На протяжении жизни человек сталкивается с химическими веществами, что обусловлено постоянным поступлением в окружающую среду отходов промышленного производства, применением химикатов в сельском хозяйстве, промышленности и в быту. Эти факторы риска могут обладать мутагенными воздействиями, т.е. оказывать негативное влияние на генетический аппарат, который отвечает за точность воспроизводства свойств и признаков в поколениях. Согласно заключению Международной организации по исследованию мутагенного риска, пища также может содержать мутагены различной природы. Среди них главная роль отводится микотоксинам, нитрозосоединениям, нитроаренам, отдельным ароматическим углеводородам и другим веществам. Возможно, несколько путей попадания потенциальных мутагенов в пищу: аккумуляция мутагенов в растениях и организме животных, загрязнение мутагенами при хранении пищевого сырья, образование мутагенов при термической обработке пищи, наличие пищевых мутагенов естественного происхождения. По некоторым оценкам, из пищи, воды, атмосферы, а также в результате применения лекарственных средств человек может получать до 2-3 г мутагенных соединений в день.
Одной из задач современной гигиенической науки является профилактика последствий загрязнения окружающей среды для человека. Поскольку исключить контакт человека с мутагенными факторами невозможно, важное значение приобретает поиск природных антимутагенов, способных предотвратить вредное действие внешнесредовых факторов, а также способов их профилактического применения. Антимутагенез – это биологическое явление подавления мутационного процесса, выражающееся в снижении уровня мутирования под воздействием природных и синтетических соединений.
Одной из наиболее динамично развивающихся отраслей современной нутрициологии и пищевой промышленности является производство функциональных продуктов питания, т.е. таких продуктов, которые не только обеспечивают физиологические потребности организма человека в пищевых веществах и энергии, но и имеют профилактическое или лечебное значение за счет введения в рецептуру биологически активных компонентов. Некоторые авторы относят функциональные продукты к понятию «новой пищи». Специалисты прогнозируют, что мировой рынок этих продуктов к 2020 году достигнет 3,6 млн. т. По своему предназначению функциональные продукты относятся к продуктам массового потребления, т.е. имеют вид традиционной пищи и предназначены для питания в составе обычного рациона основных групп населения, но содержат функциональные ингредиенты, оказывающие биологически значимое позитивное воздействие на здоровый организм в ходе происходящих в нем обменных процессов.
В настоящее время ученые выделяют более 25 различных классов компонентов пищи, обладающих антимутагенными свойствами. Классификация пищевых антимутагенов приведена в таблице.
|
Пищевые продукты |
Вещества с антимутагенной активностью |
|
Фрукты |
Витамины, флавоноиды, полифенольные аминокислоты, волокна, каротиноиды, монотерпеноиды (лимонен) |
|
Овощи |
Витамины, флавоноиды, растительные фенолы, волокна, хлорофилл, алифатические сульфиды, каротиноиды |
|
Злаки |
Волокна, токоферолы, растительные кислоты, селен |
|
Мясо, рыба |
Конъюгированные изомеры линоленовой кислоты, витамины А и Е, селен |
|
Жиры и масла |
Жирные кислоты, витамин Е и другие токоферолы |
|
Молоко |
Кальций, свободные жирные кислоты |
|
Орехи, фасоль, зерно |
Полифенолы, волокна, витамин Е, растительные кислоты, кумарины, протеины |
|
Пряности |
Кумарины, куркумин, сизаминол |
|
Чай |
Растительные фенолы, эпигаллокатехины |
|
Кофе |
Полифенольные кислоты, дитерпены, меланоиды |
|
Вино |
Флавоноиды |
Одними из наиболее изученных веществ с антимутагенными эффектами являются витамины-антиоксиданты (аскорбиновая кислота, витамины Е и А, бета-каротин), биологические пигменты (гемоглобин, хлорофиллы и цитохромы, ликопен), полифенолы (флавоноиды, танины, катехины и другие циклические спирты), соединения, содержащие серу, соединения селена и др. Особое внимание было уделено изучению антимутагенных эффектов экстрактов чеснока, кофе и чая, различных растительных масел, прежде всего кукурузного и облепихового, плодов шизандры, соков различных овощей и фруктов, а также экстрактов из редьки, дыни, тыквы, томатов, авокадо, папайи, спаржи, проростков пшеницы, солодки, черного перца, сельдерея, чеснока, кориандра и других растений. Совокупность данных, накопленных при изучении антимутагенных свойств отдельных пищевых антимутагенов, используется для разработки фармакологических корректоров мутагенных эффектов, а также для создания специальных лечебно-профилактических продуктов и пищевых добавок, способствующих сохранению генома человека. Особое внимание уделяется изучению диетической модуляции мутагенеза, его зависимости от характера питания, в т.ч. преобладания в рационе растительных или животных продуктов, калорийности диеты, содержания в ней витаминов, полиненасыщенных жирных кислот и др. нутриентов, а также наличия вредных привычек, в частности, курения.
