Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

ИССЛЕДОВАНИЕ АНТИОКСИДАНТНОЙ АКТИВНОСТИ СИРОПОВ ЛАКТУЛОЗЫ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ ОКИСЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ХЛОРИДА КАДМИЯ

Будкевич Р.О. 1 Гатина Ю.С. 1 Будкевич Е.В. 1
1 ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет»
Проведено исследование антиоксидантной активности трех образцов лактулозы различных производителей при моделировании окислительных процессов in vitro и in vivo с использованием хлорида кадмия. Все исследуемые образцы проявляли антиоксидантную активность разной степени выраженности. Выявлен образец лактулозы с наибольшей АОА, способный повышать АОА в условиях действия кадмия в сыром молоке-сырье. Для выявления молекулярной массы компонентов сиропа, проявляющих антиоксидантную активность, проводили его разделение на компоненты методом прямого диализа (12–14 кДа, 6–8 кДа, 3,5 кДа) с последующей оценкой АОА. В модели наибольшую АОА проявил раствор с размером молекул более 3,5 кДа, но менее 6–8 кДа. В исследованиях на крысах показана антиоксидантная активность двух исследованных образцов лактулозы при моделировании кадмиевой интоксикации. Наибольшую активность in vivo проявил образец лактулозы, проявляющий наибольшую АОА в модельных растворах. Полученные данные позволяют рассматривать данный образец в применении как антиоксидант в функциональных продуктах питания.
функциональные продукты питания
кадмиевая интоксикация
кадмий
антиоксидантная активность
лактулоза
1. Будкевич Р.О. Влияние употребления воды, загрязненной низкими дозами кадмия, на суточную динамику гормонов у крыс // Вестник Северо-Кавказского государственного технического университета. – 2010. – № 3. – С. 158-162.
2. Будкевич Е.В., Батурин В.А., Будкевич Р.О., Тинькова Е.Л. Некоторые показатели нервной системы у подростков в различных экологических условиях на протяжении дневного бодрствования // Медицинский вестник Северного Кавказа. – 2011. – № 3. – С-45-47.
3. Будкевич Р.О., Евдокимов И.А., Емельянов С.А., Лодыгин А.Д. Биологическая активность концентратов пищевой лактулозы in vitro по данным морфометрии эритроцитов методом атомно-силовой микроскопии // Вестник Северо-Кавказского государственного технического университета. – 2011. – № 4. – С. 115-118.
4. Катковская М.В., Кухарчик М.А. Определение общей антиоксидантной активности в пробах слюны и мочи студентов с помощью модельной системы / Актуальные проблемы современной медицины 2008: материалы 62-й Международной науч. конф. студентов и молодых ученых. В 2 ч. Ч. 1 / под ред. С. Л. Кабака, А. С. Леонтюка. – Минск: БГМУ, 2008. – С. 173.
5. Котельникова С.В., Котельников А.В., Соколова Н.Г. Сравнительная характеристика перекисного окисления липидов при интоксикации солью кадмия в разных органах и тканях белых крыс в зимний и летний периоды // Вестник Астраханского государственного технического университета. – 2006. – № 3. – С. 214-217.
6. Синельников Б.М., Храмцов А. Г., Евдокимов И. А. и др. Лактоза и ее производные. – СПб.: Профессия, 2007. – 768 с.
7. Цюпко Т.Г., Петракова И.С., Бриленок Н.С. и др. Определение суммарного содержания антиоксидантов методом FRAP // Аналитика и контроль. – 2011. – Т.15. – № 3. – С.287–298.
8. Шидловская В. П., Юрова Е. А. Антиоксиданты молока их роль в оценке его качества // Молочная промышленность. – 2010. – № 2. – С. 26–27.
9. Chen X., Zuo Q., Hai Y., Sun X.J. Lactulose: an indirect antioxidant ameliorating inflammatory bowel disease by increasing hydrogen production // Med. Hypotheses. – 2011. – Vol. 76. – № 3. – P. 325-327.
10. Oriishi T., Sata M., Toyonaga A., Sasaki E., Tanikawa K. Evaluation of intestinal permeability in patients with inflammatory bowel disease using lactulose and measuring antibodies to lipid A // Gut. – 1995. – № 36. – P. 891-896.

Введение

Лактулоза – углевод, признанный бифидус-фактор, широко изучаемый как профилактическое и терапевтическое средство при ряде заболеваний, особенно в случае формирования дисбиотических явлений. В научной школе СКФУ «Живые системы» активно ведется разработка технологий получения лактулозы и продуктов лечебного и функционального назначения, содержащих лактулозу [6]. Основной механизм действия лактулозы связывают с вовлечением в её метаболизм бактерий, которые могут обуславливать косвенный антиоксидантный эффект в организме млекопитающих [9]. Данный эффект лактулозы слабо исследован, а в условиях роста загрязнения окружающей среды [2] может быть одним из подходов создания функциональных продуктов для загрязненных территорий. Кадмий известен как металл, инициирующий развитие оксидативных процессов в целом организме [5] и влияющий на уровень гормонов [1].

