Начало XXI века ознаменовалось многомиллиардным бумом в развитии рынка биологически активных добавок (бад). Особой строкой в списке бад стоят антиоксиданты
Скачать 133.18 Kb.
|
| Ю.А. Тырсин, д.т.н., профессор, академик РАЕН, заведующий кафедрой «Органическая и пищевая химия», Московский государственный университет пищевых производств Начало XXI века ознаменовалось многомиллиардным бумом в развитии рынка биологически активных добавок (БАД). Особой строкой в списке БАД стоят антиоксиданты (АО). Реклама позиционирует их как панацею от всех болезней (включая сердечнососудистые и онкологические), от преждевременного старения и увядания кожи, от порчи пищевых продуктов и т.п. Однако не все так однозначно в этом вопросе. Чтобы понять, в чем заключается польза АО, надо ответить на несколько вопросов. Что такое АО и какова их химическая природа? Что такое свободные радикалы (СР) и откуда они берутся? В чем заключается вред СР, с которыми борются АО? Каков химизм их взаимодействия? АО – вещества, способные тормозить окисление органических соединений. Окисление – сложный процесс, идущий по радикально-цепному механизму, который может быть представлен следующим образом: свободный радикал R•, образовавшийся, например, из жирной кислоты, под влиянием ряда факторов, взаимодействуя с кислородом, образует пероксид-радикал, способный к взаимодействию с другой ненасыщенной жирной кислотой. При этом образуется новый СР и гидропероксид. Реакции, вначале медленно протекающие, по мере накопления гидропероксидов и их распада с образованием новых радикалов резко ускоряются. Введение АО приводит к образованию новых радикалов А•, отличающихся значительно большей стабильностью, чем радикалы R•, что приводит к замедлению реакции, а при определенных условиях к ее резкому торможению. СР – это атомные или молекулярные частицы, способные находиться в несвязанном состоянии и содержащие один или несколько неспаренных электронов. Поскольку электрон один занимает атомную или молекулярную орбиталь, то эти соединения обладают повышенной химической активностью, т.к. им необходимо «найти» еще один электрон для восполнения равновесия. И они находят их, вырывая из органических соединений, разрушая при этом их структуру, нарушая их функции и образуя при этом множество других СР. Наиболее типичные и часто встречающиеся СР представляют собой активные формы кислорода, активные формы азота, продукты окисления липидов, к которым относятся: синглетный кислород (1О2), супероксидный анион-радикал (О2•-), гидроперекисный радикал (НО2•), гидроксильный радикал (НО•), свободный алкильный радикал (R•), алкоксильный радикал (RO•), пероксирадикал (RОO•), нитроксид (NО•), никтроксильный радикал (NО2•), пероксинитрит (ОNОО-), липидный алкильный радикал (L•), липидный алкоксильный радикал (LO•), липидный пероксирадикал (LOO•) и ряд других [7-12]. Надо сразу отметить, что не все АО действуют одинаково и полезны в любой концентрации, и не все СР одинаково опасны для живых клеток [1]. Так, например, показано, что аскорбиновая кислота (витамин С) выступает в роли АО лишь при низких концентрациях, а при высоких концентрациях она является уже прооксидантом, т.е. способствует накоплению СР в организме [2]. Теория и практика лечения раковых заболеваний Лайнуса Полинга высокими концентрациями витамина С (в сотни раз превышающими физиологические потребности организма человека) [3] связана, по-видимому, не с анти-, а с прооксидантными свойствами витамина, под действием которого СР накапливаются в раковых клетках и затем разрушают их. Еще 2 млрд. лет назад в атмосфере Земли практически не было свободного молекулярного кислорода. По мере его накопления благодаря фотосинтезирующим растениям начали появляться биологические виды, использующие кислород для окисления потребляемой ими пищи (органических соединений) с целью извлечения энергии. Эти процессы окисления с образованием СР (и энергии, необходимой для функционирования организма) осуществляются под строгим контролем ферментных систем. Образующиеся в этом случае СР не опасны, т.