Витаминный состав экспериментальных рационов крыс

РезюмеСравнение полноценных полусинтетических рационов, используемых в различных лабораториях, показало, что содержание в них витаминов покрывает физиологическую потребность крыс в этих микронутриентах. При использовании в качестве источника витаминов группы В пивных дрожжей может наблюдаться значительное колебание концентрации этих витаминов, что требует предварительной оценки их витаминной ценности. При создании витаминдефицитных экспериментальных рационов следует учитывать существенный вклад базовых компонентов рациона в витаминную обеспеченность животных. Казеин содержит весомые количества витаминов группы В и D, что диктует необходимость его предварительной очистки от водо- и (или) жирорастворимых витаминов или предполагает использование коммерческого очищенного казеина. Растительные масла, используемые в качестве жирового компонента, одновременно служат дополнительным источником витамина Е. При создании алиментарного дефицита витамина Е принципиально выбирать естественно содержащее витамин Е растительное масло, которое используется как жировой компонент. В экспериментах с использованием модифицированных по качественному составу и количеству жирового компонента рационов следует уравнивать содержание жирорастворимых витаминов в рационе контрольной группы (группы сравнения) с аналогичным показателем в рационе животных опытной группы. Ограничение калорийности рациона простым уменьшением количества корма без увеличения содержания витаминов до адекватного уровня некорректно. При планировании экспериментов необходимо уделять должное внимание эквивалентности витаминного состава рациона животных опытных групп и групп сравнения. В противном случае исследования, проведенные на фоне недостаточного или избыточного поступления витаминов, могут привести к некорректной трактовке получаемых результатов и затруднениям в их интерпретации и сравнении с данными, полученными в других условиях.

Ключевые слова:полусинтетический рацион, витамины, казеин, растительные масла, крысы

Вопр. питания. - 2012. - № 4. - С. 65-70.

При исследовании влияния алиментарных факторов на функциональное состояние организма экспериментальных животных обычно используют полусинтетические рационы. При этом, если изучение воздействия микронутриентной недостаточности не является специальной целью исследования, необходимым условием проведения таких экспериментов служит адекватная обеспеченность организма животных витаминами. Это необходимо для исключения возможного влияния на изучаемые показатели недостаточного или избыточного потребления витаминов, обеспечения воспроизведения получаемых результатов и возможности их сравнения с данными, полученными в других лабораториях. В задачу исследования входило сравнить содержание витаминов в используемых разными исследователями рационах и оценить степень удовлетворения потребности крыс в витаминах.

Экспериментальные рационы, полноценные по витаминному составу

Основным источником витаминов в составе полноценных полусинтетических рационов являются смеси витаминов. Водорастворимые витамины, как правило, вводятся в рацион в виде сухой порошкообразной смеси. В ряде случаев в качестве источника витаминов группы В используют пивные дрожжи [2, 7]. Смесь жирорастворимых витаминов можно вводить в рацион и в виде сухого порошка [14, 17], и в виде раствора в рафинированных растительных маслах, в том числе подсолнечном [8, 10]. Ввиду лабильности соединений витаминов А, D, Е наиболее перспективно использование в составе витаминных смесей сухих микрокапсулированных форм, в которых активное вещество включено в матрицу, защищающую его от деградации под действием света, кислорода воздуха и других окислителей [14].

Содержание водо- и жирорастворимых витаминов в нескольких полноценных полусинтетических рационах, а также используемые формы витаминов представлены в табл. 1 и 2. Для удобства сравнения дозы разных форм витаминов переведены в одинаковые единицы. Уровни витаминов в кормах, используемых в отечественной и зарубежной практике, почти идентичны или имеют минимальные отличия.

Сравнение содержания витаминов в изучаемых рационах с таковыми в корме, рассчитанными на основании потребности крыс в этих микронутриентах, показало, что количество витаминов в рационе полностью покрывает потребность организма крыс в витаминах группы В (см. табл. 1) и жирорастворимых витаминах (см. табл. 2). Иногда при формировании экспериментальных рационов в качестве источника витаминов группы В по-прежнему используют сухие пивные дрожжи [1, 2]. Содержание в них витаминов может колебаться в широком диапазоне [4], что в свою очередь способно отразиться на витаминной ценности рациона (табл. 3). Так, при высоком качестве пивных дрожжей содержание витаминов В1 и В2 даже превысит количество, обычно добавляемое в составе витаминной смеси, а при плохом качестве этого компонента количество витаминов в рационе может оказаться недостаточным. Это означает, что при использовании пивных дрожжей в составе полусинтетического рациона необходимо проводить предварительную оценку концентрации в них витаминов группы В.

