ОКИСЛЕНИЕ В РЫБНЫХ МАСЛАХ И ВЛИЯНИЕ НА ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА

09.06.2022

Оглавления

При написании статьи за основу взят норвежский отчет Rapport nr. 173\2009, подготовленный фондом Rubin, при содействии Министерства рыбного хозяйства Норвегии, Фондом исследований промышленности рыболовства и аквакультуры, Норвежского Исследовательского  Института, Федерации рыболовства и аквакультуры (FHL).

Зачем фокусироваться на рыбьем жире, окислении и влиянии на здоровье?

Производство масел омега-3 в мире сегодня в основном основано на импорте рыбных масел из Южной Америки. Важной причиной этого является дешевизна и хорошая концентрация жирных кислот EPA и DHA.

Однако в Норвегии есть лучшее сырье, которое в свежем виде может быть переработано в масло с высокой степенью свежести и, следовательно, с низкой степенью окисления. И это является конкурентным преимуществом для добросовестного норвежского производителя омега-3.

Доказано, что масла, бережно экстрагированные из свежего сырья, более устойчивы к окислению, чем масла, полученные из менее качественного сырья.

В этой статье содержится обзор научных знаний об окислении липидов и воздействии на здоровье.

Качество рыбьего жира и здоровье.

Южноамериканский рыбий жир особенно богат длинноцепочечными омега-3 жирными кислотами, но часто проходит много времени с момента улова через производство и транспортировку, пока сырье достигнет места назначения. Это может вызвать инициирование окисления в маслах. Новая директива ЕС по гигиене установила ограничение, согласно которому рыба должна быть переработана в течение 36 часов с момента вылова, если она хранится без охлаждения и если масло предназначено для потребления человеком. Но даже 36 часов без охлаждения – это невероятно большой срок.

Самым большим преимуществом рыбьего жира из трески, является то, что мы в Норвегии можем перерабатывать  жир печени трески непосредственно из нашего собственного сырья и, таким образом, избегать длительной транспортировки и хранения с повышенным риском окисления и порчи масла. В результате получается более свежее масло более высокого качества, в то время как хранение и транспортировка могут тщательно контролироваться.

Когда свежее сырье очищено правильным образом, масло не будет иметь плохой вкус и запах, и его можно будет добавлять в пищу, не вызывая отвращения к конечному продукту. Хотя уровень  омега-3 жирных кислот в натуральном норвежском рыбьем жире немного ниже, чем в южно-американских концентратах, удается добиться очень высокого качества благодаря высокой степени свежести сырья. Это привело к тому, что норвежские масла получают преимущества для здоровья по сравнению с другими морскими маслами на рынке. В последние годы наблюдается большой интерес к использованию рыбьего жира для противодействия ряду заболеваний, и положительное влияние масел на здоровье бесспорно. Употребление окисленного масла будет уменьшать положительный эффект на здоровье.

Например, будет «здоровее» принимать 100 мг DHA из неокисленного масла по сравнению с приемом 150 мг DHA из слабо окисленного масла.

 Также большое внимание уделяется возможной связи между окислительным повреждением и развитием заболевания, о чем свидетельствует тот факт, что в среднем публикуется более 10 научных статей в день (в мире) на тему окисления и укрепления антиоксидантной защиты при заболеваниях, связанных с окислительным стрессом (Blomhoff et al., 2004). Было проведено ряд исследований, результатом которых стало заключение, что накопление продуктов окисления в организме коррелирует с различными болезненными состояниями, такими как атеросклероз (Nourooz-Zadeh et al., 1996, Estebauer et al., 1992), диабет (Novotny et al., 1994), рак (Chaudhary et al. 1994 г.), болезнь Паркинсона (Yoritaka et al. 1996), болезнь Альцгеймера и преэклампсия (Staff and Havorsen 2003).

В обзорной статье Turner et al. (2006) обсуждают, ограничивается ли положительное воздействие рыбьего жира на здоровье продуктами окисления. Тернер задается вопросом, может ли окисленный жир способствовать развитию атеросклероза (атеросклероза) и тромбоза. Качество рыбьего жира сильно различается в зависимости от времени года, вида, географического происхождения, половой зрелости и обработки сырья. Важно содержание как пероксидов, так и вторичных продуктов окисления, но основное внимание уделялось гидропероксидам. Большинство исследований были сосредоточены на пероксидах линолевой кислоты и термически окисленных маслах из подсолнечного масла, богатого линолевой кислотой. Есть признаки того, что потребление окисленных жирных кислот может влиять на различные биомаркеры, в том числе на липидный обмен, окислительные реакции, стресс и сосудистые функции. В отчете рекомендуется, чтобы дальнейшие эксперименты включали анализы уровня гидроперекисей в начале и в конце экспериментов, какие антиоксидантные системы были использованы, а также состав жирных кислот.

Стадии окисления

Автоокисление часто делят на три фазы: инициацию, цепную реакцию и прекращение.

Образование свободных радикалов при инициировании может быть связано с нагреванием или фоторазложением гидропероксидов, прооксидантов, таких как ионы металлов или ультрафиолетовое излучение. Свободный радикал – это молекулярное соединение, имеющее неспаренный электрон и, таким образом, очень реакционноспособен. Инициация также может начинаться через реакцию в атоме углерода в α-положении по отношению к двойной связи за счет потери водородного радикала в присутствие металла, тепла или света. Это обеспечивает липидный или алкильный радикал, который может реагировать с кислородом и образует пероксильный радикал в цепной реакции.