Учитывая возможность прямого доступа молекул лактулозы в кровь [10], ранее были проведены исследования на эритроцитах in vitro. Выявлена различная протективная функция лактулозы при действии хлорида кадмия в зависимости от технологии производства. Наибольшую биологическую активность показал образец сиропа лактулозы, полученного путем изомеризации лактозы в лактулозу по ТУ BY 100377914.512-2008 (Беларусь) [3]. Это послужило основой для проведения модельных экспериментов по проверке антиоксидантной активности (АОА) различных образцов лактулозы при моделировании окислительных процессов с использованием хлорида кадмия.

Материалы и методы

Исследования проведены на 3-х образцах: препарат фирмы Иналко (Италия) с содержанием лактулозы – 98 % (Л1), сироп «Лазет» (ООО «Шехонь-Лактулоза», Россия) с содержанием лактулозы – 41 % (Л2), концентрат пищевой лактулозы, подготовленный по ТУ BY 100377914.512-2008 (Беларусь) с содержанием лактулозы – 34 % (Л3). Проводили сравнение АОА данных образцов лактулозы методом FRAP (ferris reducing/antioxidant pover). В ходе этого анализа под действием антиоксидантов (восстановителей) образуются комплексы железа (II) с фотометрическим реагентом. Для оценки их количества измеряли оптическую плотность при λ = 490 нм с помощью спектрофотометра СФ-46. Рассчитывали величину антиоксидантной активности по градуировочному графику [7]. В модели с суспензией липопротеидов желтка куриных яиц АОА оценивали в относительных единицах (%) в соответствии с ранее описанной моделью [4]. В экспериментальных моделях изучали АОА с добавлением сырого молока. Внесение лактулозы производилось из расчета 5 мг/мл в модельной системе. Поскольку моделировали загрязнение кадмием молока, исходили из норм, определяемых Федеральным Законом от 12.06.2008 № 88-ФЗ «Технический регламент на молоко и молочную продукцию»: допустимый уровень содержания в сыром молоке кадмия 0,03 мг/л, что соответствует ПДК (предельно допустимая концентрация). В модельной смеси (молоко) концентрация кадмия соответствовала значениям ПДК. Все эксперименты проведены в 3-х кратной повторности.

Изучение перекисных процессов проводили на самцах крыс линии Вистар. Оксидативный стресс моделировали ежедневным добавлением в питьевую воду раствора хлорида кадмия. Сравнивали антиоксидантный эффект растворов лактулозы. Для проведения исследования сформировано четыре группы животных: 1-я (контрольная) группа – крысы, получавшие питьевую воду; 2-я группа – животные, получавшие 1 месяц питьевую воду с хлоридом кадмия в дозе 50 ppm; 3-я и 4-я группа – животные, получавшие 1 месяц питьевую воду с хлоридом кадмия в дозе 50 ppm и сироп лактулозы 5 мг/мл (0,5 %) различных производителей: 3гр – препарат фирмы Иналко (Италия) (образец Л1), 4гр – концентрат пищевой лактулозы ТУ BY 100377914.512-2008 (Беларусь) (образец Л3). Питьевая вода с данными растворами давалась животными ad libitum. Кровь забиралась из хвостовой вены через месяц после начала эксперимента под эфирным наркозом. Содержание продуктов перекисного окисления липидов определяли в соответствии с инструкцией набора реактивов «ТБК-Агат».

Результаты исследования и их обсуждение

Для сравнительной оценки уровня АОА различных образцов лактулозы в модельном эксперименте подобраны адекватные и наиболее часто используемые методы для оценки пищевых компонентов. Выявлена схожая динамика изменения АОА в использованных методиках. Образец Л1 проявил наименьшую АОА, а наибольшую активность проявил образец Л3. В дальнейшем при эксперименте с кадмием использовали образец лактулозы с наибольшей АОА (рисунок 1).

Для сравнения степени АОА образца Л3 исследовали её зависимость от роста концентрации кадмия. Добавление Л3 в модельную систему с сырым молоком увеличило АОА на 20 %. Рост ПДК кадмия в молоке значительно не менял АОА, что может быть обусловлено активацией АОА молока [8]. Добавление Л3 к образцам, загрязненным кадмием, увеличивало АОА на 16–19 % в сравнении с пробами без лактулозы. Следовательно, использование образца Л3 увеличивало антиоксидантную активность и способствовало понижению уровня образования продуктов перекисного окисления в условиях действия тяжелых металлов в сыром молоке-сырье (таблица 1).

Образец сиропа лактулозы Л3 в соответствии с ТУ ВY 100377914.512 – 2008 и физико-химическим характеристикам (таблица 2) в своем составе может содержать побочные продукты изомеризации лактозы в лактулозу, проявляющих антиоксидантную активность. Учитывая, что химически чистая лактулоза не проявляет антиоксидантную активность и ее молекулярная масса составляет 342,3 г/моль, проведено выделение активных компонентов сиропа.

