Применение биотестирования для оценки биологической ценности пищевых продуктов

Среди огромного разнообразия продуктов животного и растительного происхождения наиболее ценными в пищевом и биологическом отношении являются молоко и молочные продукты, ценность которых определяется богатым и сбалансированным составом его компонентов и высокой усвояемостью всех пищевых веществ.

Кисломолочные продукты характеризуются рядом качеств, превосходящих молоко-сырье

Кисломолочные продукты в диетическом и лечебном питании по своим функциональным свойствам превосходят молоко. Они содержат все составные части молока в более усвояемом виде. Кисломолочные продукты содержат достаточное для полноценного питания количество незаменимых аминокислот (в ферментированном молоке содержание свободных аминокислот в 7–11 раз выше, чем в свежем), витаминов, солей фосфора, кальция, магния, участвующих в обмене веществ в организме человека. Молочная кислота, диоксид углерода, следы алкоголя (в кефире, кумысе) оказывают сильное стимулирующее воздействие на пищеварительные железы, что улучшает процесс переваривания и усвоения пищи. Кисломолочные продукты обогащают желудочно-кишечный тракт молочнокислыми и другими бактериями, способными существенно повышать иммунную активность организма, а некоторые также способны «приживаться» в кишечнике.

Наибольшей популярностью в настоящее время пользуется направление производства комбинированных молочных продуктов

Предприятиями молочной промышленности выпускается широкий ассортимент кисломолочных продуктов. Одной из главных тенденций формирования ассортимента кисломолочных продуктов является комбинирование, заключающееся в добавлении к молочным продуктам компонентов немолочного происхождения, цель которого состоит в повышении пищевой и биологической ценности продуктов, улучшении их потребительских свойств и снижении себестоимости.

Установлено, что применение различного рода пищевых добавок может привести к негативным эффектам для организма

Анализ отечественных и зарубежных литературных источников показывает, что несмотря на широкое применение структурообразователей и добавок в технологии пищевых продуктов, при их применении возникает ряд проблем практического, медико-биологического и этического характера. В частности, имеется вероятность образования непредсказуемых реакций и химических соединений с возможной токсикологической опасностью, особенно под воздействием высоких температур. Кроме того, добавки химического происхождения в большинстве случаев вызывают у потребителей психологический протест.

На данный момент предлагается оценивать биологическую ценность продуктов по количеству содержащихся в нем нутриентов

На сегодняшний день действующие нормативные документы предлагают оценивать биологическую ценность продуктов количеством содержащихся в них белков, жиров, углеводов, калорий и витаминов. Однако современные молочные продукты могут содержать помимо полезных веществ и микроорганизмов ряд пищевых добавок – красителей, консервантов, загустителей и т.п., а также подвергаются воздействию тепловой обработки, что приводит к снижению качественных показателей готового продукта.

На современном этапе развития пищевой промышленности методы определения биологической ценности оценивают степень их свежести

В настоящее время разработано множество способов определения биологической ценности молока и молочных продуктов. Однако большинство из них устанавливают не столько биологическую ценность продукта, сколько степень его свежести, например, способ оценки качества и биологической ценности молока по патенту РФ № 2402764, по которому проводят железоиндуцированную хемилюминесценцию с добавлением к 10 мл молока 1 мл 5·10-2 М раствора сернокислого железа, после чего измеряют светосумму свечения продукта методом хемилюминесцентного анализа на «Хемилюминомере ХЛ-003» в течение 5 мин при температуре среды 25 °С, значениях рН молока от 6,55 до 6,75. Определяют светосумму и максимальную светимость хемилюминесценции при их значениях соответственно менее 3,5 у.е. и менее 0,85 у.е. Продукт оценивают как сохранивший качество и биологическую ценность.

Воздействие продукта на организм вышеуказанным методом определить не представляется возможным

Осуществление способа требует дорогостоящих приборов и реактивов, высокой квалификации персонала, однако в результате получают сведения не столько о биологической ценности продукта, сколько о степени его свежести. Как конкретно будет воздействовать на организм человека исследуемый образец, этим методом выявить невозможно.

