Разработка кисломолочных продуктов, обогащенных СО2-экстрактами лекарственных растений гипогликемического действия

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

03.00.23 - биотехнология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

РАЗРАБОТКА КИСЛОМОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ, ОБОГАЩЕННЫХ СО₂-ЭКСТРАКТАМИ ЛЕКАРСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ ГИПОГЛИКЕМИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ

Потемкина Елена Григорьевна

Саратов - 2009

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова"

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор Блинов Валерий Анатольевич

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор Птичкина Наталья Михайловна, кандидат биологических наук, доцент Мельников Геннадий Васильевич

Ведущая организация: ФГОУ ВПО "Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия"

Защита состоится " 19 " марта 2009 г. в 13⁰⁰ часов на заседании диссертационного совета Д 220.061.04 при ФГОУ ВПО "Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова" по адресу: 410005, г. Саратов, ул. Соколовая, 335, диссертационный зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО "Саратовский ГАУ" по адресу: 410005, г. Саратов, ул. Соколовая, 335

Автореферат диссертации разослан "___"__________2009 г. и размещен на сайте университета www.sgau.ru

Отзывы на автореферат направлять по адресу: 410012, г. Саратов, Театральная пл., 1, ФГОУ ВПО "Саратовский ГАУ" ученому секретарю диссертационного совета

Ученый секретарь диссертационного совета Л.В. Карпунина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Профилактика и коррекция нарушений углеводного обмена, в том числе гипергликемических состояний, являются одной из важнейших задач современной науки. Гипергликемия развивается при панкреатитах, различных заболеваниях печени, эндокринной, нервной системы и др. При сахарном диабете, который в общей структуре заболеваемости и смертности занимает третье место, гипергликемия является ведущим фактором риска (Аметов, 1995; Бокарев с соавт., 2006).

Известно, что только снижение уровня глюкозы в крови при гипергликемических состояниях существенно облегчает течение болезни. Исходя из этого для снижения уровня глюкозы в крови, например, при сахарном диабете используется инсулин, бигуаниды, тиазолиндионовые препараты, прандиальные регуляторы гипергликемии, препараты сульфанилмочевины, настои и отвары лекарственных растений гипогликемического действия и т.д. (Блинов, 1993; Демидова, 1995; Аметов, 2003). Разработка новых продуктов, а также методов для нивелирования гипергликемии представляет весьма актуальную задачу. Одним из инновационных подходов в этом отношении может быть использование технологии СО₂-экстрактов (Касьянов, 2003; Ветрова с соавт., 2004).

Благодаря этой технологии из растительного сырья практически полностью извлекаются все биологически активные вещества. В результате существенно повышается терапевтическая ценность фитоэкстрактов, рентабельность производства, расширяется спектр их применения. До настоящего времени многообразие влияний СО₂-экстрактов на организм человека и животных изучено недостаточно, хотя имеются отдельные наблюдения, в которых показано позитивное действие таких экстрактов (Касьянов, 2000; Латин, 2003).

В литературе до сих пор отсутствуют исследования по влиянию на организм с различными формами гипергликемии диетических продуктов питания, в первую очередь кисломолочных, обогащенных СО₂-экстрактами гипогликемического действия. Между тем, использование подобных СО₂-экстрактов из лекарственных растений в качестве биодобавок для производства пищевых продуктов функционального назначения позволит существенно расширить ассортимент эффективно действующих и экологически чистых компонентов питания в лечебно-профилактических диетах гипогликемического назначения.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы являлась разработка кисломолочных продуктов, обогащенных СО₂-экстрактами лекарственных растений гипогликемического действия.

Исходя из этой цели, были поставлены следующие задачи:

- изучить физико-химические свойства СО₂-экстрактов лекарственных растений гипогликемического действия;

- модифицировать технологию получения СО₂-эмульсий, изучить их свойства и биотическое действие;

- составить на основе СО₂-эмульсий композиции гипогликемического действия и изучить их влияние на организм мышей с индуцированной гипергликемией и дитизоновым диабетом;

- разработать технологию кисломолочных продуктов "Наринэ", "Иммунолакт", "ЭМ-курунга", обогащенных СО₂-композициями гипогликемического действия;

- изучить влияние кисломолочных продуктов, обогащенных СО₂-композициями, на организм мышей с индуцированной гипергликемией и экспериментальным диабетом.

Научная новизна. Впервые детально изучены физико-химические свойства СО₂-экстрактов и СО₂-эмульсий лекарственных растений гипогликемического действия. Составлены три композиции на основе СО₂-эмульсий мяты перечной, листьев шелковицы и грецкого ореха, лавра, эвкалипта, земляники, виноградной косточки с отчетливо выраженным гипогликемическим, гипохолестеринемическим и гипоуреоемическим действием. Установлено, что разработанные композиции в крови у мышей с индуцированной гипергликемией и дитизоновым диабетом снижают содержание глюкозы на 14,5-21,4%, холестерина - на 4,5-22,2%, а уровень мочевины у животных с дитизоновым диабетом - на 31,0-34,5%.

Впервые разработаны технологии кисломолочных продуктов, обогащенных СО₂-эмульсиями лекарственных растений гипогликемического действия. Установлено, что кисломолочные продукты "Наринэ", "Иммунолакт", "ЭМ-курунга", содержащие СО₂-эмульсии лекарственных растений гипогликемического действия, в крови у мышей с индуцированной гипергликемией и дитизоновым диабетом снижают уровень глюкозы на 18,6-38,7%, холестерина на 8,6-27,7%, мочевины - на 8,9-38,6% соответственно, восстанавливая при этом нарушенную толерантность мышечной и жировой ткани к углеводам.

