Листья осины как перспективный источник нутриентных элементов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Листья осины как перспективный источник нутриентных элементов

Корчин В.И.¹, Корчина Т.Я.¹, Нехорошева А.В.¹, Леонов В.В.¹, Леонова Л.В.¹,

Сазонова Н.А.¹, Бондаренко О.М.¹, Горников Н.В.²

1`Бюджетное учреждение высшего образования «Ханты-Мансийская государственная медицинская академия», Ханты-Мансийск

²ООО «Формула здоровья», Ханты-Мансийск

Доказано, что все жизнеобеспечивающие биохимические процессы в организме зависят от веществ, которые входят в состав многих биологически активных веществ, соединяясь с белками, углеводами, составляют структуру ферментов, витаминов, гормонов. При их недостатке эти жизненно важные структуры организма «начинают сбоить», вызывая нарушения, проявляющиеся в виде различных симптомов и заболеваний Обнаружены региональные отклонения в обеспеченности изучаемых биоэлементов в зависимости от возраста, гендерной принадлежности и профессиональной деятельности, в том числе дефицит калия, кальция, магния и др. нутриентных элементов. Отличительной особенностью Тюменского Севера является преимущественно пришлый характер населения. Региональные особенности дисбаланса макро- и микроэлементов диктуют необходимость поиска источников соответствующих биоэлементов в растениях, произрастающих на территории округа. Исследованы экстракты густые водные из листьев осины обыкновенной. Определено, что при использовании густых водных экстрактов листа осины для оптимизации питания и коррекции витаминно-минерального статуса рекомендуемая доза приема не должна превышать 2-4 г в сутки. Доминирующим элементом является марганец и магний (2,3 и 16,5% от адекватного уровня суточного потребления элементов для взрослого человека соответственно).

Ключевые слова: нутриенты, листья осины, химический элементный состав сырья, специальные пищевые продукты, дисбаланс макро- и микроэлементов.

ASPEN LEAVES AS PERSPECTIVE SOURCE OF NUTRIYENTNY ELEMENTS

Korchin V.I.¹, Korchina T.Y.¹, Nekhorosheva A.V.¹, Leonov V.V.¹, Leonova L.V.¹, Sazonova N.A.¹, Bondarenko O.M.¹, Gornikov N.V.²

'Khanty-Mansi state medical academy, Khanty-Mansiisk

²Company "A health formula", Khanty-Mansiisk

В районах Крайнего Севера и приравненных к ним местностях, полностью или частично занимающих 11 млн квадратных километров, проживает порядка 12 млн человек [1]. Экстремальные условия проживания населения в северных регионах усугубляются воздействием антропогенного загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами, пестицидами и т.д. [2]. Серьезное воздействие на здоровье и качество жизни северянина оказывает и имеющийся дисбаланс химических элементов в почве и воде северных территорий.

Наши многолетние исследования в рамках комплексной программы «Механизмы адаптации и гомеостаза у человека в норме и при патологии в условиях северных территорий» показали, что проживание человека в климатогеографических условиях Севера приводит к ускоренному исчерпанию резервов организма человека и невозможности его адаптации к новым условиям [3-5], что приводит к развитию экологически обусловленных патологий и осложненным течениям социально значимых хронических заболеваний и, возможно, к преждевременной смерти, примерно на 10-15 лет раньше по сравнению со средней полосой России [6-8].

Вопросы здоровья населения северных территорий, особенность воздействия специфических северных природных факторов на человеческий организм актуальны в целях обеспечения профилактики заболеваний и формирования здорового образа жизни для коррекции переходных дезадаптационных и донозологических состояний организма [9-11].

Микроэлементы играют значительную роль в процессах адаптации, обеспечивая механизмы саморегуляции организма независимо от меняющихся параметров внешних условий [12; 13].

