Scientific journal

Modern problems of science and education

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

Рациональное питание является одним из наиболее существенных и постоянно действующих факторов, обусловливающих правильные процессы роста и развития детского организма, а также формирование и сохранение здоровья в дошкольном возрасте. В этот период обмен веществ дошкольников характеризуется наибольшей интенсивностью и преобладанием анаболических процессов, для которых необходим оптимальный уровень поступления пищевых веществ, в том числе макро- и микроэлементов (далее – МаЭ и МЭ). При этом ведущим фактором, благоприятно влияющим на обмен МаЭ и МЭ, является организация рационального питания в дошкольном образовательном учреждении (далее ‑ ДОУ). Тем не менее на сегодняшний день во многих ДОУ организация питания и технология приготовления пищи для дошкольников оставляет желать лучшего. Следует отметить, что дисбаланс МаЭ и МЭ может проявляться во всех возрастных группах, но дети дошкольного возраста подвергаются наибольшему риску [5; 13]. В связи с этим возрастает актуальность внедрения современных технологий приготовления пищи в систему дошкольного питания.

В последние годы во многих образовательных учреждениях г. Ставрополя, в том числе и в ДОУ, для приготовления пищи стали использовать пароконвектоматы, процесс приготовления блюд которых существенно отличается от традиционной технологии [4; 14]. Блюда, приготовленные в пароконвектомате, имеют больший уровень содержания витаминов, эссенциальных МаЭ и МЭ за счет оптимальных условий приготовления пищи.

Цель исследования заключалась в изучении элементного статуса и метаболических связей МаЭ и МЭ с использованием коэффициентов их соотношений в волосах дошкольников в зависимости от разных технологий приготовления пищи в ДОУ.

Материал и методы исследования

Объектом исследования стали два ДОУ г. Ставрополя, выбор которых осуществлялся с учетом технологии приготовления пищи: 1) ДOУ № 46 «Первoцвeт», в котором приготовление блюд осуществлялось по традиционной технологии; 2) ДOУ № 54 «Золотой ключик», в котором приготовление блюд осуществлялось по современной технологии с использованием пароконвектомата.

Путем сплошного метода неинвазивным способом были взяты образцы биологических объектов (волосы) дошкольников, посещавших ДOУ № 46 (I группа, n=100) и ДOУ № 54 (II группа, n=102) г. Ставрополя. От родителей дошкольников было получено добровольное письменное согласие на проведение неинвазивных диагностических мероприятий. Анализ исследуемых образцов волос включал определение в них натрия (Na), калия (K), магния (Mg), кальция (Ca), фосфора (P), цинка (Zn), меди (Cu), железа (Fe), марганца (Mn), кобальта (Co), хрома (Cr). Определение проводилось на атомно-абсорбционном спектрофотометре (ААС2280 PerkinElemer, производство США) после предварительной пробоподготовки. Полученные результаты по содержанию химических элементов в волосах дошкольников сравнивались с границами нормального уровня содержания химических элементов по А.В. Скальному (2004), дополненными данными со средними значениями содержания химических элементов в волосах (p25-p75) для детей и подростков от 1 года до 18 лет [5; 13].

Для оценки метаболической активности химических элементов и определения тенденций формирования патологических, а также метаболических синдромов были использованы наиболее информативные коэффициенты соотношений эссенциальных МаЭ и МЭ: Ca/P, Ca/K, Na/K, Na/Mg, Fe/Cu, Fe/Co [2; 7].

Статистическую обработку полученных данных проводили с использованием стандартных пакетов прикладных программ SPSS 16.0 for Windows. Данные представлены в виде M±m, где M – среднее арифметическое, ±m – ошибка средней арифметической. Относительные величины представлены в виде P %± m_p%, где P - относительная величина, m_p – средняя ошибка относительной величины. При сравнении двух групп с нормальным характером распределения данных использовали t-тест для независимых группировок. Для всех видов анализа статистически значимыми считали различия при р<0,05.

Результаты и обсуждение

При изучении элементного состава волос детей I и II группы был выявлен дисбаланс МаЭ и МЭ различной степени выраженности, который имел свои характерные отличительные особенности в каждой отдельной группе. Проведенными исследованиями установлены повышенные уровни содержания натрия в волосах у детей I группы, тогда как у детей II группы средняя концентрация натрия в волосах соответствовала физиологическому уровню.

