Влияние мучных кондитерских изделий на основе муки из зерна светлозерной ржи и продуктов переработки моркови и свеклы столовой на поведенческие реакции лабораторных крыс
В связи с развитием науки о питании и стремлением населения поддерживать физическое и умственное здоровье потребление и производство функциональных пищевых продуктов становится всё более востребованным. Согласно концепции национальной технологической инициативы перед индустрией питания до 2035 г. ставятся задачи по созданию, производству и реализации персонализированных и общих (на основе традиционного сырья и его заменителей) продуктов питания с применением здоровьесберегающих технологий (с учетом заболеваний, пищевых аллергий, видов профессиональной деятельности, национальных традиций и т. д.).
В соответствии со стратегией формирования здорового образа жизни населения, профилактики и контроля неинфекционных заболеваний на период до 2025 года основой профилактики и контроля неинфекционных заболеваний является здоровый образ жизни, направленный на предупреждение возникновения и развития неинфекционных заболеваний и характеризующийся исключением или сокращением действия поведенческих факторов риска, к числу которых относится нерациональное питание, а также неадаптивное преодоление стрессов. Министерство здравоохранения Российской Федерации.
Расширение ассортимента мучных кондитерских изделий функционального назначения возможно за счет более широкого использования растительного сырья, содержащего ценные для функционирования организма человека биологически активные вещества. В состав мучных кондитерских изделий вводятся специальные растительные добавки с высоким содержанием биологически активных веществ, которые активизируют функцию отдельных систем организма, нормализуют метаболизм, восполняют дефицит микро- и макроэлементов, пищевых волокон и витаминов, а также снижают риск развития заболеваний, связанных с увеличением веса.
Воздействие на организм человека и животных такого фактора, как питание, оказывает существенное влияние на функциональные изменения в органах и системах. Мучные кондитерские изделия на основе муки из зерна светлозерной ржи с продуктами переработки овощей богаты антиоксидантами природного происхождения, к которым относятся витамины С, А, К, РР, бета-каротин, витамин Е и его производные, эфирные масла, фенольные соединения, а также минеральные вещества селен, цинк и сера. Фенольные соединения, содержащиеся в муке из зерна светлозерной ржи и продуктах переработки овощей из корнеплодов моркови и свеклы столовой, обладают обширными биологическими функциями и оказывают благоприятное воздействие на живой организм, в том числе и на поведенческие реакции.
При регулярном питании содержание глюкозы в кровотоке удерживается на стабильном уровне, а организм обогащается витаминами, макро- и микроэлементами, что в свою очередь оказывает положительное влияние на самочувствие и эмоциональное состояние человека. Например, в последнее время всё чаще подтверждается, что продукты питания, содержащие в своем составе полиненасыщенные жирные кислоты омега-3, помогают преодолевать депрессию. Недостаток селена в организме вызывает ухудшение настроения и склонность к депрессиям. Рекомендованная доза данного микроэлемента, необходимого для поддержания психоэмоционального состояния человека, составляет 55 мкг в сутки, а магний благотворно воздействует на нервную систему (при употреблении по 150 мг магния в сутки проходит состояние стресса и нервозности).
Цель исследования — изучение влияния мучных кондитерских изделий на основе муки из зерна светлозерной ржи и продуктов переработки овощей на поведенческие реакции использованных в эксперименте лабораторных крыс.
Материал и методы исследования
Испытания проведены в условиях ветеринарной клиники Саратовского государственного университета генетики, биотехнологии и инженерии им Н.И. Вавилова в 2022 году.
Исследования включали оценку таких показателей, как летальность, динамика массы тела, поведенческая реакция крыс.
Влияние продуктов на массу крыс изучали в эксперименте in vivo, для этого были сформированы четыре экспериментальные и одна контрольная группы по пять лабораторных крыс массой 300–350 г в каждой. Животных контрольной группы содержали на рационе из смеси зерновых согласно ГОСТ 34566-2019. В экспериментальных группах в соответствии с матрицей исследования (табл. 1) осуществляли замену кормов основного рациона на экспериментальные мучные кондитерские изделия функционального назначения, разработанные авторами: 1-й образец — песочное печенье «Кишер» (СТО, РЦ, ТИ 00493497-002-2016 Песочное печенье с добавлением продуктов переработки овощей «Кишер»), 2-й образец — песочное печенье «Кишер» на основе муки из светлозерной ржи сорта «Солнышко» (СТО, РЦ, ТИ 00493497-004-2018 Песочное печенье «Кишер» на основе муки из светлозерной ржи с применением продуктов переработки овощей), 3-й образец — заварные пряники «Бал» (СТО, ТИ, РЦ 10.71-006-00493497-2020 Пряничное изделие с морковным джемом «Бал»).
