Оценка эффективности использования йодсодержащих добавок в мясных кулинарных изделиях для детского питания

РезюмеВ работе изучена эффективность йодсодержащих добавок на основе сывороточного белка и на основе белка молока (казеина) в сравнении с йодированной солью в составе мясных кулинарных изделий, предназначенных для детского питания, в опытах на лабораторных животных. Было исследовано 4 варианта кулинарных изделий: 1 - контрольный, 2 - обогащенный йодсодержащими белками молока (казеин), 3 - обогащенный йодсодержащими сывороточными белками, 4 - обогащенный йодированной солью. Обогащение кулинарных изделий проводили на уровне 15% от суточной нормы потребности в йоде для детей в возрасте 7-12 лет. Содержание йода в 100 г продуктов составляло 20 мкг. Крысы (исходная масса тела 140±20 г, n=80) были случайным образом разделены на 5 групп (контрольная, интактная и 3 опытных). 1-я и 5-я группы состояли из животных, потреблявших на протяжении всего эксперимента стандартный рацион вивария. Крысы 2-4-й групп получали обогащенный йодом (2 мкг/сут)рацион: 2-й группе в корм вводили образец № 2; 3-й группе -образец № 3; 4-й группе - образец № 4. Первый этап эксперимента профилактический: животные потребляли исследуемые йодсодержащие добавки в составе кулинарных изделий. Второй этап эксперимента заключался в моделировании с 26-х до 50-х суток у животных мерказолилового (50 мг на 1 кг массы тела) гипотиреоза (йододефицита). Полученные данные по окончании эксперимента свидетельствуют, что наибольший эффект для коррекции йодной недостаточности был достигнут при использовании кулинарных изделий, обогащенных йодсодержащими сывороточными белками (образец № 3): у животных 3-й группы уровень тироксина восстановился на 98,7% по сравнению с показателями интактной группы, трийодтиронина - на 100%, тиреотропного гормона - на 89,3%. Данный эффект был подтвержден гематологическими и биохимическими исследованиями крови животных (достоверное снижение содержания в цельной крови лейкоцитов на 28%, а также гра-нулоцитов - на 44%, моноцитов - на 42% по сравнению с контролем), а также динамикой изменения их массы тела (прирост составил 20,3%, приближаясь к таковому у интактных животных - 26,4%, в то время как у крыс контрольной группы - 2,6 %).

Ключевые слова:кулинарные изделия, йодсодержащие сывороточные белки, йодсодержащие белки молока (казеин), йодированная соль, тиреоидные гормоны, крысы, йодтирозин

Вопр. питания. 2016. № 4. С. 68-76.

По данным экспертов ВОЗ, в мире около 2 млрд человек, фактически 1/3 населения Земли, проживает в условиях йодного дефицита. Из них около 31% - это детское население, включая детей раннего, дошкольного и школьного возрастов. В Европе эта цифра значительно выше и составляет около 52% [1]. Активно растущие дети и подростки входят в особую группу риска по развитию йододефицитных заболеваний. Даже небольшой недостаток йода в питании детей снижает их интеллектуальное развитие и дальнейшие умственные способности. У детей, в питании которых отмечается дефицит йода, так называемый коэффициент интеллекта (IQ) минимум на 10-15% ниже, чем у сверстников, которые не испытывают недостатка йода в рационе [2].

Россия является страной, на территории которой практически не существует регионов с достаточным содержанием йода в воде и почве. Проблема нехватки йода у населения России обострилась после радиоактивных выбросов в Чернобыле, когда дефицит йода привел к увеличению риска возникновения нарушений функций щитовидной железы. Особая чувствительность к недостатку йода наблюдается у беременных женщин и детей раннего возраста [3]. На территории с природной склонностью населения к появлению зоба, а также на территориях, пострадавших от Чернобыльской аварии, результаты тестов IQ у детей были ниже среднестатистических показателей, что сказывалось на интеллектуальном развитии этих детей в дальнейшей взрослой жизни [1, 4, 5].

В данный момент самым распространенным методом борьбы с дефицитом йода является йодирование пищевой соли. Однако в связи с ограничениями на потребление соли в детском питании, обогащение йодом при добавлении йодированной соли возможно не более чем на 20% от суточной нормы потребления [6, 7].