Уровень содержания МаЭ и МЭ (мкг/г) в волосах детей дошкольного возраста, посещавших ДОУ

Примечания:

M – средняя арифметическая, m – ошибка средней;

* - достоверность различий между значениями групп наблюдения и средним значением физиологической нормы для соответствующего элемента (при p<0,05);

** - достоверность различий между значениями групп наблюдения и средним значением физиологической нормы для соответствующего элемента (при p<0,01);

*** - достоверность различий между значениями групп наблюдения и средним значением физиологической нормы для соответствующего элемента (при p<0,001);

# - достоверность различий между I и II группами (при p<0,05).

По среднему уровню содержания калия в волосах у детей I и II групп достоверных различий не было выявлено (p>0,05). Средняя концентрация кальция в волосах детей I и II группы соответствовала физиологической норме, однако между ними были установлены достоверно значимые различия (p<0,05). Вместе с тем повышенное содержание магния в волосах имели дети I группы (p<0,05). У детей II группы уровень содержания этого МаЭ в волосах не превышал физиологическую норму.

Результаты изучения химического состава волос выявили достоверно значимые различия в уровне содержания фосфора. У детей II группы был установлен низкий уровень содержания фосфора в волосах, носивший тотальный характер (p<0,05). При этом средняя концентрация содержания фосфора в волосах детей II группы составляла 27,4±0,5 мкг/г, что в 4,3 раза меньше нижней границы физиологической нормы (p<0,001). У детей I группы средняя концентрация этого МаЭ в волосах соответствовала физиологической норме (150,2±22,3 мкг/г).

Приготовление пищи для детей II группы осуществлялось с использованием пароконвектомата. На входе воды в пароконвектомат установлен специальный фильтр-водоумягчитель. По этой причине блюда, приготовленные в пароконвектомате, в меньшем количестве содержали натрий, магний и кальций. И надо полагать, что по этой причине средний уровень содержания этих МаЭ в волосах детей II группы соответствовал физиологической норме.

Результаты проведенных исследований установили, что у всех обследованных детей обеих групп имело место статистически достоверное превышение уровня содержания железа в волосах (p<0,001). Вероятной причиной избыточного содержания железа в волосах детей I и II группы является его миграция водно-алиментарным путем. На территории Ставропольского края содержание железа в водопроводной воде неоднократно превышало предельно допустимую концентрацию [9; 10].

Уровень содержания меди в волосах детей II группы соответствовал границам физиологической нормы, однако средняя концентрация меди в волосах детей I группы была выше физиологической нормы (p<0,01).

При изучении концентрации в волосах кобальта удалось установить, что у I группы детей средняя концентрация этого МЭ в волосах в 21 раз превышала физиологическую норму (p<0,001). В специальной литературе имеются доказательства существующей потенциальной опасности загрязнения пищевых продуктов металлами, мигрирующими из посуды [12; 15]. Так как в основе традиционной технологии приготовления пищи в ДОУ № 46 лежало использование пищеварочных котлов и обычной кухонной посуды, то, возможно, имела место миграция кобальта из кухонной посуды в готовые блюда и затем в организм детей I группы, посещавших данное ДОУ.

В то же время концентрация кобальта в волосах детей II группы незначительно превышала физиологическую норму в сравнении с детьми I группы. Для этой группы детей приготовление большинства блюд в ДOУ № 54 осуществлялось в пароконвектомате, в котором особые условия приготовления пищи значительно уменьшают миграцию тяжелых металлов в процессе термической обработки продуктов.

По мнению ряда авторов [2; 7], необходимо учитывать не только абсолютное количество МаЭ и МЭ в волосах, но и их соотношения. Результаты исследования показали, что коэффициенты соотношений эссенциальных МаЭ и МЭ у детей I и II группы с учетом разных технологий приготовления пищи имели свои характерные особенности.

Коэффициент Ca/P. Коэффициент Ca/P отражает, с одной стороны, обмен кальция в организме, с другой – роль фосфора как носителя энергии для реализации энергетического обмена [7]. Известно, что кальций и фосфор взаимно дополняют друг друга в минерализации новообразуемой костной ткани [3; 8]. Значимыми в этом процессе являются не только наличие дефицита фосфора, но и нарушение оптимального соотношения его с кальцием. Избыток кальция в сочетании с относительной недостаточностью фосфора в рационе питания детей, как известно, приводит к образованию нерастворимого и неусваиваемого фосфорно-кальциевого комплекса [7].

Величина коэффициента Ca/P от 2 до 5 свидетельствует о повышенной активности энергетических процессов в организме, тогда как увеличение этого соотношения за счет уменьшения обеспеченности фосфором расценивается как снижение энергетического обеспечения метаболизма кальция [7].

