СПОСОБ ОЦЕНКИ АНТИОКСИДАНТНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА ПИЩЕВЫХ ВЕЩЕСТВ
METHOD FOR EVALUATION OF ANTIOXIDANT-AND-ENERGY POTENTIAL OF FOOD SUBSTANCES

i
Изобретение относится к медицине, фармации, биологии, пищевой промышленности и позволяет проводить поиск пищевых веществ и биологически активных добавок к питанию с высоким соотношением антиоксидантного потенциала и энергетической ценности (AE) для дальнейшего использования их при коррекции метаболических нарушений в организме.
Организм человека находится в постоянном взаимодействии с множеством неблагоприятных факторов окружающей среды, таких как радиация, УФ-излучение, ксенобиотики, патогены, что приводит к образованию в организме избыточного количества свободных радикалов и усилению неконтролируемых реакций свободнорадикального окисления, тем самым вызывая дисбаланс в антиоксидантном статусе и развитие ряда заболеваний [Владимиров Ю.А. Свободные радикалы в биологических системах. // Соросовский образовательный журнал. - 2000. - №12. - С.13-19, Christen, Y. Oxidative stress and Alzheimer's disease. Am. J. Clin. Nutr. - 2000. - V.71. - P.621-629]. В связи с этим необходимо проводить коррекцию дисбаланса функционирования антиоксидантной системы с помощью, в частности пищевых веществ, антиоксидантные свойства которых обусловлены такими биологически активными веществами как фенольные соединения, витамины, протеины, сахара, карбоновые и аминокислоты [Лакомкин В.Л., Коновалова Г.Г., Каленикова Е.И., Заббарова И.В., Каминный А.И., Тихазе А.К., Ланкин В.З., Рууге Э.К., Капелько В.И. Изменение антиоксидантного статуса миокарда под влиянием коэнзима Q10 при окислительном стрессе. // Биохимия. - 2005. - Т.70, вып.1. - С.97-104, Young, I.S.; Woodside, J. V. Antioxidants in health and disease // J. Clin. Pathol. - 2001. - V.54. - P.176-186, Davies, К.J.A. Oxidative stress, antioxidant defenses, and damage removal, repair, and replacement systems // IUBMB Life. - 2000. - V.50. - P.279-289]. Поэтому определение антиоксидантной активности пищевых продуктов является одним из показателей, определяющих их биологическую ценность [Xianli Wu, Gary R. Beecher, Joanne M. Holden, David B.Haytowitz, Susan E.Gebhardt, Ronald L. Prior. Lipophilic and Hydrophilic Antioxidant Capacities of Common Foods in the United States // Journal Agricultural and Food Chemistry. - 2004. - Vol.52, N 12. - P.4026-4037].
Другой важной проблемой является потребление пищи с энергетическими показателями, адекватными физиологической потребности человека, что является ключевым моментом в борьбе с одной из главных проблем здравоохранения цивилизованных стран - избыточной массой тела и ожирением, так как эпидемия ожирения во всех развитых странах представляет собой одну их важнейших проблем здравоохранения. По данным Европейского региона ВОЗ показатели распространенности ожирения увеличились за последние два десятилетия в три раза. Эти данные объясняют возрастание сопряженных с ожирением неинфекционных болезней, сокращение ожидаемой продолжительности жизни и ее качества. Новым направлением профилактики и лечения ожирения является использование микронутриентов с антиоксидантными свойствами, оптимизирующих обмен (жировой и углеводный) и препятствующих возникновению заболеваний, являющихся осложнениями ожирения [Гичев Ю.Ю., Гичев Ю.П. Руководство по биологически активным пищевым добавкам. - M.: «Триада-Х», 2001. - 232 с.].
Применение синтетических антиоксидантов ограничено из-за их возможного токсического действия, что проводит к необходимости поиска альтернативных соединений в пищевых продуктах, обладающих высокой антиоксидантной активностью и безвредных для человека [Joshipura К.J., Hu F.В., Manson J.Е., Stampfer М.J., Rimm Е.В., Speizer F.E., Colditz G., Ascherio A., Rosner В., Spiegelman D., Willett W.С. The effect of fruit and vegetable intake on risk for coronary heart disease // Ann. Intern. Med. - 2001. - V.134. - P.1106-1114].
