Для чего водоросли накапливают йод

Для чего водоросли накапливают йод

Большая часть территории Российской Федерации находится в зоне риска развития йододефицитных заболеваний. Фактическое потребление йода жителем России составляет 40-80 мкг/сут., что в 2-3 раза меньше рекомендуемой нормы, распространенность эндемического зоба в России составляет от 15 до 40%, а в отдельных регионах до 80% [1]. Спектр йододефицитных заболеваний весьма широк и, помимо патологии щитовидной железы, в него входит целый ряд гинекологических, акушерских и неврологических заболеваний. Причем наиболее тяжелые состояния, связанные с дефицитом йода, ассоциированы с внутриутробными нарушениями развития плода. К ним относятся: эндемический кретинизм, неонатальный зоб, гипотиреоз, различные врожденные аномалии [1; 4]. По определению все йододефицитные заболевания могут быть предотвращены, тогда как изменения, вызванные нехваткой йода на этапе внутриутробного развития и в раннем детском возрасте, являются необратимыми и практически не поддаются лечению и реабилитации [7].

Перспективным направлением является создание йодсодержащих лекарственных препаратов на основе крупной морской бурой водоросли ламинарии японской (Laminaria japonica Aresch.). Современной формой переработки лекарственного растительного сырья является получение сухих экстрактов. Эту лекарственную форму отличает точность дозирования, удобство применения, стойкость к микробной контаминации, достаточно длительный срок годности. Новой лекарственной формой ламинарии японской является экстракт сухой (ООО НПО «Биомедицинские инновационные технологии», Россия), в состав которого входят альгиновые кислоты (26,71%), аминокислоты (11,1%), йод (0,0263%), который находится в экстракте преимущественно в виде йодидов и органически связанного йода [3].

Целью настоящего исследования явилось изучение влияния сухого экстракта ламинарии японской на строение и функцию щитовидной железы.

Материалы и методы

Для исследования использовали сухой экстракт ламинарии японской, который получали в ООО НПО «Биомедицинские инновационные технологии». Показатели качества и технологические характеристики полученного экстракта сухого полностью соответствовали требованиям нормативной документации на данную лекарственную форму. Влияние сухого экстракта ламинарии японской на строение щитовидной железы оценивали в эксперименте на крысах (n=30) обоего пола массой 250-300 г. Подопытных животных содержали в условиях вивария (с естественным режимом освещения; при температуре 22-24°; относительной влажности воздуха 40-50%) с использованием стандартной диеты (ГОСТ Р 50258-92). Исследования проводили в соответствии с правилами качественной лабораторной практики при проведении доклинических исследований в РФ (ГОСТ P 51000.3-96 и 1000.4-96), а также правилами и Международными рекомендациями Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых при экспериментальных исследованиях (1997). Перед постановкой эксперимента животные проходили карантин в течение 10-14 дней [5; 6].

В первой серии опытов подопытные крысы получали внутрижелудочно ежедневно в течение месяца экстракт ламинарии японской сухой в дозе 750 мг/кг (в пересчете на молекулярный йод 197 мкг/кг). Во второй серии опытов подопытные крысы получали экстракт ламинарии японской в дозе 45 мг/кг (в пересчете на молекулярный йод 11,92 мкг/кг), что соответствовало рекомендованной ВОЗ дозе йода. Максимальный объем растворителя для внутрижелудочного введения препарата составил 6 мл. Животные контрольной группы (n=10) получали внутрижелудочно изотонический раствор натрия хлорида в том же объеме, что и подопытные крысы.

На 31-й день животных под эфирным наркозом забивали и исследовали морфологическую структуру щитовидной железы. Для световой микроскопии фиксацию объектов проводили в жидкости Буэна при комнатной температуре в течение 24 часов. После стандартной гистологической проводки материал заливали в парафин. Парафиновые срезы толщиной 5 мкм окрашивали гематоксилин-эозином. На световом уровне с помощью окуляр-микрометра измеряли величину фолликулов щитовидной железы, коллоида, высоту тироцитов и диаметр их ядер.

Оценку влияния сухого экстракта ламинарии японской на функцию щитовидной железы проводили в эксперименте на кроликах (n=12) обоего пола, массой 3,8±0,1 кг. Перед началом эксперимента все подопытные животные были разделены на 2 группы. В первую группу вошли кролики, получавшие внутрижелудочно экстракт ламинарии японской в дозе 750 мг/кг (в пересчете на молекулярный йод 197 мкг/кг) ежедневно в течение 30 дней. Интактные животные, получавшие изотонический раствор натрия хлорида, составили группу контроля.