Практическая значимость. Впервые для нивелирования различных гипергликемий предложено использовать СО₂-эмульсии лекарственных растений гипогликемического действия. Разработаны три, наиболее эффективные в этом отношении, СО₂-композиции. Разработаны технологии трех кисломолочных продуктов ("Наринэ", "Иммунолакт", "ЭМ-курунга"), обогащенных СО₂-композициями гипогликемического действия. Экспериментально обоснована возможность применения указанных кисломолочных продуктов для повышения в крови животных с индуцированной гипергликемией и дитизоновым диабетом содержания гемоглобина, общего белка и снижения уровня глюкозы, холестерина, мочевины. Разработаны и утверждены ТУ на кисломолочный продукт "Профилакт D" № 9222-001-00493497-2008. Результаты работы используются в производстве и подтверждены актами о внедрении на молочных заводах Саратовской и Самарской областей, а также в компании ООО "Караван" г. Краснодар, производящей СО₂-экстракты.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Изучены физико-химические, микроскопические и биологические свойства СО₂-экстрактов и СО₂-эмульсий лекарственных растений гипогликемического действия, созданы СО₂-композиции.

2. Композиции на основе СО₂-эмульсий лекарственных растений гипогликемического действия (0,1мл/20г массы мыши) снижают концентрацию глюкозы и холестерина в крови мышей с индуцированной гипергликемией и дитизоновым диабетом, восстанавливают толерантность периферических тканей к глюкозе.

3. Разработаны технологические схемы изготовления кисломолочных продуктов, обогащенных СО₂-композициями.

4. Кисломолочные продукты "Наринэ", "Иммунолакт" и "ЭМ-курунга", обогащенные СО₂-композициями лекарственных растений гипогликемического действия, у мышей с гипергликемией и дитизоновым диабетом снижают в крови уровень глюкозы, холестерина и мочевины, восстанавливают нарушенную толерантность мышечной и жировой ткани к углеводам. экстракт лекарственный гипогликемический диабет

Апробация работы. Результаты научных исследований были представлены на Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 119-й годовщине со дня рождения Н.И. Вавилова (г. Саратов, 4-8 декабря 2006 г.); Всероссийской научно-практической конференции "Управление функциональными системами организма" (г. Ставрополь, 2006 г.); Международной научно-практической конференции, посвященной 120-й годовщине со дня рождения Н.И. Вавилова (г. Саратов, 26-30 ноября 2007 г.); научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов по итогам научно-исследовательской и учебно-методической работы (г. Саратов, 2007-2008 гг.); Международной научно-практической конференции, посвященной 95-летию Саратовского госагроуниверситета (г. Саратов, 26-27 ноября 2008 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 19 работ, из них 4 статьи, 2 из которых - в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов собственных исследований, заключения, выводов, практических предложений и списка литературы включающего 222 наименований, в том числе 43 иностранных авторов. Работа иллюстрирована 31 таблицей, 24 рисунками и изложена на 157 страницах.

СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Материалы и методы исследования

Работа выполнена (2005-2008 гг.) в научной лаборатории кафедры биотехнологии, органической и биологической химии ФГОУ ВПО "Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова" в рамках научно-исследовательской темы: "Научно-производственная оценка эффективности биотехнологической конверсии кормов, лекарственных средств, органических отходов в повышении продуктивности и качества продукции животноводства".

Согласно требованиям ГФ ХI были изучены физико-химические свойства СО₂-экстрактов лекарственных растений гипогликемического действия: мяты перечной, шелковицы, грецкого ореха, лавра благородного, эвкалипта, земляники, виноградной косточки (ТУ 9169-001- 10140736-03). В этих экстрактах определяли относительную плотность пикнометрическим методом, процент сухого остатка путем высушивания образца до постоянной массы при температуре 105-110°С, различные числа жира - кислотное, перекисное, эфирное числа и число омыления (Беспалова Г.В. с соавт., 1996, Государственная Фармакопея XI, 1987, 1990).

Из СО₂-экстрактов были приготовлены 3% эмульсии. В качестве эмульгаторов использовали Lamegin ZE 609 или Lamesorb SMO 20. Качество приготовленных эмульсий оценивали органолептически, микроскопически (окуляр 7, объектив 8), устойчивость их оценивали путем центрифугирования при 1500 об/мин и термостатирования в течение 10 минут при 50⁰С.

На основе СО₂-эмульсий были составлены три антидиабетические композиции (АДК). Состав этих композиций следующий: АДК-1 - листья ореха грецкого 40%, листья шелковицы 40% и мята перечная 20%; АДК-2 - листья ореха грецкого 60%, мята перечная 20%, лавр 10%, эвкалипт 10%; АДК-3 - листья ореха грецкого 30%, земляники 20%, шелковица 20%, виноградная косточка 20%, мята перечная 10%.

После получения таких базовых результатов были изучены физико-химические показатели кисломолочных продуктов "Наринэ", "Иммунолакт", "ЭМ-курунга", рекомендуемых, согласно прилагаемым к ним инструкциям, в лечебно-диетическом питании больных сахарным диабетом. Данные кисломолочные продукты различны по своему микробиологическому составу. Так, в напиток "Наринэ" входит только Lactobacillus acidophilus, "Иммунолакт" - Lactobacillus casei, Lactococcus lactis subsp. diacetilactis, Streptococcus thermophilus, "ЭМ-курунга" - лакто-, бифидо-, уксусно-, пропионовокислые и другие бактерии, лактострептококки, дрожжи, а также ферменты, аминокислоты, витамины, минеральные соли. Кроме того, закваски "Наринэ" и "ЭМ-курунга" используются для приготовления кисломолочных продуктов в домашних условиях, а "Иммунолакта" - в промышленных. Во всех кисломолочных продуктах определяли вязкость с помощью капиллярного вискозиметра, содержание лактозы рефрактометрическим методом, кислотность, содержание общего белка, казеина, витамина С, этилового спирта (Горбатова, 2004).