В России в конце 1990-х гг. была разработана биологически активная йодсодержащая добавка на основе белка молока (казеина). Это органическое соединение йода, встроенного в молекулу молочного белка. На данный момент появилась другая форма органического йода на основе молочных сывороточных белков, которая является аналогом природного йодтирозина, содержащегося в продуктах животного и растительного происхождения.

В настоящее время в России рацион питания детей дошкольного и школьного возраста включает различные мясные продукты - колбасные изделия, ветчины, рубленые полуфабрикаты, готовые кулинарные блюда. В этих продуктах предусмотрена возможность обогащения йодом в количестве 15-30% от суточной физиологической нормы ребенка [8, 3].

Целью данной работы являлось исследование в эксперименте на животных эффективности применения различных йодсодержащих добавок для обогащения кулинарных изделий, предназначенных для профилактики йододефицита у детей.

Материали методы

В работе исследовали эффективность йодсодержа-щих добавок на основе белка сыворотки молока и на основе белка молока (казеин) в сравнении с йодированной солью в составе мясных кулинарных изделий в опытах на лабораторных животных.

Добавка на основе сывороточного белка представляет собой порошок светло-кремового цвета, растворимый в воде, с массовой долей органического йода 2-3%. Добавка на основе белка (казеин) - порошок желтоватого цвета, растворимый в воде при рН>7,5, с массовой долей органического йода 7-9%.

Технология изготовления кулинарных изделий заключалась в измельчении охлажденной говядины с содержанием жира 6%, добавлении компонентов рецептуры (крупы манной, масла растительного, соли, воды), перемешивании, формовании и запекании. Было выработано 4 образца кулинарных изделий: № 1 - контрольный, № 2 - обогащенный йодсодержащими белками молока (казеин), № 3 - обогащенный йодсодержащими сывороточными белками, № 4 - обогащенный йодированной солью. Содержание в 100 г готовых изделий составляло: белка - 17,5 г, жира - 8 г. Обогащение кулинарных изделий проводили на уровне 15% от суточной нормы потребности в йоде детей в возрасте 7-12 лет с целью получения в 100 г готового продукта 20 мкг йода [9].

Для обеспечения заданного уровня йода в продукте норма внесения добавок в кулинарное изделие (с учетом потерь при кулинарной обработке) составила: йодсодержащих белков молока (казеин) - 0,4 г на 100 кг (для образца № 2); йодсодержащих сывороточных белков - 1,0 г на 100 кг (для образца № 3); йодированной соли - 850 г на 100 кг (образец № 4).

Массовую долю йода определяли по ГОСТ 31660-2012 Инверсионно-вольтамперометрический метод определения массовой концентрации йода.

Экспериментальные исследования проведены на 80 половозрелых белых крысах-самцах стока Вистар (масса тела 140±20 г), полученных из филиала "Анд-реевка" ФГБУН "НЦБМТ" ФМБА России (Московская область, Солнечногорский район, п. Андреевка). Содержание, питание, уход за животными и выведение их из эксперимента осуществляли в соответствии с Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных, Международными рекомендациями (этический кодекс) по проведению медико-биологических исследований с использованием животных. Животные содержались в клетках TECNIPLAST тип IV S в стандартных условиях вивария при сходных условиях в отношении температуры (23±2 °С), влажности (48±2%), освещения (с 6.00 до 18.00), при свободном доступе к воде и пище [10].

Крысы были случайным образом разделены на 5 групп (контрольная, интактная и 3 опытных). 1-й (контрольной) группе в корм вводили образец № 1, 5-я (ин-тактная) группа состояла из животных, потреблявших на протяжении всего эксперимента стандартный рацион вивария по ГОСТ Р 50258-92.

Крысы 2-4-й групп получали обогащенные йодом продукты в количестве 50% от суточной потребности по белку: животным 2-й группы взамен части рациона вивария в корм вводили образец № 2; 3-й группы -образец № 3; 4-й группы - образец № 4.

Животные всех групп на протяжении всего эксперимента получали не более 2 мкг йода, что соответствует их суточной потребности в данном микроэлементе [11]. При этом у животных 1-й и 5-й групп источником йода был виварный рацион, а у животных 2-4-й групп помимо виварного рациона - исследуемые продукты.

Первый этап эксперимента - профилактический. Длительность этапа составила 25 сут. В течение первого этапа животные потребляли исследуемые продукты, далее часть животных из каждой группы выводили из эксперимента.

