Обоснование функциональности тыквенного пектина и пектиносодержащих продуктов питания

В статье представлены результаты исследований количественного и фракционного состава пектиновых веществ в тыкве. Установлены аналитические характеристики тыквенного пектина, теоритически характеризующиеего функциональное назначение. На основе биотестирования лабораторных крыс установлено снижение тяжелых металлов в крови животных, получавших в рационе питания пектин, что подтверждает его детоксикационные свойства.

Актуальность проблемы. В XXI век человечество вступило, неся на своих плечах огромный груз глобальных проблем, среди них одной из самых актуальных является экологическая проблема. Жизнь для человека стала более комфортной, но одновременно приобрела дополнительные элементы риска его жизни и здоровья в связи с радиацией, загрязнением окружающей среды токсичными соединениями, потенциальной опасностью химического заражения [1].

Всемирной Организацией Здравоохранения пектин признан абсолютно токсикологически безопасным продуктами рекомендован в качестве корректора состояния здоровья человека. В соответствии со ст. 321 ТК РК работникам, контактирующим с неорганическими соединениями свинца, необходимо дополнительно к молоку выдавать 14-16граммов пектина в виде обогащенных им консервированных растительных пищевых продуктов, фруктовых соков, напитков.

Наиболее высоким содержанием таких веществ отличается тыква, в которой полисахариды пектины взаимодействуют с ионами радиоактивных веществ и тяжелых металлов, а большое количество свободных карбоксильных групп в молекулах пектинов позволяет связывать и выводить ионы тяжелых металлов из организма человека и животных[2]. В этой связи обеспечение населения продуктами питания с детоксикационными свойствами на основе использования тыквенного пектина, способствующие выведению из организма вредных веществ, является чрезвычайно актуальным и имеет важное социальное значение.

Целью исследования явилось обоснование функиональности полученного тыквенного пектина на основе его аналитических характеристик и доклиничексих исследований на лабораторных животных.

Материалы и методы исследований.

Материалами исследований явились перспективный наиболее популярный казахстанский сорта тыквы Карина, тыквенный пектин, пектиносодержащий продукт питания хлеб формовой, кровь лабораторных крыс.

Массовую долю пектиновых веществ в тыквенном жоме определяли согласно ГОСТ 29059-91. Определение аналитических характеристик пектиновых веществ проводили методом кондуктометрического титрования. Объем выпеченного формового хлеба определяли с помощью измерителя марки Р3БИО согласно ГОСТ 27669-88. Определение влажности, реологических свойств теста в зависимости от процентного содержания вносимого пектина: водопоглотительная способность, упругость, растяжимость, эластичность и хлебопекарная сила муки проведено на приборе ALVEOLABфирмы Chopin.Содержание тяжелых металлов определяли на атомно-абсорбционном спектрофотометре фирмы «Hitachi».

Биохимические показатели крови определяли на анализаторе BS200 Mindray, гемоглобин на гематологическом анализаторе Sysmex КХ 21. Результаты и их обсуждение.

Полученный нами пектин из тыквы характеризуется достаточным содержанием общего пектина в пересчете на абсолютно сухое вещество 15,8%, в том числе высоким содержанием нерастворимого протопектина 11,88 и значительно низким содержанием растворимого гидратопектина 3,96% (таблица 1).

Результаты исследований аналитических характеристик выделенного пектина показали, что степень этерификации составила 37,94%, сортов тыквы следует отнести к низкоэтерифицированным (Е менее 50%). Следует отметить, что выделенный пектин имеет высокую комплексообразующую способность 370 мг РЬ²⁺/г, которую можно учитывать при разработке пектиносодержащих продуктов функционального назначения.

Таблица 1 Содержание и аналитические характеристики пектиновых веществ тыквы сорта Карина

Были проведены лабораторные выпечки хлеба с различным содержанием тыквенного пектина от 0,25 до 1,0% с использованием муки 1 сорта с влажностью 13,6%. На основании наших исследований было установлено, что включение в рецептурный состав хлеба сухого тыквенного пектина при различных дозировках от 0,25 до 1,0 % изменяет пористость хлеба по сравнению с контролем: оптимальная пористость 78 % была достигнута при дозировке пектина 0,5 % к массе муки (таблица 2). Дальнейшее повышение содержания пектина ухудшало органолептические показатели, наблюдалось потемнение мякиша, он становился более плотным, не разрыхленным, при этом пористость снизилась на 6% в сравнении с оптимальной (при 0,5% пектина).

Таблица 2 Рецептура и качество хлеба с различным содержанием пектина

С целью установления содержания тяжелых металлов в плазме крови лабораторных крыс токсикант вводился еженедельно из расчета 0,3 LD50, что соответствует 2,08 мг/кг для хлорида кадмия. Поскольку вес крыс составил 230±20г, а не килограмм, то для затравки животных было взято 0,51 мг/кг CdCl2, растворенный в 5 мл воды, который вводился перрорально в ротовую полость специальным щприцом.

