Исследование витаминного состава лекарственных трав при разработке иммуностимулирующих кондитерских изделий

Значимым направлением в отрасли пищевой промышленности является обеспечение населения качественными и безопасными продуктами, способствующими сохранению и улучшению здоровья населения путем регулирующего и нормализующего действия этих продуктов на организм человека с учетом его физиологических потребностей. В этой связи создание новых функциональных иммуностимулирующих кондитерских изделий весьма актуально и своевременно.

Производство таких продуктов питания возможно при использовании добавок растительного происхождения, сырьем для получения которых могут служить лекарственные растения. Особенностью применения лекарственных растений является наличие в них комплекса биологически активных веществ, в том числе витаминов, которые необходимы для осуществления жизненно важных биохимических и физиологических процессов в живых организмах.

Организм человека и животных не обладает способностью синтезировать витамины или синтезирует некоторые из них в недостаточном количестве, поэтому он должен их получать в готовом виде с пищей. Витамины обладают исключительно высокой биологической активностью и требуются организму в небольших количествах – от нескольких мкг до нескольких мг в день [1].

Совершенно не случайно название «витамины» происходит от латинского слова Vitа, что означает «жизнь». Действительно, роль и значение витаминов настолько высока, что нормальная жизнедеятельность организма без присутствия этих низкомолекулярных органических соединений была бы невозможна. И для того чтобы не заработать авитаминоз или гиповитаминоз, потреблять витамины жизненно необходимо. Синтезируют витамины главным образом травы, фрукты, овощи, в связи с чем они и являются основным источником витаминов для человека [2].

Учеными Алматинского технологического университета в рамках научно-исследовательского проекта проведено исследование по изучению витаминного состава местного растительного сырья, отобранного в ходе анализа литературных источников [3-19], в целях выявления полноценных ингредиентов при разработке технологии иммуностимулирующих кондитерских изделий.

Материалы и методы исследования

Объектами исследования являлись: солодка (Glycyrrhizaglabra L.), зверобой (Hypericumperforatum L.), листья облепихи (Hippophae rhamnoides L.), имбирь (Zingiberofficinale Roscoe), калина (Viburnumopulus L.), цикорий (Viburnum opulus L.), мать-и-мачеха (Tussilago farfara L.), алтей (Althaeaofficinalis L.), девясил (Inula helenium L.), тысячелистник (Achillea millefolium L.), рябина (Sorbus aucuparia L.), шиповник (Rosa cinnamomea L.), семена льна (Linum usitatissimum L.).

Количественное определение массовой доли водорастворимых витаминов группы В проводилось методом капиллярного электрофореза на приборе «Капель-105М» («Люмэкс», РФ). Методика определения основывается на миграции и разделении свободных форм анализируемых водорастворимых витаминов под действием электрического поля с регистрацией при длине волны 200 нм их электрофоретической подвижности. Определение витаминов В 1 , В 2 , В з , В 5 (никотиновая кислота), В б и В с осуществляли в варианте капиллярного зонного электрофореза.

Из образцов измельченных растений производили экстракцию витаминов водным раствором тетрабората натрия в присутствии сульфит иона. Экстракт центрифугировали (5000-6000 об/мин в течение 5 минут), фильтровали через мембранный фильтр. Детектирование витаминов проводили по их собственному поглощению при длинах волн 200 нм и 267 нм, используя программируемое переключение длин волн. Условия разделения: буфер: боратный с рН=8,9. Капилляр: Lэфф/ Lобщ= 65/75 см, диаметр капилляра=50 мкм. Напряжение: + 25 кВ. Температура: + 30 °С [20].

Определение антиоксидантов в растениях проводилось на приборе «ЦветЯуза-01-АА» (НПО Химавтоматика, РФ), основанное на амперометрическом методе измерения массовой доли антиоксидантов через измерение силы электрического тока, возникающего при окислении молекул антиоксиданта на поверхности рабочего электрода при определенном потенциале. Экстракцию производили 70% раствором этилового спирта, встряхивая в течение одного часа на перемешивающем устройстве. Для построения градуировочного графика использовали растворы кверцетина и галловой кислоты [21-22].