В настоящее время имеется большой блок исследований, во главу угла которых поставлена проблема изучения влияния микроэлементов на обмен веществ [14-16]. Биогеохимическая среда обитания тесно связана с жизнеобеспечением организма и адаптивными и дезадаптивными процессами, происходящими в организме человека. В результате на примере северных территорий можно говорить о возникновении специфической «северной патологии». В связи с тем что здесь преимущественно пришлое население, проживает на территории ХМАО-Югры менее 60-70 лет, популяционная адаптация не сформировалась к условиям региона [17; 18]. Для территории характерен недостаток кальция, магния, йода, селена и др. химических элементов, что влечет возникновение биогеохимических эндемий [19; 20]. осина экстракт атомноэмиссионный спектрометрия

Целью нашего исследования являлось изучение возможности использования листьев осины обыкновенной в качестве сырья для получения густых экстрактов, содержащих нутриентные элементы.

Использование растений, произрастающих в регионе Ханты-Мансийского автономного округа - Югры, для производства функционально-пищевых ингредиентов для спортивного, диетического и лечебного питания позволит значительно расширить сырьевую базу предприятий пищевой промышленности РФ и частично отказаться от импортного сырья. В связи с этим разработка возможных направлений использования дикорастущих растений Сибири при производстве специализированных пищевых продуктов и биологически активных добавок к пище является актуальной проблемой. Одними из растений, потенциал которых с позиций технологий общественного питания, биотехнологий, современной медицины и фармации раскрыт далеко не в полой мере, является семейство Ивовых (Salicaceae). Растения семейства Ивовые широко распространены по территории России, Ханты-Мансийского автономного округа - Югры и могут являться лекарственным и пищевым растительным сырьем [21]. Несмотря на многочисленные исследования [22-24], уровень знаний о свойствах и химическом составе вегетативных частей растений данного вида недостаточен [25-27], что объясняется большим их природным разнообразием [27], влиянием на химический состав различных внешних факторов [28].

Материал и методы исследования

Для проведения исследований в рамках города Ханты-Мансийска нами были отобраны образцы растительного сырья (осина обыкновенная (Populus tremula L.)) на территории г. Ханты-Мансийска. Растительное сырье было собрано в последней декаде августа 2017 г. Сбор листьев осуществлялся с веток средней части кроны деревьев. Листья высушивали в тени в проветриваемом помещение до содержания влаги 5-10%. После высушивания растительное сырье механически измельчали до размера частиц менее 1 мм при помощи лабораторной мельницы.

В качестве экстрагента использовали дистиллированную воду при соотношении сырье-экстрагент 1:10 методом бисмацерации. Были взяты два равнозначных объёма экстрагента. Измельченное растительное сырье заливали первым объемом экстрагента и оставляли на трое суток для получения извлечения, которое далее сливали. Уже проэкстрагированную растительную массу отжимали и заливали повторно определенным объемом экстрагента на 24 часа. Оба извлечения объединяли, очищали от балластных веществ отстаиванием при температуре 8 °С в течение трех суток. Далее продолжали очистку от хлорофилла и смолистых веществ фильтрованием через бумажные фильтры. Полученный объем упаривали до состояния вещества, характеризуемого влажностью не более 40%.

Анализ неорганических макро- и микроэлементов производился методом атомноэмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС) на базе ООО «Микронутриенты» г. Москва.

Навеску 1,5 г пробы помещали в тефлоновый контейнер и добавляли 1,5 мл концентрированной азотной кислоты. Разложение пробы проводилось в микроволновой печи Berghofspeedwavefour в течение 20 минут при температуре 170-180 °С. После разложения содержимое контейнера доводилось деионизованной водой чистотой 18 мОм до конечного объема 15 мл.

Анализ образца проводился методом масс-спектрального анализа на приборе NexION 300D (Perkin Elmer Inc., Shelton, CT 06484, USA), оснащенном газонаполняемой ячейкой системы DRC для удаления интерференций и семипортовым дозирующим клапаном FAST, а также автодозатором ESISCDX4 (Elementa lScientificInc., Omaha, NE 68122, USA).