Выполненными исследованиями установлено, что у обследованных детей I группы среднее значение коэффициента Ca/P достоверно не отличалось от такового у детей II группы (14,8±2,6; p>0,05). Однако оптимальное соотношение Ca/P имели 22±4,4% детей I группы, а на долю умеренно повышенных значений коэффициента приходилось только 6±2,3% обследованных детей. В то же время у 44±4,9% обследованных детей I группы увеличенный интегральный показатель находился в пределах от 10,9 до 156,8. У детей II группы среднее значение коэффициента Ca/P составило 14,6±0,9. При этом частота умеренно повышенных значений (до 8) была выявлена у 35,2±4,7% детей. Высокое значение коэффициента Ca/P выявлено у 62,8±4,7% детей II группы.

Исследования показали, что коэффициент Ca/P имел достоверную корреляционную связь с уровнем содержания кальция и фосфора. Так, у детей I группы коэффициент Ca/P имел прямую слабо выраженную корреляционную связь с кальцием (r_p = 0,25; p<0,05) и отрицательную слабовыраженную корреляционную связь с фосфором (r_p = - 0,28; p<0,05). У детей II группы была достоверно установлена прямая сильная корреляционная связь между значением коэффициента Ca/P и уровнем содержания кальция в волосах (r_p = 0,98; p<0,001), и отрицательная корреляционная связь средней силы была установлена с уровнем содержания фосфора в волосах (r_p=-0,42; p<0,001).

Таким образом, более высокие показатели коэффициента Ca/P имели дети I группы (p<0,05) и в меньшей степени – дети II группы, что, возможно, указывает на неоптимальное соотношение кальция и фосфора.

Коэффициент Ca/K. Известно, что калий является важнейшим внутриклеточным МаЭ и относится к «биоэлементам остеотропного действия», роль которого заключается в опосредованном участии в процессах метаболизма костной ткани, главным образом, обмене кальция [7; 8]. Поэтому коэффициент Ca/K используется для оценки активности кальцийрегулирующих гормонов как макроэлементное выражение их эффекта (оптимальное соотношение 2–5). Увеличенные его значения, по мнению ряда исследователей [7], указывают на нарушение гормональной активности эндокринных желез, регулирующих обмен кальция.

При расчете коэффициента Ca/K были установлены достоверно значимые различия у обследованных групп детей (p<0,05). Так, у детей I группы значение коэффициента соответствовало диапазону оптимального соотношения (2,2±0,2). Однако повышенный коэффициент был выявлен у 10±3% обследованных дошкольников (9,5±2,1; p<0,05), что свидетельствует о нарушении гуморальной регуляции обмена кальция [7; 13]. У детей II группы среднее значение коэффициента Ca/K было достоверно ниже и составило 1,18±0,12 (p<0,05). При этом у детей данной группы не было ни одного случая превышения оптимального значения коэффициента.

У детей I группы была установлена прямая корреляционная связь средней силы между коэффициентом Ca/K и кальцием (r_p = 0,38; p<0,01), и отрицательная – с калием (r_p = -0,4; p<0,001). У детей II группы значение коэффициента Ca/K имело слабую положительную корреляционную связь с кальцием (r_p = 0,25; p<0,05) и сильную отрицательную – с калием (r_p = -0,76; p<0,001).

Таким образом, повышенный коэффициент Ca/K у детей I группы указывает на нарушение гормональной активности эндокринных желез, ответственных за обмен кальция.

Коэффициент Na/K. По данным авторов [2], гомеостаз натрия и калия в организме связан с работой коры надпочечников. Соотношение Na/K используется для оценки функционального состояния коры надпочечников. Оптимальное значение коэффициента Na/K соответствует 2,4. Снижение этого показателя свидетельствует об угнетении функции коры надпочечников и увеличении активности катаболических процессов в организме. Высокие показатели соотношения указывают на активизацию гормональной деятельности и о повышении выделения альдостерона [2].

Анализ результатов исследования показал достоверно значимые различия коэффициента Na/K у обследованных детей. Так, среднее значение коэффициента Na/K у детей I группы превышало оптимальную величину и составило 3,2 (p<0,01). При этом оптимальное значение коэффициента Na/K имели только лишь 10±3% детей I группы (2,5±0,09; p>0,05). Однако у 38±4,8% детей значение коэффициента превышало оптимальный уровень (6,1±0,2; p<0,001), что может свидетельствовать о повышенной секреции альдостерона. У 52±4,9% детей I группы значение коэффициента было достоверно ниже оптимального (1,19±0,07; p<0,001).