Пищевая ценность мучных кондитерских изделий определена актуальными стандартизированными методами. Средства измерений, измерительное оборудование и реактивы соответствовали требованиям для проведения эксперимента.
Для сравнения динамики влияния мучных кондитерских изделий на организм лабораторных животных в рацион дополнительной группы ввели сахарное молочное печенье «Семейный амбар» для детского питания, реализуемое в торговых сетях, — 4-й образец. Выбор данного печенья связан с тем, что оно относится к той же группе мучных кондитерских изделий, как и другие опытные образцы.
Масса корма в расчете на одну голову включала следующие компоненты: 24 г — зерновые, 10 г — овощные, 5 г — белок (мясо, рыба, яйцо, сваренное один раз в два дня). Для 2-й, 3-й и 4-й опытных групп рацион частично заменили на 25 г мучных кондитерских изделий на основе муки из светлозерной ржи и продуктов переработки корнеплодов моркови и свеклы столовой, а для 5-й группы — на 25 г сахарного печенья, приобретенного в торговой сети. Вода была предоставлена без ограничений, продолжительность эксперимента — 45 дней. В течение эксперимента массу тела лабораторных крыс определяли через каждые 15 дней (в г) в каждой группе, на основании полученных результатов определяли величину прироста относительно первичных данных.
Прирост (%) вычисляли по формуле:
P = 100 x (A2 — A1) / A1;
где Р — прирост, А1 — исходное значение, А2 — конечное значение.
Поведенческие особенности лабораторных крыс оценивали в тесте «Открытое поле». Тест был проведен на взрослых крысах (самцах). Все животные находились в стандартных лабораторных условиях, содержались при естественном режиме освещения со свободным доступом к воде и пище. Лабораторных животных не подвергали физической нагрузке.
Установка для проведения эксперимента представляет собой белую прямоугольную камеру размером 100 х 100 см с пластмассовыми стенками, высота которых 40 см. Пол установки представлен в виде листа белого пластика, на который черной краской нанесена решетка, по полу равномерно расположены 16 отверстий диаметром 6 см. Освещение производится лампой 50 Вт, которая расположена на высоте 150 см над центром поля.
В процессе проведения теста лабораторную крысу помещали в угол камеры. Наблюдение за поведением животного длилось в течение 3 минут, в процессе которого регистрировали следующие показатели:
1) горизонтальная двигательная активность или локомоция — количество пересеченных секторов-квадратов;
2) вертикальная двигательная активность или ориентировочная реакция — количество стоек с упором и без упора;
3) исследовательская активность — количество заглядываний в «норки» и «норковый рефлекс» или заглядывание в «норку» с погружением головы до линии ушей или глубже;
4) количество дефекаций или эмоциональная реакция;
5) общая двигательная активность или сумма количества локомоций, стоек и заглядываний в «норки».
Статистическую обработку по результатам эксперимента осуществляли в среде Microsoft Excel 2010 (Microsoft Corporation, США). Оценка аналитической надежности методов исследования осуществлялась путем статистического контроля правильности и воспроизводимости. Достоверность отличий определяли методами непараметрической статистики (при p < 0,05).
Результаты и обсуждение
Введение в рецептуру мучных кондитерских изделий муки из светлозерной ржи, тонкодисперсных порошков из корнеплодов моркови и свеклы столовой, цуката и джема из моркови с уменьшением доли вводимого сахара белого влияет на пищевую ценность готовых изделий (табл. 2).
