Создание йодсодержащей БАД для профилактики заболеваний щитовидной железы

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………………………3
1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1. Участие йода в синтезе гормонов, проблемы его недостаточности ………….…………..3
1.2. Усвоение йода в организме………………………………………….………………………..4
1.2.1. Взаимодействие йода с другими макро- и микроэлементами……………………………5
1.2.2. Влияние жиров на обменные процессы в организме…………………………………….5
1.3. Биологическая и пищевая ценность морепродуктов растительного и животного происхождения…………………………………………………………..……………………..…..6
1.4. Постановка гипотезы……………………………………………………………………..…..6
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Создание иодсодержащего БАДа с полиненасыщенными кислотами …………………….7
2.2. Анализ белковой смеси по Кьельдалю……………………………………..………………..7
2.3. Анализ белковой смеси по Сосклету…………………………………………………………7
2.4. Анализ пищевого продукта на содержание йода……………………………………………8
2.5. Анализ незаменимых аминокислот ……………………….…………………………………8
2.6. Расчет пищевой ценности йодсодержащего БАДа………………………………….………8
3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ…..….…………………………………………………………………………..9
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………………………….………………..….10
ПРИЛОЖЕНИЕ………………………………………….…………………………………….….11

ВВЕДЕНИЕ
По данным исследований, проведенных ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр эндокринологии» Минздрава РФ и Международным советом по контролю за йододефицитными заболеваниями, «распространенность эндемического зоба в России составляет от 15 до 40 %. Хронический дефицит йода приводит к развитию умственной и физической отсталости детей, кретинизму, заболеваниям щитовидной железы, бесплодию [1]. Универсальный метод профилактики йододефицитных заболеваний — всеобщее йодирование пищевой поваренной соли, употребление морской рыбы. Чтобы йод не «проскакивал» через организм транзитом, необходим белок, который содержится в мясных продуктах [2]. Беременные и кормящие женщины, дети и подростки нуждаются в дополнительных дозах полезного микроэлемента [3]. Над законом, который бы регулировал проблемы йодной профилактики в России ведутся работы с 2003 года. Но до сих пор его не существует.
В данной работе рассматривается проблема йодной недостаточности в Краснодарском крае и технология создания биологически активной добавки для её профилактики.
Актуальность работы заключается в том, что препарата, аналогичного предлагаемому в данной исследовательской работе, не существует. Предлагаемая добавка должна быть строго дозированной для точного баланса между йодом и белком мяса, необходимым для полного усвоения общего йода. Выпуск предлагаемого БАДа планируется осуществлять как концентрированную добавку в замороженном виде. Основными потребителями создаваемого продукта могут быть: спортсмены, дети, люди, страдающие гипотиреозом.
Целью исследования является создание БАД и обоснование её действенности.
Объектом исследования являются морепродукты животного и растительного происхождения.
Предметом исследования является пищевая ценность морепродуктов и содержание йода в них.
Задачи исследования:
изучить причины нарушения йодного обмена и статистику заболеваний щитовидной железы по Краснодарскому краю; сформировать принципы создания йодсодержащей БАД; создать пробную партию и исследовать её пищевую ценность; обосновать действенность созданной БАД.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1. Участие йода в синтезе гормонов, проблемы его недостаточности
Йод – обязательный компонент, который непосредственно участвует в синтезе тиреоидных гормонов. Если щитовидная железа вырабатывает мало трийодтиронина и тироксина – возникает йододефицит: человек становится забывчивым, снижаются внимание и реакция, появляется раздражительность, сонливость, слабеет иммунитет, в организме застаивается жидкость, у женщин нарушается менструальный цикл, и может развиться бесплодие, появляются проблемы с сердцем и сосудами: аритмия, повышение давления, снижение уровня гемоглобина в крови, повышается и вес тела. Необходимое количество йода должно поступать с едой. Некоторые растения семейства крестоцветных, в том числе капуста и репа, содержат так называемые зобогенные вещества, поэтому людям, постоянно потребляющим эти овощи, следует принимать повышенные количества йода [1]. Геохимическая оценка очагов зобной болезни показала, что болезнь чаще возникает в глубине континентов; в горных районах и предгорьях, где рельеф способствует выносу йода из почв с талыми и атмосферными водами. Последствия влияния зобогенных веществ заметны на памятниках древнерусского искусства: явно увеличенную щитовидную железу можно различить у персонажей многих русских икон: капуста и репа составляли основу русской кухни вплоть до 17 века [4]. Причин недостатка йода в организме много: неудовлетворительное количество поступления микроэлемента с продуктами питания; незначительное потребление белковой пищи; отсутствие йодной профилактики в йоддефицитных регионах; наличие в рационе питания факторов, которые препятствуют усвоению и утилизации йода; прием лекарственных средств, которые затрудняют усвоение и утилизацию йода; нарушения обмена йода; увеличение радиационного фона; повышение чувствительности организма к аллергенам; стоит отметить, что к зобогенным факторам относят и курение [5].