Результаты и их обсуждение

В таблице 1 приведены результаты исследований по определению содержания витаминов в отобранных лекарственных травах. Из таблицы видно, что больше всего тиаминхлорида (витамин В1) из представленных для анализа лекарственных трав содержится в семенах льна, соответственно на 61,8% больше по сравнению с имбирем и мать-и-мачехой (0,55 мг/100 г). Примерно на одном уровне в небольших количествах он обнаружен в листьях облепихи, цикория, корневищах алтея и в среднем составляет 0,065 мг/100 г. В рябине, солодке, шиповнике, зверобое, калине, тысячелистнике, и девясиле тиаминхлорида не обнаружено. Витамин В1 повышает защитные свойства организма, принимает активное участие в регулировании углеводного, белкового и жирового обмена, ограждает нервную систему от стрессовых факторов, нормализует сердечную деятельность и т.п. [23]. При технологической обработке при производстве пищевых продуктов витамин В1 устойчив при тепловой обработке и под влиянием кислорода, однако в щелочной среде витамин быстро разрушается.

Рибофлавин (витамин B 2 ) обнаружен во всех образцах лекарственных растений, однако его содержание больше всего в листьях облепихи - 0,777 мг/100 г, затем в корне солодки, тысячелистнике, плодах рябины, корне девясила и имбиря (соответственно на 63,2%, 67,2%, 72,1%, 76,4%, 80,8% меньше по сравнению с листьями облепихи), а меньше всего его в корневищах алтея (на 95,2%) в остальных растениях витамин В 2 содержится в среднем 0,073 мг/100 г. Витамин В 2 необходим при формировании антител и эритроцитов при регулировании репродуктивной системы и роста организма. Совместно с другими веществами участвует в обмене углеводов, жиров и белков. При этом рибофлавин должен постоянно восполняться, так как в организме человека не накапливается. Для нормального взрослого человека его среднесуточная доза составляет 1,2-1,6 мг/100 г, тогда как для беременных и кормящих женщин, а также лицам подверженным стрессу доза витамина В 2 должна быть увеличена. Витамин В 2 не разрушается от воздействия тепла, окисления или кислот.

Таблица 1 – Содержание витаминов, полифенолов и антиоксидантовв исследуемых лекарственных растениях

Наименование	сЗ В в - Рн	5 5 s 3<§ о	Рн S Ю S К	О и	В и в в в s 3	Й $	о к Д	Рн	cd К К		5 8 н й		сЗ В сЗ У я и
Витамин В 1 (тиаминхлорид), мг/100г	0	0,063	0,055	0	0	0,055	0,072	0	0	0,062	0	0	0,144
Витамин В 2 (рибофлавин), мг/100г	0,217	0,777	0,149	0,286	0,079	0,071	0,062	0,088	0,085	0,037	0,255	0,183	0,053
Витамин В 3 (никотиновая кислота), мг/100г	1,185	0,777	0,204	3,081	0,682	1,059	0,913	1,893	2,65	0,150	0,264	0,340	0,217
Витамин В 5 (пантотеновая кислота), мг/100г	0,059	1,506	0,035	0,308	0,173	0,188	0,082	0,061	0,085	0,016	0,087	0,081	0
Витамин В 6 (пиридоксин), мг/100г	0,084	0,680	0,100	0,198	0,037	0,043	0,096	0,427	0,038	0,084	0,139	0,198	0
Витамин В 9 (фолиевая кислота), мг/100г	0,043	0,048	0,032	0,396	0,052	0,082	0,032	0,015	0,055	0,011	0,032	0,022	0
Витамин С (аскорбиновая кислота), мг/100г	0,642	1,409	1,396	1,012	4,355	0,647	0,447	4,314	0,345	0,159	0,722	0,761	0,133
Витамин РР (никотинамид), мг/100г	0	0	0	0	12,09 6	0,147	0	0	0	0,037	0,091	0,147	0
Массовая доля полифенолов, %	0,18	60,02	4,52	1,53	1,24	3,92	0,09	12,82	0,59	0	2,39	1,28	6,61
Антиоксиданы, мг/100 г	1,87	3,61	2,12	1,38	1,23	1,63	1,0	2,49	1,8	1,18	1,36	1,72	1,67