Более точным методом определения биологической ценности продукта считается биотестирование

Более точной оценкой ценности продуктов питания является их биотестирование и желательно на конкретном потребителе продукции – человеке. Однако большинство опытов длится ограниченный период времени, поэтому невозможно выявить отдаленные последствия того или иного продукта питания на организм человека. Поэтому биотестирование продуктов вынуждены проводить на различных живых объектах. Методики, предлагающие использовать дафний, водоросли, оценивают, скорее, степень токсичности продукта, а не его биологическую ценность. Более точным методом является метод, описанный в документе «Методические указания МУК 2.3.2.721-98 2.3.2. Пищевые продукты и пищевые добавки». Для определения безопасности и эффективности биологически активных добавок к пище. В данном методе в качестве тест-объекта используют лабораторных мышей. Однако организм этих грызунов намного пластичнее и выносливее человеческого, кроме того, результаты, полученные на грызунах, нельзя использовать применительно к человеку.

Согласно проведенным исследованиям, использование имаго комнатной мухи для определения биологической ценности является оптимальным

По мнению авторов, использование в качестве биологического объекта имаго комнатной мухи (Musca domestica) лишено многих вышеперечисленных недостатков. В процессе эволюции имаго комнатной мухи приспособились к пище человека и предъявляют к ее качеству и свежести почти те же требования. Биологическую ценность продукта определяют, сравнивая продолжительность жизни имаго, в рацион которых включен исследуемый молочный продукт, и имаго, из рациона которых исключены молочные продукты. Данные по влиянию свежести корма на длительность жизни и продуктивного периода имаго приведены в табл. 1.

Таблица 1 – Влияние кратности кормления на продолжительность продуктивного периода и жизни имаго комнатной мухи (Musca domestica), сут

Существующее мнение, что имаго комнатной мухи способны жить на отбросах в мусорных баках, выгребных ямах и т.п., неверно. Указанные места идеально подходят для развития личинок комнатной мухи, поэтому имаго комнатной мухи откладывают в подобных местах яйца для продолжения существования своего вида. Контакт имаго с отходами неблагоприятно сказывается на продолжительности их жизни, поэтому для исключения попадания патогенных микроорганизмов в пищеварительный тракт вкусовые рецепторы у имаго расположены не в ротовой полости, а на конечностях.

Установлено влияние ежедневного обновления корма исследуемых насекомых

Имаго комнатной мухи, получающие свежий корм ежедневно, имеют более продолжительные продуктивный период и жизнь, чем имаго, у которых корм меняют один раз в трое суток. За трое суток нахождения корма в садке в нем размножаются гнилостные микроорганизмы. В пищеварительный тракт имаго, вынужденных питаться таким кормом, попадают гнилостные и другие патогенные микроорганизмы, токсины которых отравляют организм и сокращают продолжительность жизни мух.

В настоящее время методы лабораторного и промышленного содержания имаго комнатных мух находятся на хорошем уровне, что является положительным фактором для проведения исследований

Musca domestica как объект исследований удобна тем, что в настоящее время хорошо изучены и разработаны методы её лабораторного и промышленного содержания. Данные, полученные с использованием комнатной мухи, будут иметь большую достоверность, так как в садке объемом, рассчитанным на содержание, например, десятка крыс или мышей, можно содержать до 10 тыс. особей имаго мухи с меньшими затратами.

Определение биологической ценности молочных продуктов осуществляют следующим образом. В садки для содержания имаго комнатной мухи помещают по 100 шт. особей. Плотность размещения имаго – 10 см³ на 1 особь. Во всех садках имаго получают одинаковый полноценный рацион, не содержащий молочных продуктов. Затем во все садки, кроме контрольного, помещают емкости с исследуемыми молочными продуктами. В каждый садок помещают только один вид исследуемого молочного продукта. Один раз в сутки, для исключения закисания корма, весь корм, в том числе и исследуемый, заменяют на свежий. Кормление имаго продолжают до тех пор, пока не наступит их массовая гибель. Определяют продолжительность жизни имаго во всех садках. Молочный продукт, питаясь которым, имаго прожили дольше, будет иметь самую высокую биологическую ценность. Биологическую ценность молочного продукта в процентах определяют по следующей формуле:

Х = РИ*100/РК

где Х – биологическая ценность продукта, выраженная в процентах;

РИ – продолжительность жизни имаго в садке с исследуемым продуктом;

РК – продолжительность жизни имаго в контрольном садке;

100 – коэффициент для перевода значения в проценты.