ИСП-МС система подготавливалась к работе согласно заводским спецификациям и калибровалась путем внешней калибровки по многоэлементным стандартам. Стандарты, содержащие по 0,5, 5, 10 и 50 мкг/л полный спектр определяемых элементов, готовились перед началом работы из набора опорных растворов Universal Data Acquisition Standards Kit (#N9306225, Perkin ElmerInc.) путем разбавления в дистиллированной деионизованной воде, подкисленной 1% HNO3. Для учета неполного соответствия матриц образцов и калибровочных растворов по кислотности и вязкости, при анализе применялась внутренняя стандартизация online по изотопу иттрий-89. Внутренний стандарт, содержащий 10 мкг/лУ, готовился из опорного стандарта иттрия (#N9300167, Perkin ElmerInc.) на матрице, содержащей 8% 1-Butanol ((#1.00988, MerckKGaA), 0,8% TritonX-100 (Sigma #T9284 Sigma- Aldrich, Co.), 0,02 % TMAH (#20932, Alfa-Aesar, WardHill, MA 01835 USA) и 0,02% EDTAcid (Sigma#431788 Sigma-Aldrich, Co). В таблице 1 представлены условия анализа представленных образцов.

Таблица 1

Условия анализа

Результаты исследования и их обсуждение

По результатам троекратного определения для средних значений полученных величин рассчитывались доверительные интервалы (а=0,95). В результате эксперимента было определено содержание ряда химических элементов в экстрактах растительного сырья (листья осины обыкновенной) (табл. 2). Исходя из полученных данных (табл. 2), максимальный процент от адекватного уровня потребления демонстрирует марганец, но и он не превышает верхний допустимый уровень потребления. Оценку биологической и пищевой ценности предлагаемых экстрактов в работе проводили на основе данных, регламентированных МР 2.3.1.1915-04, СанПиН 2.3.2.1078-01, ТР ТС 022/2011 МР 2.3.1. 2432-08 и согласованных с международными нутрициологическими нормами для различных групп населения РФ. Данные демонстрируют определенную количественную согласованность (разночтения в значениях не выходят за пределы 20-30%) гигиенических и нутрициологических норм по большинству показателей. Поскольку реальный дефицит большинства микроэлементов в рационе современного человека обычно находится в пределах от 20 до 50% от их рекомендуемой нормы потребления, то нижний предел содержания в предлагаемых для использования продуктах должен быть не менее 20-50% рекомендуемой нормы потребления этих веществ в суточной дозе. При определении верхнего предела содержания, допустимого к употреблению для человека, уже имеющего дефицит ряда элементов, необходимо исходить из соображений безопасности и ориентироваться на верхние допустимые уровни потребления МР 2.3.1.1915-04. Таким образом, при использовании густых водных экстрактов листа осины для оптимизации питания и коррекции витаминно-минерального статуса рекомендуемая доза приема не должна превышать 2-4 г в сутки, что будет соответствовать адекватному уровню суточного потребления элементов для здорового взрослого человека, не превышающему безопасный для здоровья предел потребления с учетом потребления нутриентных элементов в составе продуктов питания в соответствии с «Нормами физиологической потребности в пищевых веществах и энергии» (1991) и рекомендациями ФАО-ВОЗ [27; 28].

Таблица 2

Биологически активные химические элементы в продуктах водной экстракции листьев осины обыкновенной

* С1П1 - специализированные пищевые продукты.

** БАД - биологически активные добавки.

*** Не превышает верхний допустимый уровень потребления.

Рассмотрим физиологические аспекты влияния изучаемых биоэлементов на организм человека. Важнейшими внутриклеточными элементами-электролитами являются калий (К), натрий (Na) и магний (Mg), и их дисбаланс в организме способен вызвать серьезные нарушения в функционировании биохимических процессов [28]. Снижение концентрации калия может быть вызвано избыточным поступлением в организм Na при избыточном потреблении поваренной соли, сахарном диабете, нарушении выделительной функции почек, склонности к гипертонии, отекам, при неврозах. Натрий - антагонист калия и лития [9]. Снижение содержания магния является обычным явлением для людей, подвергающихся хроническим стрессам. Избыток магния может приводить к дефициту кальция и фосфора [28]. Повышению усвоения кальция из пищи способствует двигательная активность. Избыток кальция в организме может вызывать дефицит цинка и фосфора. Но кальций является антагонистом свинца. При наличии одновременного недостатка в организме кальция и магния первоочередным является устранение дефицита магния [10]. Дефицит фосфора может вызывать слабость, утомляемость, мышечные боли, снижение функции печени. При избыточных концентрациях фосфора может снижаться содержание кальция, что создает риск возникновения остеопороза, и марганца [8-10]. Но прием препаратов, содержащих Са, опять же усугубляет дефицит Mn, так как затрудняет его усвоение в организме. Избыток магния способствует развитию астенических расстройств: повышению утомляемости, сонливости, снижению активности, ухудшению памяти, затруднению усвоения Mg и Cu [8; 27].

