Обоснование использования биомодифицированной сои в производстве продукции низкогликемического действия

Введение. Сахарный диабет второго типа рассматривается как хроническое заболевание, осложненное неадекватно повышенным содержанием глюкозы в крови и уровнем гликемии. Диабетом второго типа страдают большинство людей в возрасте старше 40 лет с подобным генезом. Как правило, пациенты имеют избыточный вес или ожирение, нарушения гормональной эндокринной системы, у них наблюдается семейная генетическая предрасположенность к заболеванию, полиморфизм [1, 2].

Причинами развития заболевания традиционно считаются следующие факторы:

• 1)    питание и образ жизни. Гиподинамия, ожирение, лишний вес, несбалансированное питание являются одними из основных факторов риска развития диабета второго типа, которые снижают чувствительность клеток организма к инсулину и соответственно к избытку жирных кислот, депонирующихся в печени, и ее жировому гепатозу [1, 2];

• 2)    генетические особенности. Определенный геном кодирует белки, участвующие в пос-

• троении поджелудочной железы, формировании β-клеток, оказывающие влияние на продуцирование и метаболизм инсулина, которые связаны с повышенным риском диабета [1, 2];

• 3)    вирусные инфекции позиционируются как стартовые заболевания для развития сахарного диабета. Наиболее часто поражают β-клетки поджелудочной железы вирусы гриппа, краснухи, гепатита, ветряной оспы, Соvid-19 [1, 2];

• 4)    нарушения функционирования β-клеток поджелудочной железы за счет снижения икре-тинового эффекта, дисфункции α-клеток, дефекты в работе нервной системы организма [1, 2].

Три последних фактора в современном рассмотрении проблемы являются ключевыми. Исходя из этого, современные исследования предлагают новые методики лечения и профилактики диабета второго типа. Кроме стандартных рекомендаций по изменению образа жизни, правильного питания, физической активности, в настоящее время предлагаются использование новых фармакологических препаратов; антиоксидантов, в том числе в виде ионов хрома, цин- ка, ванадия, магния; генная терапия и регенерация поджелудочной железы для восстановления функционирования β-клеток; трансплантация и ретранспланация культур клеток поджелудочной железы [2].

Таким образом, исследования генеза диабета второго типа основаны на понимании механизмов заболевания, факторов риска и новых подходов к его лечению и профилактике.

Цель исследования – обоснование и разработка технологии соево-минерального концентрата (СМК) и соево-минеральной пасты (СМП) на основе биомодифицированных соевых семян для использования СМК и СМП в рецептурах продукции низкогликемического действия.

Задачи: исследовать динамику аккумуляции хелатных ионов минеральных веществ в процессе биомодификации соевых семян в ванадиевой минерализованной водной среде, определить химический состав полученного СМК.

Объекты и методы. Объекты исследования – соевые семена районированных сортов Октябрь-70, Лидия, СМК. Для определения химического состава разработанного СМК использовали стандартные методы исследования пищевой продукции, соответствующие действующей в РФ нормативно-технической документации. Определение минеральных веществ проводили масс-спектрометрией в индуктивно-связанной аргоновой плазме на приборе ICP-MS ELAN DRC II фирмы Perkin Elmer (США). Построение математических моделей в виде уравнений регрессии второго порядка и их анализ осуществляли с помощью программы Арроl и метода Парето-оптимального решения (программа KPS).

Результаты и их обсуждение . В восьмидесятых годах 20-го столетия в литературных научных источниках появилось первое сообщение о системе in vitro с четырехвалентным ванна-дием, которая приводит к положительным эффектам, сходным с действием инсулина. Затем выяснилось, что ряд соединений, таких как органические соли ванадия, хрома, селена, молибдена и вольфрама, имитируют эффекты инсулина. Наилучший результат показали биологически активные формы ванадия и хрома [3].

Инсулиноподобное действие по коррекции содержания липидов и углеводов in vitro и in vivo оказывает и ванадат, и ванадил. Они стимулируют проникновение глюкозы в клетки организма, синтезируют гликоген, предотвращают процесс глюконеогенеза в печени, ингибируют липолиз и активируют липогенез, препятствуют удалению аминокислот в тонком кишечнике, повышая его в скелетной мышце. Но в отличие от инсулина соединения ванадия не оказывают влияния на распад и синтез белковых молекул [3].

