Подбор микроэлементов для иммобилизации их коллоидных структур на природном носителе с целью обогащения основных пищевых продуктов

Коррекция получаемых организмом микроэлементов в современной практической медицине приобретает всё больше сторонников, убеждённых в жизненной необходимости восполнения эссенциальных микроэлементов для успешной превенции и лечения различной

патологии, особенно если брать в учет отсутствие синтеза данных микроэлементов в нашем организме. Одновременно известно, что в России в среднем примерно две трети взрослых и три четверти детей отнесены к группе риска по гипомикроэлементозам, с другой стороны, около одной трети населения в той или иной мере подвержены гипермикроэлементозам.

This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International License

Избыток, дефицит или дисбаланс микроэлементов во внешней среде, и соответственно в организме, могут привести к нарушению минерального обмена и развитию микроэлементозов – заболеваний биогеохимической природы [1].

Поэтому крайне важным развитием пищевой и фармацевтической промышленности сейчас является разработка и внедрение новых технологий по обогащению готового продукта микроэлементами. Не стоит забывать и про основные источники их получения с пищей. К примеру – питьевая вода является основным источником ряда эссенциальных микроэлементов. Это справедливо, прежде всего, в отношении кальция и магния, железа, марганца и йода. Для некоторых из них (железо, марганец, фтор) вода может быть основным источником поступления в организм, поскольку в питьевом водоснабжении преобладают подземные воды. Основная проблема выявления микроэлементоза в том, что дефицит эссенциальных элементов не имеет выраженной клинической картины. Он проявляется постепенным снижением когнитивных функций (внимание, восприятие, память), мышечной и костной массы, замедлением заживления ран, повышенной утомляемостью, иммунодефицитом, анемией и другими неспецифическими признаками. Кроме того, дефицит эссенциальных элементов имеет некоторое сходство с хронической интоксикацией токсическими элементами, что обуславливает необходимость комплексного анализа [2, 3].

Обсуждение

Отклонения в элементном статусе организма обнаруживаются у подавляющего большинства взрослого населения России, существенно отличаясь по характеру и степени выраженности у представителей различных регионов и лиц, разделенных по профессиональному признаку и роду занятий. Наиболее распространен дефицит таких микроэлементов, как: железо, цинк, медь, хром, йод, селен, кобальт, кремний. Ряд микроэлементов постоянно присутствует в нашем организме, но влияние их избытка или недостатка на данный момент малоизучены, к примеру золото и серебро. Перед выбором метала, для внедрения его в технологический процесс, важно ознакомиться с показателями всасываемости и выводимости микроэлементов [4].

Позволяет понять очень многие свойства и объяснить многие физиологические эффекты макро- и микроэлементов учет такого показателя, как уровень всасывания. Для тех элементов, которые всасываются в ЖКТ очень хорошо (на 80–100%), как правило, не возникает проблемы дефицита. Исключение составляют йод и фтор, дефицит которых обычно связан с их низким содержанием в составе пищи и воды. Из-за высокого уровня всасывания очень легко получить отравление мышьяком или препаратами, содержащими бор. При снижении коэффициента всасывания даже до 50% начинают возникать проблемы дефицита отдельных элементов, например, селена, цинка и меди. Одной из причин недостаточности кальция, магния, а также железа, марганца и хрома является их низкое всасывание, которое составляет 30 и 10% соответственно. С другой стороны, низкий коэффициент всасывания некоторых тяжелых металлов (стронция, свинца, кадмия, сурьмы, серебра), а также алюминия или бериллия предотвращает поступление в организм этих токсичных элементов. Очень низкое всасывание серебра и алюминия является гарантией безопасности организма при использовании алюминиевой посуды или применении препаратов коллоидного серебра [5,6].

Чем выше скорость выведения, тем быстрее осуществляется обновление элементов в организме и быстрее может возникнуть дефицит элемента при уменьшении его поступления с пищей. Поэтому элементы, которые имеют высокую скорость выведения, необходимы в первую очередь и их нужно получать регулярно. Это касается в первую очередь таких микроэлементов, как йод, бор, кобальт, олово, селен, марганец, медь. При недостатке этих элементов в рационе очень быстро можно получить их дефицит, поскольку организм потеряет основной их пул в течение считанных дней. В то же время – это свойство элементов позволяет достаточно просто освободить организм от избытка токсичных элементов: таллия, бора, мышьяка, средняя скорость полувыведения которых колеблется от 4 до 12 дней [7].