Из расчетов видно, что у мучных кондитерских изделий на основе муки из светлозерной ржи с продуктами переработки овощей пищевая ценность преобладает (по сравнению с сахарным молочным печеньем «Семейный амбар» для детского питания — 4-й образец) в 6,04, 6,34 и 4,67 раза для 1-го, 2-го и 3-го образца соответственно. В основном изделия богаты антиоксидантами природного происхождения, такими как: Mg больше, чем в 1-м и 4-м образцах, для 2-го образца — в 3,14 и 3,0 раза, а для 3-го образца – в 3,83 и в 3,78 раза соответственно; Fe больше, чем в 1-м и 4-м образцах, для 2-го образца — в 3,05 и в 1,17 раза, для 3-го образца — в 4,09 и в 1,57 раза соответственно; B1 больше, чем в 1-м и 4-м образцах, для 2-го образца — в 2,05 и в 2,46 раза, для 3-го образца — в 2,0 и в 2,4 раза соответственно; в 1-м, 2-м, 3-м образцах (по сравнению с 4-м) преобладает содержание витамина A — в 32,74, 42,74 и 24,03 раза, бета-каротина — на 41,04%, 51,7% и 29,82%, витамина E — на 22,27%, 24,5% и 3,77% соответственно. С внесением муки из светлозерной ржи сорта «Солнышко» и продуктов переработки овощей изделия обогащаются: микроэлементами (Cu, Zn, Se, Co, Mn), витаминами (C, K, B5, B6), а также полиненасыщенными жирными кислотами омега-3 и омега-6, являющимися антиоксидантами, которые придают изделиям функциональные свойства. Энергетическая ценность ниже в изделиях на основе муки из светлозерной ржи (2-й и 3-й образцы) на 96,67% и 83,46% (по сравнению с 1-м образцом), а также на 14,72% и 1,51%, в отличие от 4-го образца. В 1-м образце энергетическая ценность выше, чем в 4-м, на 81,95% в связи с большим содержанием жира (на 11,55% больше), что предусмотрено технологией изготовления песочного печенья. Содержание пищевых волокон в 1-м, 2-м и 3-м образцах больше в 1,66, 36,61 и 72,42 раза, чем в 4-м образце, что указывает на диетические свойства продукта.
Мониторинг потребления корма экспериментальными животными всех групп показал, что его показатель поедаемости корма животными экспериментальных групп не имел достоверной разницы, следовательно, исследуемый продукт для животных в плане предпочтения не отличался от привычного рациона.
Развитие животных проходило практически с равной интенсивностью без видимых отклонений (табл. 3). Сохранность за период наблюдений во всех группах составила 100%. В течение первых 15 дней эксперимента наибольший прирост массы тела (7,0% и 7,95%) был отмечен в 4-й и 5-й экспериментальных группах, где корм заменяли на заварные пряники «Бал» и сахарное молочное печенье «Семейный амбар» для детского питания, а наименьший (6,25% и 6,6%) — во 2-й и 3-й группах, тогда как в контрольной группе прирост был равен 2,3%. В результате к 45-му дню эксперимента в контрольной группе прирост был равен 4,65%, самое высокое увеличение массы тела лабораторных крыс зафиксировано в 5-й группе (16,55%), что доказывает перенасыщение сахарного молочного печенья «Семейный амбар» для детского питания жирами и легкоусвояемыми углеводами, способствующими увеличению массы лабораторных животных. В опытных группах прирост меньше и составил: во 2-й — 15,1%, в 3-й — 15,2%, в 4-й — 15,95%. Данный показатель и наличие сложных углеводов в опытных мучных кондитерских изделиях, продлевающих чувство сытости и способствующих выведению токсинов и шлаков из организма, указывают на то, что мучные кондитерские изделия на основе муки из светлозерной ржи и продуктов переработки корнеплодов моркови и свеклы столовой можно рекомендовать для профилактики множества заболеваний.
Результаты исследования двигательных компонентов ориентировочной реакции и эмоциональной реактивности лабораторных крыс по методике «Открытое поле» представлены в таблице 4.
Поведение лабораторных крыс указывает на активность приспособления к факторам окружающей среды, воздействующим на животных. В начале эксперимента лабораторные животные испытывают некоторый стресс при помещении в экспериментальную установку «Открытое поле», что отражается на их поведении. На состояние активно-поисковой компоненты поведения животных указывают горизонтальная, вертикальная двигательная активность, «норковый рефлекс», пассивно-оборонительный — уровень дефекаций и умывание. Регулярное потребление мучных кондитерских изделий оказывает влияние на потребность и формирование двигательной активности, эмоциональные реакции, регуляцию метаболических процессов.
В результате эксперимента в контрольной группе лабораторных животных, находившихся на стандартном питании, было отмечено увеличение горизонтальной двигательной активности и исследовательской активности (табл. 4), тогда как по ориентировочной активности особых различий не выявлено.