В качестве источника витамина А в витаминной смеси рациона животных традиционно используют ацетат и пальмитат ретинола, гораздо реже - пропионат, стеарат и β-каротин. При расчете требуемого количества разных форм витамина А в диете учитывают, что 1 МЕ этого витамина соответствует 0,34 мкг ретинола ацетата, 0,36 мкг пропионата, 0,55 мкг пальмитата, 0,58 мкг стеарата, 1,8 мкг β-каротина.

Содержание витамина D в рационе, соответствующее 700-1000 МЕ на 1 кг корма (табл. 2), обеспечивается включением в витаминную смесь эргокальциферола (витамин D2) или холекальциферола (витамин D3). D-витаминная активность 1 мкг данного витамина одинакова и соответствует 400 МЕ.

Таблица 1. Содержание в диете крыс водорастворимых витаминов, внесенных за счет смеси витаминов (мг на 1 кг корма)

Таблица 2. Содержание в диете крыс жирорастворимых витаминов, внесенных за счет смеси витаминов (на 1 кг корма)

Витамин Е поступает в корм животных в значимых количествах с липидным компонентом, обычно составляющим 5-10%. Основной критерий при выборе источника жира - его химический состав, обеспечивающий оптимальное соотношение в корме жирных кислот семейств ω-3 и ω-6. Этому критерию в наибольшей степени соответствует соевое масло и в меньшей степени кукурузное и оливковое масла, а также смесь лярда и подсолнечного масла [14]. Поскольку все растительные масла характеризуются индивидуальным качественным и количественным составом токоферолов (табл. 3), необходимо учитывать вклад липидного компонента в общее поступление витамина Е с рационом. Сопоставление спектра токоферолов показывает, что используемые масла условно можно разделить на 2 группы. Подсолнечное, пальмовое и оливковое масла содержат преимущественно α-токоферол. Витамин Е в соевом, кукурузном и льняном маслах представлен в основном β- и γ-изомерами токоферола. В 1-й группе масел наибольшее суммарное содержание токоферолов характерно для подсолнечного масла (традиционного в питании россиян), а во 2-й - для соевого и кукурузного (типичных в рационе жителей северной Европы, Японии и США [13, 16]). При расчете суммарного поступления витамина Е с жировым компонентом рациона, служащим природным источником этого витамина, необходимо учитывать индивидуальную Евитаминную активность различных токоферолов, выраженную в международных единицах (МЕ) или токоферольных эквивалентах (ТЭ). 1 МЕ активности витамина Е равна 0,67 мг ТЭ. 1 мг d-α-токоферола, 0,5 мг d-β-токоферола, 0,1 мг d-γ-токоферола или 0,03 мг d-δ-токоферола соответствуют 1 мг ТЭ [19].

В связи с высоким содержанием витамина Е в ряде исследований при использовании в качестве жирового компонента подсолнечного (10%) или кукурузного масла (5%) этот витамин дополнительно в корм животным не вносили [6, 18].

Как следует из табл. 3, использование в качестве пищевых волокон пшеничных отрубей практически не отражается на содержании витаминов в корме животных.

Таблица 3. Содержание витаминов в компонентах полноценного полусинтетического рациона крыс

Экспериментальные рационы, дефицитные по содержанию витаминов

Особого внимания заслуживают эксперименты по созданию гиповитаминозных состояний той или иной степени и, особенно, глубоких дефицитов, необходимых для выявления метаболических дефектов недостаточности того или иного витамина. Обычно для этих целей животных лишают исследуемого витамина, исключая его из рациона. Проблема состоит в том, что некоторые базовые компоненты рациона (казеин, жировой компонент) содержат весомые количества витаминов. Если в случае применения экспериментальных полноценных по витаминному составу рационов содержанием в них витаминов в какой-то мере можно пренебречь, то при создании гиповитаминозных состояний некоторые компоненты рациона могут послужить существенным источником витаминов.