Изменение функции щитовидной железы контролировали по уровню гормонов трийодтиронина (Т₃) и тетройодтиронина (Т₄). Биохимические исследования выполняли в начале и в конце эксперимента, забор крови осуществляли из краевой вены уха в объеме 3-4 мл.

Содержание гормонов определяли методом иммуноферментного анализа, используя тест-системы (Beckman Coulter, США) с аналитической чувствительностью 0,5 мкг/л. Результаты иммуноферментного анализа учитывали с помощью иммунохимического анализатора Access (Beckman Coulter, США).

Результаты исследования обработаны статистически с применением стандартного пакета программ Microsoft Office Excel 2007. Размер выборки для сравнительного исследования при 5%-ном уровне значимости рассчитывали с использованием программы COMPARE 2 Version 2.57 WinPEPI 11.0. Для ряда выборок вычисляли среднюю арифметическую и среднюю квадратическую ошибку. Определение нормальности распределения переменных проводили на основании гистограмм распределения, величины асимметрии и эксцессы. Для оценки достоверности различий выборок применяли параметрические и непараметричкские методы. За достоверное принимали различие при уровне вероятности 95% и более (p 2

Источник

Для чего водоросли накапливают йод

12 элементов рифа. Галогены. ЙОД.

Йод. Третий галоген морской воды, после хлора и брома. Фундаментальный микроэлемент.

Основная роль иода в биологии животных.

Синтез пигментов. Атом йода требуется для создания молекул некоторых видов природных пигментов. Пигменты и протеины защитные: вырабатываются кишечнополостными книдариями и позвоночными с целью защиты от избыточного УФ освещения либо простой светорегуляции. Эффект флюоресценции кораллов под УФ и синей частью спектра – косвенное явление, связанно как раз с наличием этих протеинов и пигментов ( а также релятивных типов), так как пигменты, белки и каротиноиды, защищающих животное от той или иной длины волны лишь в небольшом количестве способны к флуоресценции под излучением с длиной волны 390-420 нМ. Синтез нежно-розового пигмента стилофор и тубастрей также невозможен без атомов йода. Многие зелёные пигменты (в том числе, из тканей кораллов эуфилия, цинарина, фунгия, циклозерис, мерулина, фавитес, хиднофора) в своей молекуле содержат атом йода.

Обмен веществ. Незаменимый элемент липидного обмена у кораллов, членистоногих и рыб. В процессах метаболизма белка участвует, как вспомогательный элемент наряду с атомами хлора и селена. У позвоночных обитателей аквариума (рыб) йод является важнейшим компонентом белков клеток печени, чешуи, органов репродукции. Молекула йода входит в состав гормонов роста позвоночных.

Газообмен. В процессах газообмена у морских обитателей, населяющих морские аквариумы, йод участвует не всегда, отдавая первенство более сильным галогенам: хлору и брому

Иммунная система. В тканях кораллов и низжих беспозвоночных йод выполняет частично антибактериальную функцию (именно и также отчасти вследствие чего кораллы неплохо переносят «купание» в йодсодержащих лекарствах, при этом паразитические моллюски и черви успевают погибнуть). В тканях некоторых иглокожих йод в составе гемолимфы также выполняет барьерные функции. У позвоночных рыб йод, как и у человека, выполняет множество регуляторных функций, включая и иммунную систему.

Формирование скелета. Членистоногие – особенно яркий пример нуждающихся в элементарном йоде организмов. Йод – важный компонент для правильного и благоприятного процесса линьки. Линька- довольно сложный процесс, но выявлено чёткое влияние концентрации йода на формирование кутикулы (нового покрова) клетками гиподермы, на процесс отделения экзувия (старого экзоскелета) и как элемента, способствующего быстрейшей минерализации нового покрова. Самое характерное проявление начинающегося дефицита йода при линьке ракообразных это «кривые» или укороченные усики животных, отсутствие интереса к еде после линьки. Также огромное влияние йода на формирование скелета выявлено у морских ежей, многих видов морских звёзд, а также у кораллов семейств Acropora и Seriatropora. У офиур и морских звёзд также выявлена чёткая зависимость темпов регенерации конечностей от концентрации йода в воде. При брутто-концентрации (сумма йодид+йодат) от 0,1 мг/л до 0,04 мг/л регенерация проходит успешно. При снижении содержания йода мнее, чем 0,030 мг/л процессы регенерации замедляются, при концентрациях ниже 0,025 мг/л у офиур отмечена неспособность к заживлению травм. Морские лилии при содержании йода менее 0,025 мг/л перестают питаться.