Терминация включает образование нерадикально стабильных продуктов, что вызывает остановку реакции. Так как автоокисление – это химическая реакция с низкой энергией активации, ее нельзя остановить понизив температуру. Оно также не зависит от света.

Скорость варьируется в зависимости от различных жирных кислот. Линолевая кислота, например, окисляется в 64 раза быстрее чем олеиновая кислота, а линоленовая кислота окисляется в 100 раз быстрее олеиновой кислоты.

Окислительная прогорклость может иметь экспоненциальное развитие, если доступ к кислороду не ограничен. Начальная фаза может различаться по продолжительности, но скорость цепной реакции может резко возрасти. Свободные радикалы являются частью этой цепной реакции. Во время формирования гидропероксиды часто реагируют с другими свободными жирными кислотами, так что они также начинают путь к гидропероксидам. Таким образом, образование гидропероксидов становится одной из цепной реакции. Гидропероксиды нестабильны и могут разлагаться на более или менее стабильные (вторичные) конечные продукты, такие как спирты, альдегиды, кетосоединения и т. д. Вместе эти и другие конечные продукты составляют то, что мы ассоциируем с прогорклым запахом и вкусом.

Окисление in vivo

Окисление в организме существенно отличается от того, что происходит, например, в масле. Сжигание организмом пищи для получения энергии основано на свободнорадикальных реакциях. Тем не менее, у самого тела есть собственная система, которая позаботится о любых свободных радикалах, сбившихся с пути. Делать это он может как ферментативно, так и с помощью собственных антиоксидантов. Такие системы также встречаются во всей пищеварительной системе и являются частью защиты организма от нежелательных веществ.

Существует ряд методов измерения окисления масла или продуктов на основе масла.

Однако, когда масло попадает в организм, оно подвергается воздействию ряда различных условий, и масла будут гидролизоваться в зависимости от доступных активных ферментов. При потреблении масел мы также получаем ряд побочных продуктов из масла, большинство из которых являются продуктами окисления в виде пероксидов, полимеров или чистых продуктов расщепления в результате деградации цепи.

Чтобы обнаружить какие-либо негативные последствия для здоровья от масел, богатых продуктами окисления, необходимо измерить ряд параметров, такие как различные маркеры, обнаруженные в крови и моче экспериментальных животных и людей (см. Таблицу 1 ниже). Например, есть убедительные доказательства того, что существует связь между уровнем (и степенью окисления) липидов в крови (холестерина) и развитием сердечно-сосудистых заболеваний (Verschuren et al 1995, Holvoet 2004 г., Имазу 2008 г.). Существует также ряд маркеров других заболеваний, таких как аутоиммунные нарушения и дисбалансы в иммунной системе.

Ненасыщенные жирные кислоты выполняют важные функции в биологических системах, таких как клеточные мембраны, но они также подвергаются окислению (Girotti 2001). Эндогенное перекисное окисление ненасыщенных жирных кислот хорошо изучено, и было показано, что полиненасыщенные жирные кислоты омега-6 превращаются в альдегиды в виде 4-гидрокси-транс-2-ноненаля (4-HNE), который участвует в развитии заболеваний (Esterbauer 1991) и считается возможным фактором развития сердечно-сосудистых заболеваний, аутоиммунных заболеваний, а также болезни Альцгеймера и рака (показаны только в клеточных экспериментах) (Zarkovic 2003, Uchida 2007). Поэтому в настоящее время особое внимание уделяется изучению эффектов таких эндогенно продуцируемых альдегидов (Zarkovic 2003, Lee 2000, Lee 2002, Zanetti 2003, Eckl 2003). Несмотря на то, что таким оксигенированным альдегидам в клетках и тканях уделялось большое внимание в исследованиях, связанных со здоровьем человека, было проведено минимальное количество исследований образования и присутствия этих вредных соединений в пищевых продуктах (Guillen 2009). Сюда также относятся полимеры из окисленных масел.

С другой стороны, относительно много известно о воздействии на здоровье свободных радикалов в организме. Активные формы кислорода (АФК) являются продуктами нормального метаболизма в клетке. АФК могут оказывать как положительное, так и отрицательное воздействие на здоровье (Valko et al., 2006). Благотворное влияние АФК на здоровье проявляется при низких концентрациях. Негативные эффекты образования свободных радикалов проявляются в биологических системах при перепроизводстве АФК и недостатке ферментативных или неферментативных антиоксидантов и окислительном стрессе.

Производство АФК происходит в основном в митохондриях (Orrenius 2007), и поэтому митохондрии очень подвержены вредному воздействию перепроизводства. Окислительный стресс может быть фактором, способствующему ряду болезней образа жизни, таких как диабет (Li et al., 2008; Newsholme et al., 2007; Schauwen-Hinderling et al., 2007), сердечно-сосудистые заболевания (Ballinger, 2005) и ряд митохондриальных заболеваний (Иилиас и др., 2001, Шаприя, 2006,Pieczenik and Neustadt, 2007; Orrenius, 2007).

Таблица 1: Маркеры, связанные со здоровьем, которые можно обнаружить в образцах крови человека (in vivo).