Известен способ определения антиоксидантной емкости пищевых веществ [Hong Wang, Guohua Cao, Ronald L. Prior. Oxygen Radical Absorbing Capacity of Anthocyanins // Journal Agricultural and Food Chemistry. - 1997. - Vol.45, N 2. - P.304-309], основанный на способности антиоксидантов взаимодействовать с активными формами кислорода, которые на завершающей стадии анализа взаимодействуют с люминесцентным зондом (флуоресцирующим оптически активным субстратом флуоресцеином). При более высоком содержании антиоксидантов в пищевом образце наблюдают уменьшение флуоресценции в сравнении с контрольным образцом. В дальнейшем полученные результаты сравнивают с антиоксидантной емкостью стандартного антиоксиданта (водорастворимое производное витамина Е-Trolox-6-гидрокси-2,5,7,8-тетраметил-хроман-2-карбоксикислота) и выражают в виде показателя ORAC (oxygen radical absorption capacity - способность абсорбировать кислородные радикалы).
Указанный способ имеет следующие недостатки:
а) недостоверность антиоксидантной емкости продуктов, которую определяют только по способности пищевых веществ взаимодействовать с пероксильным радикалом 2,2'-азобис(2-амидинопропан)дигидрохлорид (ААРН), при этом не учитывается способность пищевых веществ участвовать в регенерации компонентов эндогенной антиоксидантной системы организма, что снижает возможности метода при скрининговом поиске потенциальных антиоксидантов с косвенной антиоксидантной активностью;
б) трудоемкий, недостаточно оперативный, требует высококвалифицированного персонала и применения дорогостоящего оборудования, кроме того, для получения активных форм кислорода применяют долгоживущие радикалы, что значительно повышает стоимость каждого анализа;
в) не проводят комплексного определения соотношения антиоксидантного потенциала и энергетической ценности пищевых веществ, что не позволяет учитывать антиоксидантно-энергетический потенциал, необходимый для дозированного использования антиоксидантных эквивалентов в условиях потребления особо высокоэнергетичных (400-900 ккал на 100 г вещества) и высокоэнергетичных (250-400 ккал на 100 г вещества), что может вести в условиях избыточного поступления восстановительных эквивалентов на фоне высококалорийного рациона к стимуляции анаболических процессов в организме, например липогенеза, а следовательно, - к развитию ожирения.
Способ неэффективен из-за указанных недостатков, поэтому остается актуальной задачей разработка новых методов определения, сочетающих экспрессивность с достоверностью и высокой воспроизводимостью полученных данных [Шарафутдинова Е.Н., Инжеватова О.В., Тоболкина Н.В., Иванова А.В., Брайнина Х.З. Потенциометрический метод определения антиоксидантной активности: оценка основных метрологических характеристик // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2008. - Т.74, №6. - С.9-14].
c
За ближайший аналог принят способ [Пахомов В.П., Яшин Я.И., Яшин А.Я., Багирова В.Л., Арзамасцев А.П., Кукес В.Г., Ших Е.В. Способ определения суммарной антиоксидантной активности биологически активных веществ. Патент на изобретение Российской Федерации №2238554], включающий подготовку проб анализируемого и стандартного веществ, их окисление и расчет показателя антиоксидантной активности. Окисление анализируемого и стандартного вещества проводят электрохимически путем непосредственной поочередной подачи подготовленных проб в термостатируемую электрохимическую ячейку амперометрического детектора с получением сигналов в виде соответствующих импульсов электрического тока, усиление сигналов, регистрацию в виде дифференциальных выходных кривых и расчет площадей полученных пиков анализируемого (S) и стандартного (S) веществ, при этом расчет показателя антиоксидантной активности (АОА) осуществляют по следующей формуле:
a
где S - площадь пика анализируемого препарата;
c
S - площадь пика стандарта;
c
m - навеска стандарта;
c
V - объем раствора стандарта, мл;
Р - чистота используемого стандарта, %;
n - разбавление анализируемого препарата.