1.2. Усвоение йода в организме
Огромное значение в усвоении йода в организме имеют белки. Аминокислоты белка (тирозин, фенилаланин, гистидин и др.) образуют с йодом прочные соединения. Хотя тирозин — заменимая аминокислота и участвует в образовании гормонов щитовидной железы, ее синтез в организме происходит только при наличии незаменимой аминокислоты фенилаланина, синтезируемой растениями [6]; белковая недостаточность вызывает выраженные морфологические изменения в щитовидной железе и снижение функциональной активности железы. Таким образом, содержание в пище белка, наряду с достаточным содержанием йода, играет важную роль в предотвращении йоддефицитных заболеваний. В последние годы, замечается рост случаев заболеваний щитовидной железы из-за уменьшения в рационе у населения количества белковой пищи. Например, в 10 раз сократилось потребление морских продуктов (рыба, морепродукты), а ведь они очень богаты йодом. Наиболее богатыми оказываются сорта морской рыбы. Для профилактики йодной недостаточности человека на практике чаще применяют неорганические соединения йода — калия йодид, добавляемый к поваренной соли. Однако разрушение йодидов катализируют соединения железа, кислоты, свет, влажность [7].

1.2.1. Взаимодействие йода с другими макро- и микроэлементами
Между всеми витаминами, минералами и микроэлементами существует тесная связь. При недостатке или избытке хотя бы одного из них может плохо усваиваться любой другой элемент, которого в организме достаточно, но функцию свою в полном объеме по вышеуказанной причине он выполнять не может. Очень немногие химические элементы могут каким-либо образом повлиять на поведение йода. Так, галогены — фтор, бром и хлор — замещают в организме необходимый йод. Поэтому вопрос хлорирования воды привносит проблему обеднения нашего организма йодом. Избыточное содержание фтора в организме приводит к тому, что содержание йода в организме сокращается примерно в 8 раз. Соединения брома часто прописывают врачи для успокоения нервной системы. Но часто после приема препаратов брома больные страдают неврастенией. Причиной этого может служить как раз вытеснение бромом йода, а испытывающий дефицит йода организм подвергается большим стрессам. Биологические и клинические испытания показали, что йод, содержащийся в нативном состоянии в продукте (например, в водорослях), намного легче усваивается организмом человека, чем его минеральные соединения, добавляемые в пищевые продукты [8]. Употребление в пищу водорослей, содержащих йод вместе с другими необходимыми питательными веществами, считают лучшим и научно доказанным способом введения йода в организм.