Общий холестерин, ЛПНП и окисленные ЛПНП, ЛПВП, ТГ (триглицериды)Сердечно-сосудистые заболевания
apoBСердечно-сосудистые заболевания
ApoA-IСердечно-сосудистые заболевания
Lp(a)Сердечно-сосудистые заболевания
Агрегация тромбоцитов (TxB2, ..)Сердечно-сосудистые заболевания
Фактор VIIСердечно-сосудистые заболевания
Тканевой антиген активатора плазминогена (t-PA антиген)Сердечно-сосудистые заболевания
Ингибитор активатора плазминогена 1 типа (PAI-1)Сердечно-сосудистые заболевания
Антиоксидантная защитаРак
АльфатокоферолРак
Глутатион (общий или восстановленный/окисленный)Рак
8-изопростанОкислительный стресс
4-гидрокси-транс-2-ноненаля (4-HNE)\ 4-гидроксигексеналь (4-ННЕ)Раковое воспаление
Малоновый диальдегидРаковое воспаление
ТимидингликольРак
8-гидрокси-2-дезоксигуанозинРак
CRPВоспаление
MCPВоспаление
Цитокины IL-6, IL-8, Il-10Воспаление
TNFaВоспаление
ICAM-1Воспаление
VCAM-1Воспаление
Е-селектинВоспаление

Антиоксиданты

Антиоксиданты — это молекулы, которые позволяют себе окисляться для защиты других молекул.

Исследования и знания об антиоксидантах расширились за последние 20 лет. Раньше антиоксиданты были только природными, такими как витамин Е в пище, теперь антиоксиданты делятся на 2 разные группы:

Одна группа — антиоксиданты, защищающие организм, другая — антиоксиданты, защищающие полиненасыщенные жирные кислоты в маслах и пищевых продуктах.

Новая тенденция антиоксидантов привела к некоторой путанице из-за отсутствия знаний об основных принципах механизма действия антиоксидантов. Когда дело доходит до продуктов питания и масел, функции антиоксидантов в основном делятся на две части. Первая функция —  предотвращение инициирования окисления и разложения гидропероксидов за счет связывания ионов металлов. Вторая функция — остановка свободных радикалов и реактивного кислорода, и ингибирование образования гидроперекисей и продуктов распада. Для стабилизации чистых масел использовались токоферолы, производные аскорбиновой кислоты и синтетические варианты, но в последние годы все чаще с разной степенью успеха применяют природные антиоксиданты на основе растительных экстрактов.

Большая часть знаний о правильном использовании антиоксидантов в маслах, по общему признанию, получена на этапе рафинирования, но если кто-то хочет производить масла с низкой степенью окисления, важно оптимизировать антиоксиданты как в сыром, так и в обработанном масле  при различных условиях хранения. Масло, начавшее окисляться, трудно остановить антиоксидантами, но можно в некоторой степени замедлить. В любом случае качество сырья играет особенно важную роль, если необходимо производить не окисленные масла.

Если антиоксидантная защита в организме неадекватна, будут накапливаться окислительные повреждения и возникнет состояние «оксидативного стресса» (Blomhoff 2004). Окислительный стресс тесно связан с развитием заболеваний, и было проведено множество исследований, чтобы выяснить, могут ли антиоксиданты помочь в производстве АФК и ингибировании прогрессирования заболевания (Haliwell 1996). Тем не менее, нужно провести еще дополнительные исследования, чтобы выяснить, какие антиоксиданты работают оптимально и в каких дозах использовать. Вероятно,  часто требуется смесь из нескольких антиоксидантов, и правильная доза будет зависеть от серьезности заболевания. Кроме того, исследования показывают, что слишком много антиоксидантов могут работать против своей цели — это делает еще более важным концентрирование на поиске правильного антиоксиданта и правильной дозы в каждом конкретном случае.

Митохондрии, лизосомы и клеточные мембраны являются чувствительными маркерами окислительного стресса.

Небольшие количества свободных радикалов постоянно образуются при нормальном метаболизме клеток, но когда организм подвергается воздействию окисленных продуктов, таких как окисленный рыбий жир, могут образовываться дополнительные количества. В таких случаях может возникнуть окислительный стресс, который, в свою очередь, может повлиять на фосфолипидные мембраны и привести к изменению структуры и функции клеток (Владимиров и др., 1980).

Процессы перекисного окисления липидов (Steele, 2005)

Было показано, что митохондриальные мембраны являются очень чувствительными мишенями для перекисного окисления липидов как у млекопитающих, так и у рыб (Kjær et al., 2008; Todorcevic et al. 2008). Митохондрии являются «электростанциями» клеток и играют центральную роль в клеточных процессах посредством производства АТФ (выработки энергии) и контроля апоптоза (гибели клеток) (Manoli et al. 2007). Нарушение функции митохондрий является основной причиной ряда заболеваний (Ott et al., 2007).

Лизосомы представляют собой органеллы в клетке, содержащие пищеварительные ферменты. Эти ферменты разрушают бактерии и остатки неизвестных и мертвых клеток. Когда клетка умирает, ферменты высвобождаются из клеточных лизосом в цитоплазму, так что они могут помочь разрушить клетку. Это процесс является первым шагом в удалении/нейтрализации поврежденных клеток (например, клеток, которые повреждены из-за окисления после окислительного стресса).

Измененная функция митохондрий и лизосом, повышенная экспрессия генов, ферментативная активность маркеров окислительного стресса и потеря мембранных липидов могут быть использованы в качестве маркеров здоровья в модельной системе.

Собственные защитные механизмы организма от окисления

Активные формы кислорода (АФК) постоянно образуются в организме при наличии кислорода, при нормальном окислительном метаболизме и как часть защитной системы организма. Тело оснащено защитными механизмами для предотвращения неконтролируемого образования радикалов, а также для ингибирования или нейтрализации избыточных радикалов и восстановления повреждений. Самые важные митохондриальные ферменты с антиоксидантной способностью — это глутатион и супероксиддисмутаза (СОД). Кроме того, каталаза является важным ферментом, действующим как антиоксидант в основном в пероксисомах (дополнительную информацию см. в обзорной статье Valko et al., 2006).

