КОМПЛЕКСНЫЕ ПИЩЕВЫЕ ДОБАВКИ ИЗ ВОЗОБНОВЛЯЕМОГО СЫРЬЯ ДЛЯ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО ПИТАНИЯ СПОРТСМЕНОВ
Рубрики: ТЕХНОЛОГИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ
Авторы:
1.
ФГАОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова»
2.
ФГАОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова»
3.
ФГАОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова»
Тип:
Статья
Страницы:
с 5
по 10
Статус:
Опубликован
Получено:
24.03.2017
Одобрено:
24.03.2017
Опубликовано:
24.03.2017
Классификаторы:
УДК 613.26:612.392.7
УДК 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
УДК 60 Прикладные науки. Общие вопросы
УДК 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
УДК 60 Прикладные науки. Общие вопросы
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
Лишайники, родиола розовая, механохимическая активация, низкомолекулярные антиоксиданты, пищевые добавки
Аннотация (русский):
Разработана механохимическая технология получения высокоэффективных твердофазных биокомплексов (без участия растворителей) в одну технологическую стадию. Представлены результаты оценки эффекта механоактивации комплексов на основе слоевищ лишайников и небольшого количества родиолы розовой на содержание в них низкомолекулярных антиоксидантов для создания пищевых добавок на их основе. Проведен качественный анализ определения флавоноидов и суммарного содержания низкомолекулярных антиоксидантов методом спектрофотометрии, основанном на способности хлорного железа (III) окислять низкомолекулярные антиоксиданты. Установлено, что процесс механоактивации компонентов сопровождается разрушением клеточных стенок и изменением химического состава растительного сырья из-за разрыва ряда химических связей, при этом образуются слабые межмолекулярные взаимодействия, которые приводят к образованию комплекса бифильного характера, создавая тем самым оптимальные условия для диффузионного процесса, в результате повышая в 5-10 раз биодоступность биологически активных веществ. Показано, что содержание низкомолекулярных антиоксидантов увеличивается при механоактивации исходного сырья, а также с увеличением соотношения ягель : родиола розовая в биокомплексах. Изучена эффективность применения комплексной пищевой добавки при интенсивных физических нагрузках.
Разработана механохимическая технология получения высокоэффективных твердофазных биокомплексов (без участия растворителей) в одну технологическую стадию. Представлены результаты оценки эффекта механоактивации комплексов на основе слоевищ лишайников и небольшого количества родиолы розовой на содержание в них низкомолекулярных антиоксидантов для создания пищевых добавок на их основе. Проведен качественный анализ определения флавоноидов и суммарного содержания низкомолекулярных антиоксидантов методом спектрофотометрии, основанном на способности хлорного железа (III) окислять низкомолекулярные антиоксиданты. Установлено, что процесс механоактивации компонентов сопровождается разрушением клеточных стенок и изменением химического состава растительного сырья из-за разрыва ряда химических связей, при этом образуются слабые межмолекулярные взаимодействия, которые приводят к образованию комплекса бифильного характера, создавая тем самым оптимальные условия для диффузионного процесса, в результате повышая в 5-10 раз биодоступность биологически активных веществ. Показано, что содержание низкомолекулярных антиоксидантов увеличивается при механоактивации исходного сырья, а также с увеличением соотношения ягель : родиола розовая в биокомплексах. Изучена эффективность применения комплексной пищевой добавки при интенсивных физических нагрузках.