Для оценки действия СО₂-эмульсий, разработанных антидиабетических композиций и кисломолочных продуктов, обогащенных СО₂-эмульсиями, были проведены опыты на 275 лабораторных белых мышах, содержащихся на стандартном рационе вивария. Общая схема этих опытов представлена в таблице 1.

Таблица 1

Этапы проведения исследований

№ п/п	Серии наблюдений	Число мышей
1	Оценка действия эмульсий на основе СО2-экстрактов мяты перечной, шелковицы, грецкого ореха и их композиции (АДК-1) на организм здоровых мышей Влияние АДК-1, АДК-2, АДК-3 на организм мышей с индуцированной гипергликемией	75
2	Оценка действия 3% эмульсий СО2-экстрактов мяты перечной, шелковицы, грецкого ореха, АДК-1 и АДК-2 на организм мышей после внутрибрюшинного или, внутривенного введения дитизона	80
3	Влияние кисломолочных продуктов, обогащенных СО2-экстрактами, на организм мышей с индуцированной гипергликемией	60
4	Влияние кисломолочных продуктов, обогащенных СО2-экстрактами, на организм мышей с дитизоновым диабетом	60
ИТОГО	275

Гипергликемию у мышей вызывали путем ежедневного, в течение десяти дней, подкожного введения 0,1 мл 40% раствора глюкозы.

Для моделирования экспериментального диабета было апробировано несколько способов введения дитизона (ТУ 6-09-07-1684-89): подкожное, внутрибрюшинное, внутривенное. Наиболее эффективным в отношении повышения уровня глюкозы в крови оказалось однократное внутривенное (в хвостовую вену) введение дитизона в дозе 0,1 мл/20 г веса мыши.

Для оценки действия СО₂-эмульсий и их композиций на организм здоровых мышей и мышей с индуцированной гипергликемией, им в течение 10 дней per os вводили по 0,01 мл соответствующих 3% эмульсий, а животным с экспериментальным диабетом в течение семи дней. При изучении влияния на организм мышей кисломолочных продуктов, обогащенных СО₂-композициями, их вводили аналогично (1 мл). По окончании опыта, мышей взвешивали, декапитировали, взвешивали внутренние органы, а в крови определяли содержание гемоглобина с помощью гемометра Сали, в плазме крови содержание общего белка биуретовым методом, мочевины - фотоколориметрическим методом по цветной реакции с диацетилмонооксимом, глюкозы - ферментативным глюкозооксидазным методом, холестерина - энзиматическим колориметрическим методом (Камышников, 2000).

Для оценки транспорта углеводов в периферические ткани животных изучено влияние СО₂-композиций и кисломолочных продуктов ("Наринэ", "Иммунолакт", "ЭМ-курунга"), обогащенных СО₂-эмульсиями, на перенос глюкозы через мембраны мышечной и жировой ткани. С этой целью изолированные диафрагмы и эпидидимальный жир ополаскивали в охлажденном 0,9% растворе хлорида натрия, промокали фильтровальной бумагой и помещали в специальные бюксы, в которые предварительно наливали 0,9% раствор хлорида натрия, содержащий 10 ммоль/л глюкозы. Бюксы помещали в термостат с температурой 37⁰С. Через 0,5, 1 и 2 ч инкубации ферментативным глюкозооксидазным методом определяли степень убыли глюкозы в растворе. Все результаты выражали в ммоль глюкозы, поглощенной за определенный промежуток времени, на один грамм исследуемой ткани.

Статистическую обработку полученных данных осуществляли на персональном компьютере Pentium IV, с помощью стандартного пакета статистических программ Microsoft Excel. Достоверность различий определяли методом вариационной статистики с использованием критерия Стьюдента. Различия считали достоверными при Р<0,05.

Характеристика СО₂-экстрактов и эмульсий

СО₂-экстракты обладают специфическим запахом и вкусом растений, из которых они выделены. Консистенция их вязкая, цвет СО₂-экстрактов колебался в широких пределах - от светло-желтого (виноградная косточка) до темно-зеленого (шелковица). Плотность СО₂-экстрактов составляла 0,8672±0,0136 - 1,1525±0,0102 г/см³ и была максимальной у грецкого ореха. В изученных СО₂-экстрактах в широких пределах колебался процент сухого остатка: от 9,08±1,13% (виноградная косточка) до 50,72±0,72% (мята перечная).

Исследованные СО₂-экстракты значительно различались между собой по числам жира. Так, у двух видов экстрактов кислотное число находилось в довольно близких пределах: грецкий орех - 6,17±0,47 ед., шелковица - 8,23±0,24 ед. В то время как у двух других (виноградная косточка, мята перечная) оно в несколько раз превышало предыдущие значения и составляло соответственно 66,50±0,26 и 36,08±0,05 ед. Эти результаты свидетельствуют о том, что наибольшее количество свободных жирных кислот присутствует в экстрактах виноградной косточки и мяты перечной. Однако, что касается общего количества жирных кислот (число омыления), то эти различия были менее значительными. Например, в экстракте шелковицы общее число жирных кислот составляло 181,42±2,36 ед., а в виноградной кисточке - 197,43±1,31 ед. Эфирное число было максимально высоким у экстрактов виноградной косточки - 130,92±1,57 ед. и шелковицы - 173,19±2,59 ед. Перекисное число во всех исследованных нами СО₂-экстрактах находилось в пределах нормы, которая определена ГФ XI. Вместе с тем наибольшее значение перекисного числа было у шелковицы - 0,959 ±0,018 ед., а наименьшее - у мяты перечной - 0,18±0,01 ед.

