СРЕДСТВО ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ АДАПТИРУЕМОСТИ ОРГАНИЗМА К ЭКСТРЕМАЛЬНЫМ УСЛОВИЯМ
PREPARATION FOR INCREASING OF ORGANISM ADAPTABILITY TO EXTREME CONDITIONS

Изобретение относится к химико-фармацевтической и пищевой промышленности и касается средства, содержащего дрожжи, которое может использоваться в медицине, диетическом и спортивном питании.
Дрожжи (Saccharomyceus cervaesae) в больших количествах нарабатываются в качестве отходов производства пива. Сухие дрожжи являются ценным источником белка, витаминов и других биологически активных соединений. Они содержат все незаменимые и заменимые аминокислоты, некоторые микроэлементы, большое количество витаминов группы В (Табл.1 и 2) [1, 9].
Таблица 1Белковый и аминокислотный состав сухих пивных дрожжей
Показатель
Содержание, %
Протеин
34-45
Аминокислоты: %
Лизин
2,18
Гистидин
0,90
Аргинин
1,82
Аспарагиновая к-та
2,99
Треонин
1,54
Серин
1,65
Глутаминовая к-та
5,07
Пролин
1,47
Глицин
1,41
Аланин
2,27
Цистин
0,32
Валин
1,95
Метионин
0,55
Изолейцин
1,46
Лейцин
2,26
Тирозин
1,09
Фенилаланин
1,39
Таблица 2Витаминный и микроминеральный состав сухих пивных дрожжей
Витамины
мг/кг
В1 (тиамин)
8,2
В2 (рибофлавин)
120,4
В3 (пантотеновая к-та)
110,5
В4 (холин)
4250,0
В5 (никотиновая к-та)
370,7
В6 (свободный пиридоксин)
15,4
Н (биотин истинный)
0,75
Вс (фолиевая к-та)
14,2
В12 (кобаламин)
0,44
Инозин
1720,0
Микроэлементы
мкг/кг
Железо
1570,0
Цинк
210,1
Марганец
75,2
Медь
8,4
Сухие пивные и пекарские дрожжи легко усваиваются человеком и животными, поэтому широко используются в пищевой промышленности, для производства медицинских препаратов, спортивного питания, а также в качестве кормовой добавки для сельскохозяйственных животных [1, 2, 7, 9-11].
В качестве биологически активной добавки к пище либо лекарственного препарата дрожжи используют как метаболическое, восполняющее дефицит витаминов группы В, гипохолестеринемическое, гиполипидемическое средство. Издавна они используются для поддержания в норме обмена веществ, укрепления иммунитета, повышения работоспособности. Известно, что дрожжи способствуют формированию устойчивости к действию неблагоприятных факторов окружающей среды (тяжелым производственным условиям, стрессу и переутомлению), улучшают усвоение пищи, активируют транспортные функции кишечника, обладают иммуностимулирующим и дезинтоксикационным действием, способствуют выведению токсичных веществ. Пивные дрожжи улучшают моторику и всасывающую способность кишечника, секрецию поджелудочной железы, повышают аппетит, укрепляют волосы и интенсифицируют их рост. Витамины, микро- и макроэлементы дрожжей находятся в белковых комплексах, что определяет их хорошее усвоение и постепенное поступление в организм (не создают пиковых метаболических нагрузок, действуют пролонгированно). Прием 5-7 граммов чистых пивных дрожжей в сутки полностью обеспечивает организм человека в тиамине и рибофлавине. В медицинских целях взрослому человеку их рекомендуют принимать по 1-2 чайных ложки в день [7, 10], в спортивном питании эти дозы кратно выше [5, 8].