Указанный способ имеет следующие недостатки:
а) определяют только потенциальную (косвенную) суммарную антиоксидантную активность с помощью амперометрического метода без учета способности антиоксидантных веществ участвовать в непосредственном связывании свободных радикалов (прямой антирадикальный эффект), что затрудняет дозированное применение антиоксидантов при заболеваниях, сопровождающихся окислительным стрессом;
б) не проводят учет энергетической ценности пищевых веществ, для которых проводят определение суммарной антиоксидантной активности, что не позволяет учитывать антиоксидантно-энергетический потенциал, необходимый для дозированного использования антиоксидантных эквивалентов в условиях потребления особо высокоэнергетичных (400-900 ккал на 100 г вещества) и высокоэнергетичных (250-400 ккал на 100 г вещества), что может вести в условиях избыточного поступления восстановительных эквивалентов на фоне высококалорийного рациона к стимуляции анаболических процессов в организме, например, липогенеза, а следовательно, к развитию ожирения;
в) отсутствует комплексный подход в изучении антиоксидантного потенциала пищевых веществ, поскольку они могут содержать не только восстановительные эквиваленты, но и прооксидантные факторы (элементы переменной степени окисления - железо, медь, марганец, кобальт и др.), что необходимо учитывать при введении таких пищевых веществ в рацион, так как вместо прогнозируемого антиоксидантного эффекта по результатам проведенной суммарной амперометрии, в организме эти вещества способны в итоге проявить противоположный (прооксидантный) эффект, что приведет к усилению нарушений метаболизма в условиях окислительного стресса.
Способ отличается низкой эффективностью из-за указанных недостатков, так как недостоверен.
Задача - повышение достоверности определения АОА путем комплексной оценки антиоксидантной активности пищевых веществ с учетом их энергетической ценности, что позволит ранжировать пищевые вещества по биологической ценности для коррекции метаболических нарушений, вызванных окислительным стрессом при особых физиологических состояниях и свободнорадикальной патологии.
i
vitC
i
vitC
i
L
i
L
i
i
Сущностью изобретения является способ оценки антиоксидантно-энергетического потенциала (AE) пищевых веществ, включающий лабораторный анализ проб пищевых веществ и стандартного раствора аскорбиновой кислоты (AOA, в нА·с), отличающийся тем, что определяют комплекс показателей: суммарную антиоксидантную активность пищевых веществ (AOA) электрохимическим методом в нА·с, ее значения соотносят с показателями стандарта (AOA), дополнительно выявляют максимум вспышки хемилюминесценции пищевого вещества (MBXЛ) и контрольного раствора люминола (МВХЛ) в условных единицах (усл. ед.), площадь хемилюминесценции пищевого вещества (ПХЛ) и контрольного раствора люминола (ПХЛ) в единицах площади (ед. пл.), энергетическую ценность пищевого вещества (E) в килоджоулях (кДж), далее вычисляют AE по формуле и выражают в мг/л·кДж:
i
i
i
vitC
i
L
i
L
i
AE=[K·(AOA/AOA)/(ПХЛ/ПХЛ·MBXЛ/МВХЛ)]/E, где
i
K - коэффициент разведения опытной пробы с пищевым веществом для электрохимического исследования, кратность разведения
i
и чем выше положительные значения AE, тем более высокий антиоксидантно-энергетический потенциал пищевого вещества и данные значения используют для определения возможности применения пищевого вещества в рационе питания для метаболической коррекции окислительного стресса при особых физиологических состояниях и свободнорадикальных патологиях.
Техническим результатом изобретения является:
1) возможность с помощью комплексного подхода одновременно определять как потенциальную антиоксидантную емкость пищевых веществ амперометрическим методом, позволяющую оценивать их способность участвовать в регенерации низкомолекулярных факторов эндогенной антиоксидантной системы в организме, так и выраженность у пищевых веществ антирадикального эффекта, выявляемого хемилюминесцентным методом по их способности снижать интенсивность свободнорадикального окисления, индуцируемых активными формами кислорода в тест-системах in vitro, что важно для прогнозирования итогового эффекта действия пищевого вещества после поступления в организм;
2) способ учитывает энергетическую ценность пищевого вещества, для последующей оценки антиоксидантно-энергетического потенциала, позволяющего корректировать пищевой рацион при высокой калорийности составляющих его веществ, позволяя осуществлять профилактику развития ожирения;
3) позволяет проводить определение как кратковременного антиоксидантного эффекта пищевых веществ по максимуму вспышки хемилюминесценции, так и пролонгированный антирадикальный эффект пищевых веществ по площади хемилюминесценции, что повышает информативность применяемого способа;
4) использует для оценки антиоксидантно-энергетического потенциала технически несложные, высокочувствительные, хорошо воспроизводимые методы (амперометрический, хемилюминесцентный), позволяющие проводить скрининговые исследования веществ для составления пищевого рациона по коррекции явлений окислительного стресса.