1.2.2. Влияние жиров на обменные процессы в организме
Суточная потребность взрослого человека в нейтральном жире составляет 70 — 80 г, детей 3 — 10 лет — 26 — 30 г. Ненасыщенные жирные кислоты — линолевая, линоленовая и арахидоновая должны обязательно содержаться в пищевом рационе человека, их называют незаменимыми жирными кислотами. Нейтральные жиры, входящие в состав пищи и тканей человека, представлены главным образом триглицеридами, содержащими жирные кислоты — пальмитиновую, стеариновую, олеиновую, линолевую и линоленовую. В организме возбуждение симпатической нервной системы не только оказывает прямое стимулирующее влияние на обменные процессы, но при этом увеличивается секреция гормонов щитовидной железы и надпочечников (тироксин и адреналин). За счет этого дополнительно усиливается обмен веществ и энергии. Кроме того, эти гормоны сами повышают тонус симпатического отдела нервной системы. Значительные изменения в метаболизме и теплообмене происходят при дефиците в организме гормонов желез внутренней секреции. Например, недостаток тироксина приводит к снижению основного обмена. Это связано с уменьшением потребления кислорода тканями и ослаблением теплообразования: в результате снижается температура тела [9].

1.3. Биологическая и пищевая ценность морепродуктов растительного и животного происхождения
О биологической ценности продуктов питания можно судить по их липидному компоненту, в частности, по качественному составу полиненасыщенных жирных кислот. Установлено, что не только абсолютное количество линолевой кислоты, но и ее соотношение с другими полиненасыщенными жирными кислотами имеет существенное значение: более трети жирных кислот в составе мембранных липидов представлено полиненасыщенными жирными кислотами. В то же время в обычной пище жирные кислоты присутствуют в незначительных количествах. Энергетическая ценность пищевого продукта характеризует его усвояемую энергию, то есть ту долю суммарной энергии химических связей белков, жиров и углеводов, которая может высвобождаться в процессе биологического окисления и использоваться для обеспечения физиологических функций организма. Академиком А.А. Покровским разработана концепция сбалансированного питания, основой которой является определение пропорций отдельных пищевых веществ в рационе. Эти пропорции соответствуют ферментному набору организма, отражают сумму обменных реакций и их химизм. Обеспечение нормальной жизнедеятельности возможно при условии снабжения организма необходимым количеством белков, жиров, углеводов, минеральных элементов, витаминов, балластных веществ и при соблюдении сложных взаимодействий между многочисленными незаменимыми факторами питания, каждому из которых в обмене веществ принадлежит специфическая роль [11]. Пищевая ценность – совокупность свойств пищевого продукта, при наличии которых удовлетворяются физиологические потребности человека в необходимых веществах и энергии [12].

1.4. Постановка гипотезы
Анализ имеющейся литературы показал, что к нынешнему времени законодательно не существует мер по борьбе с йододефицитом. В связи с неблагоприятной обстановкой профилактики заболеваний щитовидной железы выдвигается гипотеза о пользе разработанного продукта, содержащего мясо морепродукта, насыщенного легкоусвояемым белком и порошка ламинарии, богатой йодом в виде добавки к основному рациону людей разных возрастов с разной степенью недостатка йода в организме.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Создание йодсодержащего БАДа с полиненасыщенными кислотами
Биологически активные добавки к пище — это концентраты натуральных или идентичных натуральным биологически активные вещества, предназначенные для непосредственного приема или введения в состав пищевых продуктов с целью обогащения рациона питания человека отдельными биологически активными веществами или их комплексами. Биологически активные добавки к пище (БАД) получают из растительного, животного или минерального сырья [13]. Потребление омега-3 ненасыщенных жирных кислот оказывает положительное влияние на протекание заболеваний нервной системы [14].
Препарата, аналогичного предлагаемому в данной исследовательской работе, не существует. Предлагаемая добавка планируется быть строго дозированной для точного баланса между йодом и мясом, необходимым для его полного усвоения. Выпуск предлагаемого БАДа будет осуществлять в виде замороженных капсул. На любой вкус туда необходимо вносить различные специи.