Итальянскими учеными из университета Мессины и IEMEST – отдела Био-молекулярных стратегий, Генетики и Авангардной терапии проведены исследования по успешному применению рибофлавина при антиретровирусном лечении, приводящем к вторичной триметиламинурии [24].

Высокое содержание никотиновой кислоты (витамин В3) по результатам исследования обнаружено в солодке в количестве 3,081 мг/100 г, в калине в 1,16 раз меньше, в зверобое в 1,62 раза, в рябине в 2,6 раза, в мать-и-мачехе в 2,9 раз меньше, в цикории в 3,37 раз меньше, в облепихе в 3,96 раз, в шиповнике 4,51 раз, в остальных лекарственных растениях в среднем его количество составило 0,235 мг/100 г. Никотиновая кислота снижает уровень холестерина в крови. А также украинскими учеными из национального медицинского университета имени А.А. Богомольца были получены результаты, указывающие на снижение перекисного окисления белка в кардиомиоцитах, вызванное никотиновой кислотой, в модели хронической сердечной недостаточности у крыс, что в свою очередь позволяет рассматривать никотино-вую кислоту как препарат с потенциальной кардиопротекторной активностью [25].

Наибольшее содержание пантотеновой кислоты (витамин В 5 ) обнаружено в облепихе 1,506 мг/100 г, затем в солодке, мать-и-мачехе и шиповнике, уступающим облепихе соответственно в 4,9 раз, 8 раз и 8,7 раз. В семенах льна пантотеновой кислоты не обнаружено, в остальных же образцах ее содержание в среднем составило 0,063 мг/100 г. Витамин В 5 играет важную роль в формировании антител, способствующих укреплению иммунитета, усвоению других витаминов, нормализации окислительных и восстановительных процессов, обеспечивающих нормальную деятельность головного мозга. Дополнительно учеными Ceri N.G., Gulle K., Arasli M., Akpolat M., Demirci B. сделан вывод, что витамин В 5 может быть безопасным и экономически эффективным витамином для профилактики осложнений диабета [26].

Больше всего пиридоксина (Витамин В6) выявлено в облепихе (0,680 мг/100 г) и зверобое (0,427мг/100 г), затем следуют солодка и девясил, уступающие облепихе на 70,8%. Наименьшее количество пиридоксина обнаружено шиповнике, калине и мать-и-мачехе в среднем уступающим зверобою на 94,2%. В семенах льна пиридоксина не обнаружено. В остальных исследуемых травах пиридоксина в среднем содержится 0,091 мг/100 г. Данный витамин необходим для образования антител, красных кровяных клеток, участия в усвоении нервными клетками глюкозы и предположительно в подавлении тяжести протекания Covid-19, за счет подавления воспалительных процессов, окислительного и карбонильного стресса [27].

Фолиевая кислота (витамин В д ) необходима для развития и роста кровеносной и иммунной системы и обнаружена она во всех образцах растений кроме семян льна. Самое высокое содержание витамина В д обнаружено в солодке(0,396 мг/100 г), а наименьшее - в корневищах алтея, зверобое и девясиле, соответственно в 36 раз, 26,4 раза и в 18 раз меньше по сравнению с солодкой. В остальном сырье он находится в среднем 0,047мг/100 г.

Высокое содержание аскорбиновой кислоты (витамин С) выявлено в шиповнике (4,355 мг/100 г) и зверобое (4,314 мг/100 г). В облепихе, имбире и солодке аскорбиновой кислоты содержится в среднем 1,272 мг/100 г, меньше всего ее в семенах льна и корневищах алтея соответственно в 32,7 раз и 27,3 раза меньше по сравнению с шиповником. В остальных образцах исследуемых лекарственных трав содержание витамина С находится в пределах 0,647-0,345 мг/100 г, что в среднем уступает шиповнику на 86,4%.