Так, значимые количества витаминов В1, В2, D могут содержаться в казеине. Как следует из табл. 3, за счет казеина поступление витаминов В2 и В1 может составлять 2-19% общего их содержания в полноценном полусинтетическом рационе. При создании недостаточности какого-либо индивидуального витамина, а также сочетанной недостаточности ряда из них или всех путем уменьшения вводимого в состав рациона количества витаминной смеси вклад витаминов, поступающих за счет казеина, становится еще более заметен. При создании глубокого дефицита витаминов за счет 5-кратного уменьшения витаминной смеси он составлял 26-49% от суммарного содержания витаминов В2 и В1 в рационе [3].

Для создания алиментарной недостаточности водорастворимых витаминов у крыс применяют казеин, отмытый водой, а жирорастворимых витаминов - последовательно водой, а затем горячим этанолом. Это позволяет снизить содержание в нем витаминов до следовых количеств. Так, отмывание казеина от водорастворимых витаминов позволяет снизить содержание витамина В2 в 2,5 раза [6, 11].

При создании алиментарного дефицита витамина Е принципиально важен выбор естественно содержащего витамин Е растительного масла, которое используется как жировой компонент и растворитель для смеси жирорастворимых витаминов (табл. 4). Использование в качестве источника жира подсолнечного, соевого или кукурузного масел увеличивает присутствие витамина Е в 100 г рациона животных примерно на 3 МЕ, или на 40-60% от суммарного содержания витамина Е (8-11 МЕ в 100 г) в полноценном по уровню витаминов полусинтетическом рационе (табл. 2, 3). Иногда для уменьшения содержания витамина Е в соевом масле его подвергают перегонке с водяным паром (дезодорируют) или обрабатывают активированным углем [20, 21].

Совершенно очевидно, что для создания недостаточности витамина Е предпочтительно использовать оливковое рафинированное масло или его смесь с лярдом. Другие компоненты полусинтетического рациона (казеин, пшеничные отруби) практически не влияют на уровень токоферолов в корме (см. табл. 3).

Дополнительное поступление ретинола за счет компонентов рациона незначительно. Как было отмечено [3, 5], естественное содержание витамина А в казеине, доля которого в рационе составляла 20%, повышало уровень ретинола в полноценном корме крыс всего на 1,3%.

Таблица 4. Содержание витамина Е в составе жирового компонента

Экспериментальные рационы, модифицированные по жировому компоненту

При внесении в рацион животных 1% жира печени трески с высоким содержанием витаминов А (примерно 1000 МЕ в 1 г жира) и D (около 100 МЕ в 1 г жира) [19] их уровень в рационе может возрасти более чем в 2 раза.

Повышение количества липидов в рационе до 15-30% за счет подсолнечного, кукурузного или соевого масла приведет к соответствующему возрастанию в 2-3 раза содержания витамина Е относительно уровня токоферолов, внесенных с витаминной смесью в рацион контрольной группы (см. табл. 2). Это означает, что при изучении влияния модификации жирового компонента следует уравнять содержание жирорастворимых витаминов в рационе животных контрольной группы (группы сравнения) с аналогичными показателями опытной.

Таким образом, при сравнении полноценных полусинтетических рационов, используемых в разных лабораториях, обнаружено, что содержание в них витаминов покрывает физиологическую потребность крыс в этих микронутриентах. При использовании в качестве источника витаминов группы В пивных дрожжей концентрация этих витаминов может значительно колебаться, что требует предварительной оценки их витаминной ценности.

При создании витаминдефицитных экспериментальных рационов следует учитывать существенный вклад базовых компонентов рациона в витаминную обеспеченность животных. Казеин содержит весомые количества витаминов групп В и D, что диктует необходимость его предварительной очистки от водо- и (или) жирорастворимых витаминов или предполагает использование коммерческого очищенного казеина. Растительные масла, используемые в качестве жирового компонента, одновременно служат дополнительным источником витамина Е. При создании алиментарного дефицита витамина Е принципиален выбор естественно содержащего витамин Е растительного масла, которое используется как жировой компонент. В экспериментах с использованием модифицированных по качественному составу и количеству жирового компонента в рационе следует уравнивать содержание жирорастворимых витаминов в пище контрольной группы (группы сравнения) с таковым в опытной группе.

