Глава 7. Цинк в функциональных пищевых и кормовых продуктах

 С наличием цинка (Zn) в пище связаны процессы клеточного дыхания, роста и развития, обмен белков, нуклеиновых кислот, липидов и углеводов, плодовитость, иммунитет, энергетический обмен.

В организме взрослого человека содержится 1,4-2,3 г цинка, из них 20 % - в костях,

65 % - в мышцах, 9% - в крови, остальное в печени и предстательной железе [1].

Цинк играет важную роль в организме человека и животных, входя в состав более чем 350 функционально активных белков, включая многие ферменты. Он участвует в синтезе нуклеиновых кислот (РНК, ДНК), делении клеток, в процессах роста и регенерации, образовании коллагеновых волокон, сосудов, в формировании и нормальном функционировании скелета, поддержании высокого иммунного уровня (повышая выработку и активность лимфоцитов), в регуляции экспрессии ряда генов [1-3].

Цинк играет важную роль в развитии различных органов, нервной системы, кровообращения [3]. Недостаточное потребление беременной женщиной приводит к анемии, вторичному иммунодефициту, циррозу печени, половой дисфункции, наличию пороков развития плода.

Участие цинка в регуляции обмена веществ на уровне организма проявляется в активировании ряда гормонов, таких как адреналин, тестостерон, фолликулин, пролан, антидиуретический и гонадотропный гормоны [2]. Цинк является составной частью металлоферментов: дегидрогеназ, пептидаз, фосфотаз, РНК-, ДНК-полимераз, инсулиназы, супероксиддисмутазы и пр.

Например, ионы цинка необходимы для стабилизации четвертичной структуры алкогольдегидрогеназы, катализирующей реакцию окисления этанола. Этот фермент состоит из 4 субъединиц и 4 атомов Zn2+ [2]. Недостаток Zn²⁺ приводит к потере активности фермента за счёт диссоциации на 4 неактивные субъединицы.

Присутствие цинка в эритроцитах объясняется тем, то он содержится в карбоангидразе, которая катализирует обратимое превращение угольной кислоты:

СО₂ + Н₂О ↔ H₂CO₃

Тем самым цинк влияет на процесс дыхания, на его скорость и газообмен в организме.

Известно влияние цинка на углеводный обмен: Полагают, что благоприятное влияние на организм для больного диабетом (удлинение гипогликемического эффекта) вызывается стабилизирующим действием цинка на молекулу инсулина и угнетении цинком процесса разрушения инсулина под действием фермента инсулиназы [1]. В высокоочищенном кристаллическом инсулине содержится 0, 36 % цинка.

Дефицит в пище цинка достоверно влияет на тяжесть патологического процесса при тяжелых формах акне; сила влияния данного микронутриента у молодых мужчин - 0,44 (44%), женщин - 0,34 (34%) [4].

Ключевой ролью цинка в процессах роста и регенерации объясняется замедление роста детей и задержка полового созревания подростков при дефиците в пище этого биоэлемента.

При дефиците или недостаточности в рационе чело­века и животных цинка, повышается также риск свободнорадикальной патологии, про­являющейся многочисленными болезнями и клиничес­кими синдромами [1, 2].

  Выявление и количественная оценка недостаточной обеспеченности цинком довольно трудоемки, поскольку определение цинка в плазме крови позволяет обнару­жить лишь тяжелую степень его дефицита. Тем не менее, имеющиеся данные свидетельствуют о том, что неадекватная обеспеченность этим биоэлементом (в основном вследствие его недостаточного поступления с пищей и/или низкой усвояемости в составе пищевых про­дуктов растительного происхождения) распространена в странах Юго-Восточной Азии, Африки, в ряде регио­нов Европы, а также в России [4-6]. Уточненная физиологическая потребность для взрослых - 12 мг/сут. [7].

Низкая биодоступность цинка из растительных продуктов объясняется тем, что все злаки и большинство овощей содержат фитин (гексафосфорный эфир инозита), который может связывать цинк, и тем самым снижать его всасывание в кишечнике. Подобным действием обладают некоторые гемицеллюлозы и комплексы аминокислот с углеводами в растениях. Это также уменьшает усвояемость цинка из растительных продуктов. Однако существуют технологические приёмы, разрушающие фитин, что используется при производстве ФПП [8].