Из других внутриклеточных антиоксидантов у нас есть витамины С и Е. Во время приема пищи пищеварительная система имеет собственный защитный механизм для борьбы с нежелательными веществами, такими как перекиси. Чтобы они не всасывались через стенку кишечника, они раньше разлагаются в пищеварительной системе. Один из ферментов, входящих в этот механизм является глутатионпероксидаза-2 (Kanazawa et al., 1998; Wingler et al., 2000).

Таким образом, стенкой кишечника всасываются в первую очередь альдегиды и в меньшей степени пероксиды.

Измерение окисления

Измерение окисления в маслах

Существует ряд различных методов анализа для измерения окисления масел и пищевых продуктов. Однако кажется, что сенсорный анализ во многих случаях является методом, который самый чувствительный.

Пероксидное число и анизидиновое числа — это методы, наиболее часто используемые для масел. Это основано на традициях и на том, что методы требуют минимального оборудования. Пероксид можно, например, использовать только в начальном процессе окисления, если это имеет смысл. Сегодня два используемых метода перекисного числа (макрометод, основанный на титровании, и микрометод, основанный на спектрофотометрии), которые дают относительно идентичные результаты при низких значения пероксида. При более высоких пероксидах методы несколько отличаются. Когда подача воздуха ограничена, перекисное число быстро выравнивается или начинает падать. Таким образом, пероксидное число не будет само по себе указывать на статус окисления, поскольку гидропероксиды превращаются во вторичные продукты окисления, которые не видны в анализе. То же самое относится и к сопряженным диенам, которые также являются мерой первичного окисления и будут протекать примерно по такому же сценарию. В связи с этим метод перекисного числа часто совмещают с методами анализа вторичного окисления, в частности с методом анизидинового числа. Затем можно рассчитать значение Totox (2 * пероксид + анизидин), которое указывает на полное окисление. Этот метод широко используется в промышленности.

Метод анизидинового числа также имеет свои недостатки. В частности, для масла лосося были обнаружены различные результаты и большие стандартные отклонения из-за взаимодействия с астаксантином в масле. Метод также может в некоторых случаях создавать проблемы при измерении этиловых эфиров. Анизидиновое число в основном используются для измерения вторичных продуктов окисления в чистых маслах (до добавления витаминов, ароматизаторов и антиоксидантов), в частности ненасыщенные альдегиды.

 Если вы хотите измерить более сложные матрицы в биологических системах и там, где у вас есть другие питательные вещества, кроме жира, часто используется TBARS, который измеряет малоновый альдегид и другие вторичные продукты окисления.

Очень многие вторичные продукты окисления являются летучими. Их можно проанализировать с помощью Headspace-GC-MS.

Метод заключается в сборе летучих компонентов из образца и последующем введении их в газовый хроматограф. Летучие вещества отделяют на капиллярной колонке, затем обнаруживают и идентифицируют на масс-спектрометре (МС). Считается, что этот метод очень хорошо коррелирует с сенсорным восприятием продукта. GCMS также можно использовать для измерения гидроксиальдегидов. 4-гидрокси-2-гексеналь (4-ННЕ) является цитотоксическим продуктом окисления, обнаруженным в окисленных маслах (Guillèn et al., 2009; Surh et al., 2005). 4-HHE летуч и таким образом, его можно измерить количественно лучше, чем другие летучие альдегиды.

При окислении жирных кислот, связанных в триглицериды, может происходить образование альдегидов, еще связанных в глицериновом скелете. Их называют «ядерными альдегидами». Такие альдегиды может быть трудно удалить путем регулярной очистки, так как они очень летучие. Эти основные альдегиды смогут многое рассказать о предыстории масел даже после очистки. Основные альдегиды обнаруживают с помощью ВЭЖХ.

Электронный нос — это неразрушающий метод быстрого измерения для анализа летучих компонентов, основанный на сенсорной технологии. Метод очень интересен тем, что имеет очень короткое время анализа (прибл. 1-2 мин) по сравнению с обычными методами измерения. Электронный нос показал, что он может коррелировать с сенсорным методом и показывает высокую корреляцию с горьким вкусом.

Флуоресценция — относительно новый метод измерения окисления. Это спектрометрический метод. Он основан на том, что полиненасыщенные альдегиды реагируют с первичными аминами, белками, ДНК и другими веществами и образуют, в том числе, фторирующие основания Шиффа. Этот метод очень чувствителен и доказал свою пригодность для использования на мясе, рыбе и зерне. Преобладающая процедура заключается в извлечении органических и водорастворимых фаз и измерении их флуоресценции на спектрофлуориметре. На сегодняшний день проведено относительно немного исследований, в которых флуоресценция используется для определения степени прогорклости непосредственно в пище.

Такой неразрушающий метод измерения имеет несколько преимуществ: можно избежать этапа экстракции, можно проводить измерения непосредственно на сырье, как сыром, так и обработанном, а в исследованиях можно изучать кинетику одного и того же материала при нормальных условиях хранения.

 Ядерный магнитный резонанс (NMR) в сильном поле — еще один относительно новый метод измерения окисления. Подавляющее большинство молекул содержит магнитные атомные ядра. Атомы окружают себя магнитным дипольным полем, которое взаимодействует с внешними магнитными полями. Именно этот принцип используется при анализе биологических систем. При окислении будут происходить изменения химической структуры и образование продуктов окисления, что приведет к изменению спектров, если методы анализа, обнаружения и обработки данных будут достаточно чувствительными. NMR — это огромный проясняющий метод, который можно использовать для улучшения понимания окисления и механизмов, которые возникают. Однако это продвинутый инструмент, требующий очень высокой квалификации.