Ключевые слова:
Лишайники, родиола розовая, механохимическая активация, низкомолекулярные антиоксиданты, пищевые добавки
Лишайники, родиола розовая, механохимическая активация, низкомолекулярные антиоксиданты, пищевые добавки
Введение В последние годы в области разработки и приме- нения специализированных продуктов для питания спортсменов, людей, занимающихся тяжелым физи- ческим трудом, работающих в экстремальных климатических условиях, наметилось стремительное развитие. Однако их промышленное производство в нашей стране весьма ограниченно. До настоящего времени основным направлением в области разра- ботки и производства подобных продуктов являлось создание специализированных продуктов, обладаю- щих узконаправленным действием, которые, как правило, обеспечивают поддержание пищевого ста- туса и способствуют улучшению адаптивных пока- зателей, но не снижают отрицательные последствия интенсивных физических нагрузок на организм [1]. Объемные и особенно интенсивные физические нагрузки вызывают различные нарушения метабо- лических реакций и физиологических процессов, что способствует накоплению в организме спортсмена эндотоксинов, оказывающих системное негативное воздействие на весь тренировочный процесс. Накопление вследствие интенсивной мышечной ра- боты эндогенных токсических продуктов метабо- лизма не только оказывает системное воздействие на протекание биохимических процессов, но и является одной из основных причин снижения иммунологи- ческой реактивности у спортсменов. Эндогенная интоксикация также отрицательно влияет на про- цессы энергетического обеспечения как на тканевом, так и на клеточном уровне. Происходит нарушение естественного течения антиоксидантных процессов, вследствие чего активируются процессы перекисно- го окисления, в конечном итоге приводящие к нару- шению митохондриального синтеза, снижению ре- зистентности к повреждениям клеточных мембран и иных структур, что в конечном итоге способствует снижению функциональной активности состояния жизненно важных органов и систем органов [2]. Хроническая интоксикация организма спортсме- на, являющаяся следствием воздействия различных стрессорных факторов (физической нагрузки, хро- нической усталости, психоэмоционального стресса и др.), приводит к снижению адаптационных возмож- ностей организма спортсмена, нарушению иммуно- логической резистентности, снижению общей и спе- циальной спортивной работоспособности, а также существенно уменьшает эффективность трениро- вочного процесса и спортивную результативность [3]. В последнее время все больший интерес пред- ставляют препараты растительного происхождения, что связано с их хорошей переносимостью, более мягким корригирующим воздействием на организм спортсмена, а также широким спектром регулирую- щих эффектов, позволяющих оказывать комплекс- ное влияние на ход различных метаболических, пла- стических и регуляторных процессов, обеспечиваю- щих спортивную деятельность. По мере разработки сырьевой базы для получения новых растительных препаратов, обладающих адаптогенным действием, большой интерес представляют средства, получен- ные в результате переработки растительного сырья из лишайников рода Cladonia. Важной особенно- стью сырья для разработки пищевых добавок явля- ется его универсальность, природное происхожде- ние, экологически чистые и ресурсосберегающие технологии получения и полифункциональные свой- ства. Наиболее распространенным видом на терри- тории сбора лишайникового сырья в Центральной Якутии является Кладония оленья - Cladonia ran- giferina (L.) Web ex Wigg (ягель). В составе ягеля идентифицированы следующие вещества, обладаю- щие биологически активным действием: лишайни- ковые кислоты (перлатоловая, фумарпротоцетрато- вая, усниновая), свободные сахара и олигополисахариды, аминокислоты и др. Известно, что лишайники концентрируют радионуклиды из воздуха. Поэтому сбор сырья необходимо вести в экологически чистой зоне. По результатам ежегодных измерений удель- ной активности техногенных радионуклидов цезия- 137 и стронция-90 на универсальном спектрометри- ческом комплексе УСК «МУЛЬТИРАД» исследуе- мое биосырье признано соответствующим ПДК, что свидетельствует об экологичности зон сбора лишай- никового сырья. Кроме того, лишайники р. Cladonia могут служить источником биогенных элементов - особенно Ca, Mg, P, K, Na и микродоз Li, I, Se [4]. Цель данного исследования: оценка механоакти- вации комплексов из растительных субстанций на содержание в них низкомолекулярных антиоксидан- тов для создания в последующем пищевых добавок на их основе и изучение эффективности их приме- нения при интенсивных физических нагрузках. Низкомолекулярные антиоксиданты (НМАО) яв- ляются важными компонентами биологической ан- тиоксидантной