НЕОБХОДИМОСТЬ ЕДИНЫХ ТРЕБОВАНИЙ К ТЕРМИнологии И ИЗМЕРЕНИЯМ АНТИОКСИДАНТОВ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ И БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ДОБАВКАХ

В.А. Волков, А.Е. Ордян, В.М. Мисин, Е.Б. Бурлакова

Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН, Москва, Россия

E-mail: vl.volkov@mail.ru

В последние 10-15 лет получили широкое распространение термины «антиоксиданты (АО)», «количество антиоксидантов», «антиоксидантная активность (АОА)», применяемые по отношению к разнообразным продуктам питания, напиткам, кормам для животных.

Среди биологически активных добавок появились добавки антиоксидантного действия различного состава:

• индивидуальные соединения,
• смеси индивидуальных соединений,
• экстракты и другие продукты переработки растительного сырья,
• смеси индивидуальных соединений и продуктов переработки растительного сырья.

Существуют природные и синтетические медицинские препараты антиоксидантного действия, прошедшие клинические испытания и внедренные в качестве лекарственных средств в практику лечебных учреждений. Хорошим примером эффективных синтетических препаратов являются «Мексидол» и «Дибунол».

Однако, в большинстве случаев, использование привлекательных вышеупомянутых терминов в сочетании с информацией, имеющейся как в научной, так и в популярной литературе, в отсутствие нормативных актов, регулирующих их использование, является просто маркетинговым ходом без четкой взаимосвязи с реальным полезным эффектом. По сути, это способ, помогающий производителям и продавцам продукции, содержащей антиоксиданты, продвигать такую продукцию на соответствующем рынке товаров.

Исследователями всего мира предложено большое разнообразие модельных систем, при помощи которых определяются параметры, в той или иной степени связанные с антиоксидантными свойствами веществ: волюмометрия (газометрия), фото- и хемилюминесценция, электрохимические методы, калориметрия, ЭПР-спектроскопия, спектрофотометрия и др. По этой причине разработаны и применяются разнообразные методики выполнения измерений (МВИ) содержания АО и АОА. В соответствии с разработанными МВИ, помимо основных терминов, предложенных еще десятилетия назад, предлагаются и используются разнообразные новые термины. В различных методиках предлагаются и соответствующие единицы измерений.

Однако зачастую предлагаемые методы, термины и единицы измерений не отражают физический смысл изучаемого явления, трудно сопоставимы между собой и потому не корректны.

Анализ информации, относящейся к антиоксидантам

Термины

Отсутствует единая система показателей (терминология).

I. Часто применяются одинаковые термины по отношению к различным явлениям и процессам. Например, термин «антиоксидантная активность»:

• понятие, вытекающее из основополагающих кинетических исследований свободно-радикальных процессов окисления органических соединений и характеризующее способность АО обрывать цепь окисления [1; 2];
• может подразумевать суммарное содержание АО в исследуемых образцах [3].

II. Для описания антиоксидантных свойств веществ, помимо общепринятых терминов (антиоксидантная активность, количество антиоксидантов, стехиометрический коэффициент ингибирования), вводятся их аналоги: «антиоксидантная способность» [11], «антиоксидантная емкость» [5-7], «восстановительная емкость антиоксидантов» [8], «радикалоемкость» [9].

Авторы публикаций часто никак не обосновывают необходимость введения предлагаемых ими дополнительных терминов, не дают физико-химическое обоснование для введения новых терминов и не объясняют разницу между известными и предлагаемыми терминами.

Единицы измерения

В научно-технической литературе отсутствуют общепринятые сопоставляемые единицы измерений величин. В рамках новых предлагаемых методик разрабатываются новые оригинальные единицы измерений, которые, в принципе, могут быть использованы для проведения сравнительных испытаний соответствующих объектов. Однако авторы статей не предлагают способы и методики сопоставления известных и предлагаемых единиц измерения.

Для показателей, описывающих свойства АО, часто используются единицы измерений, размерность которых не соответствует физическому смыслу измеряемой величины. Например, предлагают измерять:

1) Содержание антиоксиданта в объекте:

- в единицах - Кл/100г [5],

2) «Антиоксидантную активность»:

- в единицах концентрации (!?) - мг/см³ [3]; mмоль/л [10];

- в безразмерных единицах [11];

- в единицах - ч·мл/г [11];

3) «Антиоксидантную способность» в единицах - мл ^-1 [12];

4) «Антиоксидантную емкость» в единицах - моль/л, мг/г [5-7].

Методики выполнения измерений

В научных публикациях предлагаются новые методы измерения различных величин в области «антиоксиданты» и соответствующие приборы. При этом просматривается желание многих авторов разработать оперативные методики выполнения измерений. Однако предлагаемые методики зачастую имеют ряд серьезных недостатков, сформулированных ниже.