Таким образом, полученные нами данные свидетельствуют о своеобразном жирно-кислотном и перекисном составе каждого СО₂-экстракта. Это имеет важное практическое значение, ибо очевидно, что столь разнообразные физико-химические свойства СО₂-экстрактов будут по-разному влиять на организм как в норме, так и при патологии.

Затем из СО₂-экстрактов нами были изготовлены 3% СО₂-эмульсии. Принципиально технология изготовления эмульсий состоит из двух основных этапов: 1) получение первичной эмульсии (или корпуса эмульсии); 2) разведение первичной эмульсии водой или водными растворами действующих веществ. При изготовлении СО₂-эмульсий земляники, шелковицы, грецкого ореха технологию модифицировали: конечную эмульсию фильтровали (фильтр ТУ 6-09-1678-95) для удаления мельчайших частиц разрушенного сырья.

Полученные эмульсии, а также созданные на их основе композиции, являлись устойчивыми и однородными. Путем микроскопирования было установлено, а затем рассчитано (на 1 л), что наибольшее количество жировых частиц содержится в СО₂-эмульсии лавра - 86,40±0,13·10⁹, а наименьшее в эмульсии грецкого ореха - 4,12±0,08·10⁹. В эмульсиях мяты перечной, шелковицы и эвкалипта их содержание составило соответственно 22,68 ±0,31·10⁹, 17,50±0,24·10⁹, 48,75±0,49·10⁹. Что касается композиций, то в АДК-1 число жировых частиц составило 49,25±0,13·10⁹, а в АДК-2 - 54,84±0,16·10⁹. Размер жировых частиц в эмульсиях и композициях колебался от 1 до 2 мкм.

В дальнейших опытах было изучено влияние некоторых СО₂-эмульсий (мята перечная, грецкий орех, шелковица) на организм здоровых мышей. При этом одна группа животных была контрольной, а вторая подопытной, которой per os в течение 10 дней вводили в дозе 0,01 мл указанные выше СО₂-эмульсии лекарственных растений. По окончании опыта было установлено:

- пероральное введение эмульсий практически не изменяет массу тела и массу внутренних органов мышей;

- СО₂-эмульсии вызывают тенденцию к повышению содержания гемоглобина в крови мышей, в среднем на 29,2%, а уровня белка, в среднем на 4,2%;

- введение эмульсий практически не изменяет уровень глюкозы в крови здоровых мышей;

- потребление эмульсий приводит к значительному снижению концентрации мочевины в плазме крови подопытных мышей, в среднем на 42,1%;

- СО₂-эмульсии мяты перечной и грецкого ореха вызывают отчетливо выраженную тенденцию к снижению холестерина в крови мышей.

В последующем нами было оценено влияние трехкомпонентной антидиабетической композиции (АДК-1), состоящей из СО₂-эмульсий мяты перечной, шелковицы и грецкого ореха на массу тела, внутренних органов и указанные выше параметры крови мышей. Установлено, что и в этой серии экспериментов общая масса тела и масса внутренних органов у подопытных мышей практически не отличалась от контрольных значений. В то же время под влиянием АДК-1 в крови подопытных мышей содержание гемоглобина повысилось на 6,8%, а общего белка - на 4,0%, тогда как концентрация мочевины, напротив, снизилась на 21,3%, а холестерина - на 2,2%.

Итак, проведенные нами исследования по изучению влияния указанных СО₂-эмульсий и АДК-1 на организм здоровых мышей показали, что систематическое, в течение 10 дней, внутрижелудочное введение препаратов приводит к увеличению содержания в крови подопытных мышей гемоглобина, снижает концентрацию мочевины и холестерина, и практически не изменяет концентрацию глюкозы.

Влияние СО₂-эмульсий на организм мышей с гипергликемией

В данной серии экспериментов гипергликемию вызывали либо путем десятидневного экзогенного введения глюкозы, либо путем моделирования экспериментального диабета с помощью однократного внутривенного введения 2,6-дифенилтиокарбазона (дитизона).

Мышам подопытных групп ежедневно вводили антидиабетические композиции на основе СО₂-эмульсий мяты перечной, шелковицы, грецкого ореха, лавра, эвкалипта, земляники, виноградной косточки в течение 10 дней при индуцированной гипергликемии и 7 дней при дитизоновом диабете. Подопытные мыши не проявляли неадекватных поведенческих реакций. На вскрытии цвет, размеры, эластичность, а также масса внутренних органов контрольных и подопытных мышей существенно не отличались, лишь у мышей с дитизоновым диабетом мы наблюдали снижение массы надпочечников, на 46% (Р<0,01).

Установлено, что после десятидневного введения глюкозы содержание гемоглобина в крови мышей было на 10,8% меньше, чем у здоровых животных (табл. 2). В то же время, концентрация мочевины в крови у них увеличилась на 26,6%, холестерина - на 64,9% , а содержание общего белка не претерпевало каких-либо изменений.