Способ осуществляют следующим образом
Исследуемые пищевые вещества растворяют в специальном элюенте (2,2 мМ раствор ортофосфорной кислоты) в соотношениях 1:10-1:1000, для сухих пищевых веществ предварительно проводят стандартизированную предподготовку (гомогенизацию, экстракцию) с последующим разведением элюентом. Кратность разведения для каждого из изученных пищевых веществ будет в последующем учтена при интегральном определении антиоксидантно-энергетического потенциала.
ст
Суммарную антиоксидантную активность определяют по методу [Пахомов В.П., Яшин Я.И., Яшин А.Я., Багирова В.Л., Арзамасцев А.П., Кукес В.Г., Ших Е.В. Способ определения суммарной антиоксидантной активности биологически активных веществ. Патент на изобретение №2238554] в модификации [Басов А.А., Федосов С.Р., Канус И.С., Еремина Т.В., Пшидаток Д.В., Малышко В.В. Современные способы стандартизации антиоксидантных лекарственных средств и биологически активных добавок // Современные проблемы науки и образования. - 2006. - №4. - Приложение №1, с.149] и выражают в мг/л по отношению к антиоксидантной активности аскорбиновой кислоты. Окисление анализируемого и стандартного вещества проводят электрохимически путем непосредственной поочередной подачи подготовленных проб в термостатируемую электрохимическую ячейку амперометрического детектора с получением сигналов в виде соответствующих импульсов электрического тока, усиление сигналов, регистрацию в виде дифференциальных выходных кривых и расчет площадей полученных пиков анализируемого (S) и стандартного (S) веществ. Полученные результаты выражают в виде положительных значений в нА·с. Антиоксидантную активность образцов определяют по суммарному содержанию в них природных флавоноидов: катехинов (вещества группы флавана); кверцетина, рутина, дигидрокверцетина (вещества группы флавона); а также витаминов группы А, Е, С и других соединений, способных связывать свободные радикалы. В качестве стандарта используют раствор аскорбиновой кислоты в концентрациях 0,5-8,0 мг/л.
2
2
2
2
Люминолзависимую НО-индуцированная хемилюминесценция растворов пищевых веществ измеряют на хемилюминотестере ЛТ-1 производства НПО «Люмин» (Ростов-на-Дону) по авторской методике [Павлюченко И.И., Басов А.А., Федосов С.Р. «Система лабораторной диагностики окислительного стресса». Патент на полезную модель №54787 по заявке №2006101586 от 19.01.2006]. В кювету вносят 2,9 мл 50 мкМ раствора люминола в 0,1 М трис-HCl буфере (рН=6,8). Затем добавляют 100 мкл исследуемого раствора в кювету. Термостатируют кювету с реакционной системой 500 секунд в сухом термостате (t=37°С). После этого кювету помещают в люминотестер ЛТ-1 и реакцию радикального окисления люминола запускают впрыскиванием с помощью шприца-дозатора через инжектор 0,5 мл 3% НО. Интенсивность вспышки хемилюминесценции регистрируют в условных единицах (у.е.) хемилюминесценции в виде двух параметров: максимума вспышки хемилюминесценции и площади хемилюминесценции. Изучение динамики процесса хемилюминесценции [Федосов С.Р., Павлюченко И.И., Басов А.А. Способ повышения информативности прибора «Хемилюминотестер LT-1» // Современные проблемы науки и образования. - 2006. - №4 (прил. №1) - С.27-28] производят с помощью собственного аппаратно-программного комплекса [Пат. 2236008 Российская Федерация. МПК А61К 33/00. Способ лабораторной диагностики окислительного стресса организма человека / Павлюченко И.И., Басов А.А., Федосов С.Р.; заявители и патентообладатель Павлюченко И.И., Басов А.А., Федосов С.Р. - №2006101586/22; заявл. 19.01.2006; опубл. 27.07.2006 // Бюл. - 2006. - №21. - 2 с.] с программным обеспечением [Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ 2006611562. Программа для регистрации сигналов хемилюминотестера ЛТ-1 / Павлюченко И.И., Федосов С.Р., Басов А.А.; заявитель и правообладатель Павлюченко И.И., Федосов С.Р., Басов А.А. - №2006610783; заявл. 16.03.2006; зарег.10.05.2006], позволяющим оцифровывать аналоговый сигнал с выхода хемилюминотестера ЛТ-1. Определяют следующие показатели хемилюминесценции: максимум вспышки хемилюминесценции в сравнении с эталоном (рабочий раствор люминола) и площади хемилюминесценции за 25 секунд в сравнении с эталоном (рабочий раствор люминола). В обоих случаях эталоном служит реакционная смесь без исследуемого субстрата. Интенсивность реакций свободнорадикального окисления, определяемая с помощью люминолзависимой хемилюминесценции по максимуму и площади хемилюминесценции, позволяет определить способность антиоксидантных компонентов пищевого вещества перехватывать свободные радикалы, при этом можно оценить как прямой кратковременного антирадикальный эффект пищевого вещества - по максимуму вспышки хемилюминесценции, так и пролонгированный антирадикальный эффект - по площади хемилюминесценции.