Второй этап эксперимента заключался в моделировании на 26-е сутки у животных мерказолилового гипотиреоза (йододефицита) и в оценке эффективности йодсодержащих кулинарных изделий на модели экспериментального гипотиреоза крыс.

Животным ежедневно внутрижелудочно вводили мерка-золил в дозе 50 мг на 1 кг массы тела в течение 25 сут [12].

На протяжении эксперимента вели наблюдение за состоянием животных (поведением, состоянием шерстного покрова) и массой их тела, которую определяли с помощью электронных технических весов "Ohaus" ("AdventurerPro", США) с точностью ±0,1 г. После первого этапа (на 25-е сутки) и по окончании эксперимента (51-е сутки) производили забор крови.

Общее клиническое исследование проб крови проводили на автоматическом ветеринарном гематологическом анализаторе "Abacusjuniorvet 2.7" ("Diatron Messtechnik GmbH", Австрия), используя наборы реактивов ("Diatron", Австрия). В крови животных определяли 18 показателей, представленных в табл. 2, 4.

Биохимические исследования проводили на полуавтоматическом биохимическом анализаторе ("BioChemSA", США), используя наборы реактивов ("HighTechnology", США). В крови животных определяли содержание общего белка, альбумина, билирубина общего, билирубина прямого, креатинина, мочевины, холестерина, тригли-церидов, активность аспартатаминотрансферазы (АСТ), аланинаминотрансферазы (АЛТ), лактатдегидрогеназы (ЛДГ), щелочной фосфатазы.

В сыворотке крови определяли содержание тире-оидных гормонов с использованием метода твердофазного иммуноферментного анализа с помощью наборов ИФА-Т4 и ИФА-Т3 , ИФА ТТГ ("НВО Иммунотех", Россия).

Статистическую обработку данных проводили с помощью программы Statistica 6.0, с применением f-критерия

Стьюдента, статистически достоверными считали различия при р<0,05. Математическая обработка данных включала расчет средних значений со стандартными ошибками (M±m).

Результаты и обсуждение

Результаты эксперимента на лабораторных животных показали, что состояние животных до начала эксперимента находилось в пределах физиологической нормы.

Введение в рацион животных исследуемых образцов на первом этапе эксперимента не сказывалось на клиническом состоянии подопытных животных - поведении, состоянии кожи, шерстного покрова и видимых слизистых оболочек, различий в потреблении корма и воды отмечено не было.

На протяжении первого этапа эксперимента динамика изменения массы тела животных опытных групп была положительной (табл. 1). Максимальная прибавка массы тела была отмечена у животных 3-й группы, в рацион которых вводили кулинарные изделия, обогащенные сывороточными белками, а также контрольной (1-я) и интактной (5-я) группы, находившихся на общеви-варном рационе.

При гематологическом исследовании крови животных на 25-е сутки эксперимента не выявлено каких-либо значительных отклонений показателей животных опытных групп от интактной. Морфологические показатели крови животных, потреблявших кулинарные изделия, обогащенные йодсодержащими белками молока (образец № 2), максимально были приближены к показателям крыс 1-й и 5-й групп (контрольной и интактной). Анализ показателей животных 3-й группы, в рацион которых вводили кулинарные изделия, обогащенные йодсодер-жащими сывороточными белками, выявил повышение количества лейкоцитов (27%), а также увеличение количества лимфоцитов (41%) и моноцитов, не достигающее уровня достоверной значимости. При этом среди изменений гематологических показателей крыс, в рацион которых вводили кулинарные изделия с йодированной солью (4-я группа), стоит отметить увеличение количества лейкоцитов (р>0,05), в том числе лимфоцитов (р>0,05), моноцитов, смеси эозинофилов, базофилов и незрелых клеток (р<0,05) (табл. 2).

Анализ гормонального статуса на 25-е сутки эксперимента показал (табл. 3), что у животных, в рацион которых вводили обогащенные йодом продукты, уровень тироксина (Т4) в крови достоверно не отличался от уровня гормона крови животных, не употреблявших обогащенные йодом продукты. При этом уровень трийодтиронина (Т3) у животных, потреблявших продукты, обогащенные сывороточными и молочными белками (2-я и 3-я группы), был выше, чем у контрольных и интактных животных, а у крыс 4-й группы, потреблявших кулинарные изделия с йодированной солью, уровень этого гормона был ниже, чем у животных контрольной и интактной групп. Снижение концентрации тиреотропного гормона (ТТГ) было выявлено у всех животных, в рацион которых вводили обогащенные йодом продукты, по сравнению с животными, потреблявшими контрольный продукт, и интактными крысами.