к. в итоге нейтрализуются. Однако окружающий нас кислород пытается окислить нашу органику в силу своей химической активности с образованием множества различных СР. Организм борется с этим, создавая АО барьер. Соответственно, выживание организмов в среде кислорода зависит от предотвращения окислительных повреждений в организме. Для снижения интенсивности свободнорадикальных процессов и уровня окислительного стресса в живых организмах в ходе эволюции возникла особая АО система, обеспечивающая окислительный (или антиоксидантный) гомеостаз, которая состоит из низко- и высокомолекулярных соединений. К низкомолекулярным соединениям, взаимодействующим с диоксидными, гидроксильными и алкилдиоксильными радикалами и образующим малоактивные продукты относятся стероиды, убихиноны, фосфолипиды, некоторые аминокислоты, полиамины, мочевина, мочевая кислота, глутатион, аскорбат, билирубин, токоферолы, каротиноиды, полифенолы и др.. К высокомолекулярным соединениям относятся антиоксидантные ферменты (супероксиддисмутаза, каталаза, пероксидаза и др.), утилизирующие пероксид водорода в организме, и некоторые белки (альбумин, трансферрин и ферритин), способные связывать ионы Fe и Cu, являющиеся катализаторами свободнорадикальных процессов. При различных отклонениях от нормального функционирования организма может развиться дисбаланс между интенсивностью СР процессов и функциональной активностью АО системы. Указанный дисбаланс вызывает окислительное повреждение биомолекул, клеток и тканей и, в конечном итоге, гибель организма, а также играет ключевую роль в развитии большого количества опасных заболеваний, включая онкологические. Гомеостаз – это окислительно-восстановительное равновесное состояние между внешним напором кислорода и других окислителей (в т.ч. и СР) и барьером, состоящим из большого набора АО. То есть, на каждую ракету есть антиракета. Но если ракет слишком много или барьер слишком слабый, то резко снижается иммунный статус организма. СР проникают в клетки организма, разрушают органические вещества, образуя при этом множество других СР. Если этот процесс пошел, то его практически невозможно остановить, можно лишь замедлить. Такой же механизм мы имеем при окислительной порче пищевых продуктов, где наиболее слабым звеном, подверженным окислению в первую очередь, являются липиды (жиры). Этот процесс называют прогорканием. Этот процесс идет по типу перекисного окисления и имеет цепной характер, который невозможно остановить. Факторами, способствующими процессу окисления, являются катионы металлов, свет, тепло, ионизирующее излучение, некоторые ферменты и, главным образом, кислород. При этом в продукте накапливаются СР и продукты распада органических веществ. Ненасыщенные жиры, содержащие жирные кислоты с двойными связями менее устойчивы к окислению. Сроки хранения пищевых продуктов во многом зависят от наличия жиров в их составе, от их количества и степени насыщенности. Поскольку окислительный процесс легче предотвратить, чем остановить, в продукты при изготовлении вводят АО и их синергисты, что увеличивает сроки их годности к употреблению. Если продукт с начавшимся прогорканием попадает в организм человека, то процесс окисления и накопления СР продолжается и там. Поэтому не без оснований можно считать СР и продукты, их содержащие, минами замедленного действия. Применение антиоксидантов способствует не только увеличению срока годности продуктов, защищая их от окисления кисло¬родом воздуха. Их также можно рассматривать как вещества с АО активностью, попадающие в организм человека и продолжающие свое АО действие, предотвращая окисление ненасыщенных липидов — важнейших компонентов биологи-ческих мембран клеток. Эта функция антиоксидантов имеет большее значение для поддержания структурной целостности и функциональной активности липопротеидных мембран клеток и субклеточных органелл. Среди природных антиоксидантов, присутствующих в различных живых системах и пищевых продуктах помимо ряда ферментов (супероксиддисмутазы, каталазы, пероксидазы), наиболее важными являются токоферолы, аскорбиновая кислота и ее производные, фенольные и полифенольные соединения (в т.ч. биофлавоноиды, антоцианы, проантоцианидины), тирозол и его производные, каротиноиды, убихинон, фосфолипиды, мочевая кислота, глутатион, селен, фуллерены и др. Из синтетических антиоксидантов применяемых в пищевой промышленности (особенно в жировых продуктах) основными являются бутилоксианизол (БОА), бутилокситолуол (БОТ) и трет-бутилгидрохинон (ТБГХ). Одной из основных причин опасных заболеваний является накопление СР в организме человека. Именно это часто является причиной мутагенеза и канцерогенеза, сердечно-сосудистых заболеваний, ослабления иммунитета, преждевременного старения и ряда других заболеваний и дисфункций. Возникновение ряда радикалов в организме связано с процессами биохимического обмена веществ в клетках тканей, а увеличение их содержания в организме обусловлено снижением активности ферментов естественной антиоксидантной защиты организма человека (супероксиддисмутазы, каталазы, пероксидазы), снижением концентрации других АО под влиянием неблагоприятных внешних факторов (загрязнение окружающей среды, радиация, курение, стрессы, алкоголизм, УФ-облучение, инфекционные болезни, некачественное питание и др.) [7-12]. В такой ситуации СР начинают повреждать стенки сосудов и мембраны клеток, что приводит к серьезным патологическим заболеваниям (сердечно-сосудистым, неврологическим, онкологическим), в организме нарушаются звенья в цепи обмена веществ и активизируются процессы старения [7-13]. В течение последнего десятилетия наблюдается значительный рост числа публикаций, посвященных исследованию АО свойств различных классов соединений, большая часть из которых приходится на соединения фенольного комплекса (флавоноиды и др.), и их участию в снижении риска развития различных хронических неинфекционных заболеваний – онкологических, сердечно-сосудистых и др. [14-24]. Профилактика таких заболеваний, как правило, связывается с характером питания, составом рациона, являющимся существенным экзогенным фактором, оказывающим специфическое биологическое влияние как на разнообразные функции метаболических систем, так и на функционирование защитной АО системы организма в целом [6,17,21,22,25,27]. Фенольные соединения достаточно широко распространены в природе и к настоящему моменту их число превышает 6000, при этом основными классами являются следующие: флавоны (лютеолин, апигенин), флавонолы (кверцетин, кемпферол, мирицетин, рутин), флаваноны (нарингенин, геспередин), флавонолы (таксифолин), флаван-3-олы (катехин, эпикатехин, эпигаллокатехин, эпикатехин галлат), флаван-3,4-диолы (проантоцианидины), антоцианы (цианидин, дельфинидин, пеларгонинид), изофлавоны (генистеин, генистин, биоханин А), стильбены (ресвератрол), производные оксибензойной кислоты (галловая, протокатеховая) и оксикоричной кислоты (кофейная, феруловая, синаповая) [26,27]. Особенностью биологического действия соединений фенольного комплекса является достаточно широкий спектр потенциальных мишеней, на которые они могут воздействовать в организме. Это обусловлено тем, что каждое конкретное соединение из различных классов фенольных соединений за счет своей индивидуальной структуры и редокс-свойств способно взаимодействовать со множеством функциональных и структурных систем клетки и организма в целом [23,26,28]. Кроме того, разнообразная физиологическая активность фенольных соединений обусловлена наличием в их молекулах реактивных гидроксильных и карбонильных групп, которые легко окисляются. Антиоксидантная активность фенольных соединений обусловлена тремя факторами: их способностью взаимодействовать со свободными радикалами с разрывом цепи свободнорадикального окисления (рисунок 1А); хелатирующим действием в отношении ионов металлов переменной валентности (Fe2+, Fe3+, Cu2+, Zn2+) (рисунок 1Б); их способностью ингибировать действие прооксидантных ферментов, ответственных за генерацию активных форм кислорода (ксантиноксидаза, протеинкиназа, липоксигеназа, глутатион-S-трансфераза, циклооксигеназа и др.) [26,28]. Отмечено, что различные классы фенольных соединений обладают термодинамической способностью восстанавливать сильно окисленные продукты, в первую очередь свободные радикалы, за счет своего низкого восстановительного потенциала, который для большинства фенольных соединений колеблется в диапазоне 0,25-0,75 В [26,28]. При этом фенольные соединения, за счет высокой разницы восстановительных потенциалов, легко вовлекаются в одноэлектронные реакции с различными радикалами (супероксидный, пероксидный, гидроксильный, алкоксильный), значения восстановительных потенциалов которых существенно выше – 0,9-2,13 В. Установлено, что фенольные соединения обладают выраженными антиканцерогенными, противовоспалительными, антиаллергическими, антивирусными свойствами [5,14-16,20-23,30]. Уровень вредного воздействия на организм свободных радикалов можно уменьшить за счет потребления природных антиоксидантов, входящих в состав различных пищевых продуктов и напитков, БАД и препаратов на основе растительного сырья [13,17,19,21,22,27,31-37]. Исследования показали, что основная масса фенольных соединений поступает в организм человека при употреблении напитков (вино, чай, кофе, какао, соки), а также фруктов, в меньшей степени овощей [17,19,21,22, 25,29,30-37]. Следует отметить, что за рубежом проводятся комплексные и систематические исследования, направленные на количественную оценку как антиоксидантной активности, так и содержания различных классов фенольных соединений