Энергетическую ценность пищевых веществ находят в соответствии с Методическими указаниями по гигиеническому контролю за питанием в организованных коллективах (утверждено Минздравом СССР 29.12.1986 N4237-86) путем суммирования энергетической ценности составных частей пищевого вещества, умножая количества белков, жиров, углеводов, органических кислот, этилового спирта в граммах на соответствующие коэффициенты энергетической ценности, равные: для белков - 4 ккал/г, жиров - 9 ккал/г, углеводов - 4 ккал/г, органических кислот - 3 ккал/г, этилового спирта - 7 ккал/г. Для пересчета энергетической ценности пищевых веществ в системе СИ используют переводной коэффициент 1 ккал=4,184 кДж и выражают в кДж на 100 г пищевого вещества. Полученные результаты используют для дальнейшей оценки антиоксидантно-энергетического потенциала.
Обоснование полученных результатов.
Определение антиоксидантного потенциала пищевых веществ для последующей коррекции метаболических нарушений, развивающихся при окислительном стрессе, остается актуальной задачей здравоохранения и пищевой промышленности. Особенность предлагаемого способа заключается в совместном определении как суммарной антиоксидантной емкости пищевых веществ, что позволяет оценить их потенциальную косвенную антиоксидантную активность - способность участвовать в регенерации компонентов эндогенной антиоксидантной системы в организме, так и способности пищевых веществ непосредственно перехватывать активные формы кислорода, то есть проявлять прямой антирадикальный эффект, а также учитывают энергетическую ценность пищевого вещества, что позволяет с помощью полученных результатов одновременно корректировать антиоксидантный потенциал и калорийность пищевого рациона. Таким образом, способ позволяет проводить с помощью пищевых веществ метаболическую коррекцию или профилактику нарушений метаболизма, связанных с процессами интенсификации свободнорадикального окисления и нарастания патологического ожирения, что особенно актуально для современного общества, когда достаточно широко распространены гиподинамия и вышеперечисленные патологические изменения в организме.
Пример №1.
i
vitC
Для определения антиоксидантно-энергетического потенциала свежевыжатых соков использовали сок, полученный из следующих фруктов: лимон, апельсин, мандарин, гранат, киви, авокадо, памело, хурма, яблоко, груша. После гомогенизации фруктов и отжима полученный сок в объеме 50 мкл добавляли в 5 мл элюента (разведение 1:100), затем проводили измерение суммарной антиоксидантной активности исследуемого образца (AOA, в нА·с) электрохимическим путем на амперометрическом детекторе (данные представлены в таблице 1). Далее определяли антиоксидантную активность стандартного раствора аскорбиновой кислоты (AOA) в концентрации 1 мг/л, которая равнялась 1998,4 нА·с.
2
2
L
L
Кроме того, свежевыжатый сок в объеме 100 мкл вносили в тест-систему с 2,9 мл раствором люминола. Запускали реакцию радикального окисления люминола внесением через инжектор 0,5 мл 3% HO и измеряли на люминотестере с помощью специального программного обеспечения максимум вспышки и площадь хемилюминесценции (данные представлены в таблице 1). Одновременно измеряли максимум вспышки и площадь хемилюминесценции контрольного раствора люминола без исследуемого субстрата, которые оставили: МВХЛ=1,495 усл. ед., ПХЛ=75,948 ед.пл. Энергетическую ценность пищевых веществ находили в соответствии с Методическими указаниями по гигиеническому контролю за питанием в организованных коллективах (утверждено Минздравом СССР 29.12.1986 N 4237-86), полученные данные приведены в таблице в кДж в 100 г сока.
