Оценка перспективности применения хелатных форм Zn для создания новых видов продуктов питания

В работе обосновывается перспективность применения некоторых хелатных форм Zn для создания новых обогащенных продуктов питания. Приводится краткое описание синтеза хелатных двойных форм: диглицинат Zn, пантотенат-глицинат Zn, тиаминат-глицинат Zn, цитрат Zn, цистеинат-глицинат Zn. Синтез хелатов включал стадии обработки соединений Zn аминокислотами и витаминами с частичным нагревом, а также ультразвуковую обработку на частоте 25 кГц для создания микро-наночастиц и с целью ускорения образования хелатов. Аутентичность получаемых соединений была установлена с применением ИКспектроскопии путем сравнения с эталонными базами данных. Способность хелатов не образовывать нерастворимые соединения при добавлении в пищевые системы проверялась на нескольких продуктовых группах: на хлебобулочных изделиях, на мультифруктовых сокосодержащих напитках, на кисломолочных продуктах (на кефире и напитках, содержащих сыворотку), на продуктах переработки мяса и на сахаристых кондитерских изделиях. Сохраняемость растворимых форм Zn определялась методом прямого экстракционного титрования с использованием металлохромного индикатора дитизона, с  последующей фотоколориметрией в  видимом спектре (530–550 нм) в среде четыреххлористого углерода или гексана. Способность экстрагироваться из пищевой системы для хелатных соединений Zn увеличивалась в следующем порядке: напитки на основе молочной сыворотки < хлеб и продукты, содержащие фитиновые кислоты < сокосодержащий напиток < йогурт, в т. ч. с фруктовым наполнителем < мармелад на основе агар-агара и другие сахаристые кондитерские изделия похожей консистенции < продукты из мясного сырья. Полученные данные указывают на значительную перспективность разработки пищевых продуктов, обогащенных хелатными соединениями Zn, с целью обеспечения потребности некоторых групп населения в этом микроэлементе.

1. Koliaki, C., Liatis, S., Kokkinos, A. (2019). Obesity and cardiovascular disease: Revisiting an old relationship. Metabolism, 92, 98–107. https://doi.org/10.1016/j.metabol.2018.10.011

2. López-Sobaler, A. M., Aparicio, A., Aranceta-Bartrina, J., Gil, Á., González-Gross, M., Serra-Majem, L. et al. (2016). Overweight and general and abdominal obesity in a representative sample of Spanish adults: Findings from the ANIBES study. BioMed Research International, 2016, Article 8341487. https://doi.org/10.1155/2016/8341487

3. Zhong, P., Tan, S., Zhu, Z., Zhu, Z., Liang, Y., Huang, W. et al. (2023). Normalweight central obesity and risk of cardiovascular and microvascular events in adults with prediabetes or diabetes: Chinese and British cohorts. Diabetes/ Metabolism Research and Reviews, 39(8), Article e3707. https://doi.org/10.1002/dmrr.3707

4. Parnell, L. D., Noel, S. E., Bhupathiraju, S. N., Smith, C. E., Haslam, D. E., Zhang, Z. et al (2021). Metabolite patterns link diet, obesity, and type 2 diabetes in a Hispanic population. Metabolomics, 17(10), Article 88. https://doi.org/10.1007/s11306-021-01835-x

5. Singh, R., Devi, S., Gollen, R. (2015). Role of free radical in atherosclerosis, diabetes and dyslipidaemia: Larger-than-life. Diabetes/Metabolism Research and Reviews, 31(2), 113–126. https://doi.org/10.1002/dmrr.2558

6. Darenskaya, M. A., Kolesnikova, L. I., Kolesnikov, S. I. (2021). Oxidative Stress: Pathogenetic role in diabetes mellitus and its complications and therapeutic approaches to correction. Bulletin of Experimental Biology and Medicine, 171(2), 179–189. https://doi.org/10.1007/s10517-021-05191-7

7. Mladenovic-Djordjevic, A., Loncarevic-Vasiljkovic, N., Gonos, E. S. (2021). Dietary restriction and oxidative stress: Friends or enemies? Antioxidants and Redox Signaling, 34(5), 421–438. https://doi.org/10.1089/ars.2019.7959