в наиболее часто употребляемых населением продуктах питания, прежде всего, растительного происхождения [27,31-37]. На основе полученных результатов создаются обширные базы данных, регулярно обновляемые новыми данными, полученными при мониторинге данных показателей, формируются рекомендуемые уровни потребления различных классов фенольных соединений (например, база данных Департамента сельского хозяйства США, в которой содержатся данные об антиоксидантной активности 277 наименований пищевых продуктов) [32-36]. В нашей стране для различных групп фенольных соединений установлены как адекватные уровни их потребления, так и верхние допустимые (таблица 2) [6]. По умолчанию подразумевается, что они должны быть в восстановленном виде, т.к. при нарушениях технологии или условий хранения продуктов, содержащих фенольные соединения, их АО активность значительно снижается. Популяризация результатов фундаментальных и прикладных эпидемиологических и медицинских исследований о разнообразии физиологических функций, выполняемых различными группами фенольных соединений, их важности, а также акценты на их регулярное употребление в составе пищевых продуктов [6], способствует усилению интереса людей к здоровому образу жизни. В этой связи, показатель АО, тесно связанный с содержанием различных классов фенольных соединений [26,29,34-38], благотворно влияющих на различные физиологические функции организма, выступает в качестве одной из существенных потребительских характеристик, как продуктов питания, так и напитков, а разработка и применение методов изучения данного показателя – важной и актуальной задачей. Применение антиоксидантов способ¬ствует увеличению срока годности про¬дуктов, защищая их от окисления кисло¬родом воздуха. Их также можно рассматривать и как вещества с антиоксидантной активностью, попадающие в организм человека и продолжающие свое антиокислительное действие, предот¬вращая окисление ненасыщенных липидов — важнейших компонентов биологи¬ческой мембраны. Эта функция АО имеет большее значение для под¬держания структурной целостности и функциональной активности липопротеиновых мембран клеток и субклеточных органелл. По характеру участия в ингибировании цепной реакции окисления различают следующие типы АО: • АО взаимодействуют с окислителями, в первую очередь, с О2 воздуха и не допускают его реакции с продуктом; • АО прерывают реакцию окисления, например, инактивируя активные радикалы; • АО разрушают образовавшиеся пероксиды и гидропероксиды; • АО восстанавливают окисленные соединения; • АО синергисты и комплексообразователи, усиливающие действие истинных АО. К пищевым АО относят вещества, замедляю¬щие окисление в первую очередь ненасы¬щенных жирных кислот, входящих в со¬став липидов, и их причисляют к пятому функциональному классу пищевых доба¬вок. Некоторые соединения — лецитины (Е 325), лактаты (Е 325, Е 326, Е 327) и др. — выполняют ком¬плексные функции. В России разрешены следующие анти¬окислители: аскорбиновая кислота (Е 200), аскорбат натрия (Е 301), аскорбат кальция (Е 302), аскорбат калия (Е 303), аскорбилпальмитат (Е 304), аскорбилстеарат (Е 305), кон¬центрат смеси токоферолов (Е 306), альфа-токоферол (Е 307), гамма-токоферол синте¬тический (Е 308), дельта-токоферол синте¬тический (Е 309), пропилгаллат (Е 310), акрилгаллат (Е 311), додецилгаллат (Е 312), гваяколовая смола (Е 314), изоаскорбиновая кислота (Е 315), изоаскорбат натрия (Е 316), изоаскорбат калия (Е 317), изоаскорбат кальция (Е 318), третбутилгидрохинон (Е 319), бутилгидроксианизол (Е 320), бутил-гидрокситолуол (Е 320), лецитины (Е 322), аноксамер (Е 323), лактат натрия (Е 325), лактат калия (Е 326), лимонная кислота (Е 330), этилендиаминтетраацетат кальция-на¬трия (Е 385), этилендиаминтетраацетат динатрий (Е 386), оксистеарин (Е 387), глюкозооксидаза (Е 1102), дигидрокверцетин, кверцетин [4]. В России запрещены следующие АО: дилудин, госсипол, редуктоны, нордигидрогваяротовая кислота [4]. Общепризнано, что микроэлемент селен (Se) — необходимый нутриент для нор¬мального функционирования организма человека, так как входит в состав боль¬шинства гормонов и ферментов, активно участвуя в обмене веществ [5]. Он выполняет в организме каталитическую, структурную и регуляторную функции; взаимодействует с витаминами, фермен¬тами и биологическими мембранами; участвует в окислительно-восстанови¬тельных процессах, клеточном дыхании, обмене жиров, белков и углеводов. Роль селена в организме во многом определяется его включением в состав одного из важнейших ферментов — глутатионпероксидазы, защищающей