I. Новые разрабатываемые методы и МВИ зачастую не базируются на известных, классических физико-химических процессах, лежащих в основе понятия окисление органического вещества и, соответственно, терминов АО и АОА. В них достаточно формально предлагаются методы и подходы, в которых не заложен принцип защиты органического вещества от окисления с помощью другого вещества - антиоксиданта.

Например, в методике [4] критерием оценки антиоксидантных свойства веществ является их способность реагировать с атомарным бромом, который, будучи химически чрезвычайно активным соединением, реагирует и с веществами, заведомо не являющимися антиоксидантами, например, полисахаридами, непредельными и ароматическими соединениями.

II. В новых разрабатываемых МВИ предлагаются новые единицы измерения безо всяких попыток их сопоставления с известными и уже применяемыми единицами измерений. Вследствие этого результаты измерений, проведенных по новым МВИ, никак не сопоставляются разработчиками с результатами, полученными с применением других, ранее известных МВИ. Эта ситуация более подробно описана в предыдущем разделе.

III. Имеется ограниченное количество стандартных веществ. В статьях авторы часто указывают, что «в качестве стандартного образца используют» какое-либо вещество. На самом деле используются определенные образцы сравнения, а не стандартные вещества, которые должны быть аттестованы в соответствии с нормативной документацией. Одним из главных требований к стандартным веществам является их стабильность.

Однако в качестве образцов сравнения часто используются мало- или нестабильные вещества. Хорошим примером может служить использование в качестве образцов сравнения α-токоферола, чрезвычайно неустойчивого на свету. В [13; 14] даны рекомендации по его правильному использованию в экспериментах. Авторам не удалось встретить какую-либо публикацию, в которой бы ее авторы следовали данным рекомендациям.

IV. Отсутствуют метрологические исследования методик. Имеются прецеденты, когда аттестованные методики не имели метрологических исследований.

V. Со стороны уполномоченных организаций Госреестра средств измерений отсутствуют требования к обоснованию физико-химической природы измеряемых параметров для вновь созданных приборов [15; 16]. Такая ситуация позволяет производителям приборов, мягко говоря, «законно» вводить в заблуждение потребителей таких приборов. Например, в соответствии с [15], зарегистрированный прибор измеряет АОА, но, как, ни странно, в единицах концентрации в пересчете на образец сравнения – мг/мл или мг/г.

VI. Авторы методик часто приводят в их описании не конкретные наименования используемых веществ и растворителей, а классы веществ либо внесистемные их наименования.

Результаты отсутствия единого информационного поля

 и пути решение проблемы

Все указанные факторы не позволяют сопоставлять результаты, полученные для одинаковых объектов даже по одинаковым методам и, тем более, по разным методикам выполнения измерений. Поэтому постоянно в различных ситуациях к разработчикам МВИ возникает вопрос: «Как и что Вы измеряете?».

Комплекс выше перечисленных недостатков различных МВИ препятствует созданию целенаправленных и научно обоснованных рекомендаций по производству и применению продукции, содержащей антиоксиданты. Поэтому необходимо создание единого информационного поля в области «антиоксиданты», необходимого для исследователей, производителей и пользователей антиоксидантов: химиков, врачей, биологов, промышленников.

Решение проблемы заключается в следующем: разработка понятной и общепринятой комплексной системы оценки содержания и активности антиоксидантов на основе известных, основополагающих физико-химических процессов. Для этой цели необходима реализация следующих конкретных условий:

1. должны быть установлены четкие, общепринятые, базирующиеся на первоначальных кинетических подходах понятия, термины и определения;
2. должны быть установлены четкие, правильные и удобные для сравнения единицы измерения величин;
3. предлагаемые МВИ содержания АО и АОА должны иметь четкие, понятные не только разработчикам физико-химические принципы, сопоставимые и объясняемые в рамках основополагающих, известных классических химических и кинетических подходов;
4. в разрабатываемых МВИ необходимо использовать достаточно стабильные вещества (образцы сравнения) с обязательным указанием условий их хранения и использования, а еще лучше использовать стандартные образцы;
5. в МВИ должны быть приведены метрологические характеристики измерений (точность средства измерений, погрешность измерений и др.);
6. МВИ и стандартные образцы должны быть аттестованы.

Разработка стандарта организации СТО ИБХФ РАН 1.0-2008 в области «антиоксиданты»

Существование национального стандарта в области «антиоксиданты» необходимо для понимания и сравнения результатов измерений всеми заинтересованными лицами: производителями, продавцами и потребителями продукции, содержащей антиоксиданты. В настоящее время подобный документ в России в области «антиоксиданты» отсутствует.

