Перспективы получения экологически чистого и доступного сырья для производства биологически активных добавок

Размещено на http://www.allbest.ru/

Перспективы получения экологически чистого и доступного сырья для производства БАД

Магомедова М.А., м.н.с, Казахмедов Р.Э., д-р биол. наук, Дагестанская селекционная опытная станция виноградарства и овощеводства - филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия» (ДСОСВиО - филиал ФГБНУ СКФНЦСВВ)

Аннотация

виноград томат добавка переработка

Проведен анализ медико-биологической ценности винограда, томата и брокколи. Впервые в условиях Дагестана рассматривается возможность получения экологически чистого и доступного сырья для получения БАД (биологически активные добавки) из вторичных продуктов переработки и семеноводства винограда и томата, культура которых имеет важное социально-экономическое значение для республики Дагестан, а также растений брокколи. Цель работы - разработка технологии промышленного возделывания и элементов семеноводства культуры брокколи в Дагестане, а также обоснование применения в качестве сырья для функциональных БАД вторичного растительного сырья капусты брокколи, обработанной с применением метода механохимической активации, для повышения потребительских и медико-биологических свойств.

Ключевые слова: виноград, томат, капуста брокколи, вторичные продукты переработки, тяжелые металлы, биологически активная добавка, социально-значимые заболевания.

Summary

The analysis of medicobiological value of grapes, a tomato and broccoli is carried out. For the first time in the conditions of Dagestan the possibility of receiving environmentally friendly and available raw materials for receiving dietary supplement (dietary supplements) from by-products of processing and seed farming of grapes and a tomato which culture has important social and economic value for the Republic of Dagestan and also broccoli plants is considered. The work purpose - development of technology of industrial cultivation and elements of seed farming of culture of broccoli in Dagestan and also justification of application as raw materials for functional dietary supplement of secondary vegetable raw materials of cabbage of the broccoli processed with application of a method of mechanochemical activation for increase in consumer and medicobiological properties.

Keywords: grapes, tomato, broccoli, secondary processing products, heavy metals, biologically active additive, socially significant diseases.

Введение

На сегодняшний день проблема загрязнения окружающей среды приобрела глобальные масштабы. Ввиду индустриального и техногенного прогресса это неизбежно. В условиях неблагоприятной экологической обстановки, в связи с необходимостью улучшения структуры питания, актуальны исследования с целью создания новых функциональных пищевых продуктов и БАД (биологически активные добавки), потребление которых позволит повысить защитные функции организма человека и нормализовать его пищевой статус. Одним из приоритетных направлений Государственной политики индустриально развитых стран является обеспечение продовольственной безопасности и формирование системы здорового питания. По данным института питания РАМН у большинства населения России выявлены нарушения полноценного питания [1].

Россия занимает “лидирующее” положение в мире по смертности от инсультов, инфарктов. В этой связи, актуальность исследований, направленных на профилактику сердечно-сосудистых заболеваний не вызывает сомнений[2].

В Дагестане имеются большие неиспользуемые возможности, включая сырьевую и промышленную базы, для получения функциональных пищевых продуктов и БАД растительного происхождения. В качестве перспективных компонентов и сырья для создания БАД в Дагестане представляют интерес вторичные растительные ресурсы - семена винограда, выжимки томатов и капуста брокколи, богатых функциональными ингредиентами, в том числе пищевыми волокнами, незаменимыми аминокислотами, макро-, микроэлементами и витаминами.

В связи с отсутствием крупных промышленных предприятий, загрязняющих среду (почва, вода, воздух) и наличием благоприятных условий возделывания винограда, томата и брокколи приморская зона Южного Дагестана может служить зоной целенаправленного возделывания данных культур для получения экологически чистого сырья с целью получения БАД.

Более того, использование в качестве сырья вторичных продуктов переработки винограда и томата, как экономически значимых культур в РД, снизит себестоимость получения БАД и повысит рентабельность возделывания культуры и получения основной продукции.

Виноград

Виноград является ценным сырьем для получения целого ряда пищевых продуктов. Виноград чрезвычайно богат фенольными веществами (являются третьими наиболее важными составляющими среди всех веществ винограда после углеводов и органических кислот). Общие фенольные вещества виноградной ягоды, подлежащие экстракции, распределяются в следующем соотношении: 10% в мякоти, 60-70% - в семенах, 28-35% в кожице. Фенольные вещества винограда (флавоноиды и полифенолы), вина и виноградных семян, представляют интерес ввиду антиоксидантных свойств и поглощения свободных радикалов. Клинические испытания подтвердили, что антиоксидантные свойства олигомеров процианидинов виноградных семян в 20 раз сильнее витамина C и в 50 раз - витамина E [3].