Одними из наиболее перспективных элементов для иммобилизации в продукты питания являются серебро и золото. О антибактериальных свойствах серебра и золота известно уже давно. Серебро и золото обладает бактерицидным воздействием по отношению более чем к 500 видам бактерий. Эффект уничтожения бактерий препаратами с серебром в 1500 раз выше действия такой же концентрации фенола и в 3,5 раза выше действия сулемы. Наночастицы серебра и золота в отличии от часто используемых консервантов не являются столь токсичными и у большинства микроорганизмов отсутствует устойчивость к их влиянию, что имеет большое значение в случае применения в сфере производства продуктов питания. Чувствительность непатогенных и патогенных микроорганизмов к серебру и золоту различна.

Считается, что патогенные микроорганизмы, как правило, более чувствительны к ионам данных элементов, чем непатогенные. Несмотря на то, что и серебро и золото обладают низким показателем всасывания в организме, они все еще остаются крайне перспективными элементами для внесения [8, 9].

Дефицит цинка одна из самых распространенных причин микроэлементоза. По данным ВОЗ, около половины населения Земли страдает нехваткой цинка. Чаще всего дефицит этого элемента развивается из-за снижения его поступления с пищей, особенно в периоды повышенной потребности в нем: при беременности и лактации, в детском и подростковом возрасте, во время реконвалесценции после заболеваний, травм, ожогов и операций. Кроме того, избыточное поступление меди, кадмия, свинца, ртути, этанола, длительный прием препаратов эстрогенов, глюкокортикоидов, анаболиков, антиметаболитов, иммуносупрессоров, диуретиков могут приводить к снижению количества цинка в организме. Цинк необходим для синтеза белков, в том числе коллагена и формирования костей. Цинк принимает участие в процессах деления и дифференцировки клеток, формировании Т-клеточного иммунитета; цинк является кофактором инсулина, суперок-сиддисмутазы, дигидрокортикостерона. Цинк играет важнейшую роль в процессах регенерации кожи, роста волос и ногтей, секреции сальных желез. Цинк способствует всасыванию витамина Е и поддержанию нормальной концентрации этого витамина в крови. Цинк участвует в кроветворении и метаболизме этанола. К сожалению, до сих пор нет единого стандарта оценки статуса цинка. Более того, последствия дефицита цинка плохо изучены [10,11].

Интересным для внесения в продукты питания является кобальт. Несмотря на то, что дефицит кобальта встречается нечасто, его причинами могут быть: недостаточное поступление; атрофия слизистых оболочек желудочнокишечного тракта; глистная инвазия; избыток в рационе белка и железа. Медь и цинк, напротив, увеличивают абсорбцию кобальта в ЖКТ. При поиске групп населения страдающих от дефицита кобальта, наблюдается ситуация в которой крайне распространенным явлением среди веганов и даже вегетарианцев является дефицит витамина В 12 , однако значительных исследований по оценке распространенности дефицита кобальта среди этих групп не проводилось. Кобальт входит в состав витамина В 12 ,

Крайне перспективным микроэлементом для иммобилизации является селен, дефицит которого на данный момент распространен по всему миру. Дефицит селена может развиваться преимущественно по двум причинам: снижение его поступления с пищей и водой; повышенный расход селена при значительном хроническом поступлении ксенобиотиков. Большие дозы ртути, меди, мышьяка, сульфатов, парацетамола, фенацетина, противомалярийных препаратов могут привести к дефициту селена в организме. Недостаток в организме селена ведет к нарушению целостности клеточных мембран, значительному снижению активности сгруппированных на них ферментов, накоплению кальция внутри клеток, нарушению метаболизма аминокислот и кетоновых тел; накоплению мышьяка, кадмия и ртути. Усвояемость селена из Se-метионина составляет 37%, из Se-цистеина – 73%, из селенита натрия – 42%, из элементного селена – 7%. Таким образом, в процессе всасывания могут возникнуть весьма существенные потери элементов, которые возрастают при нарушении пищеварительной функции. Но и после того, как элементы пересекут кишечный барьер и поступят во внутреннюю среду организма, они могут быть экскретированы в просвет кишки, выведены из организма с мочой или с потом, поэтому потери элементов могут быть и на этапе утилизации [13].

Заключение

Разработка новых рецептур и изменение старых с целью повышения содержания эссенциальных, условно-эссенциальных и малоизученных микроэлементов в пище актуальна до сих пор. На данный момент кафедрой сервиса и ресторанного бизнеса Воронежского государственного университета инженерных технологий разрабатываются технологии иммобилизации коллоидных структур микроэлементов на природном носителе, с целью внесения их в основные пищевые продукты, в частности хлебобулочные и мучные-кондитерские изделия.