Из всего вышесказанного следует, что недостаток йода может сильно ингибировать многие процессы жизнедеятельности животных, и его восполнение является важной задачей аквариумиста, чей риф должен процветать, а не «выживать». Биосистема кораллового рифа-очень сложный многоуровневый механизм. В вопросе подхода к задачам такой сложности нельзя подходить однобоко и пытаться «ускорить или улучшить» параметры воды в надежде получить яркую окраску гидробионтов или ускоренный рост животных.

У кораллов синтез пигментов, содержащих железо, никель, марганец, бром и фтора практически ингибирован, большинство кораллов утратило светло-зелёный пигмент. Книдарии семейств Zoantidae изменили не только окраску, но и морфу, прекращён рост колоний при любых типах и режимах освещения и питания. У кораллов семейств Seriatropora неправильно формируется скелет и утрачивается розовый пигмент. У рыб семейства помацентровые усложнено дыхание. При данной концентрации отмечена гибель сидячих медуз, некоторых видов моллюсков и большинства плоских червей.

Извлечение йода из воды.

Главный вопрос: «нужно ли добавлять йод в рифовый аквариум?» остаётся открытым, так, как бездумное применение оного может привести к не позитивным последствиям. Очевидно, что йод – важный элемент, но не менее очевидно, что он также и токсичен в высоких концентрациях. Не рекомендуем дозировать йод в аквариум с 1 креветкой, если вы узнали, что данный элемент «просто полезен» для ракообразных.

*Система без внесения добавок, смен воды. Солевая смесь: рифовая соль MK ReefAdvanced, поддерживаемый удельный вес:1,025 кг/л. T=25 oC.Объём воды: 360 л. Восполнение воды : II RO вода, 5 мкСм/см. Оснащение: флотатор MKJ-8 Qном. Возд.1200 л/ч. Замкнутый биоценоз без позвоночных. Источники энергии: свет и беcфосфатная смесь аминокислот BioEnergy A. Срок эксперимента: 5 месяцев. Основное население: высшие водоросли, членистоногие, книдариевые, кольчатые черви, моллюски. Средняя наполненность (1 условный (от 40мм) + 6 малых (до 10 мм) организмов на 3 л воды) Начальный уровень брутто концентрации I = 0.057 мг/л. Конечный – 0,014 мг/л.
** Термин «Мощная флотация» означает в данном случае расход воздуха флотатора, превышающий пропорцию 1 номинальный литр воздуха на 1 литр аквариумной воды в час.

Источник

ЛАМИНАРИЯ КАК ЙОДСОДЕРЖАЩИЙ КОМПОНЕНТ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПРОДУКТА

1 Кандидат сельскохозяйственных наук, 2 кандидат технических наук,

Белгородский государственный аграрный университет имени В.Я. Горина

ЛАМИНАРИЯ КАК ЙОДСОДЕРЖАЩИЙ КОМПОНЕНТ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПРОДУКТА

Аннотация

Проведен сравнительный анализ химического и минерального составов, показателей безопасности ламинарии японской и слоевищ ламинарии для изучения возможности их использования в технологии мясных продуктов. Изучены их функционально-технологические свойства. Определены нормы введения ламинарии и разработаны рецептуры нового вида мясных полуфабрикатов. Проведённые на готовых продуктах исследования показали, что потребление 200 г разработанного нового вида рубленых полуфабрикатов плескавиц «Морских» и «Морских оригинальных» позволит компенсировать суточную норму потребления йода при достаточно высоких пищевых показателях.

Ключевые слова: ламинария японская и слоевища ламинарии, модельные фаршевые системы, функционально-технологические свойства функциональный продукт, плескавицы.

1 PhD in Agriculture, 2 PhD in Engineering,

Belgorod State Agrarian University named after V. Gorin

LAMINARIA AS IODINE-CONTAINING COMPONENT IN FUNCTIONAL PRODUCT PRODUCTION

Abstract

The paper presents the comparative analysis of the chemical and mineral compositions, safety parameters of Japanese laminaria and laminaria’s thallus to study the possibility of their usage in a meat products technology. Their functional and technological properties are studied as well. The norms for the introduction of laminaria have been determined and the recipes for a new type of meat semi-finished products have been developed. The studies were carried out on finished products and showed that the consumption of 200 g of the developed new type of chopped semi-finished products of pleskavicas “Sea” and “Sea original” will compensate for the daily amount of iodine intake at sufficiently high food indices.