В настоящее время в ряде работ установлено [5; 29; 30], что исследование биосубстратов (ногти, волосы) при скрининговой оценке элементного статуса на индивидуальном и популяционном уровнях дает информативную и объективную картину для изучения функционального состояния организма человека. Исследования биосубстратов с целью изучения элементного статуса населения ХМАО-Югры, проведенные в течение 2005-2017 гг., обнаружили следующие отклонения в обеспеченности изучаемых биоэлементов в зависимости от возраста, гендерной принадлежности и профессиональной деятельности:

1) дефицит Na и Mn отмечался достаточно редко;

2) недостаточная обеспеченность организма К характеризовала элементный статус 40,8-17,4% взрослых некоренных жителей округа;

3) самые значительные отклонения в обеспеченности жизненно важными химическими элементами были выявлены нами в отношении Са: его недостаток (от умеренного до глубокого) был обнаружен у 42,6-32,9% взрослого населения северного региона;

4) дефицит Mg различной степени выраженности был обнаружен у 27,3-20,4% обследованных лиц из числа жителей ХМАО;

5) значительно реже мы выявляли недостаточную обеспеченность организма Р - 18,510,4%;

6) в разных группах обследованных лиц ХМАО был выявлен дефицит Со примерно у трети-четверти взрослого населения [10].

Обращает на себя внимание широко распространенный дефицит Са и Mg среди взрослого населения ХМАО. Помимо недостаточного потребления с продуктами питания, значимую роль в столь выраженной недостаточности двух биоэлементов играет химический состав природных вод Западной Сибири. Исследованиями установлен физиологически несбалансированный минеральный состав питьевой воды ХМАО: средние величины концентрации Са в водопроводной воде городов Сургута, Ханты-Мансийска, Нягани и Нефтеюганска оказались примерно в 6 раз ниже предельно допустимых уровней (ПДК), а Mg - в 3,5 раза ниже ПДК на фоне оптимальной концентрации Mn [28; 29].

Дефицит Na встречался в исследуемой популяции жителей ХМАО исключительно редко, значительно чаще мы наблюдали его избыток. Это можно объяснить, во-первых, достаточным содержанием данного химического элемента в большом количестве продуктов питания, а во-вторых, привычкой досаливать пищу.

Недостаточная обеспеченность Р также наблюдалась нечасто, что обусловлено широким диапазоном продуктов питания, содержащих этот биоэлемент [9; 10; 28].

Важно подчеркнуть достаточно часто встречаемый дефицит обеспеченности важнейшим химическим элементом для сердечно-сосудистой и нервной систем - калием (40,8-17,4%) [27]. Обеспеченность организма К, Са и Mg для нормального

функционирования сердечно-сосудистой системы, Са, Р, Mg, Mn для костно-суставной системы, Na и К для водно-электролитного баланса и Со для кроветворной системы крайне важна, и дисбаланс данных элементов влечет опасность нарушений ионного гомеостаза и процессов жизнеобеспечения организма [10; 11; 31].

Профилактика и лечение заболеваний препаратами микроэлементов, с одной стороны, процесс длительный, т.к. при их дополнительном введении в виде фармакологических препаратов или БАД к пище они, как правило, медленно накапливаются в организме, а с другой стороны, абсолютно безопасный и демонстрирующий высокий терапевтический эффект при контроле адекватности содержания элементов в организме конкретного человека [9].