В качестве корректоров использовали: тыквенный пектин; пектинсодержащий хлеб пшеничный с тыквенным пектином в количестве 0,5%. Расчет дозы корректора проводился в соответствии с рекомендациями по суточным нормам пектина и минеральных веществ для крыс [3].Прием пектина для профилактики рекомендуется 4-5 грамм. А в неблагоприятных экологических условиях, в том числе интоксикации тяжелыми металлами и в условиях радиоактивного заражения 15-16 грамм в сутки. Вес человека 70 кг, крысы 0,250 кг, то это составит 0,06 грамм(60 мг) для одной крысы в сутки.

Расчет количества пектина для одной крысы в качестве корректора:

X=(0,25*16)/70=0,06 грамм.

Если учесть, что в 100 гр хлеба 0,5 грамм пектина, то X=(0,06*100)/0,5 = 12 грамм хлеба необходимо для коррекции потреблять крысам.

Корректоры вводили ежедневно один раз в сутки на протяжении всего периодаисследования в течение 3-х месяцев предварительно затравленным крысам.

Все животные были разделены на 3 группы:

1. Первая группа опытных животных ежедневно получала тыквенный пектин в дозе 0,06 г., разводили в 10 мл воды, которую затем добавили в суточное количество воды массы тела как БАД к обычному рациону питания.
2. Вторая группа опытных животных получала ежедневно в качестве корректора хлеб с 0,5% содержания пектина из расчета 12 грамм хлеба на одну крысу массой 250 грамм.
3. Третья группа контрольная, которая не получала корректоров.

При проведении анализа все полученные результаты опытных и контрольной группы животных сравнивались с результатами интактных животных, исследуемые показатели которых принимались как показатели нормальных величин за 100%.

Ежедневно проводилось наблюдение за состоянием у животных всех опытных и контрольной групп: поедаемость корма, прием воды, поведенческий статус. Кроме того, на 30ый, 60-ий и 90-й день эксперимента у животных проводили забор крови согласно вышеуказанной методике для определения тяжелых металлов, общего белка, мочевины и гемоглобина.

Изменение содержания общего белка, мочевины и гемоглобина в крови опытных и контрольных крыс в %

Рисунок 1 Изменение показателей в плазме крови экспериментальных крыс в % соотношении на фоне интоксикации хлоридом кадмия при кормлении пектином и пектиносодержащим хлебом

Динамика изменения биохимических показателей крови и гемоглобина кадмийиндуцированных крыс при коррекции их питания пектином и пектинсодержащим хлебом показала стабильное и прогрессивное изменение содержания кадмия и биохимических показателей крови. Показатели гемоглобина в сторону улучшения приблизились уже через 30 дней после начала коррекции к показателям интактных животных к 3-му месяцу коррекции их питания чистым пектином. Так, к концу 3-го месяца после начала коррекции Cd интоксикации у опытных крыс, содержание общего белка было равно 62,4±3,80, что составило 91% от показателя интактных крыс, тем самым был значительно приближен к показателям нормальных величин. Идентичные изменения были отмечены укадмийиндуцированных крыс при коррекции их тыквенным пектином по показателям мочевины и гемоглобина. Биохимический анализ крови у опытных крыс из 2-й группы, где коррекция кадмийиндуцированных нарушений проводили хлебом, содержащим 0,5% пектина, показал тенденцию к улучшению изучаемых показателей. Однако в сравнении по величинам с контрольной группой животных они отличались незначительно. Сравнение результатов изменения биохимических показателей контрольных крыс

(кадмийиндуцированных крыс, находящихся на обычном режиме питания) и опытных крыс, получающих дополнительное питание в виде чистого пектина и пектиносодержащего хлеба показало, что исследуемые показатели крови у контрольных животных практически на протяжении 3-х месяцев не менялись, общее состояние постепенно ухудшалось,объективно у животных наблюдалось развитие конъюнктивита, одышка, нарушения координации движений, выпадение шерстного покрова, потеря аппетита, слабость.

Выводы.

1. Состояние экологии во многих регионах Казахстана, сопровождающееся загрязнением окружающей среды и пищевых продуктов токсическими веществами, обуславливает необходимость производства пектина и пектиносодержащих продуктов, как природных детоксикантов.
2. Установлено, что выделенные пектины из отечественных сортов тыквы следует отнести к низкоэтерифицированным, степень этерификации которых соответствует 37,94%, комплексообразующая способность 370 РЬ²⁺/г., что характеризует их высокие детоксикационные свойства.
3. Тыквенный пектин, вводимый в дозе 0,06 г/кг веса, оказывает выраженный эффект коррекции на биохимические показатели крови, как общий белок, мочевина, а также гемоглобин, что способствует улучшению функционального состояния стрессиндуцированных животных.
4. Разработанный пектиносодержащий хлеб оказывает положительную тенденцию на снижение токсического эффекта, выполняя тем самым функцию корректора тяжелых металлов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Экология и здоровье нации. Караганда: Изд-во Карагандинского государственного технического университета, 2016. 109 с.
2. Огнева О.А., Пономаренко Л.В., Коваленко М.П. Пектин как полифункциональная добавка при производстве молочных продуктов / / Молодой ученый. 2015. №15. С. 144-147.
3. Родионова Л.Я. Технология пектиносодержащих пищевых композиций функционального назначения. Краснодар: КГАУ, 2004. 233 с.