Кроме преимущественно растительной диеты недостаток цинка в организме часто возникает при избыточности употребления в пищу рафинированного белого сахара, рафинированных круп, алкогольных напитков, приёме мочегонных, противосудорожных и противозачаточных препаратов [3].

Препятствуют усвоению цинка принимаемые в высоких дозах железо, кальций, марганец, кадмий.

Метаболизм цинка и меди также взаимосвязан: поступление большого количества цинка приводит к дефициту меди (цинк является его естественным антагонистом), идеальное соотношение Zn:Сu – 10:1. Из-за возможного развития медь-дефицитной анемии верхний допустимый уровень потребления цинка, несмотря на его низкую токсичность - 25 мг/сут.[7].

Способствуют усвоению цинка организмом витамины А и В6, лактоза, глюкоза, соевый протеин, красное вино [3]

Цинк поступает в организм, в основном, с высокобелковой пищей: мясом, печенью, рыбой, устрицами, креветками, яичным желтком. Среди низкофитиновых растительных продуктов цинком богаты: семена тыквы, подсолнечника, орехи, бобовые (горох, фасоль, соя), грибы, лук, виноград [3].

Вместе с тем, даже при самых разнообразных рационах питания невозможно покрыть суточную потребность в жизненно необходимых макро- и микронутриентах, из в среднем всасывается не более 60% необходимых пищевых веществ [7]. Поэтому поиск экономически целесообразных форм биоэлементов и подходящего пищевого матрикса, усиливающего биодоступность – важнейшая задача, решение которой необходимо при разработке или совершенствовании ФПП.

Ключом к преодолению возникшего противоречия является доказанная необходимость включения в рационы питания ФПП, к которым относятся пищевые продукты, предназначенные для систематического употребления в составе пищевых рационов всеми возрастными группами здорового населения, снижающие риск развития заболеваний, связанных с питанием, сохраняющие и улучшающие здоровье за счет наличия в своём составе физиологически функциональных пищевых ингредиентов [9].

Регламентируемое, т.е. гарантируемое производителем содержание микронутриентов, в том числе цинка в обогащенном ими продукте питания, должно быть достаточным для удовлетворения за счет данного продукта не менее 15% средней суточной потребности в этих микронутриентах при обычном уровне потребления обогащенного (специализированного, функционального) продукта [9].

Опубликованы результаты более 50 исследований доказательной медицины, в которых показано, что в группах населения с высокой частотой низкорослости или низким уровнем цинка в крови добавки цинка существенно улучшают рост детей обоего пола и повышают иммунную защиту [8].

Дефицит в пище цинка достоверно влияет на тяжесть патологического процесса при тяжелых формах акне; сила влияния данного микронутриента у молодых мужчин - 0,44 (44%), женщин - 0,34 (34%) [4].

Для животных цинк не менее важен. При его недостатке у маточного поголовья возможны нарушения воспроизводительных функций. Заболевший молодняк плохо развивается физически, отставая в росте. Кожа охвачена дерматитом (сильнее в местах, где кожа тоньше). При этом также снижается переваримость органического вещества кормов, развивается гиповитаминоз А, т.к. цинк является одним из факторов, регулирующих эффективность использования витамина А в процессах метаболизма веществ.

Высокое содержания меди или кобальта в рационе так же увеличивает потребность животных в цинке [10].

Процент обеспеченности сельскохозяйственных животных от нормы в Вологодской области составляет для цинка 30,8-45,7 %. Поэтому в Вологодской ГМХА разработан препарат, предназначенный предназначается для нормализации обмена веществ, снижения заболеваемости, в том числе в условиях различных стрессов; улучшения работы пищеварительной системы, подавления патогенной и условно-патогенной микрофлоры в кишечнике, предотвращения развития дисбактериозов и биоэлементозов, повышения иммунной защиты организма животного (или птицы) [11].

Оптимальный баланс учетом синергизма-антагонизма биологически активных веществ позволяет уменьшить эффективные дозы по сравнению с аналогами [11].

Например, при выявленном дефиците цинка у КРС, обогащение препарата цинком, а также йодом и селеном проводится из расчёта восполнения до 30 % от рекомендуемой суточной нормы [13]. При этом согласно изобретению, доза препарата составляет 25-100 г на 100 л воды, а время эффективного орального выпаивания составляет 1-2 суток.