Красное вино чрезвычайно богато полифенолами. Была установлена связь между умеренным употреблением красного вина и предотвращением сердечно - сосудистых заболеваний. Эпидемиологические исследования показали, что во Франции сердечно - сосудистые заболевания менее распространены, чем ожидалось, несмотря на высокий уровень холестерина и потребление насыщенных жиров. Это парадоксальное явление связывают с регулярным потреблением красных вин, богатых полифенольными соединениями и получило название Французского парадокса [4].

Однако в силу различных причин физиологического (детский возраст, беременность, заболевания печени и т.д.), социального и религиозного характера, потребление вина как источника фенольных соединений - антиоксидантов не всегда является возможным для профилактики заболеваний (в т.ч. сердечно-сосудистых). Предлагаемые на рынке БАД с содержанием активных соединений винограда имеют высокую стоимость и малодоступны широким слоям населения. В этой связи, изучение свойств и получение легкодоступного порошка из семян винограда в профилактике сердечно - сосудистых заболеваний является также актуальным [5.6,7].

Томаты

Во всем мире томаты считаются одной из самых популярных овощных культур, обладающих ценными питательными и диетическими качествами. Выращиванием и переработкой томатов занимается превалирующая часть населения Республики Дагестан. В настоящее время в хозяйствах республики производится более 1 млн. тонн овощей, что составляет 7% от общероссийского уровня.

В американском журнале «Питание» (The Journal of nutrition) за апрель 2005 г. были опубликованы результаты исследования по усвоению ликопина в кишечнике. Было показано, что ликопин всасывается значительно лучше, если употреблять плоды томата целиком, вместе с кожицей, по сравнению со свежими очищенными плодами или одним из томатных продуктов (например, кетчупом или томатным соусом). Ликопин к тому же очень полезен для профилактики заболеваний сердечно - сосудистой системы [8].

Люди, диета которых богата томатами, содержащими ликопин, вероятно, подвержены наименьшему риску развития определенных злокачественных опухолей, особенно рака предстательной железы, легких и желудка. Популяционные исследования, проводимые во многих странах, показали, что у людей, употребляющих в пищу большое количество продуктов из томатов, либо имеющих в крови достаточно высокий уровень ликопина меньше подвержены развитию онкологии и сердечно - сосудистых заболеваний.

Ученые полагают, что ликопин является мощным антиоксидантом. Антиоксидантная активность ликопина, по крайней мере, в два раза выше, чем у бета-каротина, другого каротиноида, также считающегося эффективным антиканцерогенным веществом.

Важно отметить, что ликопин не вызывает никаких побочных эффектов.

Брокколи

Многочисленные исследования показали, что частое употребление в пищу крестоцветных овощей (в т.ч. и брокколи) коррелирует с уменьшением риска развития рака. По данным одного популяционного исследования, диета с повышенным содержание каротиноида лютеина (обнаруженного в некоторых овощах, таких как брокколи, шпинат и кочанный салат) приводит к снижению риска развития рака толстой кишки.

В Университете Джона Хопкинса (Johns Hopkins University, США) выяснили, что сульфорафан, содержащийся в молодых кочанах брокколи, может быть основным веществом, предотвращающим развитие рака. Исследование показало, что развитие рака было предотвращено у 60-80% лабораторных животных, которые получали сульфорафан с пищей. Вероятно, сульфорафан стимулирует выработку в организме фермента, способствующего предотвратить формирование опухоли.

Ученые из Калифорнийского Университета обнаружили, что содержащееся в брокколи индол-3-карбинол ингибирует рост в культуре клеток рака груди в ходе лабораторных исследований. Также способность индол-3-карбинола и эпигаллокатехин-3-галлата оказывать противоопухолевый эффект в отношении трансформированных клеток простаты сегодня доказана не только в лабораторных экспериментах, но и в рандомизированных клинических исследованиях [9].

Хотя ученые и подтверждают, что употребление брокколи способствует профилактике и лечению рака, результаты исследований не следует рассматривать изолированно. Антиканцерогенный эффект какого-либо отдельно взятого продукта питания не может быть оценен в отрыве от всех компонентов диеты. До сих пор не ясно, какое из веществ в большей степени -- лютеин, сульфорафан, индол-3-карбинол, изотиоцианат, или их комбинация в определенных количествах -- защищает организм от возникновения рака.

Принято считать, что совместное употребление капусты брокколи и томатов обладает свойством предотвращать рак. Профилактическое действие брокколи, а так же помидоров в отношении онкологических заболеваний известно сравнительно давно. Новость заключается в том, что их совместное потребление потенцирует антиканцерогенное действие.