С этой точки зрения, интерес представляют лекарственные растения, использование которых значительно возросло в последние годы. Для биологически активных веществ растений характерны не только комплексное воздействие на организм, многосторонние профилактические и лечебные эффекты, но и низкая токсичность и аллергенность, возможность длительного применения без побочных эффектов. В пользу важности проблемы для нашей республики свидетельствует малая степень изученности биологически активных, в т.ч. антимутагенных, свойств представителей флоры Беларуси.
Принимая во внимание актуальность, научный интерес и практическую значимость использования пряноароматических растений и их композиций в качестве важных компонентов пищевых продуктов специального назначения, специалистами республиканского унитарного предприятия «Научно-практический центр гигиены» совместно с ГНУ Центральный Ботанический сад НАН Беларуси проведена оценка антимутагенных свойств растений, характерных для белорусской флоры, а также интродуцированных в Республике Беларусь.
Важной составляющей частью исследований была разработка метода, который обеспечит проведение количественной оценки антимутагенной активности растительных экстрактов, сложных композиций, а также пищевых продуктов, содержащих в своей рецептуре экстракты пряноароматических растений. В своих исследованиях специалисты использовали биологическую модель - специально подобранные тест-штаммы бактерий Salmonella typhimurium. Сущность предложенного метода заключается в регистрации способности испытуемого соединения снижать уровень мутаций у индикаторных тест-моделей в системе in vitro.
Объектами исследования были: экстракты пряноароматических растений, композиции на их основе, состоящие из водных экстрактов лимонника, шиповника, шалфея, эхинацеи, чабера, чеснока, сельдерея, кориандра, а также пищевые продукты, содержащие в своей рецептуре сложные композиции пряностей и трав. Для изучения был выбран интервал концентраций 1 %-0,0016 % с учетом 5-ти кратных разведений. Проведена статистическая обработка полученных данных с применением дисперсионного анализа по методу множественных сравнений. Преимуществами разработанного метода оценки антимутагенной активности являются экспрессность, хорошая воспроизводимость результатов, возможность использования метода в нескольких вариантах в зависимости от предполагаемого механизма антимутагенного эффекта.
Было выявлено статистически значимое снижение индуцированного мутирования для всех исследованных экстрактов, композиций, а также готовых продуктов. Наиболее выраженный эффект снижения уровня мутирования был отмечен для сложных композиций пряно-ароматических растений. Так, для композиции, состоящей из водных экстрактов лимонника, шиповника, шалфея, он составил 33-89 % на тест-модели Salmonella typhimurium ТА 98 и 54-67 % на тест-модели Salmonella typhimurium ТА 100. Для композиции, составленной их водных экстрактов чеснока, сельдерея, кориандра, он составил 49 – 69 % на тест-модели Salmonella typhimurium ТА 98 и 47-85 % на тест-модели Salmonella typhimurium ТА 100. Интересно отметить, что уровень активности композиций пряноароматических растений превышал простую сумму антимутагенных свойств отдельных экстрактов. Зависимость между концентрацией композиций и снижением степени индуцированного мутагенеза сохранялась в изученном интервале концентраций для использованных тест-моделей. Полученные коэффициенты регрессии, равные 0,974 – 0,989, подтверждают статистическую достоверность полученных зависимостей. Наибольшая антимутагенная активность отмечена для 1 % раствора композиций. На уровень снижения мутирования влияли такие факторы, как концентрация антимутагенного агента и используемая тест-модель. При тестировании готовых продуктов (сокосодержащих напитков, коктейлей, аджики, соусов) отмечен несколько меньший эффект снижения индуцированного мутирования. На тест-модели Salmonella typhimurium ТА 100 он колебался в пределах 15 – 34 %, а на тест-модели Salmonella typhimurium ТА 98 - в пределах 22 – 41 %.
Отмеченный эффект некоторого снижения антимутагенного эффекта при тестировании готовых продуктов по сравнению с растительными композициями может быть обусловлен меньшим содержанием в этих продуктах основных активных антимутагенных агентов – экстрактов пряно-ароматических растений.
Приведенные данные свидетельствуют о значительном антимутагеном потенциале биологически активных веществ растений, произрастающих и интродуцированных в Республике Беларусь, до сих пор недостаточно широко изученном и используемом. По мнению специалистов, экстракты и композиции пряно-ароматических растений могут быть использованы для создания функциональных продуктов с антимутагенными свойствами.
ДУДЧИК Н.В., заведующий лабораторией микробиологии республиканского унитарного предприятия «Научно-практический центр гигиены», доктор биологических наук, доцент