8. Hübner, C., Haase, H. (2021). Interactions of zinc- and redox-signaling pathways. Redox Biology, 41, Article 101916. https://doi.org/10.1016/j.redox.2021.101916

9. Day, K. J., Adamski, M. M., Dordevic, A. L., Murgia, C. (2017). Genetic variations as modifying factors to dietary zinc requirements–a systematic review. Nutrients, 9(2), Article 148. https://doi.org/10.3390/nu9020148

10. Grzeszczak, K., Kwiatkowski, S., Kosik-Bogacka, D. (2020). The Role of Fe, Zn, and Cu in pregnancy. Biomolecules, 10(8), Article 1176. https://doi.org/10.3390/biom10081176

11. Pecora, F., Persico, F., Argentiero, A., Neglia, C., Esposito, S. (2020). The Role of micronutrients in support of the immune response against viral infections. Nutrients, 12(10), Article 3198. https://doi.org/10.3390/nu12103198

12. Grüngreiff, K., Gottstein, T., Reinhold, D. (2020). Zinc Deficiency — An independent risk factor in the pathogenesis of Haemorrhagic stroke? Nutrients, 12(11), Article 3548. https://doi.org/10.3390/nu12113548

13. Nasiadek, M., Stragierowicz, J., Klimczak, M., Kilanowicz, A. (2020). The role of Zinc in selected female reproductive system disorders. Nutrients, 12(8), Article 2464. https://doi.org/10.3390/nu12082464

14. Шейбак, В. М. (2015). Синтез и секреция инсулина: роль катионов цинка. Журнал Гродненского государственного медицинского университета, 1(49), 5–8.

15. Gibson, R. S. (2006). Zinc: The missing link in combating micronutrient malnutrition in developing countries. Proceedings of the Nutrition Society, 65(1), 51–60. https://doi.org/10.1079/PNS2005474

16. Sriram, K., Lonchyna, V. A. (2009). Micronutrient supplementation in adult nutrition therapy: Practical considerations. Journal of Parenteral and Enteral Nutrition, 33(5), 548–562. https://doi.org/10.1177/0148607108328470

17. Haase, H., Ellinger, S., Linseisen, J., Neuhäuser-Berthold, M., Richter, M. (2020). Revised D-A-CHreference values for the intake of zinc. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology, 61, Article 126536. https://doi.org/10.1016/j.jtemb.2020.126536

18. Горбачев, В.В., Никитин, И.А., Велина, Д.А., Муталлибзода, Ш., Балашева, М.С. (2022). Оценка потребительских предпочтений Россиян: «ловушка среднего рациона». Известия высших учебных заведений. Пищевая технология, 6(390), 90–98.

19. Likuski, H. J., Forbes, R. M. (1964). Effect of phytic acid on the availability of zinc in amino acid and casein diets fed to chicks. The Journal of Nutrition, 84(2), 145–148. https://doi.org/10.1093/jn/84.2.145

20. Hall, A. G., King, J. C. (2022). Zinc fortification: Current trends and strategies. Nutrients, 14(19), Article 3895. https://doi.org/10.3390/nu14193895

21. Li, Y., Shi, P., Zheng, Y., Guo, M., Zhuang, Y., Huo, X. (2023). Millet bran protein hydrolysates derived peptides-zinc chelate: Structural characterization, security prediction in silico, zinc transport capacity and stability against different food processing conditions. Journal of Food Science, 88(1), 477–490. https://doi.org/10.1111/1750-3841.16384

22. Chheang, L., Khachornsakkul, K., Del-Rio-Ruiz, R., Zeng, W., Thongkon, N., Thanasupsin, S. P. et al. (2024). Simple distance-based thread analytical device integrated with ion imprinted polymer for Zn2+ quantification in human urine samples. The Analyst, 149(11), 3161–3168. https://doi.org/10.1039/D4AN00076E

23. Low, S. C., Azmi, N. A. B., Ong, C. S., Lim, J. K. (2022). Environmental monitoring of trace metal pollutants using cellulosic-paper incorporating color change of azo-chromophore. Environmental Science and Pollution Research, 29(47), 71614– 71631. https://doi.org/10.1007/s11356-022-20706-z

24. Iwantscheff, V. G. (1958). Das dithizon und seine anwendung in der mikro -und spurenanalyse. Verlag Chemie, Weinheiml/ Bergstr., 450.