Совместное исследование Иранских и Турецких ученых показало, что внутривенное введение относительно высокой дозы витамина С тяжелобольным пациентам с тяжелой пневмонией было безопасным и могло уменьшить воспаление, продолжительность искусственной вентиляции легких и применение вазопрессоров без какого-либо существенного влияния на смертность [28].

В солодке, зверобое облепихе, имбире, рябине, цикории, калине и семенах льна никотинамида (витамин РР) не выявлено. Наименьшее его количество обнаружено в корневищах алтея- 0,037 мг/100г, на 59,3% больше обнаружено в тысячелистнике и на 74,8% выше в мать-и-мачехе и девясиле, а самое высокое содержание никатинамида обнаружилось в шиповнике - в 326,9 раз больше по сравнению с корневищем алтея.

Согласно проведенным исследованиям авторами [29] по выявлению влияния никотинамида на снижение осложнений диабета, вызванных стрептозотоцином, и увеличение выживаемости крыс, показало, что ассоциация никотинамида у диабетических крыс, стрептозотоцининдуцированных диабетом, предотвращает большинство ожидаемых нарушений (повышение артериального давления, диастолические функции, ожирение), главным образом за счет сохранения парасимпатических и барорефлекторных параметров.

Существует все больше доказательств того, что никотинамид участвует в дифференцировке и здоровье нейронов, повреждении нейронов и нейродегенерации в центральной нервной системе. Изменения в уровнях никотинамида были связаны с Болезнями Альцгеймера, Паркинсона и Хантингтона, и лечение никотинамидом на животных моделях показало улучшение нейродегенерации и связанное с этим восстановление поведения. В равной степени имеются доказательства использования никотинамида в качестве восстановительного средства на животных моделях повреждения нейронов и ишемии [30].

Наибольшее содержание массовой доли полифенолов обнаружено в облепихе -60,02%, затем в зверобое в 4,6 раз меньше по сравнению с облепихой. В семенах льна, имбире, мать-и-мачехе и тысячелистнике массовая доля полифенолов содержится в пределах от 2,39 % до 6,61%. В солодке, девясиле и шиповнике в среднем массовая доля полифенолов достигает 1,35%. В корневищах алтея полифинолов не обнаружено, а в калине, рябине и цикории массовая доля полифенолов выявлена в пределах от 0,09% до 0,59.

Полифенолы в организме человека оказывают многостороннее противовоспалительное действие [31].

Самое высокое содержание антиоксидантов определено в облепихе (3,61 мг/100г), зверобое и имбире, по сравнению с облепихой меньше на 31% и 41,3% соответственно , а самое наименьшее в цикории -1,0 мг/100г, что на 72,2% меньше относительно облепихи. В остальных образцах содержание антиоксидантах варьируется в среднем 1,54 мг/100г.

Заключение, выводы

Исходя из полученных данных видно, что наиболее подходящим для придания иммуностимулирующего действия кондитерским изделиям является следующее лекарственное сырье: листья облепихи, зверобой. Данное сырье будет направлено на изучение сохранности их активных компонентов в кондитерских изделиях.

Учитывая вышеизложенное, необходимо отметить высокое содержание витаминов, полифенолов и антиоксидантов в отобранных для исследования лекарственных травах, что должно будет обеспечить оптимальное содержание биологически активных веществ в конечном продукте при производстве функциональных иммуностимулирующих кондитерских изделий.

Исследования проводятся в Алматинском технологическом университете, г. Алматы, Республики Казахстан в рамках проекта №AP09058293 «Разработка технологии производства диетических иммуностимулирующих кондитерских изделий на основе переработки местного растительного сырья», финансируемого Министерством образования и науки Республики Казахстан