Таблица 1.
Показатели антиоксидантно-энергетического потенциала свежих соков, определенные в лабораторных условиях.
Образец
МВХЛ<sub>i</sub>, усл. ед.
ПХЛ<sub>i</sub>, ед.пл.
ACA<sub>i</sub>, мг/л
E<sub>i</sub> кДж, в 100 г
AE<sub>i</sub>, мг/л·кДж
сок граната
0,016
1,379
4114,5
272,0
3895,856
сок авокадо
10,601
715,505
2475,1
979,1
0,002
сок киви
0,475
16,216
1733,4
192,5
6,643
сок яблока
0,126
1,632
1119,7
192,5
160,745
сок хурмы
0,130
3,701
1034,4
280,3
43,575
сок груши
1,337
55,426
1261,7
146,4
0,661
сок
апельсина
0,095
1,912
2186,4
150,6
454,045
сок
мандарина
0,198
5,840
2256,9
175,7
63,106
сок лимона
0,194
4,099
2079,3
92,0
161,398
сок памело
0,148
5,486
2037,0
146,4
97,339
где
МВХЛ - максимум вспышки хемилюминесценции пищевого вещества (i) и контрольного раствора люминола (L), в условных единицах, усл. ед., МВХЛ<sub>L</sub>=1,495 усл. ед.
ПХЛ - площадь хемилюминесценции пищевого вещества (i) и контрольного раствора люминола (L), в единицах площади, ед.пл., ПХЛ<sub>L</sub>=75,948 ед.пл.
AOA<sub>i</sub> - суммарная антиоксидантная активность пищевого вещества, определенная с помощью электрохимического метода, нА·с, AOA<sub>vitC</sub>=1998,4 нА·с.
K<sub>i</sub>=100, K<sub>i</sub> - коэффициент разведения опытной пробы с пищевым веществом для амперометрического исследования, кратность разведения.
E<sub>i</sub> - энергетическая ценность пищевого вещества в кДж в 100 г.
AE<sub>i</sub>=[K<sub>i</sub>·(AOA<sub>i</sub>/AOA<sub>vitC</sub>)/(ПХЛ<sub>i</sub>/ПХЛ<sub>L</sub>·МВХЛ<sub>i</sub>/MBXЛ<sub>i</sub>/E<sub>i</sub>, AE<sub>i</sub> - антиоксидантно-энергетический потенциал пищевого вещества, мг/л·кДж.
i
i
i
Проведенными исследованиями показано, что наибольшим показателем антиоксидантно-энергетического потенциала обладает сок граната (AE=3895,856 мг/л·кДж), а наименьшим показателем антиоксидантно-энергетического потенциала обладает сок авокадо (AE=0,002 мг/л·кДж). Следовательно, в соответствии со значениями AE, приведенными в таблице 1, для метаболической коррекции нарушений окислительно-энергетического гомеостаза можно использовать (в порядке убывания) соки: граната > апельсина > лимона => яблока > памело > мандарина > хурмы > киви > груши > авокадо.
Пример №2.
i
vitC
Для определения антиоксидантно-энергетического потенциала молочных продуктов (ряженка, кефир, йогурт) их в объеме 50 мкл добавляли в 5 мл элюента (разведение 1:100), затем проводили измерение суммарной антиоксидантной активности исследуемого образца (AOA, в нА·с) электрохимическим путем на амперометрическом детекторе (данные представлены в таблице 2). Далее определяли антиоксидантную активность стандартного раствора аскорбиновой кислоты (AOA) в концентрации 1 мг/л, которая равнялась 1982,7 нА·с.
2
2
L
L
Кроме того, молочный продукт в объеме 100 мкл вносили в тест-систему с 2,9 мл раствором люминола. Запускали реакцию радикального окисления люминола внесением через инжектор 0,5 мл 3% НО и измеряли на люминотестере с помощью специального программного обеспечения максимум вспышки и площадь хемилюминесценции (данные представлены в таблице 2). Одновременно измеряли максимум вспышки и площадь хемилюминесценции контрольного раствора люминола без исследуемого субстрата, которые оставили: МВХЛ=1,569 усл. ед., ПХЛ=62,932 ед.пл. Энергетическую ценность пищевых веществ находили в соответствии с Методическими указаниями по гигиеническому контролю за питанием в организованных коллективах (утверждено Минздравом СССР 29.12.1986 N 4237-86), полученные данные приведены в таблице в кДж в 100 г продукта.