Также были предприняты попытки изучить апоптоз в клеточных культурах как мишенях для окисления.

Постоянно появляются статьи о новых и лучших методах измерения окисления масел.

Однако для этого типа анализа не существует утвержденных стандартных методов.

Поскольку эти методы не стандартизированы и часто требуют дорогостоящего оборудования, метод перекисного числа и метод анизидинового числа, таким образом, в настоящее время будут наиболее используемыми методами для масел. По крайней мере, когда перекисное число выше 0,5.

Однако ожидается, что со временем будут внедрены новые методы, изначально предназначенные специально для высококачественных масел, таких как «Функциональные пищевые» масла, так как современные методы измерения, слишком грубы и небезопасны для мизерного количества продуктов окисления, обнаруженных в функциональных пищевых маслах.

Измерение окисления жирных кислот в организме (in vivo)

Существует ряд различных методов измерения, которые могут дать представление об окислительном стрессе в организме и которые могут быть полезны для изучения воздействия потребления масел с разной степенью окисления. Некоторые из наиболее распространенных перечислены ниже:

Малоновый диальдегид (TBARS)

Единственный анализ, который является общим для измерения окислительного стресса в организме и окисления в продуктах питания, — это TBARS. Этот метод измеряет количество малонового диальдегида, который в целом является продуктом прямого расщепления полиненасыщенных жирных кислот. Во время стресса организм выделяет большее количество малонового диальдегида с мочой, что уже давно используется в медицинских исследованиях.

Было показано, что после употребления в пищу окисленных жиров люди и животные выделяют с мочой малоновый диальдегид (увеличение TBARS), а также липофильные карбонильные соединения (Kanner 2007).

Гидроксиалкеналы

Другими продуктами прямого разложения липидов, которые можно измерить в организме, являются 4-гидроксиноненаль (4- HNE), который образуется в результате окисления жирных кислот Омега-6, и 4-гидроксигексеналь (4- HHE), который образуется в результате окисления жирных кислот Омега-3. Эти альдегиды прямо токсичны, в то же время они очень реакционноспособны и легко связываются с другими молекулами. В то время как TBARS может измерять окисление, которое может быть результатом окисления как белков, так и липидов, измерения гидроксиальдегидов специфичны для жирных кислот. Сообщается, что 4-HNE и 4-HHE являются одними из наиболее распространенных продуктов окисления в окисленных ЛПНП (Lee 2005). Было показано, что 4-HNE участвует в атерогенезе посредством ковалентной модификации ЛПНП, которая изменяет аполипопротеин В и заставляет ЛПНП направляться к макрофагам. Известно, что гидроксиалкеналы также встречаются в окисленных маслах (Guillèn et al., 2009, Surh, 2005).

Вопрос в том, кажутся ли прием этих веществ столь же вредными, как образующиеся в организме, и всасываются ли они через стенку кишечника.

Окисленные фосфолипиды

Важность изучения биологических эффектов продуктов из окисленных полиненасыщенных жирных кислот также подтверждается данными о том, что окисленные фосфолипиды, особенно окисленный 1-пальмитоил-2-арахидоноил-sn-глицеро-3-фосфорилхолин (ox-PAPC), могут способствовать развитию y атеросклероза (Spickett 2005).

Изопростаны

Изопростаны представляют собой изомеры простагландинов и образуются в результате свободнорадикального катализируемого перекисного окисления арахидоновой кислоты. Это перекисное окисление может происходить на свободной кислоте или на кислоте, связанной с фосфолипидом в мембране. Изопростаны являются медиаторами окислительного стресса. Наиболее важные окисленные изопростаны называются F2-изопростаны и 8-изопростаны F2alfa. Уровень изопростанов увеличивается с возрастом. Задокументирована связь между уровнем 8-изопростана в плазме и моче и рядом болезненных состояний (см. Staff and Halvorsen 2003).

Как убедиться в благотворном влиянии на здоровье масел из свежего норвежского сырья?

Чтобы иметь возможность использовать свежесть или степень окисления для дифференциации по отношению к другим коммерческим маслам, необходимо наличие хорошо задокументированной и поддающейся проверке связи между положительным воздействием на здоровье и низкой степенью окисления. Для этого необходимо провести сравнительные исследования с разными маслами. Для этого нужны хорошие характеристики самого масла, но не менее важно картировать любые положительные и отрицательные последствия для здоровья.

Картирование воздействия на человека — исследования на человеке.

Важной целью будет картирование любого положительного воздействия на здоровье людей при употреблении масел, произведенных из норвежского сырья, по сравнению с другими маслами на рынке. Картирование любых последствий для здоровья людей может занять много времени и денег. Существуют также строгие этические нормы в отношении того, что разрешено в клинических испытаниях на людях. В основном человек будет полагаться только на маркеры здоровья, которые можно обнаружить в образцах крови (см. Таблицу 1) и мочи. Некоторые эффекты могут быть легко обнаружены с помощью анализов крови, но последствия возможного окислительного повреждения могут быть сильнее всего в других тканях и органах. Эксперименты над людьми требовательны в отношении скрининга эффектов многих различных масел и качества масел, и сначала необходимо использовать альтернативные модельные системы, такие как культура клеток и эксперименты на животных. После того, как масла, обладающие наибольшим потенциалом воздействия на здоровье в модельных системах, будут нанесены на карту, эти отобранные масла можно будет протестировать в экспериментах с людьми.

