Антимутагенные свойства пряноароматических растений

На протяжении жизни человек сталкивается с химическими веществами, что обусловлено постоянным поступлением в окружающую среду отходов промышленного производства, применением химикатов в сельском хозяйстве, промышленности и в быту.  Эти факторы риска могут обладать мутагенными воздействиями, т.е. оказывать негативное влияние на генетический аппарат, который отвечает за точность воспроизводства свойств и признаков в поколениях. Согласно заключению Международной организации по исследованию мутагенного риска, пища также может содержать мутагены различной природы. Среди них главная роль отводится микотоксинам, нитрозосоединениям, нитроаренам, отдельным ароматическим углеводородам и другим веществам. Возможно, несколько путей попадания потенциальных мутагенов в пищу: аккумуляция мутагенов в растениях и организме животных, загрязнение мутагенами при хранении пищевого сырья, образование мутагенов при термической обработке пищи, наличие пищевых мутагенов естественного происхождения. По некоторым оценкам, из пищи, воды, атмосферы, а также в результате применения лекарственных средств человек может получать до 2-3 г мутагенных соединений в день.

Одной из задач современной гигиенической науки является профилактика последствий загрязнения окружающей среды для человека. Поскольку исключить контакт человека с мутагенными факторами невозможно, важное значение приобретает поиск природных антимутагенов, способных предотвратить вредное действие внешнесредовых факторов, а также способов их профилактического применения. Антимутагенез – это биологическое явление подавления мутационного процесса, выражающееся в снижении уровня мутирования под воздействием природных и синтетических соединений.

Одной из наиболее динамично развивающихся отраслей современной нутрициологии и пищевой промышленности является производство функциональных продуктов питания, т.е. таких продуктов, которые не только обеспечивают физиологические потребности организма человека в пищевых веществах и энергии, но и имеют профилактическое или лечебное значение за счет введения в рецептуру биологически активных компонентов. Некоторые авторы относят функциональные продукты к понятию «новой пищи». Специалисты прогнозируют, что мировой рынок этих продуктов к 2020 году достигнет 3,6 млн. т. По своему предназначению функциональные продукты относятся к продуктам массового потребления, т.е. имеют вид традиционной пищи и предназначены для питания в составе обычного рациона основных групп населения, но содержат функциональные ингредиенты, оказывающие биологически значимое позитивное воздействие на здоровый организм в ходе происходящих в нем обменных процессов.  

В настоящее время ученые выделяют более 25 различных классов компонентов пищи, обладающих антимутагенными свойствами. Классификация пищевых антимутагенов приведена в таблице.

Пищевые продукты

Вещества с антимутагенной активностью

Фрукты

Витамины, флавоноиды, полифенольные аминокислоты, волокна, каротиноиды, монотерпеноиды (лимонен)

Овощи

Витамины, флавоноиды, растительные фенолы, волокна, хлорофилл, алифатические сульфиды, каротиноиды

Злаки

Волокна, токоферолы, растительные кислоты, селен

Мясо, рыба

Конъюгированные изомеры линоленовой кислоты, витамины А и Е, селен

Жиры и масла

Жирные кислоты, витамин Е и другие токоферолы

Молоко

Кальций, свободные жирные кислоты

Орехи, фасоль, зерно

Полифенолы, волокна, витамин Е, растительные кислоты, кумарины, протеины

Пряности

Кумарины, куркумин, сизаминол

Чай

Растительные фенолы, эпигаллокатехины

Кофе

Полифенольные кислоты, дитерпены, меланоиды

Вино

Флавоноиды

 

Одними из наиболее изученных веществ с антимутагенными эффектами являются витамины-антиоксиданты (аскорбиновая кислота, витамины Е и А, бета-каротин), биологические пигменты (гемоглобин, хлорофиллы и цитохромы, ликопен), полифенолы (флавоноиды, танины, катехины и другие циклические спирты), соединения, содержащие серу, соединения селена и др. Особое внимание было уделено изучению антимутагенных эффектов экстрактов чеснока, кофе и чая, различных растительных масел, прежде всего кукурузного и облепихового, плодов шизандры, соков различных овощей и фруктов, а также экстрактов из редьки, дыни, тыквы, томатов, авокадо, папайи, спаржи, проростков пшеницы, солодки, черного перца, сельдерея, чеснока, кориандра и других растений. Совокупность данных, накопленных при изучении антимутагенных свойств отдельных пищевых антимутагенов, используется для разработки фармакологических корректоров мутагенных эффектов, а также для создания специальных лечебно-профилактических продуктов и пищевых добавок, способствующих сохранению генома человека. Особое внимание уделяется изучению диетической модуляции мутагенеза, его зависимости от характера питания, в т.ч. преобладания в рационе растительных или животных продуктов, калорийности диеты, содержания в ней витаминов, полиненасыщенных жирных кислот и др. нутриентов, а также наличия вредных привычек, в частности, курения.