Зачастую пивные или пекарские дрожжи используются в смеси с другими компонентами, придающими дополнительные вкусовые, пищевые или биологически активные свойства конечному продукту (готовому средству). При этом смешение осуществляют либо на конечном этапе технологического процесса, либо на этапе подготовки биомассы дрожжей, когда в их состав необходимо ввести какие-либо соединения. Так, например, в патенте №2299739 описывается комбинированное средство для лечения воспалительных процессов в костной и окружающих ее тканях, содержащее в виде смеси пивные дрожжи, а также отруби пшеничные, толокно овсяное, шиповник майский, лист смородины черной, лист брусники, кальция глицерофосфат, магния аспарагинат, родиолу розовую и, содержащие провитамин D, взятые в определенном соотношении. Выпускаются смеси пивных дрожжей с селеном [4], магнием и цинком [13]. Их используют в смеси с хмелем наружно в качестве средства для устранения седины волос (патент №2324471). В смеси с лактобактериями их используют для повышения неспецифической резистентности организма; лечения заболеваний желудочно-кишечного тракта (патент №2302877). В виде биосорбента дезинтегрированные оболочки дрожжей - сахаромицетов используют в качестве средства, повышающего адаптируемость человека к работе в экстремальных условиях, а также у спортсменов (патент №2191587). Известна биологически активная добавка к пище Detoxa Trim производства МНР для снижения веса, в состав которой входят сухие пивные дрожжи, соли хрома, бифидумбактерии, растительные экстракты и части растений, выпускаемая в виде твердых желатиновых капсул.
Вместе с тем дрожжи могут быть обогащены биологически активными соединениями, если ввести последние в состав среды для выращивания клеток. Так получают лечебно-профилактический антианемийный и иммунокоррегирующий дрожжевой препарат путем обогащения среды инкубации солями железа (№96111237). Либо с целью получения биологически активного средства ферментолизат дрожжей обрабатывают хелирующей смесью хлоридов металлов (патент №2005105959).
В качестве ближайшего аналога может быть указан патент РФ 2005114759, касающийся биостимулирующего средства на основе пивных дрожжей, содержащего дополнительно компоненты лекарственных растений (радиолы розовой, шиповника майского, смородины черной, брусники), а также соли кальция, магния, пшеничные отруби и овсяное толокно.
Несмотря на разнообразие компонентного состава средств, содержащих пивные дрожжи, и указание на то, что именно биологически активные компоненты дрожжей оказывают положительное пищевое или лечебно-профилактическое действие, до настоящего времени не известно средство, в котором максимально выявлялись эти ценные свойства дрожжей за счет предохранения от деградации комплекса биологически активных молекул в процессе производства сухих дрожжей.
Задачей настоящего изобретения является создание более эффективного средства на основе дрожжей за счет профилактики деградации биологически активных молекул при производстве сухих дрожжей.
Задача решается путем введения в состав биомассы дрожжей до их лизиса и высушивания растительного сырья, содержащего флавоноиды, либо соединений, обладающих антиоксидантной активностью. Вводимые компоненты не только предотвращают деградацию лабильных биологически активных молекул (фосфолипиды, некоторые витамины, ферменты и другие белковые молекулы и т.д.), но и могут образовывать с ними комплексы, обладающие новыми полезными свойствами. Полученное в результате средство, содержащее пивные дрожжи, остатки растительного сырья или антиоксидантов, может использоваться самостоятельно или в смеси с другими компонентами для повышения резистентности организма человека или животных при повышенных нагрузках или действии различных неблагоприятных факторов.
Данное средство может использоваться в составе твердой (порошки, гранулы, хлопья, таблетки, капсулы) или жидкой формы для приема внутрь, а также может применяться наружно в виде мазей, эмульсий, растворов; может входить в состав ректальных или вагинальных свечей и т.д.
Для получения указанных форм могут быть пригодны общепринятые в пищевой технологии либо в технологии получения лекарственных средств вспомогательные вещества.
Для введения компонентов, предотвращающих деградацию биологически активных молекул дрожжей, могут быть использованы различные известные способы и их вариации.
В частности, можно к дрожжам, находящимся в питательной среде, приливать экстракт растений, содержащих флавоноиды или иные природные антиоксиданты, либо вносить измельченные части этих растений, что будет способствовать сорбции не только дрожжевых клеток, но и биологически активных веществ из раствора, который в последующем при получении сгущенных или сухих дрожжей отделяется от клеточной массы.
Средство может быть использовано в виде жидкого, сухого или густого дрожжевого продукта.
Заявляемое средство во всех приводимых ниже примерах использовали в дозах, рекомендованных для сухих пивных дрожжей [7, 10].
Для подтверждения заявляемой активности были проведены исследования по влиянию заявляемого средства в лабораторном эксперименте на животных, а также на спортсменах-добровольцах.
Изобретение может быть проиллюстрировано следующими примерами:
Пример 1. Исследование актопротекторных свойств сухого экстракта пивных дрожжей при повышенной физической нагрузке.