Таким образом, увеличение количества лимфоцитов, смеси моноцитов, эозинофилов, базофилов и незрелых клеток у животных 3-й группы на фоне снижения содержания в сыворотке крови ТТГ <0,05), повышения содержания Т3 <0,05) и Т4 >0,05), возможно, свидетельствует о том, что обогащение добавкой на основе йодсодержащих сывороточных белков мясных продуктов опосредованно стимулирует выработку гормонов щитовидной железы, которые, в свою очередь, изменяют функциональную активность иммунной системы и отдельных популяций иммукомпетентных клеток, в частности дифференцировку незрелых лимфоидных клеток [14]. Стоит отметить, что у животных 4-й группы, потреблявших обогащенные йодированной солью мясные полуфабрикаты, на фоне увеличения количества лимфоцитов, смеси моноцитов, эозинофилов, базофилов и незрелых клеток, снижения гранулоцитов наблюдалось некоторое увеличение содержания тироксина (до 17%) и достоверное снижение содержания Т4 и ТТГ (до 30%).

На втором этапе эксперимента у животных (1-4-й групп) наблюдалась клиническая симптоматика развивающегося гипотиреоза различной выраженности - отмечалось снижение двигательной активности (гиподинамия), увеличение зоба, обнаруживаемое пальпацией, незначительное снижение аппетита. Наиболее выраженные изменения отмечались на 10-15-е сутки с начала моделирования заболевания у животных 1-й и 4-й групп.

С 25-х по 30-е сутки животные 1, 2, 3 и 5-й групп прибавляли в массе тела от 0,5 до 2 г, а у животных 4-й группы отмечалось снижение массы тела в среднем на 4 г/сут.

Начиная с 30-х суток у животных 1-й и 4-й групп отмечался самый низкий прирост массы тела. Максимальный прирост массы тела отмечен у интактных животных (табл. 4).

Гематологическое исследование по окончании второго этапа (50-е сутки) показало увеличение содержания лейкоцитов, смеси моноцитов, эозинофилов, базофилов, незрелых клеток, гранулоцитов у животных всех опытных групп с моделью гипотериоза (1-4-я группы) по сравнению с показателями крови ин-тактных животных (табл. 5). При этом у животных 2-й и 3-й групп, которым до моделирования заболевания в рацион вводили исследуемые продукты (образец № 2 и образец № 3 соответственно), по сравнению с показателями контрольных животных (1-я группа) наблюдалось достоверное снижение содержания в цельной крови лейкоцитов (до 30%), гранулоцитов (до 40%) и моноцитов (до 20%) (см. табл. 5). У животных 4-й группы, потреблявших до моделирования заболевания продукты с йодированной солью, при сравнении с показателями животных контрольной 1-й группы в цельной крови наблюдалось достоверное снижение количества моноцитов (до 50%) и увеличение эритроцитов (до 5%).

Изменений биохимических показателей сыворотки крови животных (содержание общего белка, альбумина, билирубина общего, билирубина прямого, креатини-на, мочевины, холестерина, триглицеридов, активность АСТ, АЛТ, ЛДГ и щелочной фосфатазы) на первом и на втором этапах эксперимента не выявлено.

При сравнительном анализе уровня тиреоидных гормонов в сыворотке крови животных, в рацион которых вводили контрольные образцы кулинарных изделий (1-я группа), относительно показателей животных 2-й и 3-й групп можно отметить следующее. У контрольных животных (1-я группа) выявлено достоверное снижение Т4 в 1,8 раза, Т3 в 2,3 раза; при этом концентрация ТТГ, напротив, повышалась в 1,4 раза (табл. 6). У животных 2-й и 3-й групп, в рацион которых вводили йодсодержащие кулинарные изделия на основе йодсодержащих сывороточных белков и йодсодержащих белков молока (казеин), концентрация гормонов изменилась незначительно.

Несколько лучший эффект коррекции йодной недостаточности был достигнут при использовании кулинарных изделий, обогащенных йодсодержащими сывороточными белками (образец № 3) - уровень Т4 восстановился на 98,7% по сравнению с показателями интактной группы, Т3 - на 100%, ТТГ - на 89,3% (см. табл. 6).