С этой точки зрения, интерес представляют лекарственные растения, использование которых значительно возросло в последние годы. Для биологически активных веществ растений характерны не только комплексное воздействие на организм, многосторонние профилактические и лечебные эффекты, но и низкая токсичность и аллергенность, возможность длительного применения без побочных эффектов. В пользу важности проблемы для нашей республики свидетельствует малая степень изученности биологически активных, в т.ч. антимутагенных, свойств представителей флоры Беларуси.

Принимая во внимание актуальность, научный интерес и практическую значимость использования пряноароматических растений и их композиций в качестве важных компонентов пищевых продуктов специального назначения, специалистами республиканского унитарного предприятия «Научно-практический центр гигиены» совместно с ГНУ Центральный Ботанический сад НАН Беларуси проведена оценка антимутагенных свойств растений, характерных для белорусской флоры, а также интродуцированных в Республике Беларусь.

Важной составляющей частью исследований была разработка метода, который обеспечит проведение количественной оценки антимутагенной активности растительных экстрактов, сложных композиций, а также пищевых продуктов, содержащих в своей рецептуре экстракты пряноароматических растений. В своих исследованиях специалисты использовали биологическую модель - специально подобранные тест-штаммы бактерий Salmonella typhimurium. Сущность предложенного метода заключается в регистрации способности испытуемого соединения снижать уровень мутаций у индикаторных тест-моделей в системе in vitro.

Объектами исследования были: экстракты пряноароматических растений, композиции на их основе, состоящие из водных экстрактов лимонника, шиповника, шалфея, эхинацеи, чабера, чеснока, сельдерея, кориандра, а также пищевые продукты, содержащие в своей рецептуре сложные композиции пряностей и трав. Для изучения был выбран интервал концентраций 1 %-0,0016 % с учетом 5-ти кратных разведений. Проведена статистическая обработка полученных данных с применением дисперсионного анализа по методу множественных сравнений. Преимуществами разработанного метода оценки антимутагенной активности являются экспрессность, хорошая воспроизводимость результатов, возможность использования метода в нескольких вариантах в зависимости от предполагаемого механизма антимутагенного эффекта.

Было выявлено статистически значимое снижение индуцированного мутирования для всех исследованных экстрактов, композиций, а также готовых продуктов. Наиболее выраженный эффект снижения уровня мутирования был отмечен для сложных композиций пряно-ароматических растений. Так, для композиции, состоящей из водных экстрактов лимонника, шиповника, шалфея, он составил 33-89 % на тест-модели Salmonella typhimurium ТА 98 и 54-67 % на тест-модели Salmonella typhimurium ТА 100. Для композиции, составленной их водных экстрактов чеснока, сельдерея, кориандра, он составил 49 – 69 % на тест-модели Salmonella typhimurium ТА 98 и 47-85 % на тест-модели Salmonella typhimurium ТА 100. Интересно отметить, что уровень активности композиций пряноароматических растений превышал простую сумму антимутагенных свойств отдельных экстрактов. Зависимость между концентрацией композиций и снижением степени индуцированного мутагенеза сохранялась в изученном интервале концентраций для использованных тест-моделей. Полученные коэффициенты регрессии, равные 0,974 – 0,989, подтверждают статистическую достоверность полученных зависимостей. Наибольшая антимутагенная активность отмечена для 1 % раствора композиций. На уровень снижения мутирования влияли такие факторы, как концентрация антимутагенного агента и используемая тест-модель. При тестировании готовых продуктов (сокосодержащих напитков, коктейлей, аджики, соусов) отмечен несколько меньший эффект снижения индуцированного мутирования. На тест-модели Salmonella typhimurium ТА 100 он колебался в пределах 15 – 34 %, а на тест-модели Salmonella typhimurium ТА 98 - в пределах 22 – 41 %.

Отмеченный эффект некоторого снижения антимутагенного эффекта при тестировании готовых продуктов по сравнению с растительными композициями может быть обусловлен меньшим содержанием в этих продуктах основных активных антимутагенных агентов – экстрактов пряно-ароматических растений.

Приведенные данные свидетельствуют о значительном антимутагеном потенциале биологически активных веществ растений, произрастающих и интродуцированных в Республике Беларусь, до сих пор недостаточно широко изученном и используемом. По мнению специалистов, экстракты и композиции пряно-ароматических растений могут быть использованы для создания функциональных продуктов с антимутагенными свойствами.

 

 

ДУДЧИК Н.В., заведующий лабораторией микробиологии республиканского унитарного предприятия «Научно-практический центр гигиены», доктор биологических наук, доцент

Русский