Оценка эффективности немедикаментозной алиментарной коррекции состояния здоровья человека на основе положений термодинамики

Программные документы и Указы Президента РФ нацелены на производство продуктов здорового питания в целях оздоровления населения России. Проблемам позитивной биокоррекции метаболических процессов посредством введения тех или иных нутриентов в рацион питания в последнее время уделяется много внимания [2]. Получен значительный объем научной информации в области изучения биокорректирующего потенциала пищевых систем из природных источников [5]. Проведены исследования влияния масла и жмыха зародышей пшеницы на показатели энергетического и липидного обмена, уровень оксигенации крови для различных групп населения: спортсменов, молодежи (на примере студентов вуза), пожилых людей (на примере преподавателей вуза) [3]. Разработаны проекты рецептурнотехнологических решений производства биокорректоров энергетического статуса и липидного обмена организма человека [1].

Следует отметить, что существенным сдерживающим фактором развития парадигмы здорового питания или питания для здоровья служит слабое или полностью отсутствующее научное обеспечение для мобильного внедрения идей, так как существующие методы оценки физиологических состояний населения дороги, длительны, трудоемки и не дают объективного и комплексного анализа в следствие сложности и многообразия физиологических процессов и биохимических реакций, протекающих в организме при трансформации пищи в энергию. Данные, полученные разными исследователями, разобщены, недостаточно объективны, не обеспечены универсальными критериями и показателями. Следствием этого является медленное продвижение идеи здорового и корректирующего питания в секторы экономики и сознание населения России. Продуктов питания функционального назначения насчитывается всего лишь 6–8% к общему объему производимых а России, в то время как средняя продолжительность жизни остается низкой, социально-значимые заболевания и болезни цивилизации проникли в различные физиологические и социальные слои, ситуация не утешительна среди различных профессиональных групп. Этому способствует так же мировой экономический кризис, неустойчивость экономического развития, несоответствие материальной базы, недостаточная образованность и информированность населения. В то же время, потенциальные источники биокорректоров на основе продуктов глубокой переработки зернового сырья в настоящее время активно используются в зооинженерии, так как являются побочными продуктами переработки зернового сырья, имеют не высокую стоимость при наличии широкого спектра биологически активных свойств. Внедрение данных продуктов в инженерные технологии пищевых производств позволит обеспечить положительную коррекцию пищевого статуса широких слоев российского населения, включая социально незащищенные.

Предлагаемый новый подход к инженерному проектированию биокорректоров и биокорректирующего питания основан на применении фундаментальных принципов термодинамических законов, дающих возможность оценить количественно и качественно энергию пищевых веществ при трансформации в организме. Метод универсален, объективен, позволяет решить комплекс сопряженных задач по совершенствованию технологий, рациональному использованию ресурсов в поддержании и коррекции метаболической активности организма, лежащей в основе обеспечения здоровья человека.

Для создания системы оценочных критериев для нутриентной коррекции пищевого статуса организма с использованием природных источников биологически активных веществ на принципах законов термодинамики необходимо решить следующие задачи:

─ создать информационный банк данных природных источников биологически активных веществ растительного происхождения промышленного назначения;

─ определить химический состав, количество и качество энергии при трансформации в организме, пищевую и биологическую ценность продуктов, полупродуктов и побочных продуктов переработки растительных объектов;

─ установить сорбционную емкость входящих в состав растительных объектов неусвояемых полисахаридов и белков;

─ провести проектирование рецептурнокомпонентных решений для коррекции пищевого статуса для отдельных групп населения;

─ провести исследования в опытах in vivo изменений эффективности дыхания, химического состава крови, степени оксигенации гемоглобина при введении в рацион биокорректирующих пищевых систем;

─ установить закономерности изменения функционально – технологических характеристик и уровня качества пищевых систем при использовании биокорректоров на различных стадиях биотехнологического процесса производства конечного продукта;

─ провести расчеты изменения энтропии, калорийности, дыхательного коэффициента при использовании биокорректирующих пищевых систем в рационах питания различных групп населения;

─ разработать научно-практические рекомендации по использованию биокорректоров для интенсификации дыхания, нормализации липидного и белкового обмена применительно к спортсменам, учащимся и преподавателям вузов.

Использование законов термодинамики в оценке биотехнологического потенциала биокорректирующих пищевых систем, определении пищевого статуса и закономерностей его изменения за счет использования природных источников биологически активных веществ растительного происхождения: жмыха, масла из зародышей и проросших семян зерновых культур до настоящего времени не применялось.

Создание информационного банка данных, характеризующих спектр и содержание биологически активных веществ, количество и качество энергии в проросших зернах, муке, жмыхе и масле зародышей низкомасличных зерновых культур – залог целенаправленного проектирования продуктов здорового и корректирующего питания с заданным составом и свойствами. При этом наиболее информативны опыты на объектах in vivo , позволяющие оценить суммарный вклад биокорректоров в здоровье человека. Наиболее приемлемыми вследствие объективности и доступности являются опытно-экспериментальные методики непрямой калориметрии, основанной на оценке изменений состава газовоздушной смеси на вдохе и выдохе и неинвазивного определения уровня оксигенации гемоглобина крови, основанного на зависимости светопоглощающей способности гемоглобина крови от уровня его оксигенации. Более глубокие исследования показателей липидного и белкового обмена требуют клинических исследований биохимических показателей крови.

Исследование сорбционной емкости биокорректоров позволяет прогнозировать уровень детоксикации организма и снижение негативных последствий контаминации пищевых систем. Определение закономерностей изменения энергообмена организма человека как целостной системы с определенными термодинамическими характеристиками под действием макро- и микронутриентов тесно связано с совершенствованием технологий и созданием инновационных продуктов для алиментарной коррекции физиологических состояний.

К ожидаемым результатам применения предлагаемого нового подхода оценки уровня метаболической энергоэффективности пищевых систем можно отнести следующие:

─ расширение и систематизация информационной базы об источниках биологически активных веществ растительного происхождения на стадиях технологической обработки биоресурсов (проросшее зерно, мука, жмых, масло из зародышей и цельных зерновых, в том числе низкомасличных культур);

─ оценка энергетической эффективности растительных объектов на принципах законов термодинамики с применением непрямой калориметрии и расчета изменения энтропии биологической системы – организма человека;

─ получение математических моделей для оптимизации и прогнозирования свойств биокорректирующих пищевых систем в поддержании и интенсификации метаболических процессов;

─ закономерности целенаправленного изменения пищевого статуса и метаболической активности организма в обеспечении здоровья человека на примере спортсменов, молодежи и пожилых людей (учащихся и преподавателей вузов);

─ научно-практические рекомендации по применению биокорректирующих продуктов питания с заданным составом и свойствами в целях коррекции пищевого статуса;

─ научно-практические рекомендации по коррекции инженерных технологий: аппаратурного оформления, технологических режимов и условий при хранении и переработке пищевых биоресурсов;

Результаты необходимы для внедрения в инженерную практику производства продуктов питания универсального показателя (критерия оценки энергообмена на основе расчета энтропии) для поддержания и коррекции равновесного состояния организма, обеспечивающего здоровье человека.

Ожидаемые результаты могут быть оценены как фундаментальное научное обоснование инженерных задач, расширение знаний в области биохимии, биологии и медицины, направленных на получение новых данныхпо оценке биотехнологического потенциала пищевых ресурсов, открытие новых перспектив в производстве продуктов питания заданного состава и свойств, управление метаболическими процессами, в обеспечении коррекции пищевого статуса и физиологических состояний, в совокупности определяющих здоровье человека.

Вестник ВГУИТ/Proceedings of VSUET, № 4,