Рыбы как экспериментальные животные

Чтобы получить быстрый ответ и, возможно, изучить эффекты многих различных масел, может быть целесообразно проверить это на альтернативных экспериментальных животных и на клеточных системах, хорошей моделью которых являются рыбы. Рыба быстро растет, и вы можете определить общий состав корма, чтобы иметь полный контроль над тем, что ест рыба, и тогда будет легче извлечь индивидуальные эффекты различных масел. Проводя эксперименты с мелкой рыбой в условиях быстрого роста, у вас есть возможность за короткое время проверить любое воздействие масел на здоровье. Ряд предыдущих экспериментов показал, что рыбы являются подходящей моделью животных для такого рода исследований.

Рыба приспособлена к диете, богатой морскими жирными кислотами омега-3, а это означает, что мембраны рыб содержат больше полиненасыщенных жирных кислот омега-3, чем мембраны других альтернативных экспериментальных животных, таких как крыса, мышь и курица. Показано, что высокая доля полиненасыщенных жирных кислот в мембранах приводит к повышенной степени перекисного окисления (Cosgrove et al., 1987). Любые неблагоприятные последствия для здоровья вызванные повреждением от перекисного окисления, будет легче обнаружить у рыб, чем у других модельных животных. Предыдущие исследования показали, что перекисное окисление липидов в кормах для рыб может привести к снижению аппетита и роста, а также к гистологическим поражениям, таким как миопатия скелетных мышц (Murai and Andrews 1974, Messager 1992, Cowey 1984).

Результаты исследований по белому амуру показывают, что высокие уровни омега-3 жирных кислот в корме приводят к усилению перекисного окисления липидов крови, изменению синтеза липопротеинов и снижению способности сжигать жир (Du et al., 2006, Du et al., 2008). Кроме того, было показано, что кормление умеренными уровнями окисленных липидов приводит к деформации костей у морских рыб (Lewis McCrea and Lall, 2007). Результаты исследований Nofima Marin показали, что высокий уровень жирных кислот омега-3 в корме для лосося приводят к окислительному стрессу в тканях с потерей мембранных липидов, таких как кардиолипин и сфингомиелин, в митохондриях (Kjær et al., 2008; Todorcevic et al., 2008).

Ученые связывают результаты исследований с тем, что корма (производятся из рыбной муки и имеют высокое содержание ПНЖК) для рыб,  изначально были окислены, и были такие большие дозы EPA и DHA, что клетки не смогли их защитить. Выявлено снижение активности фермента CytC-оксидазы, что свидетельствует о разрушении митохондриальной мембраны. Это, в свою очередь, привело к потере митохондриальной функции в связи со сжиганием жира и образованием АТФ как в печени (Kjær et al., 2008), так и в жировой ткани (Todorcevic et al., 2008). Ферменты супероксиддисмутаза (СОД) и каспаза-3 повышались у рыб, которых кормили высоким содержанием омега-3 жирных кислот (Kjær et al., 2008; Todorcevic et al., 2008).

Окислительный стресс у лосося также влиял на лизосомальную функцию в мышцах (Bahaud et al., 2008), данные из этого исследования предполагают, что клеточные «пищеварительные ферменты», катепины, функционируют хуже (ниже активность) за счет окислительного стресса и, кроме того, мембрана лизосом становится более проницаемой и пропускает протеазы, что, в свою очередь, приводит к изменениям в мышечной структуре.

Основываясь на упомянутых результатах исследований, можно сделать вывод, что рыба является чувствительным модельным животным для изучения любого окислительного повреждения после употребления масла плохого качества. Примерно так же окислительное повреждение может возникать у человека, как описано выше для рыб (Kjær et al., 2008; Todorcevic et al., 2008; Bahaud et al., 2008; Terman et al., 2006; Kurtz et al., 2008).

Системы клеточных моделей (in vitro)

Проблема с проведением исследований на живых организмах заключается в том, что у человека ограниченная возможность наблюдать за тем, что на самом деле происходит на клеточном уровне. Поэтому часто используются разные клеточные модели, которые дают нам возможность изучать это вне организма (in vitro).

Первичные клетки в культуре могут быть подходящей модельной системой для скрининга любого воздействия на здоровье при использовании масел разного качества. Первичные клетки, выделенные из «живых» тканей и органов, обладают почти всеми теми же функциями/свойствами, что и клетки в живых организмах. Культивируя первичные клетки, такие как жировые клетки, мышечные клетки, клетки кости, клетки печени, иммунные клетки и т. д., в культуральной среде с добавлением масла различного качества, можно получить данные о том, влияют ли масла различного качества на специфические функции клеток. В этом контексте важно изучить маркеры здоровья для повреждения перекисным окислением, которое изменяет функцию митохондрий и лизосом, увеличивает экспрессию генов и активность ферментов, а также потерю мембранных липидов, как описано в предыдущих разделах.

Первичные клетки от человека, и рыбы являются подходящими модельными системами для изучения повреждений здоровья, связанных с окислительным стрессом.

Установленные клеточные линии ряда видов коммерчески доступны, и их также можно использовать в качестве модельной системы для проверки любых эффектов окисленных масел. Кишечник – это ткань, которая подвергается воздействию самых высоких концентраций прогорклых масел. Таким образом, клетки кишечника в культуре (клетки человека CaCo 2) могут быть очень подходящей модельной системой для изучения повреждений кишечника, связанных с окислительным стрессом.

Исследования в Норвегии и за рубежом о влиянии окисленных масел на клетки, животных и человека.

