РАСТИТЕЛЬНЫЕ АДАПТОГЕНЫ В СОСТАВЕ ПРОДУКТОВ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО ПИТАНИЯ КАК ФАКТОР ГОМЕОСТАТИЧЕСКОЙ РЕГУЛЯЦИИ С УЧАСТИЕМ МИКРОБИОТЫ ОРГАНИЗМА

И. Ю. Потороко, Почта irina_potoroko@mail.ru (Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск, Россия), orcid http://orcid.org/0000-0002-3059-8061
М. А. Беребин, Почта berebinma@susu.ru (Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск, Россия), orcid http://orcid.org/0000-0001-7195-8142
И. В. Калинина, Почта kalininaiv@susu.ru (Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск, Россия), orcid http://orcid.org/0000-0002-6246-9870
Д. Иванова, Почта dg_ivanova@yahoo.com (Медицинский университет, г. Варна, Болгария), orcid http://orcid.org/0000-0002-8336-2925
Й. Киселова-Канева, Почта ykisselova@abv.bg (Медицинский университет, г. Варна, Болгария), orcid http://orcid.org/0000-0001-9692-6227

Аннотация


Цель работы ‒ разработка адаптогенного напитка на основе полифенольного комплекса антиоксидантной активности, оптимизированного по биодоступности. Материалы и методы исследования. Исследование выполнено на основе полифенольного комплекса антиоксидантной активности: дигидрокверцетина (ДГК) (экстракт Дауской лиственницы (Larix gmelinii) с массовой долей ДГК не менее 97,0 %) и фитоэкстрактов Lonicera сaerulea L. и Beta vulgaris L. ssp.vulgaris, полученных в условиях исследовательской лаборатории кафедры «Пищевые и биотехнологии» ФГАОУ ВО «ЮУрГУ» (НИУ). Для повышения растворимости и биодоступности ДГК использовалось ультразвуковое воздействие (УЗВ), позволяющее обеспечить условия наноструктурирования ДГК в режиме 20 ± 2 кГц с интенсивностью излучения до 100 Вт/см2, мощностью воздействия 630 Вт при температуре не более 55 °С, в течение 20 мин. Фитоэкстракт представлял собой восстановленные растительные экстракты Beta vulgaris L. ssp.vulgaris и Lonicera сaerulea L. в соотношении 3:1, содержанием ДГК 0,1 % и массовой долей сухих веществ не менее 15 %. Содержание ДГК в готовом напитке составляло не менее 0,02 %. Результаты. Установлено, что водный раствор ДГК весьма чувствителен к ультразвуковой кавитации. Морфологическая структура частиц ДГК раствора, обработанного УЗ была приближена к сферической форме, частицы при этом характеризовались аморфной структурой, что положительно сказывается на растворимости и биодоступности. АОА в 1,74–1,98 раза превышает значения этого показателя для растворов, полученных на основе механического подхода, что указывает на повышенную физиологическую ценность. Напиток, полученный на основе свекольно-жимолостного экстракта с 0,1 % ДКГ имел общее содержание бетанина и бетксантина, 54 ± 2 мг/100 г СВ; общее содержание фенольных веществ ‒ 194 ± 4 мг в пересчете на галловую кислоту. Потребление ДГК-ного фитоэкстрактного напитка обусловливает изменение уровня Streptococcus до статистически достоверно более низкого уровня. Наблюдался сдвиг значений рН в диапазоне от 6,5 до 7,5 ед. при начальном значении рН 5,5 ÷ 6,0 ед. Заключение. Комбинации вторичных метаболитов (полифенолов) в виде фитоэкстрактов Lonicera сaerulea L. и Beta vulgaris L. ssp.vulgaris и ДГК являются перспективными в технологии адаптогенных напитков для подкрепления гомеостатических механизмов с участием микробиоты уже на этапе перорального поступления в организме человека.


Ключевые слова


Адаптогены, микробиота, специализированные продукты питания, антиоксидантная активность, биодоступность.