Исследования проводились на ДСОСВиО в соответствии с темой 165.06 Госзадания ФАНО России.

Цель работы - разработать элементы технологии получения экологически чистого и доступного сырья из растений брокколи и вторичных продуктов переработки винограда и томата с целью получения БАД для профилактики социально значимых заболеваний.

Задачи исследований:

1) обоснование применения в качестве сырья для функциональных БАД вторичного растительного сырья - семян винограда, выжимок томатов, капусты брокколи, обработанных с применением метода механохимической активации, для повышения их потребительских и медико-биологических свойств;

2) определить оптимальные регламенты возделывания, элементы агротехники и способы защиты от вредителей и болезней винограда, томата и брокколи для получения экологически чистого сырья;

3) определить экономическую эффективность предлагаемых элементов получения экологически чистого сырья из растений брокколи и вторичных продуктов переработки винограда и томата;

Объект исследований:

Виноград - сорт Слава Дербента

Культура томата - сорта Ладжей и Дар Заволжья.

Брокколи - гибрид 292.

Результаты исследований и обсуждение

Проблема загрязнения окружающей среды и накопление тяжелых металлов (ТМ) в почвах приобрела глобальные масштабы. Ввиду индустриального и техногенного прогресса это неизбежно. Совершенно очевидным является и тот факт, что нет смысла пытаться получить экологически чистую продукцию на почвах с недопустимым содержанием ТМ. Установлено, что многие ТМ аккумулируются на поверхности почвы и образуют прочные комплексы с различными органическими соединениями. Гумусовое вещество и микроорганизмы в почвах вызывают их трансформацию, образование высокотоксичных соединений (например, метилртуть и алкил свинца) [10].

ТМ, попадая в организм человека, накапливаются по ходу биологической цепи: почва (вода) -- растение -- животное -- продукция -- человек. В условиях экологического неблагополучия раньше других систем реагируют иммунная, эндокринная и центральная нервная системы, вызывая широкий спектр функциональных расстройств. Затем появляются нарушения обмена веществ и запускаются механизмы формирования экозависимого патологического процесса. Токсичность «металлических ядов» объясняется связыванием их с соответствующими функциональными группами белковых и других жизненно важных соединений в организме. В результате нарушаются нормальные функции соответствующих клеток и тканей в организме, и наступает отравление, которое в ряде случае заканчивается онкологией и смертью [11].

Нами было предположено, что в условиях южной приморской зоны Дагестана почвы свободны от ТМ, т.к. практически нет крупных промышленных предприятий, загрязняющих окружающую среду. Ключевым моментом, как мы отмечали, является химическая безопасность получаемой продукции.

На начальном этапе исследований был проведен анализ на содержание тяжелых металлов в объектах исследований. Присутствие их в сырье для производства БАД выше допустимого означало бы нецелесообразность продолжения агробиологических исследований по разработке технологий получения экологически чистого сырья в связи потерей их актуальности.

Важным условием получения экологически чистого сырья является также использование щадящих режимов и регламентов защиты урожая и, таким образом, предотвращения накопления пестицидов в сырье для производства БАД. Это условие будет обеспечиваться за счет использования продукции устойчивых к биотическим стрессорам сортов винограда и томата. Здесь важно отметить особенность брокколи как объекта исследований - чем моложе растение, тем выше содержание в них биологически активных веществ. Следовательно, исследования направлены на поиск оптимального агроэкономически оправданного возраста растений брокколи в качестве сырья для получения БАД. Сбор растений, используемых в качестве сырья, целесообразно проводить до какой-либо обработки препаратами. Таким образом, мы в прямом смысле избегаем наличия пестицидов в готовой продукции, что позволяет производителю выпускать экологически чистую и безопасную продукцию, отвечающую современным требованиям СанПин.

Анализ содержания тяжелых металлов в растительном сырье изучаемых культур показал, что имеются различия по их накоплению в зависимости от культуры, а также от изучаемого органа определенной культуры.

Минимальное содержание тяжелых металлов отмечено у винограда - обнаружились свинец и медь, отсутствуют кадмий, мышьяк и ртуть - как в семенах, так и в кожице. При этом, содержание свинца в кожице в 15 раз выше, чем в семенах (табл.1).

Больше всего тяжелые металлы накапливают листья брокколи, мышьяк не был обнаружен вообще, а ртуть присутствует только в листьях. В основных головках не выявились мышьяк и ртуть, однако, в них содержание свинца и кадмия выше, чем в пазушных головках, а меди - наоборот (табл. 2).

Культура томата накапливает в выжимках больше всего свинца и кадмия, независимо от сорта. Не обнаружились в выжимках плодов томата мышьяк и ртуть. Накопление меди такое же, как и в семенах и кожице винограда (табл.3).