У животных, потреблявших на протяжении 25 сут мясные кулинарные изделия, обогащенные йодированной солью, после развития йододефицита наблюдалось снижение содержания гормонов щитовидной железы и ТТГ по сравнению с животными интактной группы ввиду дефицита поступления йода. Со стороны гематологических показателей отмечалось повышение содержания лейкоцитов, в том числе гранулоцитов и незрелых клеток, что косвенно указывает на воспалительный ответ и гиперплазию фолликулярных клеток щитовидной железы [15]. Обогащение мясных продуктов добавками на основе йодсодержа-щих сывороточных белков и йодсодержащих белков молока (казеин) оказывает протективный эффект у крыс с моделью йододефицита. Вероятно, органически связанный йод лучше усваивается, тем самым способствуя выработке оптимального количества ТТГ и образованию Т4, компенсируя недостаток йода [16].

Литература

1. Дедов И.И., Мельниченко Г.А., Трошина Е.А. и др. Дефицит йода -угроза развитию и здоровью детей России (Национальный доклад). М. : ЮНИСЕФ, 2006.

2. Богатырев А.Н., Кухаренко А.А. Экология, питание, человек. М. : Комплекс, 2004. 187 с.

3. Устинова А.В., Любина Н.В., Солдатова Н.Е., Тимошенко Н.В. Обогащенные йодом мясные продукты для питания детей дошкольного и школьного возраста // Все о мясе. 2005. № 1. С. 35-37.

4. Йододефицитные заболевания у детей и подростков: диагностика, лечение, профилактика. Научно-практическая программа. Международный фонд охраны здоровья матери и ребенка. М., 2005.

5. Фадеев В.А., Мельниченко Г.А. Гипотиреоз : руководство для врачей. М. : РКИ Соверо пресс, 2004. 288 с.

6. Дыдыкин А.С., Устинова А.В., Федулова Л.В., Вострикова Н.Л. Перспективы применения йодсодержащих добавок в мясных продуктах детского питания // Все о мясе. 2013. № 4. С. 28-32.

7. Дыдыкин А.С., Устинова А.В., Федулова Л.В., Лукин Д.Е., Щипцов В.Н. Применение йодсодержащих препаратов в мясопродуктах детского питания // Fleisch Wirtschaft (Россия). 2013, № 2. С. 64-68.

8. Богатырев А.Н., Устинова А.В., Белякина Н.Е., Морозкина И.К. и др. Полуфабрикаты пониженной калорийности для питания детей и взрослых // Мясная индустрия. 2004. № 3. С. 22-25.

9. МР 2.3.1 2432-08. Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации.

10. Бекетова Н.А., Кравченко Л.В., Кошелева О.В., Вржесинская О.А. и др. Влияние биологически активных соединений идол-3-карбинола и рутина на обеспеченность крыс витаминами А и Е при различном содержании жира в рационе // Вопр. питания. 2013. Т. 82, № 2. С. 23-30.

11. Западнюк В.И., Захария Е.А. Лабораторные животные. Разведение, содержание, использование в эксперименте. 3-е изд., перераб. и доп. Киев : Вища школа, 1983. 270 с.

12. Чугунова Л.Г., Рябков А.Н., Савилов К.В. Способ моделирования гипотиреоза : пат. РФ 2165648. [Заявка 97120428/14 от 26.11.1997].

13. Animal clinical chemistry: a practical handbook for toxicologists and biomedical researchers. 2nd ed. G.O. Evans, A. George Owen and Company / CRC Press, UK. 2009, 368 р.

14. Битуева Н.Б., Жамсаранова С.Д., Антипова Л.В. Оценка эффективности использования йодсодержащих биологически активных добавок к пище в эксперименте // Вопр. питания. 2007. Т. 76, № 2. С.57-59.

15. Ahad F., Ganie S.A. Iodine, iodine metabolism and Iodine deficiency disorders revisited // Indian J. Endocrinal. Metab. 2010. Vol. 14, N 1. P. 13-17.

16. Rohner F., Zimmermann M., Jooste P., Pandav C. et al. Biomarkers of nutrition for development - iodine review // J. Nutr. 2014; Vol. 144, N 8. P. 1322S-1342S.