Полный текст:

PDF (English)

Литература


1. Заворохина, Н.В. Растительное сырье уральского региона для производства безалкогольных напитков / Н.В. Заворохина, М.П. Соловьева, О.В. Чугунова и др. // Пиво и напитки. – 2013. – № 4. – С. 28–31.
2. Корулькин, Д.Ю. Природные флавоноиды / Д.Ю. Корулькин, Ж.А. Абилов, Р.А. Музычкина, Г.А. Толстиков. – Новосибирск: Тео, 2007. – 232 с.

3. Калинина, И.В. Результаты влияния кавитационных эффектов ультразвука на степень экстракции биологически активных веществ из растительного сырья / И.В. Калинина, И.Ю. Потороко, Р.И. Фаткуллин и др. // Аграрный вестник Урала. – 2017. – № 10 (164). – С. 30–35.
4. Черно, Н.К. Стабилизация бетанина комплексообразованием с арабиногалактаном / Н.К. Черно, Е.В. Ломака // Известия вузов. Пищевая технология. – 2013. – № 4. – С. 32–35.
5. Чугунова, О.В. Использование методов дегустационного анализа при моделировании рецептур пищевых продуктов с заданными потребительскими свойствами: моногр. / О.В. Чугунова, Н.В. Заворохина. – Екатеринбург: Изд-во Урал. гос. экон. ун-та, 2010. – 148 с.
6. Шатилов, А.В. Роль антиоксидантов в организме в норме и при патологии / А.В. Шатилов, О.Г. Богданова, А.В. Коробов // Ветеринарная патология. – 2007. – № 2. – С. 207–211.
7. Afragmentation study of dihydroquercetin using triple quadrupole mass spectrometry and its application for identification of dihydroflavonols in citrus juices / B. Abad-Garcia, S. Garmon-Lobato, L.A. Berrueta et al. // Rapid Commun. Mass Spectrom. – 2009. – Vol. 23. – P. 2785–2792.
8. Antiproliferative and antioxidant activity of new dihydroquercetin derivatives / V.S. Rogovskii, A.I. Matiushin, N.L. Shimanovskii et al. // Eksp. Klin. Farmakol. – 2010. – Vol. 73. – P. 39–42.
9. Application of ultrasonic waves for the improvement of particle dispersion in drinks / R. Fatkullin, N. Popova, I. Kalinina et al. // Agronomy Research. – 2017. – Vol. 15. – P. 1295–1303.
10. Applications of sonochemistry in Russian food processing industry / O. Krasulya, S. Shestakov, V. Bogush et al. // Ultrasonics Sonochemistry. – 2014. – Vol. 21. – P. 2112–2116.
11. Beckman, K.B. Endogenous oxidative damage of mtDNA / K.B. Beckman, B.N. Ames // Mutation Research. Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis. – 1999. – Vol. 424. – P. 51–58.
12. Czarniecka-Skubina, E. Effect of culinary process on beet roots quality / E. Czarniecka-Skubina // Electronic Journal of Polish Agricultural Universities. – 2003. – Vol. 6.
13. Dihydroquercetin (DHQ) induced HO-1 and NQO1 expression against oxidative stress through the Nrf2-dependent antioxidant pathway / L. Liang, C. Gao, M. Luo et al. // J. Agric. Food Chem. – 2013. – Vol. 61. – P. 2755–2761.
14. Dihydroquercetin as a means of antioxidative defence in rats with tetrachloromethane hepatitis / Y.O. Teselkin, I. Babenkova, V. Kolhir et al. // Phytother. Res. – 2000. – Vol. 14. – P. 160–162.
15. Effect of intestinal microbiota on exercise performance in mice / Y.J. Hsu, C.C. Chiu, Y.P. Li et al. // J Strength Cond Res. – 2015. – Vol. 29. – P. 552–558.
16. Enhancement of solubility, antioxidant ability and bioavailability of taxifolin nanoparticles by liquid antisolvent precipitation technique / Y. Zu, W. Wu, X. Zhao et al. // International Journal of Pharmaceutics. – 2014. – Vol. 471. – P. 366–376.
17. Exercise and the microbiota / O. O'Sullivan, O. Cronin, S.F. Clarke et al. // Gut Microbes. – 2015. – Vol. 6. – P. 131–136.
18. Exercise training modifies gut microbiota in normal and diabetic mice / J.E. Lambert, J.P. Myslicki, M.R. Bomhof et al. // Appl Physiol Nutr Metab. – 2015. – Vol. 40. – P. 749–752.
19. Hot topic: Sonication increases the heat stability of whey proteins / M. Ashokkumar, J. Lee, B. Zisu et al. // Journal of Dairy Science. –2009. – Vol. 92. – P. 5353–5356.
20. Hyland, N. The Gut-Brain Axis. Dietary, Probiotic, and Prebiotic Interventions on the Microbiota / N. Hyland, C. Stanton // Academic Press, 2016. – P. 508.
21. Micronization of taxifolin by supercritical antisolvent process and evaluation of radical scavenging activity / S. Zu, L. Yang, J. Huang et al. // Int. J. Mol. Sci. – 2012. – Vol. 13. – P. 8869–8881.
22. Mittler, R. Oxidative stress, antioxidants and stress tolerance / R. Mittler // Trends in Plant Science. – 2002. – Vol. 7 (9). – P. 405–410.
23. Nemzer, B. Betalainic and nutritional profiles of pigment-enriched red beet root (Beta vulgaris L.) dried extracts / B. Nemzer // Food Chemistry. ‒ 2011. – Vol. 127. – P. 42–53.
24. Oral microbiota levels may indicate pancreatic cancer Presented at: 2014 Meeting of the American Society for Microbiology; May 17–20; Boston.
25. Pyne, D.B. CrippsProbiotics supplementation for athletes – clinical and physiological effects / D.B. Pyne, N.P. West, A.J. Cox // Eur J Sport Sci. – 2015. – Vol. 15. – P. 63–72.
26. Rasenack, N. Preparation of microcrystals by in situ micronization / H. Steckel, B.W. Müller // Powder Technology. – 2004. – Vol. 143–144. – P. 291–296.