Таблица 1- Содержание тяжелых элементов в продуктах переработки винограда сорта «Слава Дербента», мкг/кг сухого вещества, 2014 г.

Таблица 2- Содержание тяжелых элементов в растениях брокколи «Гибрид 292», мкг/кг сухого вещества, 2014 г.

Таблица 3- Содержание тяжелых элементов в продуктах переработки томатов, мкг/кг сухого вещества, 2014 г.

Необходимо, однако, отметить, что содержание тяжелых металлов в изучаемых объектах исследований не выходят за пределы допустимых значений, установленных СанПин [15].

Таким образом, результаты первого этапа исследований по изучаемой проблеме показали, что в условиях приморской зоны южного Дагестана возможно получение сырья винограда, томата и брокколи для производства БАД, свободного от тяжелых металлов.

Заключение

Экспериментальные данные, полученные впервые в изучаемых условиях, показали, что при обычной агротехнике возделывания винограда, томата и брокколи в условиях приморской зоны южного Дагестана, где отсутствуют крупные промышленные предприятия, принципиально возможно получение свободной от тяжелых металлов продукции для производства БАД.

Биохимический анализ показал, что содержание тяжелых элементов в растительном сырье (брокколи, вторичные продукты переработки винограда и томатов) находится в допустимых пределах по требованиям СанПин.

Вторичные продукты переработки винограда содержат относительно меньше тяжелых металлов, в сравнении с выжимками томата и органами растений брокколи.

Агротехника томата и брокколи должна быть ориентирована на создание условий для растений, в которых будет отмечаться отсутствие тяжелых металлов или менее допустимого содержание в сырье для получения БАД.

Список использованных источников

1. Харченко В.И. Смертность от болезней системы кровообращения в России и в экономически развитых странах / В.И. Харченков Е.П. Кокорина, [и др.] // Аналитический обзор официальных данных Госкомстата, МЗ и СР России, ВОЗ и экспертных оценок по проблеме. Российский кардиологический журнал.- 2005.- № 2.- С.1.

2. Огай Ю.А. Биологически активные свойства полифенолов винограда и вина / Ю.А. Огай, В.А. Загоруйко, И.В. Богадельников [и др.] //«Магарач». Виноградарство и виноделие.- 2000.-№ 4. С.- 25-26.

3. Швец Н. Французский парадокс или роль красного вина в профилактике и лечении атеросклероза и ишемической болезни сердца / Н. Швец, О. Яценко // Проблемы питания и здоровья.- 1996.- № 2.- С. 4-9.

4. Вершинина О.Л. О возможности использования порошка из семян винограда при предварительной активации прессованных дрожжей / О.Л. Вершинина, З.И. Асмаева, Н.Н. Корнен, А.П. Бежко // Химия и компьютерное моделирование. Бутлеровские сообщения.- 2001.- № 5.

5. Мизин В.И. Эффективность применения полифенолов винограда в комплексном санаторно-курортном лечении больных с заболеваниями кардио-респираторной системы / В.И. Мизин, В.М. Монченко, В.В. Мешков [и др.] // Материалы науч. конф. «Биологически активные природные соединения винограда: применение в медицине продуктов с высоким содержанием полифенолов винограда». - Симферополь. - 2003.- С. 86-119.

6. Азизов А.П. Применение порошка из семян винограда для лечения эректильной дисфункции / А.П. Азизов, Р.Э. Казахмедов // Международный конгресс по андрологии. - Сочи, Дагомыс. 2009. 28-31 мая.

7. Казахмедов Э.Р. Фенольные вещества семян винограда в профилактике гипертонической болезни / Э.Р. Казахмедов, Р.Э. Казахмедов // Виноделие и виноградарство. - 2013. - №3. - С. 43 - 45.

8. Томаты и здоровье обзор иностранной литературы // Гавриш.- 2007.- №3.- С.40

9. Кисличенко В.С. Капуста брокколи -- Brassica oleracea L. var. italica Plenck. Аналитический обзор / И.Н. Владимирова, В.С. Кисличенко // Провизор.- 2007.- № 11.

10. Чиркова Т.Ф. Физиологические основы устойчивости растений / Т.Ф. Чиркова// СПб: Изд-во СПб. ун-та, 2002. 244 с.

11. Трофимов В.Т. Экологическая геология / В.Т. Трофимов, Д.Г Зилинг // Учебник. - М.: ЗАО "Теоинформмарк", - 2002. 415с.

12. Продовольственное сырье и пищевые продукты гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.3.2.1078-01 // СанПиН. - 2002.

Размещено на Allbest.ru