Проведенные нами исследования показали [12], что при ферментировании обогащённой творожной сыворотки биоэлементами, в том числе цинком, в физиологичных концентрациях наблюдается многокомпонентный синергизм за счёт включения биоэлементов в метаболизм пробиотических культур. Включение биоэлементов в метаболизм микроорганизмов опосредовано подтверждено более интенсивным развитием консорциума пробиотиков при обогащении среды биоэлементами: снижение рН среды в контрольной выработке (в питательную среду не добавлены биоэлементы) составило 0, 14 ед рН, тогда как в опытном варианте выработки – снижение рН составило 0,27 и накопление биомассы дрожжей выше в 3-4 раза, чем в контроле [13].

Таким образом, функциональные пищевые и кормовые продукты, в том числе обогащённые цинком – не просто очередная дань моде, а переход от витка «проб и ошибок» в развитии нутрициологии как науки о здоровом питании человека (и кормлении животных) на новый виток «проб и выбора лучших вариантов». Парадигмы исключающей ФПП в условиях сложившегося дефицита биологически активных веществ защитного действия и при отсутствии у значительной части населения приобретения полноценной продовольственной корзины - не существует [8].

 

 

Литература по ГЛАВЕ 7

1.  Слесарев В.И. Химия. Основы химии живого: Учебник для вузов. – СПб: Химиздат. 2005.  784 с.

2. Распопов Р.В., Трушина Э. Н., Мустафина О. К. и др. Характеристика эффективности использования наночастиц оксида цинка в питании. // Эксперименты на лабораторных животных. - 2011. - № 5. – С. 46-51.

3. Доценко А.В.. Островская Е.А. Питание при беременности. СПб.: Нева, 2004. – 128с.

4. Синявский Ю.А., Цой Е.О. Влияние алиментарного фактора на тяжесть течения угревой болезни у лиц молодого возраста // Вопр. питания. - 2014. - № 1. - С. 41-47.

5. Стефанова И.Л., Мазо В.К., Мокшаева И.В. Получение и физико-химическая характеристика функционального пищевого ингредиента - комплекса цинка с ферментолизатом белка куриного яйца // Вопр. питания. - 2017. - № 2. - С. 70-75

6. Epstein M.M., Kasperzyk J.L., Andmn O., Giovannucci E.L. et al. Dietary zinc and prostate cancer survival in a Swedish cohort // Am. J. Clin. Nutr. - 2011. - Vol. 93. - N 3. - P. 586-593.

7. МР 2.3.1.2432-08 Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации [Электронный ресурс]: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека URL: https://rospotrebnadzor.ru/documents/details.php?ELEMENT_ID=4583 (дата обращения: 19.01.2020).

8. Спиричев В.В., Шатнюк А.Н., Позняковский В.М. Обогащение пищевых продуктов витаминами и минералами. Наука и технология. Новосибирск, Сиб. унив. 2004. 548 с.

9. ГОСТ Р 55577-2013 Продукты пищевые специализированные и функциональные. Информация об отличительных признаках и эффективности (с Изменением N 1)

10. Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных. Ред. А.П. Калашникова и др. Министерство сельского хозяйства РФ. М.: – 2003. 456 с.

11. Препарат для улучшения здоровья и продуктивности животных и птиц: пат. 2652824. Рос. Федерация: МПК 51 А 23К 20, А 23К 50 / Полянская И.С., Закрепина Е.Н.. и др.; заявитель и патентообладатель Вологодская ГМХА. - № 2016148064; заявл. 07.12.2016; опубл. 03.05.2018 Бюл. № 13.

12. Способ производства функционального кормового продукта для сельскохозяйственных животных: пат. 2652155. Рос. Федерация: МПК 51 А 23К 10/28, А 23К 10/18 / Закрепина Е.Н., Полянская И.С. и др.; заявитель и патентообладатель Вологодская ГМХА. - № 2017108025; заявл. 13.03.2017; опубл. 25.04.2018 Бюл. № 12.

13. Полянская И.С., Куренкова Л.А., Богатырёва Е.В., Фоменко П.А., Забегалова Г.Н. Вологодский функциональный кормовой продукт для сельскохозяйственных животных // Молочнохозяйственный вестник. - 2018. - № 2 (30). - С. 111-121.

 

Тесты, творческие вопросы и задания по ГЛАВЕ 7