Физическая работоспособность и адаптация к физической нагрузке оценивалась в условиях методики принудительного плавания. Экспериментальная модель предназначается для интегральной оценки механизмов резистентной стратегии адаптации [3]. Принцип теста заключается в оценке продолжительности жизни животных в условиях физической нагрузки (плавание) при относительно низкой температуре воды (на 17-20°С ниже температуры тела). Показано, что данная модель нагрузки приводит к развитию метаболического ацидоза в плазме крови животных, усиливает процессы перекисного окисления липидов в органах [3], приводит к изменению психоневротического статуса организма [12].
1
2
3
Работа выполнена на белых половозрелых беспородных мышах-самцах возраста 3 мес массой 30-35 г. Первая опытная группа мышей (O) профилактически получала сухие пивные дрожжи, модифицированные путем введения в густую суспензию дрожжей водного настоя бадана толстолистного. Настой готовили путем нагревания 1 час в водяной бане 1 весовой части сухого перемолотого перезимовавшего листа бадана и 10 частей воды. После охлаждения настой вносили в суспензию дрожжей (10-15% сухого вещества в суспензии) в соотношении объемных частей настоя к суспензии от 1/1 до 1/10. После нагревания дрожжей до 80°С для лизиса клеток суспензию охлаждали, отстаивали и после отделения от надосадочной жидкости высушивали при 60-80°С. Сухие модифицированные пивные дрожжи вводили животным в дозе 750 мг/кг внутрижелудочно курсом 5 суток в виде водной взвеси до тестирования и в дни тестирования - за 1 ч до плавания дважды в день. Вторая опытная группа (О) получала идентичное количество немодифицированных настоем бадана сухих пивных дрожжей. Третья опытная группа (О) получала высушенный настой бадана в количестве, эквивалентном тому, что поступало животным из первой опытной группы. Расчет проводили путем фотометрической оценки содержания экстракта бадана в сливаемой надосадочной жидкости после модификации дрожжей. Контролем служила группа животных, получавших внутрь эквиобъемное количество воды. Плавание проводили с утяжеляющим грузом (10% от массы тела каждой мыши) при температуре воды 26°С до полного утомления дважды в день с интервалом 1 ч в течение 5 дней. Фиксировали продолжительность плавания мышей в секундах. Результаты обработаны статистически с применением непараметрического критерия Вилкоксона-Манна-Уитни [6].
Результаты исследования
Исследования показали, что модифицированные настоем бадана толстолистного пивные дрожжи при профилактическом введении внутрь мышам способствуют увеличению работоспособности животных относительно группы контроля уже в первый день плавания.
1
1
2
3
Так, состав в группе O в первые сутки тестирования увеличивал продолжительность первого, второго плавания и относительную разность первого и второго плаваний мышей (Табл.3). На второй и третий день плавания работоспособность мышей группы O возрастала, в то время как в контрольной группе к третьим суткам наблюдался спад работоспособности. Максимум работоспособности у животных, получавших модифицированные экстрактом бадана дрожжи, наблюдался на третьи сутки исследования, в то время как в контрольной группе - на второй день плавания; актопротекторное (повышающее работоспособность) действие модифицированных экстрактом бадана пивных дрожжей сохранялось и на пятый день эксперимента, хотя выраженность эффекта снижалась (отсутствие на пятый день достоверного различия в приросте времени между вторым и первым плаванием), что указывает на чрезмерную истощающую нагрузку. Сами сухие дрожжи (группа О), равно как и экстракт бадана (группа О), в использованных дозах не оказывали достоверного влияния на продолжительность плавания животных, их адаптируемость к нагрузке.
Таким образом, использование модифицированных пивных дрожжей привело к ускорению адаптации организма мышей к избыточному физическому воздействию, а также к пролонгированию состояния повышенной работоспособности (актопротекторное действие).