клетки от про¬дуктов перекисного окисления. Таким об¬разом, селен и его соединения проявляют значительную АО актив¬ность. Данный элемент входит в состав и других ферментов, участвует в детоксикации ксенобиотиков, регулирует функ¬ции щитовидной и поджелудочной желез, проявляет гепатозащитный эффект, стимулирует антитоксическую защиту орга¬низма, положительно влияет на систему репродукции, обладает радиопротектор¬ным действием. Недостаток поступления Se в организм человека и животных вызывает одну из разновидностей гипомикроэлементозов — гипоселеноз. С де¬фицитом этого микроэлемента связано около 75 различных патологий и болезнен¬ных симптомов. Причем 14 сердечно-со¬судистых и 8 онкологических заболеваний из этого списка — основные среди причин смертности населения и сокращения про¬должительности жизни. Природные продукты с АО свойствами становятся все более популярными во всем мире. Большое внимание уделяется поиску высокоэффективных соединений, проявляющих АО свойства и способных предотвращать различные заболевания и старение организма человека. В последнее время появился большой интерес к фуллеренам, представляющим одну из аллотропных форм углерода с системой полисопряженных связей. Однако клиническое или пищевое применение многих из них затруднено в связи с недостаточно изученным механизмом их АО действия.
http://academianapitkov.ru/drinks/articles/51/ |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | «Разработка безотходной технологии лекарственных препаратов, пелоидов... Российской Федерации, основные принципы государственной политики Российской Федерации в сфере образования, общие правила функционирования... | | Рабочая программа дисциплины Теоретические основы органической химии... Целями освоения дисциплины Теоретические основы органической химии биологически активных добавок являются |
 | Научно-педагогическая деятельность Питание и здоровье детского населения. Основы рационального питания. Использование бад и пищевых добавок в питании детей | | Тема «Введение в дисциплину» Питание и здоровье детского населения. Основы рационального питания. Использование бад и пищевых добавок в питании детей |
| Название научно-исследовательской работы Питание и здоровье детского населения. Основы рационального питания. Использование бад и пищевых добавок в питании детей | | Герберт шелтон натуральная гигиена — наука жизни Питание и здоровье детского населения. Основы рационального питания. Использование бад и пищевых добавок в питании детей |
| Zarubezhom com – альтернативный взгляд на реальность как вернуться к жизни Питание и здоровье детского населения. Основы рационального питания. Использование бад и пищевых добавок в питании детей | | Товароведение хозяйственных товаров, электротоваров и изделий культурно-бытового назначения Питание и здоровье детского населения. Основы рационального питания. Использование бад и пищевых добавок в питании детей |
| Appraisal a quality of assembly a support of rolling on the results... Питание и здоровье детского населения. Основы рационального питания. Использование бад и пищевых добавок в питании детей | | Москалева анна борисовна оценка нутритивного статуса при хроническом панкреатите Питание и здоровье детского населения. Основы рационального питания. Использование бад и пищевых добавок в питании детей |
| Исследовательская работа на тему: «Недостаток белка в питании подростков» Питание и здоровье детского населения. Основы рационального питания. Использование бад и пищевых добавок в питании детей | | Рабочая программа по дисциплине В. В методы очистки и разделения биологически активных веществ Целью изучения дисциплины «Методы очистки и разделения биологически активных веществ» дать студентам представление о сущности современных... |
| Тематический план лекций по гигиене с основами экологии человека,... Питание и здоровье детского населения. Основы рационального питания. Использование бад и пищевых добавок в питании детей | | Трансфер факторы- новое поколение биологически активных добавок к пище Обучающая цель – совершенствовать навык работы в группе при выборе правильного ответа |
| Технологические карты методико-практических занятий для студентов... Питание и здоровье детского населения. Основы рационального питания. Использование бад и пищевых добавок в питании детей | | Композиция для приготовления теста для хлебобулочных изделий ( Бад «Экликит», а третий вариант композиции бад «Диприм». Изобретение позволяет улучшить органолептические показатели, такие как пористость,... |
