ВВЕДЕНИЕ:

Несбалансированное питание – одна из наиболее актуальных проблем современного общества, так как именно этот аспект влияет на качество жизни людей и ухудшает иммунные способности организма. Несбалансированный рацион обусловлен малым количеством фруктов, овощей, орехов, семян, цельного зерна, морепродуктов, содержащих омега-3 жирные кислоты, и большим содержанием натрия, генетически модифицированных и промышленно переработанных рафинированных продуктов, пищевых добавок, красителей и фастфуда [1]. На данный момент рынок перенасыщен различными биодобавками, поэтому возникают трудности с осознанным выбором оптимального продукта, вследствие чего необходима разработка комплексного препарата, способного восполнить минимальную суточную потребность в питательных веществах.

Макро- и микроэлементы являются одними из важнейших веществ, поступающих с пищей, так как без них невозможно нормальное развитие организма [2]. При нехватке даже одного нутриента биохимические или физиологические процессы могут замедляться или прекращаться, что отрицательно влияет на жизнедеятельность в целом. Причем обязательно наличие как макроэлементов, обеспечивающих человека энергией и являющихся строительным материалом для обновления клеточного состава органов и тканей, так и микроэлементов, которые участвуют в обменных и иммунных процессах [3].

На сегодняшний день многие люди не имеют возможности сбалансировано питаться ввиду отсутствия достаточного свободного времени, низкого качества продуктов питания, стрессовых обстоятельств жизни и финансовых вопросов [4,5].  А развитие концепции fast-food лишь усугубляет проблему, так как подобная пища не предоставляет набор веществ, в которых нуждается организм [6]. Обработка также снижает количество нужных организму макро- и микроэлементов. Так, например, термическая обработка пищи, являющаяся одной из основных, влияет на белковые структуры, нарушая их структуру и свойства, что приводит к снижению полезного воздействия еды [7]. Более того, некоторые сочетания продуктов могут не удовлетворять условиям для усвоения необходимых нутриентов [8]. Учитывая тот факт, что не все готовы тратить время на подбор нескольких добавок для коррекции суточного рациона, создание единого продукта, объединяющего нутриенты, станет панацеей для мирового сообщества и позволит снизить заболеваемость за счет коррекции факторов риска и повышения защитной способности иммунной системы.

Таким образом, уникальность данной работы состоит в разработке исчерпывающего состава пищевой биодобавки, которая будет включать в себя все нужные нутриенты в минимальной суточной дозе, дабы предотвратить болезни, ассоциированные с недостатком нутриентов.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ:

1. Виды нутриентов и их функции в организме.

1.1. Макронутриенты.

Углеводы преобладают в рационе человека, так как являются основным источником энергии, а также входят в состав таких молекул как АТФ, ДНК и РНК [9]. Одним из сложно перевариваемых человеческим организмом углеводов является клетчатка, необходимая для снижения «плохого холестерина» в крови, регулирования перистальтики кишечника, поддержания его микрофлоры, участвующей в синтезе витаминов группы В и К [10].

Кроме углеводов важным источником энергии являются жиры, которые, помимо этого, также выполняют строительную функцию в клетках, а жирные кислоты, содержащиеся в липидах, используются при синтезе биологически активных веществ. Часть жирных кислот, например, линолевая и 𝛼-линоленовая кислоты, являются незаменимыми, поэтому необходимо обеспечить их доступ с пищей для полноценной работы организма. Эти кислоты выполняют следующие функции: снижают артериальное давление за счёт уменьшения уровня ангиотензинпревращающего фермента в аорте, повышают чувствительность к инсулину и предотвращает гипергликемию, регулируют липидный обмен [11].

Еще одним важным макронутриентом является белок, который в организме выполняет различные функции: ферментную, структурную, регуляторную, защитную, энергетическую, сигнальную, рецепторную и транспортную. Примечательно то, что именно за счет белковой пищи человек может восполнить запас незаменимых и полузаменимых аминокислот (эссенциальных), которые не синтезируются организмом самостоятельно. Недостаточность их поступления приводит снижает когнитивную деятельность, повышает риск развития деменции, нарушению роста и развитию ребенка, снижению иммунного ответа [11-14]. Вследствие данной особенности необходимо обеспечивать их постоянное поступление в организм человека.

1.2. Витамины.

Роль каждого витамина в организме индивидуальна.

Так, например, витамины A и D играют ключевую роль в поддержании желудочно-кишечного гомеостаза. Как эпителиальные, так и большое количество иммунных клеток желудочно-кишечного тракта экспрессируют рецепторы витаминов A и D [15]. Некоторые клинические данные показывают, что дети с достаточным количеством витамина А имеют более разнообразные микробные сообщества по сравнению с детьми с дефицитом витамина А [11].

Витамин С играет важную роль в регуляции когнитивных функций мозга, участвует в созревании и дифференцировке нейронов, в образовании миелина и модуляции холинергической̆, катехолинергической и глутаминергической систем. Витамин В6, в свою очередь, участвуя в обмене веществ, влияет на функционирование центральной и периферической нервной системы. Витамин Е, известный своей антиоксидантной функцией, способствует еще и предотвращению развития инфекций верхних дыхательных путей̆, а витамин К необходим для синтеза белков, которые отвечают за коагуляцию крови. Витамин В1, также известный как тиамин, после попадания в организм переходит в активную форму и участвует в метаболизме углеводов и аминокислот [15].