2.2. Анализ белковой смеси по Кьельдалю
Метод Кьельдаля — метод измерения азота в органическом соединении с последующим пересчетом на белок. Сущность метода [15] состоит в разложении органического вещества пробы кипящей концентрированной серной кислотой, количественном учете аммиака титриметрическим методом и расчете содержания азота в исследуемом материале (рис. 1 Приложения). Массовую долю азота (X) вычисляют по формуле:

Х = (V1 — V0) ∙ K ∙ 0,0014 ∙ 100 ) / M,

где V1 – объём раствора серной кислоты, израсходованный на титрование испытуемого раствора, см3; V0 – объём раствора серной кислоты, израсходованный на титрование в контрольном опыте, см3; K — поправка к титру 0,05 ммоль/дм3 раствора серной кислоты; 0,0014 количество азота, эквивалентное 1 см3 раствора серной кислоты, г; M – масса навески, г.
Полученная массовая доля азота в исследуемых продуктах и пересчитанного белка представлена в таблице 1 (результаты исследования в декабре 2017 года) и таблице 5 (результаты исследования в августе 2018 года) Приложения.

2.3. Анализ жировой смеси по Сокслету непрерывной экстракцией
Жир экстрагируют из исследуемого продукта серным эфиром в аппарате Сокслета [15], (рис. 2 Приложения). Жир экстрагировался в течение 12 часов (рис. 3 Приложения). Остаток жира в колбе высушивали в шкафу до постоянной массы (веса) при температуре 100-105° С.
Количество жира в процентах (Х) рассчитывали по следующей формуле:
X = (G – G1) ∙ 100 / g,
где G — масса (вес) колбы с жиром, г; G1 — масса (вес) пустой колбы, г; g — навеска исследуемого продукта, г. Конечный результат выражали как среднее арифметическое трех определений, расхождение не превышает 0,3 %. Результаты измерений внесены в таблицу 2 Приложения вместе с результатами литературных источников [12].

2.4. Анализ пищевого продукта на содержание йода
Анализа йода проводился из водной вытяжки ламинарии по рекомендациям Государственной Фармакопеи. Измельченный растительный материал поместили в подогретую емкость, залили дистиллированной водой комнатной температуры и настаивали на кипящей водяной бане в течение 15 минут. Затем жидкость охлаждали при комнатной температуре 4 часа для более полной экстракции йода [16]. В качестве исследуемых образцов были взяты ламинария сушеная (Сахалин) – проба 1, ламинария сушеная (Архангельск) – проба 2, ламинария сушеная (Германия) – проба 3. Для определения йода был выбран метод осаждения йода из вытяжки соляной кислотой [17]. Полученный продукт высушивался, взвешивался и пересчитывался на сухое вещество [18], результаты расчетов внесены в таблицу 3 Приложения.

2.5. Анализ незаменимых аминокислот
В данной работе анализ аминокислот проводился методом электрофореза. Нами использован электрофорез на носителе. Полиакриламидный гель (ПААГ) обладает многими качествами идеального носителя: он обеспечивает электрофоретическое разделение белковых смесей не только по заряду, но и по размеру и форме частиц. В качестве маркеров использовали стандартные белки фирмы GE Helthcare (США) с известной молекулярной массой. Пластины окрашивали кумасси бриллиантовым синим. Электрофореграммы обрабатывали программой Image J. [19, 20]. Полученные результаты приведены в таблице 6 Приложения.

