молекул гликозида с образованием конъюгата йод-гликозид. Микрогетерогенные устойчивые дисперсии данного конъюгата, а также субстанции йод-инулин представляются удобными концентратами для обогащения йодом молока и требуют дальнейшего изучения в качестве пищевой продукции нового вида как в области технологии обогащения йодом пищевых продуктов, так и с точки зрения биоусвояемости йода в составе этих источников, а также безопасности их использования, для чего необходимо подтверждение отсутствия у них острой и хронической токсичности в дозах, рекомендуемых для использования в составе пищевой продукции.
Литература
1. Трошина Е.А., Платонова Н.М., Панфилова Е.А., Панфилов К.О. Аналитический обзор результатов мониторинга основных эпидемиологических характеристик йододефицитных заболеваний у населения РФ за период 2009-2015 г // Проблемы эндокринологии. 2018. Т. 64, № 1. С. 21-37. DOI: https://doi.org/10.14341/probl9308
2. Дедов И.И., Трошина Е.А., Платонова Н.М., Маколина Н.П., Беловалова И.М., Сенюшкина Е.С. и др. Профилактика йододефицитных заболеваний: в фокусе региональные целевые программы // Проблемы эндокринологии. 2022. Т. 68, № 3. С. 16-20. DOI: https://doi.org/10.14341/probl13119
3. World Health Organization, UNICEF. International Council for Control of Iodine Deficiency Disorders, 2007.
4. Dulova E.V., Kiseleva M.Yu., Nasyrova Yu.G., Kuzmina S., Prazdnichkova N. Quality and consumer properties of bread baked from mixture of rye and wheat flour using iodine-containing additives // BIO Web Conf. 2020. Vol. 17. Abstr. 00045. DOI: https://doi.org/10.1051/bioconf/20201700045
5. Jakobsen L.S., Nielsen J.O., Paulsen S.E., Outzen M., Linneberg A., Mollehave L.T. et al. risk-benefit assessment of an increase in the iodine fortification level of foods in Denmark - a pilot study // Foods. 2022. Vol. 11. Abstr. 1281. DOI: https://doi.org/10.3390/foods11091281
6. Bali S., Tomar A., Nayak P.K., Belwal R. No longer prevalent and urinary iodine excretion is above normal among school going children in Jabalpur, India: is this major health problem al-ready solved? // J. Trop. Pediatr. 2019. Vol. 65, N 5. P. 457-462. DOI: https://doi.org/10.1093/tropej/fmy076
7. Vargas-Uricoechea H., Pinzón-Fernández M.V., Bastidas-Sánchez B.E., Jojoa-Tobar E., Ramírez-Bejarano L.E., Murillo-Palacios J. Iodine status in the Colombian population and the impact of universal salt iodization: a double-edged sword? // J. Nutr. Metab. 2019. Vol. 2019. Article ID 6239243. DOI: https://doi.org/10.1155/2019/6239243
8. Tamang B., Khatiwada S., Gelal B., Shrestha S., Mehta K.D., Baral N. et al. Association of antithyroglobulin antibody with iodine nutrition and thyroid dysfunction in Nepalese children // Thyroid Res. 2019. Vol. 12. P. 6. DOI: https://doi.org/10.1186/s13044-019-0067-z
9. Palaniappan S., Shanmughavelu L., Prasad H.K., Subramaniam S., Krishnamoorthy N., Lakkappa L. Improving iodine nutritional status and increasing prevalence of autoimmune thyroiditis in children // Indian J. Endocrinol. Metab. 2017. Vol. 21, N 1. Р. 85-89. DOI: https://doi.org/10.4103/2230-8210.195996
10. Teng X., Shan Z., Chen Y., Lai Y., Yu J., Shan L. et al. More than adequate iodine intake may increase subclinical hypothyroidism and autoimmune thyroiditis: a cross-sectional study based on two Chinese communities with different iodine intake levels // Eur. J. Endocrinol. 2011. Vol. 164, N 6. Р. 943-950. DOI: https://doi.org/10.1530/EJE-10-1041
11. Biletska Y., Plotnikova R. Substantiation of the expediency to use iodine-enriched soya flour In the production of bread for special dietary consumption // Eastern-Europian J. Enterprise Technologies. Technology and Equipment of Good Production. 2019. Vol. 5/11 (101). Р. 48-55. DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.179809
12. Nazeri P., Mirmiran P., Tahmasebinejad Z., Hedayati M., Delshad H., Azizi F. The effects of iodine fortified milk on the iodine status of lactating mothers and infants in an area with a successful salt iodization program: a randomized controlled trial // Nutrients. 2017. Vol. 9, N 2. Abstr. 180. DOI: https://doi.org/10.3390/nu9020180
13. Gegel N.O., Babicheva T.S., Belyakova O.А., Lugovitskaya T.N., Shipovskaya A.B. Structure and biological properties of the complex obtained by the polymer modification in an iodine-containing vapors // Eur. J. Nat. Hist. 2018. Vol. 3. P. 24-30.
14. Куковинец О.С., Мударисова Р.Х., Плеханова Д.Ф., Тарасова А.В., Абдуллин М.И. Комплексы пектин-никотиновая кислота-иод в качестве основы новых материалов с высокой бактерицидной активностью // Журнал прикладной химии. 2014. Vol. 87. P. 1524-1528. DOI: https://doi.org/10.1134/S1070427214100206
15. Камилов Ф.Х., Мамцев А.Н., Козлов В.Н. и др. Активность антиоксидантных ферментов и процессы свободнорадикального окисления при экспериментальном гипотиреозе и коррекции тиреоидных сдвигов йодированным полисахаридным комплексом // Казанский медицинский журнал. 2012. Т. 93, № 1. С. 116-119. DOI: https://doi.org/10.17816/KMJ2160
16. Пат. 2611830 Российская Федерация, С 1. Способ получения активной добавки к пище / Мамцев А.Н., Пономарева Л.Ф., Даниленко А.Л. Заявл. 29.03.2016; опубл. 01.03.17, Бюл. № 7.