Таблица 2

Влияние СО₂-композиций на некоторые параметры крови мышей

№ п/п	Группы животных	Показатели
		гемоглобин, г/л	белок, г/л	мочевина, ммоль/л	холестерин, ммоль/л
1.	Контроль	126,67±5,04	44,38±0,79	1,69±0,11	1,34±0,22
2.	Гиперглике-мия	113,00±5,31	45,00±0,01	2,14±0,25	2,21±0,65
3.	АДК-1	123,33±5,04	53,44±2,17	2,57±0,17	1,84±0,21
4.	АДК-2	131,00±15,93	46,00±1,16	2,67±0,18	1,72±0,25
5.	АДК-3	125,33±3,36	42,00±1,16	1,96±0,17	2,11±0,12

Из всех исследованных показателей, наибольший интерес представляет изменение уровня глюкозы. Оказалось, что после десятидневного экзогенного введения глюкозы содержание ее в крови здоровых мышей увеличилось на 48,8%. Следовательно, нам удалось создать метаболический фон, который характерен для сахарного диабета. Это явилось основанием для введения таким животным антидиабетических композиций.

В результате исследований было показано, что введение животным с гипергликемией всех АДК препятствовало снижению содержания гемоглобина в крови. Под влиянием АДК-1 в крови мышей с гипергликемией увеличилось содержание общего белка на 18,8%. Все виды композиций не снижали уровня мочевины в крови подопытных мышей. В то же время, под влиянием АДК мы наблюдали весьма существенное снижение уровня холестерина в сыворотке крови мышей. Под действием АДК-1 концентрация холестерина в крови мышей снижалась на 12,2%, АДК-2 - на 22,2% и АДК-3 - на 4,5%. Подобные сдвиги оказались характерными и для глюкозы. Мы установили, что под влиянием АДК-1 содержание глюкозы в крови мышей с гипергликемией уменьшилось на 13,7%, АДК-2 - на 7,9%, АДК-3 - на 10,2%.

Таким образом, впервые было установлено, что смесь 3-5 компонентных композиций, составленных на основе СО₂-эмульсий лекарственных растений гипогликемического действия, (АДК-1, АДК-2 и АДК-3) не вызывает каких-либо негативных этологических изменений у мышей с гипергликемией. Напротив, они способствуют повышению содержания гемоглобина в крови и, самое главное, вызывают значительное снижение уровня холестерина и глюкозы - известных важнейших факторов риска сахарного диабета.

В следующей серии исследований было установлено, что после внутривенного введения дитизона максимальный подъем уровня глюкозы в крови мышей наблюдался на седьмой день. Как установлено далее, у мышей с дитизоновым диабетом в крови уровень гемоглобина не изменился, содержание общего белка снижалось на 27,9% (Р<0,01) при одновременном повышении уровня мочевины - на 71,6% (Р<0,01) по сравнению со здоровыми животными. Внутривенное введение дитизона вызывало у мышей существенное, на 125,8%, повышение уровня глюкозы в крови (Р<0,001) и повышение, на 50,7%, концентрации холестерина (Р<0,05). Полученные данные с большой долей вероятности свидетельствуют о том, что введение дитизона вызывает у мышей состояние, метаболическая характеристика которого весьма близка сахарному диабету (табл. 3).

Таблица 3

Влияние АДК на некоторые показатели крови мышей

№ п/п	Группы	Показатели
		гемоглобин, г/л	белок, г/л	мочевина, ммоль/л
1.	Контроль	126,67±5,04	44,38±0,79	1,69±0,11
2.	ДитизонР	126,00±3,36 >0,05	32,00±2,52 < 0,01	2,90±0,18 <0,001
3.	Дитизон + АДК-1 Р1	118,00±1,77 >0,05	34,28±5,40 >0,05	2,00±0,05 <0,01
4.	Дитизон + АДК-2 Р1	129,00±5,30 >0,05	37,85±7,20 >0,05	1,90±0,18 <0,01
5.	Дитизон + АДК-3 Р1	130,00±3,54 >0,05	40,00±3,00 < 0,05	1,95±0,09 < 0,01

Примечание: Р - относительно первой группы животных; Р₁- относительно второй группы животных.

Однако под влиянием АДК уровень белка в крови у этих мышей был несколько выше, по сравнению с предыдущими животными. Особенно отчетливо это прослеживается под влиянием АДК-3. У мышей, получавших эту композицию, концентрация белка в крови увеличилась на 25,0%. На наш взгляд, весьма важным является то, что под влиянием всех видов АДК наблюдалась тенденция к нормализации уровня мочевины в крови. Действительно, ее концентрация приближается к таковой у здоровых животных. Все это свидетельствует о том, что под влиянием АДК происходит нормализация обменных процессов в организме больных мышей, в том числе, видимо, мочевинообразовательной функции печени, а также анаболические процессы превалируют над катаболическими.

Практически важным в этой группе опытов является впервые установленный нами факт значительного снижения глюкозы в крови под влиянием АДК. Содержание этого важнейшего метаболита, характеризующего степень тяжести сахарного диабета, под влиянием АДК-1 снизилось на 21,1% (Р<0,01), АДК-2 - на 21,4% (Р<0,01), а АДК-3 - на 14,5% (Р>0,05) (рис. 1).



Рис. 1. Влияние СО₂-композиций на содержание глюкозы в крови мышей с экспериментальным диабетом

Примечание: 1 - контроль; 2 -дитизон; 3,4,5 - мыши с дитизоновым диабетом, получавшие соответственно АДК-1, АДК-2 или АДК-3; вертикальные линии столбцов - доверительные интервалы средней.

Близкие по направленности изменения наблюдались нами и в отношении холестерина. Максимальное снижение его уровня, по отношению к мышам с диабетом без воздействия, мы наблюдали у животных, получавших АДК-2 и АДК-1 - соответственно на 26,2% (Р<0,05) и 14,4% (Р>0,05). Под влиянием АДК-3 - содержание холестерина в крови снизилось всего на 3,9% (Р>0,05) (рис. 2).