В процессе промышленной переработки молока появляются побочные продукты – обезжиренное молоко и пахта, которые относятся к промежуточным сырьевым ресурсам отрасли. В соответствии с ГОСТ Р 52738-2007 Молоко и продукты переработки молока. Термины и определения и Техническим регламентом таможенного союза 033/2013 «О безопасности молока и молочной продукции», обезжиренное молоко – это сырье для производства продуктов переработки молока с массовой долей молочного жира менее 0,5 %, полученное в результате отделения молочного жира от молока. Обезжиренное молоко характеризуется уникальным, сбалансированным природой, составом и свойствами, отличающимися от исходного молока сырого, обладает высокой питательной и биологической ценностью. В обезжиренное молоко и пахту переходит от 50 до 75 % сухих веществ молока, основными и наиболее ценными их компонентами являются белки, липиды (молочный жир) и углеводы (лактоза), минеральные соли, небелковые азотистые соединения, витамины, ферменты, гормоны, иммунные тела, органические кислоты, т.е. практически все составные части сухого остатка молока и вода.

В табл. 2 показано влияние обезжиренного молока на продолжительность продуктивного периода и жизни имаго комнатной мухи.

Таблица 2 – Влияние обезжиренного молока на продолжительность продуктивного периода и жизни имаго комнатной мухи (Musca domestica), сут

Приведенные данные показывают, что введение в рацион обезжиренного молока продлевает продуктивный период самок в 1,5 раза (Р<0,01), или на 51 %, продолжительность жизни – в 1,61 раза (Р><0,001), или на 61 %. За счёт удлинения продуктивного периода возросла общая продуктивность самок. Увеличение продолжительности жизни имаго и их продуктивного периода, очевидно, можно объяснить положительным действием комплекса биологически активных веществ, содержащихся в обезжиренном молоке [12]. В отличие от большинства других организмов, Musca domestica является синантропным видом, имаго которого приспособились питаться пищей человека. Имаго комнатной мухи предъявляют к качеству и свежести пищи почти те же требования, что и человек.><0,01), или на 51 %, продолжительность жизни – в 1,61 раза (Р<0,001), или на 61 %. За счёт удлинения продуктивного периода возросла общая продуктивность самок. Увеличение продолжительности жизни имаго и их продуктивного периода, очевидно, можно объяснить положительным действием комплекса биологически активных веществ, содержащихся в обезжиренном молоке. В отличие от большинства других организмов, Musca domestica является синантропным видом, имаго которого приспособились питаться пищей человека. Имаго комнатной мухи предъявляют к качеству и свежести пищи почти те же требования, что и человек.

Таблица 3 – Влияние йогурта на продолжительность продуктивного периода и жизни имаго комнатной мухи (Musca domestica), сут

Данные табл. 3 показывают, что введение в рацион йогурта продлевает продуктивный период самок в 1,5 раза (Р<0,01), или на 80,5 %, продолжительность жизни – в 2 раза (Р><0,001), или на 107,9 %. Увеличение продолжительности жизни имаго и их продуктивного периода в><0,001), или на 107,9 %. Увеличение продолжительности жизни имаго и их продуктивного периода в данном опыте можно объяснить не только положительным действием полезных веществ, содержащихся в йогурте, но и содержанием молочнокислых бактерий. Результаты вышеизложенных экспериментальных данных подтверждают целесообразность дальнейших исследований по обоснованию использования биотестирования для оценки биологической ценности пищевых продуктов.

Источник: Журнал «Инновации и продовольственная безопасность». – 2023. – №. 4. – С. 31-36.