Рисунок 1. Оценка АОА различных образцов сиропов лактулозы в модели с липопротеидами желтка куриных яиц (%, сплошная линия) и методом FRAP (по аскорбиновой кислоте – мкг/мл, пунктирная линия)

Таблица 1. Уровень АОА в зависимости от концентрации кадмия в модельной системе

Концентрация тяжелых металлов

ТМ+молоко

ТМ+молоко +лактулоза (Л3)

Контроль

75,8%

96,5%

(1ПДК) Cd 0,03мг/кг

77,1%

96,1%

(2ПДК) Cd0,06мг/кг

78,0%

95,5%

(10ПДК) Cd0,3мг/кг

77,6%

94,4%

Таблица 2. Физико-химические показатели сиропа лактулозы (Л3)

Наименование показателя

Норма для продукта

Массовая доля сухих веществ, %, не менее

60,0

Массовая доля лактулозы, %, не менее

45,0

Массовая доля лактозы, %, не более

10,0

Массовая доля золы, %, не более

1,0

Натрий – карбоксиметилцеллюлозы %, не более

0,3

Плотность, кг/м3, не менее

1280

Для выявления молекулярной массы компонентов сиропа, проявляющих наибольшую АОА, проводили его диализ и проверку АОА компонентов с различной молекулярной массой. Использованы диализные мешки с размером пор 12–14 кДа, 6–8 кДа, 3,5 кДа (CelluSep, производитель MFPI). Диализ проводили против дистиллированной воды 48 часов. Оценка выявила рост АОА концентрата в диализном мешке с уменьшением размеров молекул. Выявлено, что АОА меняется с молекулярной массой компонентов сиропа. Наибольшую АОА (72 %) проявил раствор с размером молекул более 3,5 кДа, но менее 6–8 кДа (рисунок 2), что указывает на АОА не лактулозы, а сиропа в целом.

 

Рисунок 2. Уровень АОА компонентов сиропа с различной молекулярной массой лактулозы после диализа

В исследованиях на крысах показано, что употребление животными в течение месяца воды, загрязненной хлоридом кадмия, привело к росту количества перекисей в плазме крови в сравнении с контролем. Совместное употребление исследуемых образцов лактулозы с хлоридом кадмия снижает уровень ТБК-активных продуктов в плазме крови крыс, что указывает на антиоксидантный эффект сиропов лактулозы. Использование образцов Л1 и Л3 выявило различие их АОА. Образец Л3 вызвал достоверное снижение ТБК-активных продуктов в плазме крови животных в сравнении с лактулозой (Л1). Выявленные изменения АОА могут указывать на синергетический эффект лактулозы и компонентов сиропа с молекулярной массой более 3 кДа, проявляющих наибольшую антиоксидантную активность (рисунок 3). Возможно, что уже известные свойства лактулозы позволяют активировать резервы организма и снизить уровень окисленных продуктов [1, 9].

Рисунок 3. Уровень ТБК-активных продукты (в ед. опт. плотности) в плазме крови крыс, потреблявших различные образцы сиропа лактулозы, при действии хлорида кадмия

Заключение

Таким образом, изучение трех образцов лактулозы при моделировании окислительных процессов с использованием хлорида кадмия выявило наибольшую антиоксидантную активность образца Л3 (ТУ BY 100377914.512-2008). Использование образца Л3 увеличивало АОА и способствовало понижению уровеня образования продуктов перекисного окисления в условиях действия тяжелых металлов в сыром молоке-сырье. В моделях наибольшую АОА проявил раствор с размером молекул более 3,5 кДа, но менее 6–8 кДа. В исследованиях in vivo показана антиоксидантная активность лактулозы при моделировании кадмиевой интоксикации. Наибольшую активность проявил образец Л3, что может быть обусловлено синергетическим эффектом антиоксидантых компонентов и метаболитов микроорганизмов [9]. Полученные данные позволяют рассматривать данный образец в применении как антиоксидант в функциональных продуктах питания.

Рецензенты:

Криворучко А.Ю., д.б.н., руководитель научно-диагностического и лечебно-ветеринарного центра, ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет» Минсельхоза России, г. Ставрополь.

Бондарь Т.П., д.м.н., профессор, заведующая кафедрой медицинской биохимии, клинической лабораторной диагностики и фармации, ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет» Минобрнауки РФ, г. Ставрополь.


Библиографическая ссылка

Будкевич Р.О., Гатина Ю.С., Будкевич Е.В. ИССЛЕДОВАНИЕ АНТИОКСИДАНТНОЙ АКТИВНОСТИ СИРОПОВ ЛАКТУЛОЗЫ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ ОКИСЛИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ХЛОРИДА КАДМИЯ // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 6. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=11804 (дата обращения: 03.12.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074