Рис. 2. Влияние АДК на концентрацию холестерина в крови мышей с экспериментальным диабетом

Примечание: 1 - контроль; 2 -дитизон; 3,4,5 - мыши с дитизоновым диабетом, получавшие соответственно АДК-1, АДК-2 или АДК-3; вертикальные линии столбцов - доверительные интервалы средней.

Следовательно, полученные данные позволяют считать, что разработанные впервые нами антидиабетические композиции оказывают общее позитивное влияние на мышей с дитизоновым диабетом и значительно снижают в крови у них содержание глюкозы. Наиболее эффективными в этом отношении являются АДК-1 и АДК-2. Антидиабетические композиции нормализовали в крови животных содержание мочевины и холестерина - важнейших, наряду с глюкозой, твердо установленных факторов риска сахарного диабета.

Далее нами был изучен транспорт углеводов через мембраны мышечной ткани (диафрагмы) и эпидидимального жира у мышей с гипергликемией и дитизоновым диабетом. Как известно, оценка транспорта углеводов через мембраны является существенным показателем состояния углеводного обмена.

Установлено, что у мышей с индуцированной гипергликемией и экспериментальным диабетом значительно снижается потребление глюкозы мышечной (на 32,3-33,6%) и жировой тканью (на 62,4-67,0%). Вместе с тем пероральное введение антидиабетических композиций (АДК-1 или АДК-2) животным с гипергликемиями понижает порог чувствительности тканей к углеводам: у мышей с индуцированной гипергликемией в мышечной ткани диафрагмы, а у мышей с дитизоновым диабетом - в мышечной и жировой тканях (рис. 3). Иными словами, под влиянием АДК глюкоза эффективнее проникает в указанные периферические ткани животных с искусственно расстроенным обменом углеводов.

Нивелирование гипергликемии кисломолочными продуктами, обогащенными СО₂-эмульсиями лекарственных растений

В настоящее время производство кисломолочных продуктов, обогащенных биологически активными соединениями и лекарственными препаратами, с использованием новых технологий является весьма перспективным. Оно существенно расширяет источники пищевого сырья и одновременно позволяет перевести питание в разряд функционального и более биологически ценного.

Для проведения исследований нами были использованы следующие виды кисломолочных продуктов: "Наринэ", "Иммунолакт", "ЭМ-курунга". Все они рекомендованы для лечебно-профилактического питания больных сахарным диабетом.

Рис. 3. Влияние гипогликемических композиций на поглощение глюкозы тканями (в %): А - диафрагмой, Б - эпидидимальным жиром

Примечание: 0 - поглощение глюкозы тканями здоровых мышей, принятое за 100 %; 1 - гипергликемия; 2 - гипергликемия + композиция I; 3 - гипергликемия + композиция II; 4 - дитизон; 5 - дитизон + композиция I; 6 - дитизон + композиция II.

Первоначально было оценено влияние указанных кисломолочных продуктов на организм мышей с индуцированной гипергликемией и дитизоновым диабетом. Установлено, что под влиянием исследованных кисломолочных продуктов в крови мышей с гипергликемией наблюдалось повышение уровня гемоглобина на 6,2-13,6%, содержание белка увеличивалось лишь при введении "ЭМ-курунги" - на 16,8%. Концентрация мочевины снижалась только под действием "Наринэ" и "ЭМ-курунги", на 26,6 и 5,6% соответственно. Вместе с тем введение всех кисломолочных продуктов снижало содержание глюкозы в крови на 6-14,6%, а холестерина - на 11,8-15,8%. Аналогичные изменения наблюдались и в крови мышей с дитизоновым диабетом.

С целью усиления лечебно-профилактического действия кисломолочных продуктов, нами разработаны технологии трех видов кисломолочных продуктов ("Наринэ", "Иммунолакт", "ЭМ-курунга"), обогащенных композициями СО₂-эмульсий лекарственных растений гипогликемического действия. Для установления оптимальных доз введения композиций нами заквашивались образцы, содержащие от 0,05 до 8% антидиабетической композиции. Показано, что оптимальными вкусовыми качествами обладали образцы, содержащие 6% АДК-1 или 4% АДК-2. Причем, композиции СО₂-эмульсий при производстве "Наринэ" и "ЭМ-курунги" следует вводить в конце технологического цикла, а при производстве "Иммунолакта" в конце цикла или в закваску. Такое введение антидиабетических композиций, как установлено, не изменяет качественные характеристики указанных кисломолочных продуктов.

Далее нами проведены исследования по изучению влияния кисломолочных продуктов, содержащих композиции СО₂-эмульсий на организм мышей с индуцированной гипергликемией. Показано, что под влиянием кисломолочного продукта "Наринэ", обогащенного АДК-1 или АДК-2 снижение уровня глюкозы в крови составило соответственно 27,9% и 19%, "Иммунолакта" - 28,6 и 21,9%, "ЭМ-курунги" - 24,9% и 18,6%. Следовательно, кисломолочные продукты после введения в них АДК-1 или АДК-2 оказывали отчетливо выраженное гипогликемическое действие. У этих мышей возрастал уровень гемоглобина на 6,2-19,4%, снижалась концентрация мочевины на 8,9-33,2%, а холестерина - на 8,6-28,5%.