Существует относительно ограниченное количество научных публикаций, описывающих, как влияют на отдельные параметры здоровья животных и людей после приема внутрь окисленных масел.

Однако, как упоминалось ранее в отчете, существует большое количество научных публикаций, в которых говорится о благотворном влиянии на здоровье после употребления омега-3 жирных кислот (Hooper et al. 2006). Также важно знать, что существует ряд исследований, которые указывают на противоречивые результаты, т. е. негативные последствия для здоровья после употребления Омега-3 жирных кислот.

Тут важно понимать, что положительное влияние на здоровье от употребления рыбьего жира ограничивается наличием вредных продуктов окисления (Turner et al. 2006), а противоречивые результаты обусловлены отсутствием контроля за качеством масла.

В Норвегии лаборатория «Nofima Mat» вместе с Университетским колледжем Акерсхуса, Липидной клиникой и Университетом Осло участвует в проекте, возглавляемом TINE и финансируемом Исследовательским советом Норвегии, который изучает механизмы усвоения липидов в различных формах и влияние употребления полезных и окисленных рыбных масел норвежского происхождения. Задача состоит в том, чтобы найти хорошие параметры измерения. Проект TINE даст ответ на вопрос, какие маркеры могут быть подходящими. Что касается клинических исследований в целом, то в Норвегии достаточно компетенции для проведения таких исследований. Соединяя силу различных исследовательских сред с опытом университетских больниц, можно будет проводить хорошие исследования в этой области.

 Nofima Marin руководит трехлетним проектом, одной из целей которого является проверка того, влияют ли различные качества лососевого жира в кормах норвежского производства (хорошие масла и окисленные масла) на отдельные параметры здоровья рыбы, а также рост и использование корма треской. Проект финансируется Исследовательским советом Норвегии и осуществляется в сотрудничестве с Университетом Осло.

В рамках программы института проводится дальнейшая работа по составлению карты того, как различные качества жирных кислот, окисленных липидов и антиоксидантов влияют на развитие жировой ткани и окислительный стресс у лосося. Для последних исследований в качестве модельной системы используются первичные жировые клетки, выращенные в культуре. Nofima Marin постоянно работает над дальнейшей разработкой / оптимизацией методологии анализа маркеров здоровья, связанных с окислительным стрессом у рыб.

Возможное действие окисленных липидов изучалось и в других странах в опытах на клетках и животных. Среди прочего, в экспериментах на животных было показано, что потребление окисленного жира тормозит рост (Chae 2002) и оказывает неблагоприятное воздействие на печень и другие органы (Juskiewics 2000, Brandsch 2004).

Норвежская исследовательская среда

При рассмотрении исследовательской среды и опыта в Норвегии мы решили сосредоточиться на средах, в которых есть знания и исследовательская инфраструктура для решения проблемы.

Приведенный ниже обзор сделан в отношении определения среды НИОКР и лиц, обладающих знаниями и инфраструктурой, которые будут актуальны для дальнейших исследований стабильности масел на основе свежего сырья и преимуществ в отношении здоровья:

Нофима АС

Исследовательская группа Nofima Marin изучает, как окислительный стресс влияет на состав клеточных мембран, функцию митохондрий, и на экспрессию ключевых генов, участвующих в реакции окислительного стресса у рыб. Группа также изучает активность ферментов, участвующих в нейтрализации радикалов и контролируемой гибели клеток.

Nofima Marin разработала ряд систем клеточных моделей, таких как первичная клеточная культура клеток печени (Ruyter et al., 2003), мышечных клеток (Vegusdal et al., 2004), жировых клеток (Todorcevic et al., 2009) и костных клеток (Ytteborg, рукопись).

Совместно с больницей Хаукеланд Nofima Marin участвует в проекте, связанном с омега-3 жирными кислотами и влиянием на здоровье человека.

Nofima Mat основана на знаниях о морских липидах и их стабильности. Существуют специальные знания о стабильности и продуктах окисления как в маслах, так и в обогащенных пищевых продуктах. Органолептический анализ с сопутствующим химическим анализом используется для понимания взаимосвязи между качеством масла, сроком хранения, ингредиентами, такими как антиоксиданты, и качеством конечного продукта. Nofima Mat имеет широкую аналитическую платформу, которая варьируется от простых химических веществ до расширенных масс-спектроскопических анализов, таких как LCQTOF, Iontrap, Headspace GCMS и т. д., которые можно использовать как для характеристики масел, продуктов окисления, так и антиоксидантных эффектов.

Nofima Ingrediens обладает знаниями, связанными с сырьем, разделением/обработкой и стабилизацией морских масел, основанные на его традиционной истории в сотрудничестве с норвежской промышленностью по производству масла и муки из сельди.

Исследователи: Bente Ruyter, Gjermund Vogt, Jan Pettersen

NIFES

Национальный институт питания и исследований морепродуктов (NIFES) является научно-исследовательским институтом, административные задачи которого связаны с Министерством рыболовства и прибрежных дел. Кафедра проводит исследования, связанные с питанием; корма для рыб — и рыба как еда и проводит консультации для поддержки органов власти, промышленности и администрации в работе по обеспечению безопасных и полезных морепродуктов, как из рыболовства, так и из аквакультуры.

NIFES уделяет особое внимание исследованиям заболеваний, связанных с образом жизни, таких как сердечно-сосудистые заболевания, ожирение, диабет и другие. NIFES также имеет очень широкую аналитическую платформу, которую также можно использовать для решения проблем, связанных с прогорклыми маслами и их характеристикой. Кроме того, у NIFES есть проекты, связанные с документированием последствий для здоровья от употребления различных химических форм/качества, а также различных матриц морских омега-3.