Подводя итоги, следует обратить внимание на еще один аспект, подтверждающий необходимость внимательного отношения к витаминному компоненту рациона. Термин "редуцированный по калорийности рацион" имеет отношение только к потреблению калорий, но не микронутриентов. Однако, как отмечают некоторые авторы [15], иногда в исследованиях на крысах и мышах редукция рационов достигалась простым уменьшением (примерно на 40%) количества корма, что без добавления витаминов и минеральных веществ сопровождалось одновременным уменьшением потребления этих микронутриентов (мальнутриция). В результате эти исследования проводились на фоне недостаточной обеспеченности животных витаминами и микроэлементами, что ставит под сомнение трактовку полученных результатов.

На основании изложенного становится очевидным, что при планировании экспериментов для обеспечения воспроизведения получаемых результатов необходимо должное внимание уделять эквивалентности витаминного состава рациона животных опытных групп и групп сравнения. Недостаточное или избыточное поступление того или иного витамина (или нескольких) может влиять на изучаемые показатели и затруднять их интерпретацию и сравнении с данными, полученными в других условиях.

Литература

1. Бекетова Н.А., Вржесинская О.А., Кошелева О.В. и др. // Вопр. питания. - 2010. - Т. 79, № 5. - С. 61-65.

2. Бекетова Н.А., Вржесинская О.А., Шаранова Н.Э. и др. // Вопр. питания. - 2010. - Т. 79, № 6. - С. 30-37.

3. Бекетова Н.А., Коденцова В.М., Вржесинская О.А. и др. // Вопр. питания. - 2011. - Т. 80, № 6. - С. 35-42.

4. Вржесинская О.А., Коденцова В.М. // Вопр. питания. - 2004. - № 3. - С. 22-25.

5. Вржесинская О.А., Коденцова В.М., Бекетова Н.А и др. // Вопр. питания. - 2011. - Т. 80, № 4. - С. 56-61.

6. Вржесинская О.А., Коденцова В.М., Спиричев В.Б. // Физиол. журн. - 1995. - № 1. - С. 39-48.

7. Коденцова В.М., Климова О.А., Сокольников А.А. и др. // Вопр. питания. - 1991. - № 4. - С. 56-59.

8. Медико-биологическая оценка безопасности генно-инженерно-модифицированных организмов растительного происхождения: Методические указания МУ 2.3.2.2306-07.

9. Руководство по кормлению лабораторных животных, подопытной птицы и продуцентов / Под ред. Н.В. Козлякова. - М.: Всесоюзное коньюктурно-информационное бюро, 1968. - С. 13.

10. Тышко Н.В., Жминченко В.М., Пашорина В.А. и др. // Вопр. питания. - 2011. - Т. 80, № 5. - C. 30-38.

11. Химический состав пищевых продуктов / Под ред. И.М. Скурихина, М.Н. Волгарева. - М.: Агропромиздат, 1987. - 224 с.

12. Экспериментальная витаминология (справочное руководство) / Под ред. Ю.М. Островского. - Минск: Наука и техника, 1979. - 552 с.

13. Bellizzi M.C., Franklin M.F., Duthie G.G. et al. // Eur. J. Clin. Nutr. - 1994. - Vol. 48, N 12. - P. 822-831.

14. Benevenca N., Calvert C., Eckhert C. et al. Nutrient Requirements of Laboratory Animals, Fourth Revised Edition. - Washington: National Academy Press, 1995. - 192 p.

15. Cerqueira F.M., Kowaltowski A.J. // Ageing Res. Rev. - 2010. - Vol. 9, N 4. - Р. 424-430.

16. Jiang Q., Christen S., Shigenaga M.K. et al. // Am. J. Clin. Nutr. - 2001. - Vol. 74, N 6. - P. 714-722.

17. Reeves P.G., Nielsen F.H., Fahey G.C.Jr. // J. Nutr. - 1993. - Vol. 123, N 11. - P. 1939-1951.

18. Leenhardt F., Fardet A., Lyan B. et al. // J. Am. Coll. Nutr. - 2008. - Vol. 27, N 2. - Р. 222-228.

19. Handbook of Vitamins / Eds R.B. Rucker, J.W. Suttie, D.B. McCormick, L.J. Machlin. - N.Y.: Marcel Dekker, 2001. - 616 p.

20. Huang W.C., Kang Z.C., Li Y.J. et al. // J. Clin. Biochem. Nutr. - 2009. - Vol. 45, N 1. - P. 20-28.

21. Liu J.F., Huang C.J. // J. Nutr. - 1995. - Vol. 125, N 12. - P. 3 0 71- 3 0 8 0 .