Таблица 3Влияние модифицированного препарата дрожжей на продолжительность жизни мышей в тесте принудительного плавания, секунды (X±sd, n=15)
Группы
1-е плавание
2-е плавание
Разница первого и второго плавания
1 сутки
Контроль
98,6±8,9
128,5±18,5
29,9±6,8
Опыт O<sub>1</sub>
125,3±8,2*
210,4±17,3*
85,1±8,8*
Опыт О<sub>2</sub>
100,5±9,6
130,2±19,4
29,7±8,2
Опыт О<sub>3</sub>
102,7±8,6
129,9±18,8
27,2±4,9
2 сутки
Контроль
111,9±20,1
138,5±12,3
26,6±6,4
Опыт O<sub>1</sub>
165,0±19,6*
232,4±12,5*
67,4±7,3*
Опыт O<sub>2</sub>
110,8±12,7
140,6±13,2
29,8±6,6
Опыт О<sub>3</sub>
108,3±10,9
139,6±12,9
31,3±7,2
3 сутки
Контроль
108,4±12,2
130,4±18,6
22,0±4,2
Опыт O<sub>1</sub>
186,1±14,3*
235,4±22,8*
49,3±4,3*
Опыт О<sub>2</sub>
117,1±14,0
149,6±12,1
32,5±6,3
Опыт О<sub>3</sub>
115,7±16,2
150,2±14,1
34,5±6,8
4 сутки
Контроль
103,1±10,5
118,0±16,7
14,9±4,4
Опыт O<sub>1</sub>
135,6±8,7*
181,0±19,1*
45,4±7,2*
Опыт O<sub>2</sub>
110,7±13,2
130,3±12,1
19,6±4,2
Опыт О<sub>3</sub>
113,0±11,4
133,9±14,6
20,9±8,5
5 сутки
Контроль
89,3±6,4
112,6±11,5
23,3±5,4
Опыт O<sub>1</sub>
120,3±13,4*
162,7±15,3*
42,4±7,6
Опыт O<sub>2</sub>
103,1±10,2
125,7±11,7
22,6±6,8
Опыт О<sub>3</sub>
93,0±8,2
124,8±16,2
31,8±7,2
Примечание. (*) - различия по сравнению с контролем достоверны при р<0,05.
Можно предположить, что актопротекторное действие подвергнутых действию экстракта бадана пивных дрожжей обусловлено сохранностью биологически активных веществ дрожжей при их технологической обработке, что может быть связано с антиоксидантным действием содержащихся в экстракте флавоноидов [12]. Сходный эффект получен нами при внесении в жидкие пивные дрожжи до их автолизирования и сушки содержащих флавоноиды экстрактов других растений (шлемника байкальского, цветков арники, бузины, боярышника, липы, календулы, ромашки, подсолнуха, ягод можжевельника, листьев березы, семян расторопши, виноградных косточек). Во всех случаях использовались такие количества экстрактов, которые не оказывали самостоятельного влияния на работоспособность животных. Аналогичный эффект получен при внесении к жидким дрожжам синтетических антиоксидантов (ионола, тиофана).
Пример 2. Исследование влияния модифицированных пивных дрожжей на работоспособность спортсменов.
В исследовании принимали участие спортсмены различной квалификации и разных возрастных групп (от 16 до 63 лет), участники спортивных секций, клубов, студенты спортивного факультета университета. Определение эффективности состава осуществлялось по изменению показателей, принятых в том или ином виде спорта, а также по некоторым лабораторным показателям. В каждом опыте спортсменов разбивали на сходные подгруппы по полу, возрасту, весу, росту, физическому состоянию (контрольную и опытную). Спортсмены опытных групп в течение месяца принимали в виде компонента спортивного питания сухие пивные дрожжи 3 раза в день по 5 г. Сопоставляли действие пивных дрожжей, полученных по стандартной технологии (температурное лизирование, сушка при температуре 100-110°С) и дрожжей, к которым до лизирования добавлялись экстракты растений, содержащие флавоноиды, или антиоксиданты.
Установлено, что у спортсменов-подводников модифицированные пивные дрожжи (МПД) оказывали влияние на время проплывания в бассейне в ластах дистанции 3000 м. Динамика аэробной работоспособности оценивалась по времени. Спортсменов тестировали месяц 1 раз в неделю после месячного ежедневного приема МПД. Весь месяц тестирования прием МПД продолжался. Результаты сопоставляли с контрольной группой пловцов, не принимавших МПД. Установлено, что МПД по среднему показателю 4-х замеров в месяц статистически достоверно (р<0,05) повышают на 8,3% по сравнению с контрольной группой скорость прохождения спортсменами дистанции в 3000 м. Сходный результат получен по оценке показателей на дистанции 50 м (+6,2%, р<0,05). Прием спортсменами аналогичной группы по идентичной схеме сухих пивных дрожжей, не обработанных экстрактами растений, содержащих флавоноиды, статистически достоверного влияния на оцениваемые показатели не оказывал, равно как и сами растительные экстракты в дозах, идентичных тем, что содержались в МПД.