Keywords: Japanese laminaria and laminaria’s thallus, model forcemeat systems, functional and technological properties of the functional product, pleskavicas.

Широко известно, что современные биологически активные добавки производятся на основе природных компонентов, как правило, растительного и минерального происхождения. Истинным кладезем биологически активных веществ являются морские водоросли.

Ламинария имеет в своём составе большое количество легко усваиваемого йода (в среднем до 0,3% от сухого веса), связанного с органическими молекулами. Поэтому он легко усваивается организмом человека, нормализуя функции щитовидной железы. По содержанию йода ламинария далеко опережает все известные наземные лекарственные растения [1, С. 59].

Йод относится к числу микроэлементов, образующих биологически активные соединения, которые имеют большое значение для жизни и здоровья человека.

К основным методам алиментароной коррекции йодной недостаточности можно отнести прямое йодирование продуктов препаратами органического и неорганического йода, а также использование в пищевых технологиях комплексных соединений йода с различными пищевыми продуктами и вещевствами.

Поэтому, в настоящее время целесообразно внедрение в состав мясопродуктов сырья, содержащего йод, так как они позволяют решать одну из главные проблем современного человека – дефицит йода в организме человека [2, С. 90], [10].

Проанализировав проблемы йододефицита, было решено разработать новый вид продукта функционального назначения за счет введения ламинарии в рецептуру рубленых полуфабрикатов из мяса птицы, т.к. рынок полуфабрикатов из мяса птицы имеет тенденцию развития и большого спроса, а продукты функционального назначения сейчас очень актуальны. Также новым является изучение функционально-технологических свойств на данной группе продуктов и определение остаточное содержание йода после термической обработки.

На первых этапах исследования, для обоснования целесообразности использования ламинарии для обогащения мясных продуктов органической формой йода и расчета оптимальной дозировки внесения ее в продукт, был проведен сравнительный анализ химического, минерального состава и показателей безопасности ламинарий.

Полученные результаты представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Химический состав, содержание минеральных веществ и витаминов в ламинариях

Продолжение Таблицы 1

Наличие большого количества минеральных веществ в ламинарии (в норме превышающие суточную), позволяет использовать ее как добавку функционального назначения в мясных продуктах, с целью профилактики недостатка потребности некоторых особо важных элементов в организме человека, в частности йода. Сравнительный анализ химического, минерального составов, показателей безопасности ламинарии японской (Laminaria japonica) и слоевищ ламинарии (Laminaria thalli), показал, что ламинария японская в своем химическом составе имеет большее содержание йода, поэтому ее целесообразней использовать в технологии функциональных мясопродуктов.

Пищевые продукты из водорослей значительно уступают пищевым продуктам, приготовленным из наземных растений, по содержанию и качественному составу белков и углеводов. Однако они обладают ценными свойствами, которыми не обладает растительное пищевое сырье наземного происхождения. К таким свойствам относится:

способность поглощать большое количество воды и увеличиваться при этом в объеме;

содержание специфичных для морской растительности коллоидных полимеров (агар, альгиновые кислоты, и другие) и маннита;

более высокое, чем в наземных растениях, содержание разнообразных макро- и микроэлементов.

Способность поглощать значительные количества влаги обуславливает ее эффективное применение в качестве стабилизатора фаршевой структуры при изготовлении продуктов, содержащих гидратированные животные и растительные белки и эмульсии на их основе [4, С.23], [5,С.253].

На следующем этапе были проведены исследования по изучению функционально-технологических свойств ламинарии японской Laminaria japonica) и слоевищи ламинарии (Laminaria thalli) (таблица 2).

Таблица 2 – Функционально-технологические свойства ламинарий

Согласно данным полученным в ходе исследований, водопоглощающая способность выше у ламинарии японской (159%), чем у слоевищ ламинарии (146%). Следовательно, можно сделать вывод о хорошей способности ламинарии японской поглощать большое количество воды, что позволит сверх рецептуры на мясное сырье, добавлять воду.

Концентрация водородных ионов (рН) у образцов в среднем равна 7,15. На функциональные характеристики мясного сырья, этот показатель должен влиять положительно, т.е. не оказывать действие на стабильность фаршевых систем[8].

Степени набухаемости у слоевищ ламинарии выше, чем у ламинарии японской на 124 %, что свидетельствует о более высокой степени поглощаемости воды матрицей белка ламинарии.