2.6. Расчет пищевой ценности йодсодержащего БАДа
В рациональном питании должно обязательно обеспечиваться поступление в организм в полном объеме всех необходимых пищевых веществ: белков, жиров, углеводов, витаминов, минеральных компонентов и микроэлементов. Установлено, что азотистое равновесие у взрослого человека поддерживается при поступлении 55-60 г белка в сутки. Полученные результаты были обработаны, рассчитана пищевая ценность предложенного продукта и результаты внесены в таблицу 4 Приложения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Как видно из представленных результатов (табл. 1, 2, 3, 4, 5, 6 Приложения) мидии, кальмары и хек являются белковыми продуктами с большим содержанием экстрактивных азотистых веществ. Основные показатели химического состава практически одинаковы в различных пробах, взятых для анализа в разное время. Аминокислотный анализ показал, что белки мидии, кальмара и хека являются полноценными животными белками с высокой биологической ценностью.
В ходе работы был предложен состав биологически активной добавки, состоящей растительного продукта – ламинарии, которая является источником йода. Для максимального усваивания йода в организме в состав разрабатываемой БАД введено мясо морепродуктов (кальмара, мидии и хека). За рамками данной работы остались следующие важные направления исследования: строгий расчет дозировки йода и аминокислот, а также расчёт калорийности. Впоследствии необходимо рассчитать количественное соотношение ингредиентов в соответствии с суточной нормой, разработанной А.А. Покровским.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТРАТУРА:
1. Алешин Б.В., Губский В.И. Гипоталамус и щитовидная железа.- М.: Медицина, 1983.-184 с.
2. Авцын А.П. Микроэлементозы человека: этиология, классификация, органопатология / А.П. Авцын, А.А. Жаворонков, М.А. Риш; АММСССР -М.: Медицина, 1991.- 496с.
3. Артюхова С.И., Молибога Е.А. Обогащение пищевых продуктов йодсодержащими функциональными микронутриентами: медико-биологические аспекты и современные технологические подходы: Спецлит. Обзор.- Омск. Изда-во ОмГТУ, 2004.- 132с.
4. Коренев С.В. Рак щитовидной железы на территориях, загрязненных радионуклидами: основные факторы риска // Мед. радиология и радиационная безопасность. — 2005. № 4. — С. 43-55.
5. Куприянова И.Е., Семке В.Я. Качество жизни и психическое здоровье — Томск: Изд-во «РАСКО», 2004. 121 с.
6. Василевская, Л.С. Физиологические основы проблемы питания / Л.С. Василевская, Л.Г. Охиянская // Вопросы питания- 2002, т.71 — № 2. -С.42- 45.
7. Банникова, А. В., Птичкина, Н. М. Перспективы применения биологически активных добавок растительного и микробного происхождения в пищевой промышленности / Н.М. Птичкина // Материалы всероссийской школы- конференции «Химия Биологически Активных Веществ». – Саратов: ООО Издательство «КУБиК», 2012 – С. 309-310.
8. Аминина, Н. М. Перспективы использования бурых водорослей в лечебно- профилактическом питании / Н. М. Аминина, Т. И. Вишневская // Пища. Экология. Человек: Материалы 4-й Международной научно-практической конференции. М. МГУПБ, 2001. — С. 34-38.
9. Березин И.В., Савин Ю.В. Основы биохимии: Учебное пособие М.: Изд-во МГУ, 1990, с. 254.
10. Беспалов В. Г., Некрасова В. Б., Иорданишвили А. К. Современный взгляд на биологически активные добавки к пище и их использование в лечебно-профилактических целях в клинической медицине // Медицина. XXI век. ISSN: 2224-5413 — 2007.- № 8 (9).- С. 86-94.
11. Голубев, В.Н. Пищевые и биологически активные добавки / В. Н. Голубев. — М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 208 с.
12. Химический состав российских пищевых продуктов: Справочник / Под ред. член-корр. МАИ, проф. И. М. Скурихина и академика РАМН, проф. В. А. Тутельяна. — Х46 М.: ДеЛи принт, 2002. — 236 с.
13. Роль биохимии в развитии науки о питании, М., 1974
14. Биологическая роль микроэлементов: сб. ст. АН СССР, ин-т геохимии и ан. химии им. Вернадского В.И., науч. совет АН СССР по пробл. микроэлементов в биологии. Ковальский В.В., Воротницкая И.Е. М.: Наука, 1983, с. 273.
15. ГОСТ 7636-85. Рыба, морские млекопитающие, морские беспозвоночные и продукты их переработки. Методы анализа.
16. Министерство здравоохранения Российской Федерации. Общая фармакопейная статья.. Настои и отвары ОФС.1.4.1.0018.1.
17. Беляев Ю.И., Таций Ю.Г. Современные инструментальные методы определения микроэлементов в биогеохимии. В кн.: Биологическая роль микроэлементов. — М.: Наука, 1983.- 238 с.
18. Саар В.Г., Королева Е.М., Никитина Т.Г. Фотометрическое определение содержания йода в биологических образцах сложного состава. // Хим.-фарм. журн. 2000. — Т.34. — №8. — С.50 — 52.
19. Westermeier Reiner Electrophoresis in practic: A guide to theory and practice. In collab. With Neil Barnes. Weinhein; New York; Basel; Cambridge; Tokyo, VCH, 277 p. 1993.
20. Остерман Л.А. Методы исследования белков и нуклеиновых кислот. Электрофорез и ультрацентрифугирование (практическое пособие) М.: Наука, 288 с. 1981.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Рис. 1. Прибор для отгонки аммиака
1 – плитка электрическая; 2 – колба коническая вместимостью 2000 см3; 3 – воронка делительная; 4 – каплеуловитель; 5 – пробирка кварцевая; 6 – холодильник; 7 – колба коническая вместимостью 250 см3