27. Scalbert, A. Dietary intake and bioavailability of polyphenols / A. Scalbert, G. Williamson // Journal of Nutrition. – 2000. – Vol. 130 (8). – P. 2073–2085.
28. Study of skin anti-ageing and anti-inflammatory effects of dihydroquercetin, natural triterpenoids, and their synthetic derivatives / C.W. Lee, N.H. Park, J.W. Kim et al. // Bioorg. Khim. – 2012. – Vol. 38. – P. 374–381.
29. Taxifolin enhances andrographolide-induced mitotic arrest and apoptosis in human prostate cancer cells via spindle assembly checkpoint activation / Z.R. Zhang, A. Zaharna, M. Wong et al. // PLoS. – 2013. – Vol. 8. – P. 54577.
30. Techniques for extraction of bioactive compounds from plant materials: a review / J. Azmir, I.S.M. Zaidul, M.M. Rahman et al. // Journal of Food Engineering. – 2013. – Vol. 117. – P. 426–436.
31. The gut microbiota and host health: a new clinical frontier // J.R. Marchesi, D.H. Adams, F. Fava et al. // Gut. – 2016. – Vol. 65. – P. 330–339.
32. Weidmann, A.E. Dihydroquercetin: more than just an impurity? / A.E. Weidmann // Eur. J. Pharmacol. – 2012. – Vol. 684. – P. 19–26.
33. Worlds within worlds: evolutionof the vertebrate gut microbiota / R. Ley, C.A. Lozupone, M. Hamady et al. // Nat. Rev. Microbiol. – 2008. – Vol. 6. – P. 776–788.