В то же время соотношение натрия и калия у детей II группы носило противоположный характер. Так, среднее значение коэффициента Na/K у детей II группы было достоверно меньше оптимального (1,5±0,2; p<0,001), что может свидетельствовать об усиленном выведении натрия и надпочечниковой недостаточности [1]. Достоверно выше значение коэффициента Na/K имели 11,7±3,1% детей II группы (6,9±0,04; p<0,001). У остальных детей II группы значение коэффициента соответствовало оптимальному значению (p>0,05).

У детей I группы коэффициент Na/K с натрием имел слабую положительную корреляцию (r_p = 0,25; p<0,05), а с калием – отрицательную корреляцию средней силы (r_p = -0,56; p<0,001). У детей II группы коэффициент Na/K имел прямую средней силы корреляционную связь (r_p = 0,34; p<0,01) с натрием и отрицательную корреляционную связь с калием (r_p = -0,74; p<0,001).

Таким образом, у детей I группы нарушения обмена натрия и калия имели более выраженный характер в отличие от детей II группы, что может свидетельствовать об увеличении катаболических процессов, активации гормональной деятельности и повышении выделения альдостерона.

Коэффициент Na/Mg. Оптимальным соотношением коэффициента Na/Mg считается значение, равное 4. При повышенном уровне содержания в организме натрия и пониженном уровне содержания магния имеет место, как установлено исследованиями [3; 8; 13], увеличение секреции альдостерона и избыток адреналина. За счет этого величина коэффициента увеличивается, в то время как уменьшение значения коэффициента может свидетельствовать о почечной недостаточности [1-3; 8].

В проведенных исследованиях было установлено, что показатели коэффициента Na/Mg имели достоверно значимые различия между группами детей (p<0,001). У детей I группы значение коэффициента Na/Mg достоверно превышало норму в 19,4 раза и составляло 23,4±1,6 (p<0,001). На долю детей, имевших коэффициент Na/Mg ниже оптимального значения, приходилось 9±2,8% обследованных детей I группы (2,07±0,16; p<0,001). У 89±3,1% детей коэффициент находился в пределах от 10,2±0,44 до 48,4±2,04 (p<0,001), что связано с повышенным содержанием натрия в волосах детей. Чрезмерно высокий уровень этого МаЭ нарушает оптимальное соотношение его с калием и магнием. На фоне такого соотношения между натрием и магнием у детей I группы возможен риск развития остеопороза за счет возможного снижения выделения и активности паратиреоидного гормона, регулирующего обмен кальция [1]. У детей II группы среднее значение коэффициента Na/Mg было достоверно выше оптимального (p<0,001), но достоверно ниже среднего значения коэффициента, установленного у детей I группы (8,2±0,3; p<0,001). Вместе с тем у 5,8±2,1% обследованных детей коэффициент Na/Mg соответствовал оптимальному значению (4,8±0,01).

У детей I группы была установлена прямая средней силы корреляционная связь коэффициента Na/Mg с натрием (r_p = 0,36; p<0,01) и обратная корреляционная связь с калием (r_p = -0,54; p <0,001). У детей II группы коэффициент Na/Mg имел прямую средней силы корреляционную связь (r_p = 0,46; p<0,001) с натрием и обратную слабую связь с калием (r_p = -0,21; p<0,05).

Таким образом, у детей I группы наиболее выражены нарушения обмена между натрием и магнием как за счет возможной повышенной секреции альдостерона и адреналина, так и за счет возможной почечной недостаточности, обусловленной повышенным содержанием магния в организме дошкольников, посещавших ДОУ № 46.

Коэффициент Fe/Cu. По данным В.К. Мазо [6], повышенное поступление железа в организм человека снижает биодоступность меди только в случае его существенного недостатка. Однако учитывая то, что у большинства обследованных дошкольников был выявлен гиперэлементоз по железу, возможность нарушения оптимального соотношения между этими МЭ весьма вероятна.

Известно, что многие физиологические и метаболические процессы, протекающие в организме как детей, так и взрослых, связаны со свободнорадикальным окислением липидов, белков, углеводов, где железу отводится не последняя роль. По мнению Н.А. Гресь [2], соотношения Fe/Cu, превышающие оптимальное значение (0,9), свидетельствуют об увеличении количества свободных радикалов в организме человека.