МПД статистически достоверно (р<0,05) повышали (до 6,1%) предельное время выполнения спортсменом работы "до отказа" на велотренажере. Дрожжи, не обработанные экстрактами растений, содержащих флавоноиды, равно как и сами растительные экстракты в дозах, идентичных тем, что содержались в МПД, статистически достоверного влияния на оцениваемые показатели не оказывали.
МПД статистически достоверно (р<0,05) на 22% повышает продолжительность работы до отказа спортсменов-велосипедистов. При этом на 24% (р<0,05) увеличивается пройденное расстояние. Необработанные экстрактами растений либо синтетическими антиоксидантами сухие пивные дрожжи подобного эффекта не оказывали.
Таким образом, приведенные примеры указывают на то, что модификация растительными экстрактами, содержащими флавоноиды, либо синтетическими антиоксидантами пивных дрожжей способствует повышению их биологической активности, что может быть использовано в создании препаратов, повышающих работоспособность и резистентность человека и животных. Эффект проявляется статистически достоверно при приеме модифицированных сухих пивных дрожжей внутрь.
Пример 3. Возможность получения различных продуктов на основе модифицированных пивных дрожжей.
1. Спортивное питание
Порошок, содержащий сухие модифициированные пивные дрожжи (60%), смесь моно- ди- и полисахаров (до 40%), ароматизатор, вкусовую добавку. Принимать внутрь предварительно растворив в молоке, соке или другом напитке по 2 столовых ложки 3 раза в день.
2. Кормовая добавка для животных
Порошок, содержащий сухие модифициированные пивные дрожжи (40%), шрот растений 60%. Добавлять 3-5% в корм птицы, свиней, коров.
3. Биологически активная добавка к пище.
Таблетки, содержащие 0,4 г модифицированных пивных дрожжей, 0,1 г глицина, 0,5 г янтарной кислоты. Принимать по 1 таблетке 3 раза в день.
4. Состав для наружного применения:
Мазь, содержащая 15 г модифицированных пивных дрожжей и до 100 г мазевой основы. Втирать в кожу 1-2 раза в день в области участков, подвергающихся неблагоприятным воздействиям (повышенная или пониженная температура, химические факторы, рентгеновское или ультрафиолетовое облучение).
ЛИТЕРАТУРА
1. Бабьев И.П., Чернов И.И. Биология дрожжей. М., Саентифик пресс, 2004.
2. Биологически активные добавки к пище. Полная энциклопедия. - СПб.: ИД «ВЕСЬ», 2001.
3. Волчегородский И.А., Долгушин И.И., Колесников О.Л., Цейликман В.Э. Экспериментальное моделирование и лабораторная оценка адаптивных реакций организма. - Челябинск: Изд-во Челябинского пед. ун-та, 2000.
4. Голубкина Н.А., Гмошинский И.В., Зорин С.Н. и др. // Вопр. питания. - 1998. - №3. - С.18-22.
5. Горелкина О.И., Даниярова Н.Н. // Питание и физическая работоспособность. - Л.: ЛНИИФК, 1991, с.102-103.
6. Лакин Г.Ф. Биометрия. Москва. 1973.
7. Машковский М.Д. Лекарственные средства. Москва. 2005.
8. Морозов В.Н. // Питание и физическая работоспособность. - Л.: ЛНИИФК, 1991, с.97-98.
9. Петрухин Н.В. Корма и кормовые добавки. Гл.6. Корма микробиологического синтеза. Справочник. - М.: Росагропромиздат, 1989.
10. Регистр лекарственных средств России / Под ред. Г.Л.Вышковского. - М.: Изд-во ООО «РЛС-2004». 2004.
11. Рисман М. Биологически активные добавки: неизвестное об известном. - М.: Изд-во Арт-Бизнес-Центр, 1998.
12. Суслов Н.И. Патогенетическое обоснование психофармакологических эффектов препаратов природного происхождения (экспериментальное исследование): Автореф. дис. … д-ра мед. наук. Томск, 1995. - 48 с.
13. http://shop.farmakom.com.ua/product_info.php?products_id=241