Сотрудниками НИИ биомедицинской химии РАМН, ГНИЦ ПМ МЗ РФ на экспериментальной диабетической модели in vivo изучено содержание глюкозы, гликированного альбумина ГА (%), гликированного гемоглобина HbA1c (%), активность глюкокиназы, АСТ, АЛТ и амилазы при длительном применении ортованадата и вана-дил-сульфата. Исследовались диабетические крысы – самцы линии Вистар с искусственно вызванным диабетом и уровнем гликемии выше 19 ммоль/л. Обнаружено, что при длительном применении ванадил-сульфата происходит нормализация исследуемых параметров, причем более всего выражен инсулиноподобный эффект [4].

На этом основании выдвинута гипотеза о возможности применения ванадийсодержащих соединений в составе пищевых продуктов пациентами с диабетом I и II типа, что позволит снизить дозу инъекций инсулина, сахаропонижающих препаратов и в перспективе обходиться без них [4].

В настоящее время, несмотря на доказанные положительные терапевтические эффекты, к сожалению, нет рекомендаций по суточному потреблению ванадия, но считается, что его потребление в количестве 30–60 мкг в сутки является безопасным [5]. По данным P. Chanson, S. Salenave [6], пациентам со стойким некомпенсированным диабетом необходима суточная доза ванадия в количестве 100 мкг.

Многочисленными исследованиями ученых Федерального исследовательского центра питания, биотехнологии и безопасности пищи установлено, что неорганические соединения ванадия усваиваются в желудочно-кишечном тракте только до 0,1–2,0 % в отличие от хелатных комплексов ванадия, что дает возможность снизить необходимую дозу ванадия за счет приема его хелатных форм, тем самым обезопасив организм от токсичного воздействия ванадия [5, 7–9].

В этой связи нами предложена возможность получения ванадийсодержащих продуктов питания низкогликемического действия, в состав которых входят концентрат и паста из биологически модифицированных соевых семян.

Модификация осуществляется путем проращивания соевых семян в ванадиевосодержащей минерализованной среде. В процессе проращивания происходит аккумуляция ванадия эндопротеазами соевых семян и образование более безопасной и легкоусвояемой хелатной, биологически активной формы ванадия.

Содержание минеральных веществ определяли при прорастании семян до достижения оптимальных размеров ростка. Сравнивали с контрольным образцом, которым являлся соевоминеральный концентрат из пророщенных в нейтральной водной среде соевых семян в аналогичных биотехнологических параметрах. Результаты представлены в таблице 1.

Содержание макро-, микроэлементов в СМК, мг/100 г

Таблица 1

Показатель	Контроль	СБМК
Са2+	350	650
Mg2+	280	550
K 1+	1800	2600
Na1+	30	60
V4+	0	20

После математической обработки данных статистическими методами получены зависимости, характеризующие процесс аккумуляции макро- и микроэлементов (мг/100 г) от времени биомодификации семян сои (табл. 2).

Пророщенные семена сои в дальнейшем используются для получения СМК и СМП при соответствующих технологических режимах и параметрах. Химический состав СМК представлен на рисунке.

Таблица 2

от времени τ проращивания семян сои

Элемент	Зависимости содержания макро-и микроэлементов от продолжительности проращивания	Зависимости продолжительности проращивания семян сои от требуемого содержания макро- и микроэлементов
Натрий	Na1+= 694,7 – 284,6 · е – 0,022 τ	τ = 258,0 – 45,6 ln (694,7 – Na )
Калий	K1+ = 2902,9 – 897,9 · е – 0,019 τ	τ = 359,0 – 52,8 ln (2902,9 – К )
Магний	Mg2+ = 29,9 – 9,9 · е – 0,011 τ	τ = 203,8 – 88,7 ln (29,9 – Mg)
Ванадий	V4+= 8900,9 – 900,9 · е – 0,021 τ	τ = 322,0 – 47,3 ln (8900,9 – V)
Кальций	Са2+= 771,0 – 361,0 · е – 0,017 τ	τ = 339,5 – 57,6 ln (771,0 – Сa )

Зависимости содержания основных макро- и микроэлементов, мг/100 г,

СМК

Химический состав СМК

Заключение . Анализ приведенных исследований показывает, что в процессе биомодификации семян сои происходит аккумуляции хелатных ионов, содержание которых увеличивается в 1,5–2,0 раза. СМК и СМП будут являться основой рецептурного состава пищевых продуктов низкогликемического действия, разработки которых планируются в дальнейших исследованиях.