В группах лабораторных животных, в рацион которых входили мучные кондитерские изделия, наблюдалось увеличение горизонтальной двигательной и исследовательской активности, за исключением 5-й группы лабораторных крыс (табл. 4). При этом более выраженное увеличение исследовательской активности (число обследуемых «норок»), а также общей двигательной активности было отмечено при употреблении животными мучных кондитерских изделий на основе муки из светлозерной ржи и продуктов переработки корнеплодов моркови и свеклы столовой. Достоверных различий по показателям ориентировочных реакций не было выявлено.
Исследование показало, что регулярное потребление мучных кондитерских изделий на основе муки из светлозерной ржи и продуктов переработки корнеплодов моркови и свеклы столовой способствует повышению уровня двигательной активности животных, а также отмечено более значимое увеличение показателей двигательных и исследовательских реакций лабораторных животных. В то же время отмечается, что исследовательская активность (количество обследованных «норок») и вертикальная двигательная активность (количество стоек) у 5-й группы лабораторных животных, в рацион которых внесено сахарное молочное печенье «Семейный амбар» для детского питания, меньше, чем в контрольной и других опытных группах. Это указывает на снижение метаболических процессов в организме животных и уровня эмоциональных реакций. При потреблении мучных кондитерских изделий во 2-й, 3-й и 4-й группах общая двигательная активность животных возрастает на 6,25%, 18,75% и 25% соответственно, а в 5-й группе уменьшается на 12,5% (по сравнению с контролем), что указывает на положительное влияние мучных кондитерских изделий на основе муки из светлозерной ржи и продуктов переработки овощей на самочувствие и эмоциональное состояние лабораторных животных.
Выводы
Исследовано влияние мучных кондитерских изделий на основе муки из светлозерной ржи и продуктов переработки овощей на поведенческие реакции, использованных в эксперименте лабораторных крыс.
Изучена динамика изменения массы тела лабораторных крыс. Показатель поедаемости корма лабораторными животными экспериментальных групп не имел достоверной разницы, следовательно, исследуемый продукт для животных в плане предпочтения не отличался от привычного рациона. К 45-му дню эксперимента самое высокое увеличение массы тела лабораторных крыс было зафиксировано в 5-й группе, в рацион которых входит сахарное молочное печенье «Семейный амбар» для детского питания, реализуемое в торговых сетях. Во 2-й, 3-й и 4-й опытных группах данный показатель меньше на 0,6–1,45%, что указывает на диетические свойства мучных кондитерских изделий на основе муки из светлозерной ржи и продуктов переработки корнеплодов моркови и свеклы столовой.
Регулярное потребление мучных кондитерских изделий на основе муки из светлозерной ржи и продуктов переработки корнеплодов моркови и свеклы столовой повышает активно-поисковую компоненту поведения лабораторных животных на 8,3–25,0% и 44,4–66,7% (по сравнению с контрольной и 5-й группами) соответственно. В то же время наблюдается незначительное повышение пассивно-оборонительной компоненты на 33,3%, в отличие от контрольной и 5-й групп, за счет увеличения количества дефекаций. Данное явление объясняется тем, что мука из светлозерной ржи и продукты переработки моркови и свеклы столовой содержат в своем составе пищевые волокна, которые в свою очередь удерживают воду в кишечнике и повышают осмотическое давление в его просвете, тем самым увеличивая объем фекалий.
Об авторах
Асия Рафаильевна Абушаева, аспирант, Саратовский государственный университет генетики, биотехнологии и инженерии им. Н.И. Вавилова, ул. Соколова, 335, Саратов, 410005, Россия
asiyatugush@mail.ru; https://orcid.org/0000-0002-0228-0523
Мадина Карипулловна Садыгова, доктор технических наук, профессор, доцент,
Саратовский государственный университет генетики, биотехнологии и инженерии им. Н.И. Вавилова, ул. Соколова, д. 335, Саратов, 410005, Россия
sadigova.madina@yandex.ru; https://orcid.org/0000-0002-9918-852X
Алтынай Бурхатовна Абуова, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник, Казахстанский научно-исследовательский институт перерабатывающей и пищевой промышленности, пр. Гагарина, д. 238, Алматы, 050060, Казахстан
a_burkhatovna@mail.ru; https://orcid.org/0000-0002-1987-8417
УДК 664. 684.5 DOI: 10.32634/0869-8155-2023-372-7-138-143
Сельское хозяйство, ветеринария, зоотехния, агрономия, агроинженерия, пищевые технологии