Оптимизация (исходя из региональной специфики) баланса микронутриентов, в первую очередь макро- и микроэлементов, является важнейшим направлением воздействия на демографические показатели региона и страны в целом, такие как рождаемость, продолжительность жизни и смертность. Вследствие этого необходима разработка и внедрение научно обоснованных региональных программ по коррекции элементного статуса населения, направленных на улучшение демографической ситуации, повышение качества жизни населения и уровня общественного здоровья [30; 31].

Заключение

Таким образом, для коррекции элементного статуса населения ХМАО-Югры могут быть использованы различные подходы: добавки в основные продукты питания примексов, прием витаминно-минеральных комплексов и биологически активных веществ. В то же время региональные особенности дисбаланса макро- и микроэлементов диктуют необходимость поиска источников соответствующих биоэлементов в растениях, произрастающих на территории округа. Определено, что экстракты густые водные из листьев осины обыкновенной могут быть рекомендованы к использованию для оптимизации питания и коррекции витаминно-минерального статуса, рекомендуемая доза приема не должна превышать 2-4 г в сутки. Доминирующим элементом является марганец и магний (2,3 и 16,5% от адекватного уровня суточного потребления элементов для взрослого человека соответственно).

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 18-43-860003 р_а

1. Еникеев А.В. Влияние природных факторов Кольского Севера на состояние здоровье человека: автореф. дисс. ... канд. мед.наук. М., 2009. 24 с.

2. Корчин В.И., Корчина Т.Я., Лапенко И.В., Макаева Ю.С., Казанцева О.В. Влияние техногенного загрязнения на окружающую среду и состояние здоровья населения ХМАО- Югры // Актуальные вопросы современной фундаментальной и клинической медицины: материалы научно-практической конференции (Ханты-Мансийск, 27-28 ноября 2014 г.). Ханты-Мансийск: Научный медицинский вестник Югры. 2014. № 1-2 (5-6). С. 101-105.

3. Хакназаров С.Х., Корчина Т.Я., Корчина И.В. Социоэкологические факторы здоровья коренного населения ХМАО-Югры. Ханты-Мансийск: ООО «Печатный мир», 2013. 124 с.

4. Бобровницкий И.П., Яковлев М.Ю, Нагорнев С.Н., Худов В.В., Скальный А.В., Рахманин Ю.А Научные и организационно-методологические основы реализации приоритетных проектов медицины окружающей среды как интегративного профилактического направления медицинской науки и практического здравоохранения // Микроэлементы в медицине. 2017. Вып. 18. № 2. С. 3-9.

5. Скальный А.В. Микроэлементы. Изд. 4-е, переработанное. М.: «Фабрика блокнотов», 2018. 295 с.

6. Радыш И.В., Скальный А.В. Введение в медицинскую элементологию. М.: РУДН, 2015. 200 с.

7. Вильмс Е.А., Гогадзе Н.В., Турчанинов Д.В., Корчина Т.Я. Сравнительный анализ элементного состава волос городских жителей Западной Сибири // Гигиена и санитария. 2015. № 7. С.99-103.

8. Корчин В.И., Корчина Т.Я., Макаева Ю.С., Лапенко И.В., Гребенюк В.Н. Биоэлементные маркеры антиоксидантного статуса у водителей и работников автозаправочных станций северного региона // Экология человека. 2016. № 6. С. 9-14.

9. Корчина Т.Я., Лубяко Е.А. Корреляционные связи между избыточной массой тела и элементным статусом у жителей северного региона // Врач-аспирант. 2016. №1 (74). С. 167174.

10. Чегус Л.А., Корчин В.И., Корчина Т.Я. Особенности элементного статуса у беременных женщин с макросомией плода // Экология человека. 2017. № 2. С. 47-51.

11. Кудрин А.В., Громова О.А. Микроэлементы в иммунологии и онкологии. М.: ГЭОТАР- Медиа, 2007. 544 с.

12. Нотова С.В., Мирошников С.В., Барабаш А.А. Особенности элементного статуса у лиц с различным уровнем липидного обмена // Технологии живых систем. 2010. Т. 7. № 37. С. 3134.