Для оценки влияния степени гидратации ламинарии на качество и выход готовых изделий была изучена водоудерживающая и гелеобразующая способность при различных уровнях гидратации, которую проводили в соотношении от 1:6 до 1:20. Образцы были гидратированы водой и выдержаны при комнатной температуре 17 часов, после чего часть набухшей ламинарии была взята на определение водоудерживающей способности, а часть на гелеобразующую способность. Обладание этими свойствами обуславливает ее эффективное применение в качестве стабилизатора фаршевой структуры при изготовлении продуктов, содержащих гидратированные животные и растительные белки и эмульсии на их основе [4,С 27], [9].

В ходе эксперимента были получены данные по выходным параметрам водоудерживающей способности, обуславливающие степень гидратации ламинарии[6]. Полученные экспериментальные данные представлены в графике на рисунке 1.

Рис. 1 – Водоудерживающая способность ламинарии

По полученным данным видно, что количество отделившейся влаги возрастает с увеличением гидратации ламинарии. Анализируя полученный график, установлено, что резкое изменение отделившейся влаги наблюдается при гидратации слоевищ ламинарии – 1:10, а при гидратации ламинарии японской – 1:6. Следовательно, можно отметить, что наилучшая степень гидратации находится в промежутке 1:6 и 1:9.

Подведя итоги проведенных исследований, выяснили, что ламинария обладает хорошей способностью удерживать воду, что в дальнейшем должно положительно повлиять на количественные (выход) и качественные (сочность, вкус, консистенция) показатели готовых изделий.

Было установлено, что в сухой ламинарии содержится йода 372,0 мг/кг [7]. Переводя это значение в микрограммы, получаем содержание йода в 1 кг ламинарии 372000 мкг/кг, а суточная норма потребления йода составляет 150-200 мкг. Следовательно, чтобы удовлетворить эту норму необходимо употребить 0,00025 кг сухой ламинарии.

На основании проведенных расчетов произвели выработку мясных рубленых полуфабрикатов. За контрольные образцы были взяты: рецептуры плескавицы «Столичной» (Контроль 1) и плескавицы с огурцами и сыром «Фантазия» (Контроль 2), на основании которых были выработаны опытные образцы с 30 % введением 1:6 ламинарии частично заменив мяса механической обвалки.

Для определения влияния термической обработки на остаточное количество йода в продукте произвели термическую обработку следующими способами: обжаривание в жиру, запекание, варка на пару.

Остаточное содержание йода после термической обработки представлены в таблице 4.

Таблица 3 – Остаточное содержание йода в охлажденных и термически обработанных образцах

Анализируя полученные результаты по содержанию йода в образцах, установили, что наибольшая концентрация йода у образца плескавицы обжаренной в жиру «Морской оригинальной», т.к. в данном образце были наибольшие потери при термообработке (рисунок 2). Устанавливая прямую зависимость концентрации йода от потерь влаги при термической обработки, видим, что образцы, приготовленные на пару, имеют наименьшее количество йода, хотя потери влаги в данных образцах наименьшие.

Рис. 2 – Зависимость потерь влаги новых видов мясных рубленых полуфабрикатов от вида обработки

Устанавливая прямую зависимость концентрации йода от потерь влаги при термической обработки, видим, что образцы, приготовленные на пару, имеют наименьшее количество йода, хотя потери влаги в данных образцах наименьшие.

Остаточное содержание йода в опытных образцах, по сравнению с контрольными образцами, больше в 3 раза, что свидетельствует о целесообразности производства нового вида продукта и его функциональном назначении. При употреблении 200 грамм плескавицы «Морской» жаренной (традиционная термическая обработка для рубленых полуфабрикатов), поступление йода в организм составит 40 мкг, которые составляют 15- 50% от суточной нормы. Следовательно, разработанный продукт является функциональным и рекомендуется различным группами населения с целью йодпрофилактики, в том числе взрослым и подросткам и особенно беременным и кормящим женщинам [3, С.57].

Проведенная органолептическая оценка готовых изделий, дала возможность сделать вывод о том, что введение ламинарии японской в рецептуру плескавиц на вкусовые характеристики мясопродуктов не оказало большого влияния. На разрезе ламинария визуализировалась частично в виде небольших зеленых вкраплений, что придавало эстетический вид, который комиссия расценила как введение в рецептуру плескавиц традиционных петрушки или укропа, однако термическая обработка в значительной мере разъединила мнения дегустаторов – предпочтение получили образцы жаренные.

Результаты исследования послужили основанием для разработки проекта ТУ, ТИ на новый вид продукта функциональной направленности – плескавицы «Морские» и «Морские оригинальные».

Список литературы / References

Список литературы на английском языке / References in English

Источник