Таблица 1
Доля азота и пересчитанного белка в исследуемых объектах (декабрь, 2017)

№ навески / Наименование Массовая доля азота, % Масса белка, г на 100 г
белок мяса кальмара лит опыт
1 15,55 ± 0,5 18,00 16,17 ± 0,5
2 15,51 ± 0,5 18,24 16,10 ± 0,5
3 15,54 ± 0,5 18,15 16,16 ± 0,5
белок мяса мидии  
1 15,95 ± 0,5 19,12 17,32 ± 0,5
2 15,83 ± 0,5 19,10 17,27 ± 0,5
3 15,79 ± 0,5 18,94 17,14 ± 0,5
белок листья ламинарии  
1 1,354 ± 0,5 0,98 0,82 ± 0,5
2 1, 302 ± 0,5 0,80 0,71 ± 0,5
3 1,314 ± 0,5 0,88 0,76 ± 0,5

Рис. 2. Аппарат Сокслета для количественного определения жира
1 – сифон; 2 – обратный холодильник; 3 – экстрактор; 4 – широкая трубка; 5 – приёмная колба

Рис. 3. Прибор для отгонки эфира
1 – колба; 2 – прямой холодильник; 3 – форштосс; 4 – приемник

Таблица 2
Количество жира в морепродуктах растительного и животного происхождения по результатам исследования (декабрь, 2017)

Продукт Жиры, г/100 г продукта
лит. опыт
морская капуста сухая 0,2 0,23 ± 0,1
мидии 1,5 0,7 ± 0,1
кальмары 0,2 0,5 ± 0,1

Таблица 3
Определение йода в водной вытяжке ламинарии

Образец ламинарии разных производителей Содержание йода ( % на сухое вещество)
1 0,037 ± 0,5
2 0,175 ± 0,5
3 0,043 ± 0,5

Таблица 4
Пищевая ценность разработанного продукта

Продукт Пищевая ценность, ккал на 100 г Пищевая ценность, кДж на 100 г
морская капуста сухая 24,9 104,1816
мидии 77 322,168
кальмары 59 246,856
хек 86 359,824

Таблица 5

Объект исследования Треска Мидии Кальмар
Содержание белка 22,8 ± 0,5 15,3 ± 0,5 17,1 ± 0,5

Таблица 6
Аминокислотный состав белков рыбы и морепродуктов (г/100 г), (август, 2018)

Аминокислота Треска Мидии Кальмар
Изолейцин 3,76 ± 0,5 4,0 ± 0,5
Лейцин 8,39 ± 0,5 10,6 ± 0,5 13,9 ± 0,5
Лизин 10,26 ± 0,5 8,6 ± 0,5 12,1 ± 0,5
Фенилаланин 7,77 ± 0,5 5,6 ± 0,5 6,0 ± 0,5
Метионин 2,73 ± 0,5 3,0 ± 0,5 2,9 ± 0,5
Треонин 3,85 ± 0,5 6,0 ± 0,5 6,6 ± 0,5
Валин 4,55 ± 0,5 4,5 ± 0,5 6,0 ± 0,5
Триптофан 0,8 ± 0,5 5,6 ± 0,5 6,0 ± 0,5

 

 

 

Методичка по электрофорезу

Методичка по гель-хроматографии

Автор: Артем

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *