Физиологические свойства пищевых волокон масличных культур сибирской селекции

УДК 591.1:612.019 ББК 28.673

Бурлакова Людмила Васильевна доктор биологических наук г. Курган Burlakova Lyudmila Vasilievna

Doctor of Biology Kurgan

Проскурня Марина Алексеевна аспирант г. Курган Proskurnya Marina Alexeevna

Post-graduate Kurgan

Физиологические свойства пищевых волокон масличных культур сибирской селекции Physiological Characteristics of the Siberian Selecton Olive Cultures' Food Fibres

Исследовано влияние на организм мышей пищевых волокон, полученных из жмыхов масличных культур. Установлено, что введение в рацион одинаковых количеств различных пищевых волокон по-разному влияет на протекание окислительных процессов, уровень резистентности организма, мобилизацию функциональных систем.

The influence of the food fibres from oil cakes of olive cultures upon the mice organisms was analyzed. It is stated that introduction to ration of the equal amount of different foodfibres influences upon oxidation processes differently as well as upon the level of organism resistence and mobilization of the functional systems.

Ключевые слова: пищевые волокна, лигнин, целлюлоза, гемицеллюлоза, жмыхи масличных культур сибирской селекции, коэффициент массового роста, фракции белков.

Key words: food fibres, lignin, cellulose, hemicellulose, oil cakes of olive cultures of the Siberian selection, coefficient of mass growth, albumen faction.

В последние годы роль пищевых волокон (ПВ) - комплекса полисахаридов и лигнина - в питании определена многими работами. Недостаток ПВ приводит к ухудшению моторной деятельности кишечника, развитию атеросклероза, диабета, появлению рака прямой кишки, ожирению. Это определило необходимость пересмотра рационов питания в направлении повышения содержания в них ПВ, поиска их источников, разработки методов введения при производстве новых продуктов питания [1; 4; 5].

В настоящее время сформировалось несколько направлений деятельности в данной области. Первое - использование в составе рациона растительного сырья, содержащего повышенное количество ПВ. Второе - введение побочных продуктов переработки традиционного для промышленности сырья, содержащего ПВ. Третье - выделение из разнообразного пищевого растительного сырья и отходов его переработки концентратов ПВ и их последующее введение в пищевые продукты [2; 3].

Приспособление организма живого существа к факторам внешней среды, одним из которых является питание, - наиболее сложный по физиологическим механизмам, всеобъемлющий процесс. Адаптация к среде обитания - это ведущий процесс на современной, человеческой стадии развития биосферы, определяющий необходимость адаптации людей не только к природным условиям, но также и к неизбежным последствиям их собственной деятельности. Поэтому адаптационные механизмы, выработанные в эволюционном процессе, оказываются несостоятельными, не способными обеспечить гомеостаз. В связи с чем, исследования механизма влияния факторов кормления на организм животных весьма актуальны [6].

Целью исследования является изучение физиологического действия ПВ масличных культур на организм экспериментальных животных.

Методика исследований: ПВ выделены по методике ВНИИППД (В. В. Пе-трушевский, 1987). Содержание полисахаридов в ПВ: пектинов, гемицеллюло-зы, целлюлозы, лигнина определено по методике А. Е. Ермакова (1989).

Исследованы: морфологические показатели крови - общее количество эри-

троцитов и лейкоцитов, содержание гемоглобина, лейкоцитарная формула; биохимические показатели крови: содержание общего белка и белковых фракций крови (альбумины, а, В, у глобулины), креатинина, глюкозы, мочевины, общего холестерина.

Опыт проведен на 60 белых беспородных мышах в возрасте от 2-х до 4 месяцев, разделенных на 6 групп по 10 мышей в каждой.

Основными компонентами рациона мышей являются: мука кормовая пшеничная, мука кормовая ячменная, мука кормовая овсяная, мука мясокостная и кормовые дрожжи.

В состав кормов опытных групп вводили пищевые волокна в количестве 10% от массы корма: 1-опытной группе - подсолнечниковые; 2-опытной - рыжиковые; 3-опытной - льняные; 4-опытной - сурепные; 5-опытной - рапсовые. Рацион кормления экспериментальных животных сбалансирован по обменной энергии, белкам, жирам, углеводам, минеральным веществам и витаминам. Такое питание животные получали в течение 61 дня, потребление воды не ограничивалось.

На Сибирской опытной станции ВНИИМК имени В. С. Пустовойта (г. Исиль-куль, Омской области) с 1960 года проводят селекцию и семеноводство новых высокоурожайных сортов масличных культур, приспособленных к агроклиматическим условиям Западной Сибири и Зауралья. Имея короткий вегетационный период, они сочетают в себе надежность созревания семян, со слабой восприимчивостью к основным болезням, что обеспечивает стабильную урожайность семенного материала. В качестве источника получения ПВ использованы жмыхи - вторичные продукты переработки семян масличных культур.

Содержание компонентов (целлюлозы, ГМЦ, пектиновых веществ и лигнина) в пищевых волокнах (ПВ), выделенных из различных видов жмыхов масличных культур сибирской селекции, не одинаково (рис. 1).

У / г /

1г Т- 1 / 1 Ч-

подсолнечные ПВ рыжиковые ПВ льняные ПВ сурепные ПВ рапсовые ПВ

Пектиновые вещества  ГМЦ  Целлюлоза  Лигнин

Рис. 1. Содержание компонентов ПВ в % от общей массы

Наибольшее количество целлюлозы содержится в льняных ПВ - 65,4 %, ГМЦ в подсолнечных ПВ - 26,2 %, пектиновых веществ в рыжиковых ПВ -13%, лигнина в сурепных ПВ - 6,9% от общей массы (рис. 1). Следовательно, высокое содержание в ПВ карбоксильных групп пектина, метоксильных групп лигнина, гидроксильных групп целлюлозы и гемицеллюлозы проявляет их ионообменные и сорбционные свойства, которые предотвращают всасывание из желудочно-кишечного тракта токсичных веществ, продуктов нарушенного метаболизма и выводят их из организма.

Рис. 2. Коэффициент массового роста экспериментальных животных

ПВ оказали значительное влияние на энергию роста подопытных животных (рис. 2). Коэффициент массового роста у животных, потребляющих ПВ, в 1,6-1,4 раза выше, чем у мышей контрольной группы.

Уровень реактивности организма зависит от состояния его физиологиче-

285 Вестник ЧГПУ 11'2008

ских систем, поэтому мы изучали напряженность гемопоэтической функции в организме мышей при потреблении ПВ.

Общее количество эритроцитов у экспериментальных животных находится в пределах физиологической нормы. У мышей, потребляющих рационы с рыжиковыми, льняными и сурепными ПВ, наблюдается увеличение общего количества эритроцитов до 8,156±0,599 1012 /л, с подсолнечными и рапсовыми ПВ - до 7,78±0,582 1012 /л, у контрольных животных составляет 7,70±0,745 1012 /л.

I * 200 т

0

107,7

I? 100

о Я ч: с о о

О 5 1-опытная

117,1 =5=

-+-

112,9 =0=

124,7

-+-

-+-

111,7 =0=

-+-

84,3

Н

2-опытная 3-опытная 4-опытная 5-опытная контрольная

Гемоглобин

- Норма

Рис. 3. Содержание гемоглобина в крови мышей, г/л

Содержание гемоглобина в крови животных, потребляющих рыжиковые и сурепные ПВ (2-,4-опытных групп), достоверно выше, чем у особей контрольной группы, и составляет соответственно: 117,1±12,028 г/л, 124,7±10,499 г/л (рис. 3).

Цветной показатель отражает насыщенность гемоглобином эритроцитов крови. У мышей 2-, 4-опытных групп данный показатель достоверно выше, чем у мышей контрольной группы, и составляет соответственно: 1,33±0,114, 1,39±0,096 (рис. 4).

1г2т

5 я 1т

1,29

1,33

1,27

1,39

1,31

-+-

-+-

-+-

-+-

-+-

0,98

-♦-I

Ч

1-опытная 2-опытная 3-опытная 4-опытная 5-опытная контрольная

] Цветной показатель

- Норма

Рис. 4. Цветной показатель крови животных

Вероятно, установленное усиление гемопоэза можно оценить как положительное изменение в динамике показателей дыхательной функции крови на фоне повышения уровня структурных углеводов в рационе питания молодняка, сопровождающееся интенсивным ростом и развитием животных.