В проведенных исследованиях достоверных различий в соотношении Fe/Cu между детьми I и II групп не было установлено. Тем не менее у детей II группы коэффициент Fe/Cu был достоверно выше оптимального значения и составил 6,85±0,68 (100%; p<0,001). Аналогичные результаты были получены и у детей I группы. Так, среднее значение коэффициента Fe/Cu у этих детей превышал оптимальную величину, однако это носило менее выраженный характер и составило 5,9±0,47 (p<0,001). Вместе с тем у 20±4% детей I группы коэффициент Fe/Cu достоверно не отличался от оптимального значения (0,82±0,13; p>0,05).

У детей I группы коэффициент Fe/Cu имел достоверно значимую корреляционную связь средней силы с железом (r_p = 0,67; p<0,001) и отрицательную ‑ с медью (r_p = -0,33; p<0,01). Корреляционный анализ у детей II группы выявил слабую прямую связь коэффициента Fe/Cu с железом (r_p = 0,28; p<0,05) и сильную обратную связь с медью (r_p = -0,9; p<0,001).

Таким образом, у детей I и II группы выявлены нарушения обмена железа и меди.

Коэффициент Fe/Co. Ставропольский край характеризуется природным дефицитом йода. Диффузный (эндемический) зоб, связанный с йодной недостаточностью, диагностируется у более 30% жителей края [10]. Известен целый ряд причин развития зоба, в том числе неадекватное потребление йода, а также дисбаланс эссенциальных МаЭ и МЭ [2; 11].

Для интегральной оценки функционального состояния щитовидной железы в проведенных исследованиях использовался коэффициент Fe/Co. Низкие значения этого коэффициента (<440), как известно, свидетельствуют о предрасположенности к нарушению функции щитовидной железы. По данным Н.А. Гресь [2], при снижении содержании железа преобладает влияние кобальта на метаболизм гормонов щитовидной железы, что может привести к нарушению обмена йода и к возникновению диффузного зоба.

При анализе полученных результатов исследования было установлено, что коэффициент Fe/Co достоверно превышал допустимый уровень соотношения у детей I группы (617,7±72,1; p<0,001) и детей II группы (665,9±40,03; p<0,001). Различий в значениях коэффициента Fe/Co у детей I и II групп выявлено не было (p>0,05). Однако у детей II группы увеличение значений коэффициента Fe/Co имели 58,8±4,8% обследованных детей, при этом величина коэффициента находилась в пределах от 709,1±36,9 до 1133,93 (p<0,001). В то же время у 47±4,9% детей I группы величина этого коэффициента находилась в пределах от 767,6±23,6 до 1913,29±87,4 (p<0,001).

Таким образом, более высокие значения коэффициента Fe/Co были установлены у детей I группы по сравнению c детьми II группы, что может свидетельствовать о более выраженном нарушении функции щитовидной железы дошкольников, для которых приготовление пищи осуществлялось по традиционной технологии. Между тем высокое содержание железа в организме детей на фоне превышения допустимых значений кобальта не обеспечивает должного функционирования щитовидной железы [2]. В специальной литературе есть указания о том, что кобальт подавляет связывание иодидов щитовидной железы, а избыток поступления его у детей приводит к гипотиреозу и гиперплазии [11].

У детей обеих групп были выявлены высокие значения положительной корреляции коэффициента Fe/Co с уровнем содержания железа в волосах и отрицательной – с кобальтом. Корреляция коэффициента Fe/Co с железом (r_p = 0,43; p<0,001) и кобальтом (r_p = -0,7; p<0,001) была более выражена у детей I группы. Корреляционный анализ у детей II группы выявил прямую средней силы связь коэффициента Fe/Co с железом (r_p = 0,43; p<0,001) и отрицательную сильную связь с кобальтом (r_p = -0,75; p<0,001).

Таким образом, в результате проведенных исследований по изучению влияния разных технологий приготовления пищи на соотношение отдельных МаЭ и МЭ у детей I и II группы были выявлены достоверно значимые различия от оптимальных значений. Тем не менее у детей I группы, посещавших ДОУ № 46, отклонения большинства коэффициентов были наиболее выраженными. Становится очевидным, что современная технология приготовления пищи в ДОУ № 54 с использованием пароконвектомата обеспечивает не только формирование нормального элементного статуса, но и оптимальный уровень обмена и метаболических процессов МаЭ и МЭ в организме дошкольников. Традиционная технология приготовления пищи в ДОУ № 46, напротив, способствует выраженному нарушению обмена между МаЭ и МЭ и повышает риск возникновения микроэлементозов.