25. Lu, J., Zhang, H., Cao, W., Jiang, S., Fang, H., Yu, D. et al. (2023). Study on the zinc nutritional status and risk factors of Chinese 6–18-year-old children. Nutrients, 15(7), Article 1685. https://doi.org/10.3390/nu15071685

26. Sui, L., Du, Q., Romer, A., Su, Q., Chabosseau, P. L., Xin, Y. et al. (2023). ZnT8 loss of function mutation increases resistance of human embryonic stem cellderived beta cells to apoptosis in low zinc condition. Cells, 12(6), Article 903. https://doi.org/10.3390/cells12060903

27. Uddin, M. N., Kaczmarczyk, A., Vincze, E. (2014). Effects of Zn fertilization on hordein transcripts at early developmental stage of barley grain and correlation with increased Zn concentration in the mature grain. PLoS ONE, 9(9), Article e108546. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0108546

28. Dionisio, G., Uddin, M. N., Vincze, E. (2018). Enrichment and identification of the most abundant zinc binding proteins in developing barley grains by Zinc-IMAC capture and nano LC–MS/MS. Proteomes, 6(1), Article 3. https://doi.org/10.3390/proteomes6010003

29. Mou, L., Martini, P., Pupillo, G., Cieszykowska, I., Cutler, C. S., Mikołajczak, R. (2022). 67Cu production capabilities: A mini review. Molecules, 27(5), Ar ticle 1501. https://doi.org/10.3390/molecules27051501

30. Блинов, А.В., Серов, А.В., Кравцов, А.А., Казначеев, Я.В. (2018). Строение коллоидных частиц лизинаторибофлавината цинка. Современная наука и инновации, 1, 67–72.

31. Gorbachev, V., Nikitin, I., Velina, D., Klokonos, M., Mutallibzoda, S., Tefikova, S. et al. (2024). Rosebay willowherb (Chamerion angustifolium) in food products: Evaluation of the residual anti-radical activity of polyphenol compounds and Nacetylcystein. Current Nutrition and Food Science, 20(2), 220–226. https://doi.org/10.2174/1573401319666230330095521

32. Lindon, J. C. (2000). Encyclopedia of Spectroscopy and Spectrometry. Academic Press, 2000.

33. Miller, W. J. (1970). Zinc nutrition of cattle: A review. Journal of Dairy Science, 53(8), 1123–1135. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(70)86355-X

34. Saper, R. B., Rash, R. (2009). Zinc: An essential micronutrient. American Family Physician, 79(9), 768–772.

35. Tsang, B. L., Holsted, E., McDonald, C. M., Brown, K. H., Black, R., Mbuya, M. N. N. et al. (2021). Effects of foods fortified with Zinc, alone or cofortified with multiple micronutrients, on health and functional outcomes: A systematic review and meta-analysis. Advances in Nutrition, 12(5), 1821–1837. https://doi.org/10.1093/advances/nmab065

36. Udechukwu, M. C., Collins, S. A., Udenigwe, C. C. (2016). Prospects of enhancing dietary zinc bioavailability with food-derived zinc-chelating peptides. Food Function, 7(10), 4137–4144. https://doi.org/10.1039/c6fo00706f

37. Gandia, P., Bour, D., Maurette, J.-M., Donazzolo, Y., Duchène, P., Béjot, M. et al. (2007). A bioavailability study comparing two oral formulations containing zinc (Zn Bis-Glycinate vs. Zn Gluconate) after a single administration to twelve healthy female volunteers. International Journal for Vitamin and Nutrition Research, 77(4), 243–248. https://doi.org/10.1024/0300-9831.77.4.243