References


1. Zavorokhina N.V., Solov’yeva M.P., Chugunova O.V., Pastushkova E.V., Fozilova V.V. [Vegetable Raw Materials of the Urals Region for the Production of Soft Drinks]. Pivo i napitki [Beer and Drinks], 2013, no. 4, pp. 28–31. (in Russ.)
2. Korul’kin D.Yu., Abilov Zh.A., Muzychkina R.A., Tolstikov G.A. Prirodnyye flavonoidy [Natural Flavonoids]. Novosibirsk, Theo Publ., 2007. 232 p.
3. Kalinina I.V., Potoroko I.Yu., Fatkullin R.I. [Results of the Effect of Ultrasonic Cavitation Effects on the Degree of Extraction of Biologically Active Substances From Plant Material]. Agrarnyy vestnik Urala [Agricultural Agrarian of the Urals], 2017, no. 10 (164), pp. 30–35. (in Russ.)
4. Cherno N.K., Lomaka E.V. [Stabilization of Betanine by Complexation with Arabinogalactan]. Izvestiya vuzov. Pishchevaya tekhnologiya [Izvestiya Vuzov. Food technology], 2013, no. 4, pp. 32–35. (in Russ.)
5. Chugunova O.V., Zavorokhina N.V. Ispol’zovaniye metodov degustatsionnogo analiza pri modelirovanii retseptur pishchevykh produktov s zadannymi potrebitel’skimi svoystvami: monografiya [Use of Methods of Tasting Analysis in the Modeling of Food Formulas with Specified
Consumer Properties. Monograph]. Ekaterinburg, Urals State University of Economics Publ., 2010. 148 p.
6. Shatilov A.V., Bogdanova O.G., Korobov A.V. [The Role of Antioxidants in the Body in Normal and Pathological Conditions]. Veterinarnaya patologiya [Veterinary Pathology], 2007, no. 2, pp. 207–211. (in Russ.)
7. Abad-Garcia B., Garmon-Lobato S., Berrueta L.A. Afragmentation Study of Dihydroquercetin Using Triple Quadrupole Mass Spectrometry and Its Application for Identification of Dihydroflavonols in Citrus Juices. Rapid Commun. Mass Spectrom., 2009, vol. 23, pp. 2785–2792. DOI: 10.1002/rcm.4182
8. Rogovskii V.S., Matiushin A.I., Shimanovskii N.L. et al. Antiproliferative and Antioxidant Activity of New Dihydroquercetin Derivatives. Eksp. Klin. Farmakol., 2010, vol. 73, pp. 39–42.
9. Fatkullin R., Popova N., Kalinina I. et al. Application of Ultrasonic Waves for the Improvement of Particle Dispersion in Drinks. Agronomy Research., 2017, vol. 15, pp. 1295–1303.
10. Krasulya O., Shestakov S., Bogush V. et al. Applications of Sonochemistry in Russian Food Processing Industry. Ultrasonics Sonochemistry, 2014, vol. 21, pp. 2112–2116. DOI: 10.1016/j.ultsonch.2014.03.015
11. Beckman K.B., Ames B.N. Endogenous Oxidative Damage of mtDNA. Mutation Research. Fundamental and Molecular Mechanisms  of Mutagenesis, 1999, vol. 424, pp. 51–58. DOI: 10.1016/S0027-5107(99)00007-X