Изучение морфологических показателей белой крови экспериментальных животных при потреблении ПВ показало, что общее количество не имеет существенных различий, причем статистически незначительные колебания этого показателя находятся в пределах нормы здоровых животных. Так, число лейкоцитов колеблется от 7,02±0,573*109/л (3-опытная) до 7,63±0,876*109/л (1-опытная группа).

Одним из механизмов, способных оказывать влияние на уровень резистентности организма, является количественное и функциональное состояние фагоцитирующих клеток - полиморфнофункциональных лейкоцитов и моноцитов. Анализ процентного содержания отдельных компонентов клеток периферической крови показывает, что количество полиморфоядерных лейкоцитов претерпевает изменения при потреблении ПВ.

В крови мышей опытных групп количество нейтрофилов и эозинофилов содержится в пределах нормы, при этом их число приближается к верхней границе физиологической нормы (рис. 5).

120

100 80 60 40 20 0

Рис. 5. Лейкоцитарная формула крови лабораторных мышей, %

Наблюдения показали, что общее количество лимфоцитов находится в пределах физиологической нормы, что свидетельствует о наличии у животных устойчивого иммунитета.

базофилы Вэозинофилы Пганые  палочкоядерные  сегментоядерные  лимфоциты  моноциты

Число моноцитов, участвующих в продуцировании иммунных тел, увеличено на 35-40 % по сравнению с физиологической нормой (2,8±0,160; 2,7±0,125). Увеличение числа моноцитов, вероятно, обусловлено интенсивным ростом мышей опытных групп. В растущем организме, выселяясь из кровеносного русла, они дифференцируются, превращаясь в специализированные макрофаги формирующихся тканей и органов.

Изучение показателей белкового обмена в организме мышей выявило изменения в протеинограмме, выражающиеся перераспределением фракций белков сыворотки крови.

Содержание общего белка в сыворотке крови мышей находится в пределах физиологической нормы (табл. 1).

Так, концентрация сывороточного альбумина, обладающего уникальной особенностью транспортировать физиологические метаболиты и регулировать их уровень в организме благодаря небольшой молекулярной массе, колеблется у опытных животных от 45,9±4,859 до 49,3±3,199%.

Таблица 1

Содержание общего белка и белковых фракций сыворотки крови экспериментальных животных,

Показатель Общий Белковые фракции, %

№ группы белок, г/л Альбумин Глобулин

X 3 У

1-опытная Фактическое 49,16±2,693 47,8±2,885 11,1±3,688 18,1±2,497 23,0+1,764

(рацион с содержание

ПВ ¿отклонение, -1,7 -4,4 - +20,7 +15,0

подсолнеч- %

ного

жмыха)

2-опытная Фактическое 51,06±4,636 45,9±4,859 13,6±2,953 15,9+4,202 24,6+1,429

(рацион с содержание

ПВ ¿отклонение, - -8,2 +0,7 +6,0 +23,0

рыжикового жмыха) %

3-опытная Фактическое 51,29±4,966 48,6±3,836 11,4±1,350 16,5+2,915 23,5+3,719

(рацион с содержание

ПВ ¿отклонение, - -2,8 - +10,0 +17,5

льняного %

жмыха)

4-опьттная (рацион с ПВ сурепного жмыха) Фактическое содержание 50,93±5,477 46,6±3,466 13,8±3,011 15,8±1,713 23,8+2,461

¿отклонение, % -6,8 +2,2 +5,3 +19,0

5-опытная (рацион с ПВ рапсового жмыха) Фактическое содержание 52,0±4,707 49,3±3,199 14,2±4,131 16,1±2,644 20,4+2,503

¿отклонение, % -1.4 +5,2 +7,3 +2,0

Контрольная (энергоемкий рацион) Фактическое содержание 52,56±4,053 52,5±3,308 13,5±3,464 15,0±2,875 19,0+2,331

¿отклонение, % - - - - -

Реферативная величина 50,0 - 56,0 50,0 - 55,0 10,0-13,5 7,0-15,0 17,0-20,0

Концентрация другого транспортного белка а-глобулина повышается у мышей опытных групп на 0,7-5,2%.