Витамин В12 необходим для метаболизма жирных кислот и кетогенных аминокислот, что обуславливает его необходимость для поддержания постоянства всех метаболических процессов организма. Рибофлавин, или же витамин В2, тоже является коферментом для многих биохимических процессов. А репликация ДНК, которая лежит в основе сохранения и передачи генетической информации между клетками, происходит при участии фолиевой кислоты (витамин В9), недостаток которой увеличит вероятность появления раковых клеток [15].

Никотиновая кислота, также известная как ниацин, принимает участие в окислительно-восстановительных реакциях организма и других обменных процессах. Холин же на сегодняшний день не относят к витаминам, но нельзя отрицать тот факт, что его роль для организма колоссальна: он принимает участие в биосинтезе фосфолипидов, бетаина, а также одного из нейромедиаторов – ацетилхолина. [15]

Пантотеновая кислота, или же витамин В5, при попадании в организм превращается в пантетин, который входит в состав кофермента А, необходимого в метаболизме жиров, белков и углеводов. Еще одним коферментом, участвующем в регуляции жирового и белкового баланса является витамин В7 или биотин [15].

1.3. Минералы.

Важную роль для человеческого организма играют и различные минералы. К примеру, кальций, натрий, калий и хлор являются внутриклеточными посредниками, которые отвечают за различные процессы: поддержание клеточного гомеостаза,  сокращение мышечных клеток, секрецию нейромедиаторов и гормонов.[16]

Хром участвует в процессах метаболизма, медь регулирует активность хондро- и остеобластов, а дефицит цинка приводит к нарушению пролиферации, дифференцировки и активации лимфоцитов [11].

За крепость и здоровье зубов отвечает фтор, а для синтеза тиреоидных гормонов щитовидной железе необходим йод. Гем, являющийся структурной единицей гемоглобина, содержит железо. Магний является кофактором многих реакций, протекающих в организме и оказывает нейропротективное действие за счет воздействия на NMDA-рецепторы, а марганец оказывает влияние на состояние половых желез [16].

Участие в обмене азота в организме а также в тканевом дыхании принимает молибден, фосфор входит в состав фосфолипидов, фосфопротеидов и других структурных молекул организма. Селен оказывает большое влияние на организм за счет помощи в усвоении йода и витамина Е [16].

2. Анализ рациона современного человека.

На сегодняшний день исследования показывают, что люди не потребляют достаточного количества нутриентов с пищей и вынуждены дополнять рацион с помощью витаминных добавок для поддержания нормального нутриентного состава (см. Приложение Рис. 1) [17].

Для решения вышеобозначенной проблемы мы инициируем выполнение работы, сущность которой заключается в создании нутриент-концентрата ежедневного применения со всеми необходимыми для организма макро- и микроэлементами, что позволит скорректировать рацион и избавит от необходимости подбирать пищевые добавки в индивидуальном порядке. Но концентрация нутриентов будет рассчитана по минимальной суточной норме во избежание гипервитаминоза, так как люди с пищей все равно употребляют некоторое количество нужных организму веществ. На основе этих заключений мы выдвигаем следующую гипотезу: если определить среднее значение нужных организму нутриентов в день, то сможем разработать требования к биохимическому составу пищевой добавки.

Важно учесть, что рецепт нутриент-концентрата не может быть универсальным для всех людей, поэтому мы считаем рациональным разделять микс-пакеты на мужские и женские, а также по возрастным группам.

В качестве примера рассчитаем оптимальное значение нутриентов для мужчин и женщин в возрастной группе 20-30 лет. Подсчет основан на необходимом рационе для человека средних параметров: для мужчин - 25 лет, 179 см, 81 кг; для женщин - 25 лет, 166 см, 63 кг [18] с низким уровнем физической активности (см. Приложение Таблицы 1-3). Данные, на основе которых рассчитывались дневные потребности всех элементов, получены с помощью DRI Calculator for Healthcare Professionals [19].

            ЗАКЛЮЧЕНИЕ:

Основываясь на полученных значениях суточной потребности в макро- и микронутриентах, можно разработать микс-концентрат, подходящий для употребления людям, не следящим за своим рационом, имеющим проблемы с аппетитом или с восполнением количества нутриентов в связи с региональными и климатическими особенностями. Также значительным преимуществом является тот факт, что нет необходимости осуществлять индивидуальный подбор пищевых добавок, что экономит время и финансовые ресурсы каждого человека, не снижая при этом эффективности продукта.

При массовом выпуске и хорошей распространяемости микс-концентрата к 2100 году ожидаются следующие улучшения: снизится риск заражения паразитарными, бактериальными и вирусными заболеваниями ввиду недостаточной обработки пищи, улучшится социально-экономическое обеспечение неблагополучных регионов, а также  снизится уровень людей, страдающих ожирением, что является насущной и прогрессирующей проблемой в современном мире [20].

На данный момент мы понимаем, что создать такой микс-концентрат с имеющимися технологиями затруднительно, ведь между некоторыми компонентами существует биохимическая несочетаемость, не позволяющая объединить нутриенты в один состав. Поэтому существует вероятность необходимости разделения полученной добавки на два пакета для утреннего и вечернего приема соответственно, чтобы устранить антагонистические влияния компонентов друг на друга. Также для простого употребления необходимо разработать удобную форму выпуска, например, в виде дой-пака, чтобы применение добавки не требовало специальных методов или особых условий.

При систематическом употреблении этого продукта ожидается улучшение иммунных способности организма, что в свою очередь приведет к повышению качества жизни и снижению рисков развития заболеваний в популяции.

Файлы:

• Горизонт_финал2.docx