Таблица 2.
Показатели антиоксидантно-энергетического потенциала молочных продуктов, определенные в лабораторных условиях.
Образец
МВХЛ<sub>i</sub>, усл.ед.
ПХЛ<sub>i</sub>, ед.пл.
AOA<sub>i</sub>, мг/л
E<sub>i</sub> кДж, в 100 г
AE<sub>i</sub>, мг/л·кДж
ряженка
0,099
8,706
2517,8
355,6
40,907
кефир
0,183
18,644
6019,7
251,0
35,001
йогурт
0,165
14,694
4134,6
393,3
21,594
где
МВХЛ - максимум вспышки хемилюминесценции пищевого вещества (i) и контрольного раствора люминола (L), в условных единицах, усл. ед., МВХЛ<sub>L</sub>=1,569 усл. ед.
ПХЛ - площадь хемилюминесценции пищевого вещества (i) и контрольного раствора люминола (L), в единицах площади, ед.пл., ПХЛ<sub>L</sub>=62,932 ед.пл.
AOA<sub>i</sub> - суммарная антиоксидантная активность пищевого вещества, определенная с помощью электрохимического метода, нА·с, AOA<sub>vitC</sub>=1982,7 нА·с.
K<sub>i</sub>=100, K<sub>i</sub> - коэффициент разведения опытной пробы с пищевым веществом для амперометрического исследования, кратность разведения.
E<sub>i</sub> - энергетическая ценность пищевого вещества в кДж в 100 г.
AE<sub>i</sub>=[K<sub>i</sub>·(AOA<sub>i</sub>/AOA<sub>vitC</sub>)/(ПХЛ<sub>i</sub>/ПХЛ<sub>L</sub>·MBXЛ<sub>i</sub>/МВХЛ<sub>L</sub>)]/E<sub>i</sub>, AE<sub>i</sub> - антиоксидантно-энергетический потенциал пищевого вещества, мг/л·кДж.
i
i
i
Проведенными исследованиями показано, что наибольшим показателем антиоксидантно-энергетического потенциала обладает ряженка (AE=40,907 мг/л·кДж), а наименьшим показателем антиоксидантно-энергетического потенциала обладает йогурт (AE=21,594 мг/л«кДж). Следовательно, в соответствии со значениями AE, приведенными в таблице 2, для метаболической коррекции нарушений окислительно-энергетического гомеостаза можно использовать (в порядке убывания): ряженка => кефир > йогурт.
Пример №3.
Для определения антиоксидантно-энергетического потенциала сухих
i
vitC
продуктов (печенье, чипсы, попкорн) их предварительно гомогенизировали, взвешивали навеску 1000 мг, которую растворяли в 10 мл бидистиллированной воды, перемешивали в течение 30 минут, затем центрифугировали полученную взвесь 10 минут при 3000 оборотов/минуту. Полученную надосадочную жидкость в объеме 50 мкл добавляли в 5 мл элюента (разведение 1:100), затем проводили измерение суммарной антиоксидантной активности исследуемого образца (AOA, в нА·с) электрохимическим путем на амперометрическом детекторе (данные представлены в таблице 3). Далее определяли антиоксидантную активность стандартного раствора аскорбиновой кислоты (AOA) в концентрации 1 мг/л, которая равнялась 2006,1 нА·с.
2
2
L
L
Кроме того, надосадочную жидкость в объеме 100 мкл вносили в тест-систему с 2,9 мл раствором люминола. Запускали реакцию радикального окисления люминола внесением через инжектор 0,5 мл 3% HO и измеряли на люминотестере с помощью специального программного обеспечения максимум вспышки и площадь хемилюминесценции (данные представлены в таблице 3). Одновременно измеряли максимум вспышки и площадь хемилюминесценции контрольного раствора люминола без исследуемого субстрата, которые составили: МВХЛ=1,480 усл. ед., ПХЛ=64,917 ед.пл. Энергетическую ценность пищевых веществ находили в соответствии с Методическими указаниями по гигиеническому контролю за питанием в организованных коллективах (утверждено Минздравом СССР 29.12.1986 N 4237-86), полученные данные приведены в таблице в кДж в 100 г продукта.
i
Проведенными исследованиями показано, что все изученные сухие продукты (печенье, чипсы, попкорн) обладают низким антиоксидантно-энергетическим потенциалом (AE менее 1,0 мг/л·кДж, таблица 3), что показывает нецелесообразность их использования для метаболической коррекции нарушений окислительно-энергетического гомеостаза организма.