системы. Объекты и методы исследований Объектом исследования является физиологиче- ски активная растительная композиция (комплекс) с повышенным адаптогенным действием, полученная в лаборатории «Механохимические биотехно- логии» СВФУ на основе растительных субстан- ций, произрастающих в Якутии: слоевищ лишайни- ков (Cladonia rangiferina (L.) Web), корневищ роди- олы розовой (Rhodiolarosea, сем. Crassulaceae) в массовых соотношениях 5:1 и 10:1. Известно, что и лишайники, и родиола розовая стимулируют работу иммунной системы и защи- щают ее, восстанавливая метаболический баланс организма. Родиола розовая является альтернатив- ным источником биологически активных веществ (флавоноидов, дубильных веществ, органических кислот - галловой, щавелевой, янтарной, лимонной и яблочной, флаволигнанов - родиолина, монотер- пенов - розиридона и розиридина), содержащихся в традиционных пищевых продуктах растительного происхождения. Родиола розовая улучшает ум- ственную и физическую работоспособность, спо- собствует сохранению энергетического потенциала организма, повышает устойчивость к воздействию различных экстремальных факторов [5, 6]. Получение комплекса включает следующие технологические стадии. Предварительное измель- чение сырья проводилось на высокоскоростном миксере KSM-50 (Южная Корея), измельченные навески лишайникового сырья и родиолы розовой перемешивали непрерывно в течение 5 ч в лабора- торном смесителе для порошков Junior (Италия), а совместная механохимическая активация проводи- лась в механохимической установке ЦЭМ 7-80 (Россия) без участия растворителей в одну техноло- гическую стадию при скорости 1200-1500 об/мин в течение 1-3 мин. После получения биокомплексов были проведе- ны нижеперечисленные исследования. Количественное определение суммы флавонои- дов осуществляли по известной методике методом УФ-спектрофотометрии в пересчете на кверцетин [7]. УФ-спектры снимали на приборе Libra S12 производства Великобритании (кварцевые кюветы с толщиной поглощающего слоя 1 см). Определение суммарного содержания низко- молекулярных антиоксидантов проводили по спектрофотометрической методике, основанной на способности хлорного железа (III) окислять НМАО. При этом хлорное железо (III) восстанав- ливается до хлорного железа (II), количество ко- торого определяли по интенсивности окраски при добавлении о-фенантролина при длине вол- ны 510 нм. Исследования выполняли в восьми образцах. Четыре образца исходного сырья мас- сой по одному грамму каждый: ягель грубого помола (1), ягель механоактивированный (2), ро- диола розовая грубого помола (3), родиола розо- вая - механоактивированный порошок (4), также два образца смесей: ягель + родиола розовая гру- бого помола в соотношении 5:1 (5), ягель + роди- ола розовая грубого помола в соотношении 10:1 (6) и два биокомплекса: ягель + родиола розо- вая - совместно механоактивированный ком- плекс в соотношении 5:1 (7), ягель + родиола розовая - совместно механоактивированный комплекс в соотношении 10:1 (8). Все измерения проводились в трех повторностях, далее осу- ществлялась их статистическая обработка. Для апробации пищевой добавки была разрабо- тана схема эксперимента и организационные аспекты его проведения в конкретной структуре учебно- тренировочного процесса спортсменов. Для участия в эксперименте были отобраны 10 высококва- лифицированных спортсменов (табл. 1). Таблица 1 Характеристика контингента испытателей Количество испытателей 10 Вид спорта Спортивныеединоборства - бокс 6 - бои без правил 4 Квалификация змс - 1, мсмк - 6, мс - 3 Возраст 22-34 Стаж занятий спортом, лет 5-16 Эксперимент проводился в условиях планово- го учебно-тренировочного процесса подготовки к рейтинговым боям. Спортсмены опытной и кон- трольной групп находились в одинаковых усло- виях (питание, медицинский контроль, условия проживания и тренировочного процесса). Спортсмены опытной группы в течение 28 дней получали комплексный препарат, состоящий из механоактивированной смеси ягеля и родиолы розовой в соотношении 10:1 по одной капсуле (0,4 г) внутрь между приемами пищи, а кон- трольной группы - в те же сроки по аналогичной схеме получали плацебо (порошок Рингера- Локка) в капсулах. Каждый спортсмен из состава опытной и контрольной групп трижды проходил обследование в течение эксперимента: в начале курса приема пищевой добавки или плацебо, в середине курса (через 14 дней после начала экс- перимента) и после окончания курса. Результаты обрабатывали статистически с помощью крите- рия Уилкоксона для малых выборок. Результаты и их обсуждение Процесс механоактивации компонентов сопро- вождается разрушением клеточных стенок и изменением химического состава растительного сырья из-за разрыва ряда химических связей, при этом