12. Czarniecka-Skubina E. Effect of Culinary Process on Beet Roots Quality. Electronic Journal of Polish Agricultural Universities, 2003, vol. 6.
13. Liang L., Gao C., Luo M. et al. Dihydroquercetin (DHQ) Induced HO-1 and NQO1 Expression Against Oxidative Stress Through the Nrf2-Dependent Antioxidant Pathway. J. Agric. Food Chem., 2013, vol. 61, pp. 2755–2761. DOI: 10.1021/jf304768p
14. Teselkin Y.O., Babenkova I., Kolhir V. et al. Dihydroquercetin as a Means of Antioxidative Defence in Rats with Tetrachloromethane Hepatitis. Phytother. Res., 2000, vol. 14, pp. 160–162. DOI: 10.1002/(SICI)1099-1573(200005)14:3<160::AID-PTR555>3.0.CO;2-Y
15. Hsu Y.J., Chiu C.C., Li Y.P. et al. Effect of Intestinal Microbiota on Exercise Performance in Mice. J Strength Cond Res., 2015, vol. 29, pp. 552–558. DOI: 10.1519/JSC.0000000000000644
16. Zu Y., Wu W., Zhao X. et al. Enhancement of Solubility, Antioxidant Ability and Bioavailability of Taxifolin Nanoparticles by Liquid Antisolvent Precipitation Technique. International Journal of Pharmaceutics, 2014, vol. 471, pp. 366–376. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2014.05.049
17. O'Sullivan O., Cronin O., Clarke S.F. et al. Exercise and the Microbiota. Gut Microbes, 2015, vol. 6, pp. 131–136. DOI: 10.1080/19490976.2015.1011875
18. Lambert J.E., Myslicki J.P., Bomhof M.R. et al. Exercise Training Modifies Gut Microbiota in Normal and Diabetic Mice. Appl Physiol Nutr Metab., 2015, vol. 40, pp. 749–752. DOI: 10.1139/apnm-2014-0452
19. Ashokkumar M., Lee J., Zisu B. et al. Hot Topic: Sonication Increases the Heat Stability of Whey Proteins. Journal of Dairy Science, 2009, vol. 92, pp. 5353–5356. DOI: 10.3168/jds.2009-2561
20. Hyland N., Stanton C. The Gut-Brain Axis. Dietary, Probiotic, and Prebiotic Interventions on the Microbiota. Academic Press., 2016. 508 p.
21. Zu S., Yang L., Huang J. et al. Micronization of Taxifolin by Supercritical Antisolvent Process and Evaluation of Radical Scavenging Activity. Int. J. Mol. Sci., 2012, vol. 13, pp. 8869–8881. DOI: 10.3390/ijms13078869
22. Mittler R. Oxidative Stress, Antioxidants and Stress Tolerance. Trends in Plant Science, 2002, vol. 7 (9), pp. 405–410. DOI: 10.1016/S1360-1385(02)02312-9
23. Nemzer B. Betalainic and Nutritional Profiles of Pigment-Enriched Red Beet Root (Beta vulgaris L.) Dried Extracts. Food Chemistry, 2011, vol. 127, pp. 42–53. DOI: 10.1016/j.foodchem.2010.12.081
24. Oral Microbiota Levels May Indicate Pancreatic Cancer Presented at: 2014 Meeting of the American Society for Microbiology; May 17–20; Boston.
25. Pyne D.B., West N.P., Cox A.J. Cripps Probiotics Supplementation for Athletes – Clinical and Physiological Effects. Eur J Sport Sci., 2015, vol. 15, pp. 63–72. DOI: 10.1080/17461391.2014.971879
26. Rasenack N., Müller B.W. Preparation of Microcrystals by in Situ Micronization. Powder Technology. 2004, vol. 143–144, pp. 291–296. DOI: 10.1016/j.powtec.2004.04.021
27. Scalbert A., Williamson G. Dietary Intake and Bioavailability of Polyphenols. Journal of Nutrition. 2000, vol. 130 (8), pp. 2073–2085. DOI: 10.1093/jn/130.8.2073S
28. Lee C.W., Park N.H., Kim J.W. et al. Study of Skin Anti-Ageing and Anti-Inflammatory Effects of Dihydroquercetin, Natural Triterpenoids, and Their Synthetic Derivatives. Bioorg. Khim., 2012, vol. 38, pp. 374–381.
29. Zhang Z.R., Zaharna A., Wong M. et al. Taxifolin Enhances Andrographolide-Induced Mitotic Arrest and Apoptosis in Human Prostate Cancer Cells via Spindle Assembly Checkpoint Activation. PLoS, 2013, vol. 8, p. 54577.
30. Azmir J., Zaidul I.S.M., Rahman M.M. et al. Techniques for Extraction of Bioactive Compounds From Plant Materials: a Review. Journal of Food Engineering, 2013, vol. 117, pp. 426–436. DOI: 10.1016/j.jfoodeng.2013.01.014
31. Marchesi J.R., Adams D.H., Fava F. et al. The Gut Microbiota and Host Health: a New Clinical Frontier. Gut., 2016, vol. 65, pp. 330–339. DOI: 10.1136/gutjnl-2015-309990
32. Weidmann A.E. Dihydroquercetin: More Than Just an Impurity? Eur. J. Pharmacol., 2012, vol. 684, pp. 19–26. DOI: 10.1016/j.ejphar.2012.03.035
33. Ley R., Lozupone C.A., Hamady M. et al. Worlds Within Worlds: Evolutionof the Vertebrate Gut Microbiota. Nat. Rev. Microbiol., 2008, vol. 6, pp. 776–788. DOI: 10.1038/nrmicro1978




DOI (PDF (English)): http://dx.doi.org/10.14529/hsm180209

(c) 2018 ЧЕЛОВЕК. СПОРТ. МЕДИЦИНА

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.