Таблица 3.
Показатели антиоксидантно-энергетического потенциала сухих продуктов, определенные в лабораторных условиях.
Образец
MBXЛ<sub>i</sub>, усл. ед.
ПХЛ<sub>i</sub>, ед.пл.
AOA<sub>i</sub>, мг/л
E<sub>i</sub> кДж, в 100 г
AE<sub>i</sub>, мг/л·кДж
печенье
0,486
27,187
1204,9
1803,3
0,242
чипсы
0,395
12,588
1272,8
2343,0
0,523
попкорн
0,585
24,278
658,5
1694,5
0,131
где
МВХЛ - максимум вспышки хемилюминесценции пищевого вещества (i) и контрольного раствора люминола (L), в условных единицах, усл. ед., МВХЛ<sub>L</sub>=1,480 усл. ед.
ПХЛ - площадь хемилюминесценции пищевого вещества (i) и контрольного раствора люминола (L), в единицах площади, ед. пл., ПХЛ<sub>L</sub>=64,917 ед.пл.
AOA<sub>i</sub> - суммарная антиоксидантная активность пищевого вещества, определенная с помощью электрохимического метода, нА·с, AOA<sub>vitC</sub>=2006,1 нА·с.
K<sub>i</sub>=100, K<sub>i</sub> - коэффициент разведения опытной пробы с пищевым веществом для амперометрического исследования, кратность разведения.
E<sub>i</sub> - энергетическая ценность пищевого вещества в кДж в 100 г.
AE<sub>i</sub>=[K<sub>i</sub>·(AOA<sub>i</sub>/AOA<sub>vitC</sub>)/(ПХЛ<sub>i</sub>/ПХЛ<sub>L</sub>·MBXЛ<sub>i</sub>/МВХЛ<sub>L</sub>)]/E<sub>i</sub>, AE<sub>i</sub> - антиоксидантно-энергетический потенциал пищевого вещества, мг/л·кДж.
i
i
На основании приведенных примеров №1, 2 и 3 показано, что наибольшим антиоксидантно-энергетическим потенциалом обладают свежие соки (таблица 1): граната > апельсина > лимона => яблока > памело > мандарина > хурмы, антиоксидантно-энергетический потенциал молочных продуктов (таблица 2): ряженка>кефир>йогурт, уступает вышеперечисленным АЕ соков, но значительно превосходит показатели АЕ некоторых соков и сухих продуктов (печенье, чипсы, попкорн, таблица 3). На основании вышеизложенного для метаболической коррекции нарушений окислительно-энергетического гомеостаза организма (свободнорадикальная патология, ожирение, особые физиологические состояния) целесообразно рекомендовать соки и молочные продукты с высоким антиоксидантно-энергетическим потенциалом.
Таким образом, с помощью предложенного антиоксидантно-энергетического потенциала можно проводить сравнения различных видов пищевых веществ для дальнейшего их использования с целью метаболической коррекции нарушений окислительно-энергетического гомеостаза, а также на доклиническом этапе исключать нецелесообразные комбинации пищевых веществ, способных усугубить нарушения окислительно-энергетического гомеостаза организма.
Данное изобретение позволяет:
- исследовать в комплексе показатели как суммарной антиоксидантной активности пищевых веществ, отражающих их способность выступать в роли косвенных антиоксидантов, так и прямой антирадикальный эффект у пищевых веществ по способности перехватывать активные формы кислорода,
- определять необходимость применения отдельных пищевых веществ с изученным показателем антиоксидантно-энергетического потенциала при развитии окислительного стресса, а следовательно, сделать схемы диетотерапии более рациональными для практического использования,
- проводить коррекцию энергетических нарушений при окислительном стрессе, предотвращая развитие патологического ожирения.
Практическим результатом предложения является возможность исследовать биологическую ценность пищевых веществ на основании показателя антиоксидантно-энергетического потенциала и оптимально корректировать пищевой рацион в зависимости от интенсивности свободнорадикальных процессов в организме.