образуются слабые межмолекулярные взаимодей- ствия, которые приводят к образованию комплекса бифильного характера, создавая тем самым опти- мальные условия для диффузионного процесса, в результате повышая в 5-10 раз биодоступность БАВ, что способствует увеличению его антиокси- дантной активности. Основу поликомпонентной пищевой добавки составляют межмолекулярные комплексы лишайниковых β-полисахаридов и БАВ из корней и корневищ родиолы розовой, такие как салидрозид, ароматические кислоты флавоноидно- го типа, образующиеся при механохимической ак- тивации смеси лишайниковых β-полисахаридов и корней и корневищ родиолы розовой. Содержание суммы флавоноидов в пересчете на кверцетин и абсолютно сухое сырье в процентах вычисляли по формуле: Х = D∙25∙100∙100∙100 , 764,6∙m∙2∙(100-W) где D - оптическая плотность исследуемого раствора; 764,6 - удельный показатель поглощения комплекса кверцетина с алюминия хлоридом при 430 нм; m - масса сырья в граммах; W - потеря в массе при высушивании сырья в процентах. Содержание флавоноидов в лишайниковом сы- рье составляет в пересчете на кверцетин 1,58±0,38 % (при p = 0,95). По результатам спектрофотометрических исследований было выявлено, что содержание низко- молекулярных антиоксидантов увеличивается при механоактивации исходного сырья, а также с уве- личением соотношений ягель : родиола розовая в биокомплексах (рис. 1). Результаты, полученные при экспериментальной апробации на спортсменах, послужили основа- нием для заключения об эффективности примене- ния данной добавки. Как известно, на этапе специ- альной подготовки в условиях выполнения трени- ровочных нагрузок высокой интенсивности (суб- максимальной и максимальной мощности), проис- ходят закономерные изменения лабильных компо- нентов состава тела спортсменов, специализирую- щихся в единоборствах [8]. На данном этапе подго- товки (вплоть до начала подводки к старту) показа- тели мышечной массы снижаются, а масса жира увеличивается. Это воздействие интенсивных нагрузок отражает снижение адаптации организма к нагрузкам и отрицательно сказывается на эффек- тивности всего цикла подготовки к соревнованиям. На основании таких данных принято считать, что показатели лабильных компонентов состава являются достаточно надежными критериями (хотя и косвенными) адаптации единоборцев к трениро- вочным нагрузкам. Установлено, что курсовой при- ем пищевой добавки не сопровождается достовер- ным увеличением массы тела и абсолютных и от- носительных показателей мышечной массы испы- тателей опытной группы. При этом показатели мас- сы жира достоверно снизились (табл. 2). 0,244 0,186 0,13 0,078 0,0550,017 0,026 0,035 НМАО, мг-экв.кверцетина/г 0,3 0,25 0,2 кортизола в периферической крови). Как показыва- ет эксперимент, исходные значения интегрального показателя были одинаковыми в контрольной и опытной группах. В результате курсового приме- нения пищевой добавки в течение четырехнедель- ного мезоцикла этапа специальной подготовки спортсменов не наблюдалось достоверного сниже- ния индекса утомления у испытателей опытной группы. В отличие от опытной группы, в контроль- ной группе зафиксировано устойчивое снижение аналогичного показателя (рис. 2). Использование механохимической обработки растительного сырья разрушает стенки клеток, где 0,15 0,1 0,05 0 7 Рис. 1. Суммарное содержание НМАО в исследуемых образцах находится основная часть БАВ, и приводит к образованию ультрадисперсных частиц в твердой фазе, тем самым способствуя максимально эффективно- му выходу БАВ из клеток, что нами и доказано на примере низкомолекулярных антиоксидантов. Кроме того, можно заключить, что на этапе под- готовки спортсменов с высокоинтенсивными нагрузками субмаксимальной мощности на фоне курсового применения комплексной пищевой до- бавки наблюдается стабилизация мышечной массы спортсменов при параллельном относительном снижении массы жира. Такой тип динамики мор- фологических показателей состава тела в целом соответствует устойчивому уровню адаптации ор- Таблица 2 Морфологические показатели состава тела спортсменов опытной (БАД) и контрольной (плацебо) групп Показа-тели До приема БАД После приема БАД Опыт Контроль Опыт Контроль Массатела, кг 75,84,4 76,22,25 75,06,8 75,87,0* Мышечнаямасса, кг 39,154,16 40,532,88 39,44,10* 39,485,20 % 53,70,1 53,20,1 54,00,3* 52,30,4 Массажира, кг 9,150,12 9,390,25 9,090,24 9,870,40 % 12,90,1 12,10,1 12,70,2* 12,90,16 Примечание. *Статистически недостоверные различия по срав- нению с исходными значениями (р > 0,05) интегральный гормональный показатель, % 25 20 ганизма. Следовательно, использование биологически активных средств, основанных как на препаратах из лишайникового сырья, так и комплексах лишайникового сырья и различных веществ, позволяет не