Впервые было установлено, что под влиянием кисломолочного продукта "Наринэ", обогащенного АДК-1, содержание глюкозы в крови мышей с дитизоновым диабетом снижалось на 38,7%, а АДК-2 - на 31,1%. "Иммунолакт", содержащий АДК-1 или АДК-2, вызывал понижение уровня глюкозы в крови таких мышей на 30,6-37,6%, "ЭМ-курунги" соответственно на 22,1-33,8%. Под влиянием указанных кисломолочных продуктов, обогащенных АДК, нормализовалось содержание белка и мочевины в крови мышей с дитизоновым диабетом, концентрация холестерина же снижалась на 27,7-29,7%.

У мышей с гипергликемией, под влиянием исследуемых нами кисломолочных продуктов, обогащенных АДК-1 или АДК-2, поглощение глюкозы диафрагмой увеличивалось на 4,8-37,6%, а толерантность эпидидимального жира восстановилась полностью. В аналогичных опытах на мышах с дитизоновым диабетом, установлено, что под влиянием кисломолочных продуктов с добавлением АДК-1 или АДК-2 потребление глюкозы мышечной тканью диафрагмы увеличивалось на 6,7-43,5%. Подчеркнем, что наиболее эффективными оказались кисломолочные продукты "Наринэ" и "Иммунолакт", обогащенные АДК-1. Что касается транспорта углеводов через мембраны эпидидимального жира мышей с экспериментальным диабетом, то под влиянием всех кисломолочных продуктов, обогащенных антидиабетическими композициями, поглощение глюкозы этой тканью восстанавливалось полностью.

Таким образом, впервые проведенные исследования позволяют считать, что СО₂-эмульсии лекарственных растений гипогликемического действия и особенно их композиции, введенные в различные кисломолочные продукты, обладают явно выраженным позитивным эффектом как на организм мышей с индуцированной гипергликемией так и с дитизоновым диабетом. Они существенно снижают у животных указанных групп не только уровень глюкозы, но и холестерина, как одного из атерогенных факторов.

ВЫВОДЫ

1. Впервые изучены физико-химические, микроскопические и биологические свойства четырех СО₂-экстрактов и семи СО₂-эмульсий лекарственных растений гипогликемического действия.

2. На основе СО₂-эмульсий разработаны три композиции (АДК-1,2 и 3), которые в крови у мышей с индуцированной гипергликемией повышали содержание гемоглобина на 9,1-15,9%, при одновременном снижении уровня глюкозы на 7,9-13,7%, а холестерина - на 4,5-22,2%.

3. Установлено, что из трех способов введения дитизона (подкожное, внутрибрюшинное и внутривенное) наиболее отчетливые нарушения обмена веществ у мышей наступают после однократного внутривенного инъецирования препарата. У таких животных содержание глюкозы в крови увеличивалось на 125,8%, холестерина на 50,7%, мочевины - на 71,6%, а содержание общего белка снизилось на 27,9%.

4. Под влиянием разработанных СО₂-композиций лекарственных растений гипогликемического действия у мышей с экспериментальным диабетом содержание глюкозы в крови снизилось на 14,5-21,4%, холестерина - на 3,9-26,2%, мочевины - на 31,0-34,4%, а содержание общего белка стало соответствовать норме.

5. У мышей с индуцированной гипергликемией и дитизоновым диабетом значительно повышается порог чувствительности мышечной и жировой ткани к глюкозе. Впервые установлено, что СО₂-композиции лекарственных растений гипогликемического действия существенно снижали толерантность периферических тканей к глюкозе: у мышей с индуцированной гипергликемией - в мышечной ткани диафрагмы, а у мышей с дитизоновым диабетом - в мышечной и жировой тканях.

6. Разработаны технологические схемы приготовления кисломолочных продуктов, обогащенных композициями СО₂-эмульсий лекарственных растений гипогликемического действия. Выведены оптимальные дозы СО₂-композиций, не изменяющие согласно ГОСТа, физико-химические свойства кисломолочных продуктов. Для приготовления "Наринэ" и "ЭМ-курунги" антидиабетического действия указанные дозы следует вводить в конце технологического цикла, а при производстве "Иммунолакта" в конце цикла или в закваску.

7. Впервые установлено, что кисломолочные продукты "Наринэ", "Иммунолакт" и "ЭМ-курунга", содержащие АДК-1 или АДК-2, у мышей с индуцированной гипергликемией и дитизоновым диабетом снижают уровень глюкозы на 18,6-38,7%, а холестерина - на 8,6-27,7%, восстанавливая нарушенную толерантность мышечной и жировой ткани к углеводам.

ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Для профилактики и лечения гипергликемических состояний рекомендуется использовать разработанные СО₂-композиции лекарственных растений гипогликемического действия и кисломолочные продукты "Наринэ", "Иммунолакт", "ЭМ-курунга", обогащенные этими композициями.

2. Кисломолочные продукты, содержащие СО₂-композиции гипогликемического действия, позволяют расширить ассортимент функциональных молочных продуктов питания для больных сахарным диабетом. Разработаны ТУ на кисломолочный продукт "Профилакт D" № 9222-001-00493497-2008 на основе закваски "Иммунолакт".

3. Данные исследований могут быть использованы в промышленном производстве для получения кисломолочных продуктов, обогащенных композициями лекарственных растений гипогликемического действия. Результаты исследований подтверждены актами о внедрении научно-исследовательской работы на молочных заводах Саратовской и Самарской областей, а также в компании ООО "Караван" г. Краснодар, производящей СО₂-экстракты.

4. Результаты полученных исследований могут быть использованы в учебном процессе по специальности "Биотехнология", а также при подготовке учебников и учебно-методических пособий.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Блинов, В.А. Влияние СО₂-экстракта мяты перечной на организм мышей / В.А. Блинов, С.Н. Буршина, Е.Г. Потемкина // Вавиловские чтения - 2005: материалы конференции, посвященной 118-й годовщине со дня рождения Н.И. Вавилова. - Саратов, 2005. - С.86-88.