13. Пастушкова Е.В., Заворохина Н.В., Вяткин А.В. Растительное сырье как источник функционально-пищевых ингредиентов // Вестник ЮУрГУ. Серия «Пищевые и биотехнологии». 2016. Т. 4. № 4. С. 105-113.

14. Зайцева Н.В. Биологически активные препараты для растениеводства из растительного сырья южной Якутии // Успехи современной науки. 2017. № 17-7. С. 30-35.

15. Дейнеко И., Фаустова Н. Элементный и групповой химический состав коры и

древесины осины // Химия растительного сырья. 2015. №1. С. 51-62.

DOI:10.14258/jcprm.201501461.

16. Stepanova E.V., Belyanin M.L., Filimonov V.D. Synthesis of acyl derivatives of salicin, salirepin, and arbutin. Carbohydrate Research. 2014. Vol. 388. P. 105-111.

17. Некрасова В.Б., Безбородова Т.Г. Получение и применение биокорректоров питания из биомассы дерева. СПб, 2017. С. 197.

18. Лакарова Е.В., Грабеклис А.Р., Скальный А.В. Одновременное изучение элементного состава волос и цельной крови человека при техногенных воздействиях малой интенсивности // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2011. № 3. С. 60-64.

19. Василевская JI.C., Охнянская Л.Г. Физиологические основы проблемы питания // Вопросы питания. 2002. № 2. С. 42-45.

20. Волгарев М.Н. О нормах физиологических потребностей человека в пищевых веществах и энергии: ретроспективный анализ и перспективы развития // Вопросы питания. 2000. № 1/2. С. 3-7.

21. Ушкалова А.В., Илларионова Т.С. Фенольные соединения и элементный состав почек осины обыкновенной // Сибирский медицинский журнал. 2011. № 6. С. 10-14.

22. Левицкая Ю.Ф., Легостева А.Б. Микроскопический и товароведческий анализы осины листьев (Populus tremula L.) как перспективного вида лекарственного растительного сырья // Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции. 2010. № 65. С. 80-81.

23. Bate-Smith E.E., Bot J.L. The phenolic constituents of plants and their taxanomic significance. 1962. Vol. 58. P. 95-173.

24. Лобанова И.Ю., Турецкова В.Ф. Выделение и изучение состава флавоноидов листьев осины обыкновенной // Химия растительного сырья. 2011. № 2. С. 117-122.

25. Nomenclature Committee of the International Union of Biochemistry and Molecular Biology (NC-IUBMB). [Электронный ресурс]. URL: www.sbcs.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme (дата обращения: 10.02.2019).

26. Турецкова В.Ф., Лобанова И.Ю., Рассыпнова С.С., Талыкова Н.М. Осина обыкновенная как перспективный источник получения препаратов противоязвенного и противовоспалительного действия // Сибирский медицинский журнал. 2011. № 5. С. 106-111.

27. Лобанова И.Ю. Фитохимическое и технологическое исследование листьев осины обыкновенной: автореф. дис. ... канд. фарм. наук. Пермь, 2012. 26 с.

28. Единые санитарно-эпидемиологические и гигиенические требования к продукции (товарам), подлежащей санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю) (с изменениями на 10 мая 2018 года), утвержденные решением Комиссии таможенного союза N 299 от 28 мая 2010 года. [Электронный ресурс]. URL: http://docs.cntd.ru/document/902249109 (дата обращения 11.002.2019).

29. МР 2.3.1.2432-08 Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации. Методические рекомендации. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2009. 36 с.

30. Скальный А.А. Оценка и коррекция элементного статуса населения - перспективное направление отечественного здравоохранения и экологического мониторинга // Микроэлементы в медицине. 2018. Т.19. Вып.1. С. 5-13.

31. Корчин В.И., Беспалова Т.В., Лапенко И.В. Эколого-физиологические проблемы адаптации и обеспеченности микронутриентами населения ХМАО-Югры // Интеграция науки и практики: итоги, достижения и перспективы: материалы научно-практической конференции (Тюмень, 6 июня 2013 г.). Тюмень. С. 91-92.

Размещено на Allbest.ru