только добиться потенцирования эффективности используемого средства, но и проводить активную детоксикационную терапию в отношении целого ряда веществ, являющихся основой развития эндо- генной детоксикации у спортсменов различных видов спорта. Помимо прямого дезинтоксикацион- ного действия, биологически активные вещества, входящие в состав растительного лишайникового сырья, обладают выраженным мембраностабилизи- рующим действием, положительно влияют на ход обменных процессов, активизируют ферментные каскады различных биохимических реакций, что является важным аспектом для повышения всей совокупности механизмов адаптации организма спортсмена к физическим нагрузкам высокой ин- тенсивности. Ранее нами разработан способ повышения каче- 15 10 5 0 0 10 20 дни опыт контроль ства и сохранения свежести жидких пищевых про- дуктов и хлебобулочных изделий путем добавления в их состав механоактивированного порошка слое- вищ лишайников р. Cladonia [9], т.к. механоакти- вированные образцы имеют большую биодоступ- ность БАВ, что значительно снижает содержание пищевой добавки: до 0,1-0,5 % от массы готового Рис. 2. Сравнительная оценка степени адаптации спортсменов опытной и контрольной групп Кроме того, для оценки степени адаптации еди- ноборцев к нагрузкам была исследована динамика интегрального гормонального показателя - индекса утомления (соотношение уровней тестостерона и продукта. Разработаны ТУ 9110-001-01727661-2012 на хлеб «Полярный», по которым БАД «Ягель Де- токс» применяется при производстве нового сорта хлеба. Продукт пользуется успехом у горожан и отличается повышенным сроком годности. Хлеб «Полярный» благодаря биодобавке «Ягель Детокс» долго остается свежим, не плесневеет и приобретает особые полезные для здоровья человека свой- ства: способствует укреплению иммунитета, повы- шению устойчивости к вирусным и бактериальным инфекциям, оптимизирует функции кишечника. Новая разработка на основе комплекса слоевищ лишайника и корневищ родиолы розовой, обработан- ной механохимической биотехнологией позволит применять ее в качестве пищевой добавки в очень небольших количествах (до 0,5 % по массе) для со- здания жидких пищевых продуктов и хлебобулочных изделий с целью детоксикации внутренних сред орга- низма человека и повышения его адаптивного потен- циала, физической и умственной работоспособности, что подтверждено в Чурапчинском Институте физической культуры и спорта. Продукт может быть поле- зен людям экстремальных профессий, ведущим ак- тивный образ жизни, проживающим в неблагоприят- ных экологических и климатических условиях, спортсменам в период усиленных тренировок, паци- ентам в период восстановления. Таким образом, с разработкой и производством механоактивированного биокомплекса ягеля с ро- диолой розовой появляется возможность произво- дить продукты с увеличенным сроком годности, решается также задача выпуска продуктов питания оздоровительной направленности, содержащих по- вышенное количество БАВ, обладающих антиокси- дантной активностью.
1. Кулиненков, О.С. Фармакотерапия в спортивной медицине / О. С. Кулиненков. - М.: Медицина, 2003. - 254 с.
2. Оковитый, С.В. Клиническая фармакология антигипоксантов и антиоксидантов / С.В. Оковитый, С.Н. Шуленин, А.В. Смирнов. - СПб.: ФАРМиндекс, 2005. - 72 с.
3. Цыган, В.Н. Спорт. Иммунитет. Питание / В.Н. Цыган, А.В. Скальный, Е.Г. Мокеева. - СПб.: ЭЛБИ-СПб, 2012. -240 с.
4. Аньшакова, В.В. Химический анализ лишайника как потенциального биосырья / В.В. Аньшакова, А.В. Степанова, А.Ш. Смагулова // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - № 6. - URL: http://www.science- education.ru/120 (дата обращения: 25.07.2016).
5. Саратиков, А.С. Родиола розовая (Золотой корень) - 4-е изд., перераб. и доп. / А.С. Саратиков, Е.А. Краснов. - Томск: ИТУ, 2004. - 292 с.
6. Аньшакова, В.В. Актопротекторная активность комплексного биопрепарата на основе таллома лишайников и родиолы розовой // В.В. Аньшакова, А.В. Степанова [и др.] // Экология человека, - 2015. - № 5. - С. 46-51.
7. Спектрофотометрическое определение суммарного содержания флавоноидов в лекарственных препаратах растительного происхождения / О.Н. Сорокина, Е.Г. Сумина, А.В. Петракова, С.В. Барышева // Известия Саратовского унта. - 2013. - № 3 (13). - С. 8-10.
8. Абрамова, Т.Ф. Лабильные компоненты массы тела - критерии физической подготовленности и контроля текущей и долговременной адаптации к тренировочным нагрузкам: метод. рекомендации / Т.Ф. Абрамова, Т.В. Никитина, Н.И. Кочеткова. - М.: ООО «Скайпринт», 2013. - 132 с.
9. Аньшакова, В.В. Сохранение свежести хлебобулочных изделий и повышение их качества с помощью твердофазной пищевой добавки «ЯГЕЛЬ-Т» / В.В. Аньшакова, Е.В. Каратаева // Хлебопродукты. - 2012. - № 9. - С. 34-36.