17. Пат. 21912150 Российская Федерация, C1, A23L1/304; A23L1/305; A23L1/30; A23L1/29; A23J1/00; A23J1/06; A23J1/08; A23J1/14; A23J1/20. Биологически активная добавка к пище для профилактики йодной недостаточности и оптимизации йодного обмена и пищевой продукт, ее содержащий / Андрейчук В.П., Андрейчук Е.В., Андрейчук Д.В., Тигранян Р.А. Заявл. 05.2001; опубл. 10.11.02, Бюл. № 32.
18. Пономарев Е.Е., Мамцев А.Н., Козлов В.Н., Яровой А.В. Инновационные технологии производства йодсодержащих комплексов: оценка показателей качества и безопасности. Санкт-Петербург : Лань, 2017. 140 с. ISBN 978-5-8114-2716-1.
19. Шарипова С.Г., Понамарев Е.Е., Ершова Н.Р., Мударисова Р.Х., Кулиш Е.И. Иммобилизация йода на хитозановой матрице // Вестник Башкирского университета. 2010. Т. 15, № 4. С. 1122-1123.
20. Wang M., Li H., Xu F., Gao X., Li J., Xu S. et al. Diterpenoid lead stevioside and its hydrolysis products steviol and isosteviol: biological activity and structural modification // Eur. J. Med. Chem. 2018. Vol. 156. P. 885-906. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2018.07.052
21. Momtazi-Borojeni A.A., Esmaeili S.A., Abdollahi E., Sahebkar A. A review on the pharmacology and toxicology of steviol glycosides extracted from Stevia rebaudiana // Curr. Pharm. Des. 2017. Vol. 23, N 11. P. 1616-1622. DOI: https://doi.org/10.2174/1381612822666161021142835 PMID: 27784241.
22. Samuel P., Ayoob K.T., Magnuson B.A., Wölwer-Rieck U., Jeppesen P.B., P Rogers P.J. et al. Stevia leaf to stevia sweetener: exploring its science, benefits, and future potential // J. Nutr. 2018. Vol. 148, N 7. P. 1186S-1205S. DOI: https://doi.org/10.1093/jn/nxy102
23. Пат. 2716971 Российская Федерация, С1, А23L33/125; А23L33/16. Йодсодержащая биологически активная добавка к пище / Камилов Ф.Х., Конкина И.Г., Муринов Ю.И., Иванов С.П., Козлов В.Н., Пономарев Е.Е. и др. Заявл. 09.01.2019; опубл. 17.03.20, Бюл. № 8.
24. Алмакаева Л.Ф., Байбурина Г.А., Камилов Ф.Х., Гребнев Д.Ю. Влияние йодстевиолгликозида на гормональный статус и уровень провоспалительных цитокинов при экспериментальном гипотиреозе // Медицинская наука и образование Урала. 2021. Т. 22. № 1 (105). С. 14-19. DOI: https://doi.org/10.36361/1814-8999-2021-22-1-14-19
25. Рахматуллина Л.Ф., Козлов В.Н., Байбурина Г.А., Байбурина Д.Э., Камилов Ф.Х. Действие йодстевиолгликозида ребаудиозид А на про- и антиоксидантную системы тканей при экспериментальном гипотиреозе [Электронный ресурс] // Вестник уральской медицинской академической науки. 2020. Т. 17, № 4. С. 299-312. DOI: https://doi.org/10.22138/2500-0918-2020-17-4-299-312 URL: http://vestnikural.ru/article/1152
26. Жбанков Р.Г. Инфракрасные спектры и структура углеводов. Минск : Наука и техника, 1972. 456 с.
27. Comprehensive Analytical Chemistry. Analytical Infrared Spectroscopy / ed. G. Svehla. Amsterdam, Oxford, New York : Elsevier, 1976. Vol. 6. 555 р. ISBN-10: 0444411658, ISBN-13: 978-0444411655.
28. Алферова В.И., Мустафина С.В., Рымар О.Д. Йодная обеспеченность в России и мире: что мы имеем на 2019 г. // Клиническая и экспериментальная тиреоидология. 2019. Т. 15, № 2. С. 73-82. DOI: https://doi.org/10/14 341/ket10353
29. Даниленко А.Л., Камилов Ф.Х., Мамцев А.Н., Козлов В.Н., Пономарев Е.Е. Эффективность реализации программы "Школьное молоко" в профилактике йодной недостаточности // Вопросы питания. 2015. Т. 84, № 2. С. 53-58. DOI: https://doi.org/10.24411/0042-8833-2015-00011
30. Ranjha M.M.A.N., Shafique B., Rehman A., Mehmood A., Ali A., Zahra S.M. et al. Biocompatible nanomaterials in food science, technology, and nutrient drug delivery: recent developments and applications // Front. Nutr. 2022. Vol. 8. Article ID 778155. DOI: https://doi.org/10.3389/fnut.2021.778155
31. Максютов Р.Р., Байматов В.Н., Пономарева Л.Ф., Козлов В.Н. Изучение тиреоидного статуса у крыс при коррекции нарушений, индуцированных экспериментальным гипотиреозом // Российский ветеринарный журнал. Сельскохозяйственные животные. 2013. № 3. С. 34-36.