Исследователи: Livar Frøyland, Amund Måge, Kristin Hamre

SINTEF Рыболовство и аквакультура

SINTEF обладает обширным опытом в области технологий обработки и использования морских ресурсов, например, производство и стабилизация морских масел. Организация много лет работает с анализами рыбьего жира и осваивают как традиционные, так и продвинутые анализы, такие как NMR og LC-MS.

SINTEF обладают специальными знаниями в области фосфолипидов и разработали систему анализа для измерения окисления жирных кислот на основе поглощения кислорода в водных растворах. SINTEF участвует в проекте ЕС “Seafood Plus” и возглавляет проект Martec, касающийся масел «функционального питания».

Исследователи: Ivar Storrø, Marit Aursand

Университет Бергена / Университетская больница Хаукеланд/Mitohealth — Скандинавский центр передового опыта (NCoE))

Общая цель «Центра MitoHealth для биоактивных пищевых компонентов и профилактики заболеваний образа жизни» — исследовать, как продукты на основе морских ингредиентов могут влиять на развитие заболеваний, связанных с современным образом жизни. Центр исследует воздействие различных морских компонентов по отдельности и в сочетании с морскими маслами.

В сотрудничестве с Nofima Marin и Ewos исследовательское сообщество осуществило 2 трехлетних проекта, финансируемых исследовательским советом, в которых изучалось влияние потребления рыбы, капсул с рыбьим жиром и гидролизата рыбьего белка на здоровье человека. Большая часть исследований проводится на митохондриальных структурах и имеет очень большое значение с точки зрения изучения влияния прогорклых масел на здоровье.

Исследователи: Rolf Berge og Jon Skorve

Университет Осло — медицинский факультет / кафедра питания и факультет математики и естественных наук / фармацевтический факультет

Департамент наук о питании является ведущей средой, связанной с лечебным питанием. В этом контексте именно группы, связанные с окислением / антиоксидантами и работой, проводимой в отношении воздействия на здоровье, потреблением липидов / омега-3 и регуляцией метаболизма липидов,  имеют важное значение для привлечения опыта в области окисления и влияния на здоровье.

Фармацевтический факультет изучает экспрессию рецепторов различных липопротеинов (включая  ЛПНП, ЛПВП) у лососевых рыб и методы их обнаружения.

Исследователи: Rune Blomhoff, Christian Drevon og Tor Gjøen

Университет Тромсё — кафедра морской биотехнологии и кафедра медицинской биологии

Университет Тромсё обладает высоким уровнем знаний в области морских масел и их воздействия на здоровье. Они провели несколько клинических исследований влияния морепродуктов и морских масел на липиды крови, иммунные маркеры и факторы гемостаза. Они много работали над переработкой морских масел и важностью обработки для биологической активности и воздействия на здоровье.

Исследователи: Edel Elvevoll og Bjarne Østerud

Риксхоспитал

Сообщество исследователей липидов в Риксхоспитал, отделение внутренних болезней, работало с воздействием на здоровье жирных кислот омега-3 с особым акцентом на окисленный холестерин ЛПНП и развитие сердечно-сосудистых заболеваний.

Исследователь: Bente Halvorsen

Университетская больница Уллеваля

Исследовательская группа под руководством Харальда Арнесена провела ряд клинических исследований о влиянии капсул с рыбьим жиром  на факторы риска развития сердечно-сосудистых заболеваний у человека.

Исследователи: Harald Arnesen, Ingebjørg Seljeflot

Клиника липидов

Клиника липидов проводила собственные исследования по влиянию на здоровье различных жирных кислот в отношении сердца и сосудистых заболеваний.

Исследователи: Kjetil Retterstøl, Leiv Ose

Университет окружающей среды и естественных наук (UMB)

UMB имеет традиции работы с липидами и липидным обменом на основе морского сырья и качества масла. В настоящее время UMB создает среду для клеточных исследований, посвященную липидам и здоровью. UMB также изучает, как окислительный стресс может влиять на клеточные лизосомы.

Исследователь: Magny Thomassen

Университетский колледж Акерсхуса занимается исследованиями диетических вмешательств и имеет большой опыт работы сисследованиями воздействия морских продуктов.

Исследователь: Stine Marie Ulven

Зарубежная исследовательская среда

Ниже представлены Университеты и исследовательские научные центры, чья деятельность посвящена изучению влияния окисленных масел на здоровье человека.

  • Пищевая Наука и Технология, Факультет фармацевтики, Университет Страны Басков, Испания.

Окислительное и температурное воздействие на масла. Образование потенциально токсичных компонентов.

  • Лаборатория пищевой химии Сельскохозяйственного колледжа Тайваньского национального университета, Тайвань.

Окисление масел и маркеры воспаления

  • Кафедра фармакологии и медицины, Университет Вандербильта, Нэшвилл, США

Перекисное окисление липидов и образование изопростана

  • Кафедра биохимии, Университет Граца.

Химия липидов, окисление липидов и эффекты in vivo.

  • Центр сосудистых исследований, Университет Нового Южного Уэльса, Австралия

Окислительный стресс, атеросклероз, воспаление

  • Департамент пищевых наук, Массачусетский университет, США

Окисление, измерение, механизмы

  • Технический университет Дании, DTU Aqua

Окисление, стабильность.

  • Институт пищевых исследований, Норвич, Великобритания

Еда и здоровье, модели in vitro

0 0 голоса
Рейтинг статьи
Подписаться
Уведомить о
guest
0 комментариев
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
Up