2. Блинов, В.А. Влияние СО₂-экстрактов лекарственных растений на транспорт углеводов в изолированных тканях мышей с дитизоновым диабетом / В.А. Блинов, С.Н. Буршина, Е.Г. Потемкина // Управление функциональными системами организма: материалы Всероссийской научно-практической конференции. - Ставрополь: Агрус, 2006. - С.159-162.

3. Потемкина, Е.Г. Влияние СО₂-экстрактов растений на организм мышей с экспериментальным дитизоновым диабетом и качество кисломолочного продукта "Наринэ" / Е.Г. Потемкина // Биотехнология - охране окружающей среды: доклады Московского общества испытателей природы. - М.: Графикон, 2006. - С. 191.

4. Потемкина, Е.Г. Влияние СО₂-экстрактов лекарственных растений на физико-химические показатели кисломолочного продукта "Наринэ" / Е.Г. Потемкина // Вавиловские чтения-2006: материалы конференции, посвященной 119-й годовщине со дня рождения Н.И. Вавилова. - Саратов, 2006. - С. 82-85.

5. Потемкина, Е.Г. Влияние СО₂-экстракта мяты перечной на физико-химические показатели кисломолочного продукта "Наринэ" / Е.Г. Потемкина // Актуальные проблемы развития АПК: материалы Всероссийской научно-практической конференции. - Саратов, 2006. - С.76-77.

6. Потемкина, Е.Г. Физико-химические свойства СО₂-экстрактов лекарственных растений / Е.Г. Потемкина // Роль молодых ученых в реализации национального проекта "Развитие АПК": материалы научно-практической конференции молодых ученых Приволжского федерального округа. - Саратов, 2007. - С. 167-168.

7. Потемкина, Е.Г. Разработка кисломолочного продукта антидиабетического назначения / Е.Г. Потемкина // Актуальные проблемы ветеринарной патологии, физиологии, биотехнологии, селекции животных. Современные технологии переработки сельскохозяйственной продукции: сборник материалов Всероссийской конференции 29 января - 2 февраля 2007г. - Саратов, 2007. - С. 106-107.

8. Потемкина, Е.Г. Оценка действия СО₂-экстрактов на периферическую кровь животных с гипергликемией / Е.Г. Потемкина // Ветеринарная медицина. Современные проблемы и перспективы развития: материалы VII Всероссийской научно-практической конференции. - Саратов, 2007 - С. 289-291.

9. Абрамова, И.Ю. Физико-химические показатели кисломолочного напитка "Иммунолакт" / И.Ю. Абрамова, В.А. Блинов, Е.Г. Потемкина // Материалы конференции по итогам научно-исследовательской и производственной работы студентов за 2006 год. - Саратов, 2007. - С. 106-107.

10. Потемкина, Е.Г. Нивелирование гипергликемии кисломолочным продуктом "Наринэ", обогащенным СО₂-экстрактами лекарственных растений / Е.Г. Потемкина // Вавиловские чтения - 2007: материалы конференции, посвященной 120-й годовщине со дня рождения Н.И. Вавилова. - Саратов, 2007. - ч.1. - С.334-335.

11. Блинов, В.А. Лечение дитизонового диабета СО₂-экстрактами / В.А. Блинов, С.Н. Буршина, Е.Г. Потемкина. - Саратов: Саратовский источник, 2007. - 87 с.

12. Потемкина, Е.Г. Технология кисломолочных продуктов, обогащенных СО₂-экстрактами лекарственных растений / Е.Г. Потемкина // Сборник научных трудов, посвященных 80-летию кафедры биотехнологии, органической и биологической химии. - Саратов, 2008. - С.76-81.

13. Потемкина, Е.Г. Роль кисломолочных продуктов, обогащенных СО₂-экстрактами, в коррекции метаболизма мышей с дитизоновым диабетом / Е.Г. Потемкина // Современные технологии переработки сельскохозяйственной продукции: сборник материалов Всероссийской конференции. - Саратов, 2008. - С. 101-103.

14. Потемкина, Е.Г. Применение СО₂-экстрактов для изменения метаболического статуса животных с гипергликемией / Е.Г. Потемкина // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. - 2008. - № 2. - С. 43-45.

15. Блинов, В.А. Регуляция гипергликемических состояний СО₂-экстрактами / В.А. Блинов, Е.Г. Потемкина // Проблемы биологии и медицины. - Самарканд, 2008. - № 3 (54). - С. 28.

16. Потемкина, Е.Г. Транспорт углеводов в ткани мышей с гипергликемией под влиянием "ЭМ-курунги" / Е.Г. Потемкина // Вавиловские чтения - 2008: материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 95-летию Саратовского госагроуниверситета. - Саратов, 2008. - ч.1. - С. 288-289.

17. Потемкина, Е.Г. Биотическое действие СО₂-экстрактов на организм животных с дитизоновым диабетом / Е.Г. Потемкина, В.А. Блинов, С.Н. Буршина // Ветеринарная медицина. Современные проблемы и перспективы развития: материалы VIII Всероссийской научно-практической конференции. - Саратов, 2008 - С. 329-331.

18. Потемкина, Е.Г. Характеристика кисломолочных продуктов, обогащенных СО₂-композициями / Е.Г. Потемкина // Сборник научных трудов, посвященных 80-летию биотехнологического факультета. - Саратов, 2009. - С.63-68.

Размещено на Allbest.ru

...