Сдвиг белковой картины крови повлиял и на уровень В-глобулинов, которые являются защитными белками. Концентрация этих белков у животных всех опытных групп увеличена. Повышение уровня В-глобулинов, вероятно, связано с тем, что в их состав входит железосодержащий белок трансферрин. Одной из главных функций трансферрина является транспорт железа из пищеварительного тракта к депонирующим органам, к месту синтеза гемоглобина и некоторых железосодержащих ферментов. Отмечено повышенное содержание гемоглобина в крови животных, потребляющих ПВ, поэтому уровень В-глобулинов, осуществляющих активный транспорт железа, возрастает (рис. 3, табл. 1). Повышение фракции В-глобулинов сопровождается снижением фракции альбуминов у молодняка опытных групп.

Результаты исследований белкового спектра крови мышей свидетельствует, что в ответ на воздействие качественно нового фактора внешней среды - ПВ -происходит мобилизация функциональной системы, специфически ответственной за рост клеточных структур, лимитирующих уровень функций клеток и органов, ответственных за адаптацию. В наших исследованиях это подтверждается увеличением содержания у-глобулинов, являющихся факторами специфического и неспецифического иммунитета у мышей опытных групп, на: 15,0% - 1-опытная; 23% - 2-опытная; 17,5% - 3-опытная; 19,0% - 4-опытная; 2,0% - 5-опытная группы, что свидетельствует об активности иммунологических реакций в организме.

Полученные результаты исследований позволяют предполагать, что ПВ оказывают физиологическое действие, которое проявляется в повышении уровня окислительных процессов, стабилизации факторов специфических и неспецифических защитных реакций и обеспечивают интенсивность роста и развития организма.

Библиографический список

1. Донская, Г. А. Технологии обогащения молочных продуктов натуральными ингредиентами / Г. А. Донская, М. В. Кулик // Переработка молока.

- 2007. - № 5. - С. 42-45.

2. Дудкин, М. С. Пищевые волокна / М. С. Дудкин, Н. К. Черно, И. С. Казанская. - Киев : Урожай, 1988. - 152 с.

3. Дудкин, М. С. Химические основы производства и использования пищевых волокон / М. С. Дудкин // Пищевые волокна в рациональном питании человека. Сборник научных трудов. - М. : ВНПО «Зернопродукт», 1989. - С. 7-10.

4. Зобкова, З. С. Цельномолочные продукты, обогащенные функциональными ингредиентами и пищевыми добавками / З. С. Зобкова // Молочная промышленность. - 2007. - № 10. - С. 75.

5. Непомящая, И. С. Кисломолочные продукты с пищевыми волокнами / И. С. Непомящая, Л. А. Силантьева // Переработка молока. - 2007. - № 6. -С. 44-45.

6. Фомин, Н. А. Адаптация. Общебиологические и психофизиологические основы / Н. А. Фомин. - М. : Изд. «Теория и практика физической культуры», 2003. - 383 с.

Bibliography

1. Donskaya, G. A. Technologies of the Milk Products Enrichment by Natural Elements / G. A. Donskaya, M. V Kulik // Milk processing. - 2007. - № 5. - P. 42-45.

2. Dudkin, M. S. Food Fibres / M. S. Dudkin, N. K. Cherno, I. S. Kazanskya.

- Kiev : Harvest, 1988. - 152 p.

3. Dudkin, M. S. The Chemical Bases of Production and the Use of Food Fibres / M. S. Dudkin // Food fibres in rational feeding the person. Collection of scientific papers. - M. : VNPO «Zernoprodukt», 1989. - P. 7-10.

4. Zobkova, Z. S. Milk Products Enriched by Functional Elements and Food Additives / Z. S. Zobkova // Dairy Industry. - 2007. - № 10. - P. 75.

5. Nepomyashchaya, I. S. Milk Products with Food Fibres / I. S. Nepomyash-chaya, L. A. Silantyeva // Milk processing. - 2007. - № 6. - P. 44-45.

6. Fomin, N. A. Adaptation. Biological, Psychological and Physiological bases / N. A. Fomin. - M. : «Theory and Practice of Physical Training», 2003. - 383 p.