Самым первым шагом в попытке наведения информационного порядка была разработка стандарта организации на термины и определения в области «антиоксиданты», предпринятая в ИБХФ РАН [17]. Стандарт СТО ИБХФ РАН 1.0-2008 «Антиоксиданты. Химический анализ и определение показателей качества. Термины и определения» был разработан с привлечением ведущих специалистов химиков-синтетиков, химиков–кинетиков, биохимиков, биологов из академической, отраслевой и вузовской науки. Были рассмотрены и обсуждены мнения десятков людей, дополняющие, а зачастую и противоречащие друг другу.

При разработке СТО учитывали необходимые нормативные документы, в частности: ФЗ от 27.12.02 № 184-ФЗ, ГОСТ Р 1.4-2004, ГОСТ Р 1.2-2004, ГОСТ 1.5-2001, ГОСТ Р ИСО 9000-2001, ГОСТ Р 8.315-97, ГОСТ Р 8.563-96, РМГ 60-2003.

В изданном стандарте:

• приведены общие термины и определения;
• даны пояснения к процессам окисления органических соединений, на которых базируется терминология разработанного СТО;
• предложены качественные и количественные показатели действия АО;
• предложена классификация АО с учетом различных признаков АО и приведены соответствующие примеры;
• введен раздел по метрологическому обеспечению измерений.

В качестве примера ниже приведено рекомендуемое в СТО ИБХФ РАН 1.0-2008 определение термина «Антиоксидант». Идея кинетического подхода к формулировке термина «Антиоксидант» была заложена еще в [1; 18]. В СТО эта идея была сформулирована в более ёмком конкретном виде:

антиоксиданты - вещества, в малых концентрациях тормозящие  процессы окисления органических веществ кислородом по различным механизмам в модельных системах.

Такое определение прекрасно совпадает с определением, принятым в англоязычной литературе [19; 20]: «Antioxidant is any substance that, when present at low concentration compared with those of an oxidizable substrate, significantly delays or prevents oxidation of that substrate».

Были сформулированы также другие определения: концентрация антиоксиданта, содержание антиоксиданта по отношению к стандартному образцу, суммарное содержание антиоксидантов по отношению к стандартному образцу, антирадикальная активность индивидуального антиоксиданта, антиоксидантная активность индивидуального антиоксиданта.

Необходимо отметить, что решение вопросов по разработке национального стандарта находятся в сфере деятельности трех различных технических комитетов Федерального агентства по техническому регулированию: ТК-450, «Лекарственные средства»; ТК-60, «Химия»; ТК-335, «Агропромышленная продукция». Это потребует как координации организационных работ с этими комитетами, так и экспертной работы с различными организациями, профессиональный интерес которых находится в сфере деятельности перечисленных технических комитетов.

Список литература

1. Эмануэль Н.М., Лясковская Ю.Н.  Торможение процессов окисления жиров. М: Пищепромиздат, 1961. 359 с.

2. Эмануэль Н.М., Денисов Е.Т., Майзус З.К. Цепные реакции окисления углеводородов в жидкой фазе. М: Наука, 1966. 375 с.

3. Яшин А.Я., Яшин Я.И.  Приборы и автоматизация. 2004. №11. С. 45-48.

4. Абдуллин И.Ф., Турова Е.Н., Будников Г.К. и др. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2002. Т. 68. №9. С. 12-15.

5. Лапин А.А., Борисенков М.Ф., Карманов А.П. и др. // Химия растительного сырья. 2007. №2. С. 79-82.

6. Яшин Я.И., Яшин А.Я. // Компетентность. 2009. №8. С. 50-53.

7. Николаев Е.И., Степанова Е.В., Ландесман Е.О. и др. // Мясная индустрия. 2008. №12. С. 36-39.

8. Сампиев А.М.  Патент РФ 2238563 (2003).

9. Хайруллина В.Р., Якупова Л.Р., Герчиков А.Я. и др. // Химия растит. сырья. 2008. №4. С. 59-64.

10. Henning S.M. // Am. J. Clin. Nutr. 2004. V. 80. P. 1558-1562.

11. Шишкина Л.Н. // Исследование синтетических и природных антиоксидантов in vitro и in vivo. – М.: Наука. -1992. -110 с. - С. 26-30.

12. Хасанов В.В., Рыжова Г.Л., Мальцева Е.В. // Химия растит. сырья. 2004. № 3. С. 63–75.

13. ФС 42-1522-98

14. ГОСТ 30627.3-98.

15. Яшин А.Я., Яшин Я.И., Пахомов В.П. Патент РФ 2238555.

16. Лапин А.А.  Индустрия напитков. 2008. №5. С. 118-122.

17. Бурлакова Е.Б., Мисин В.М., Храпова Н.Г., Завьялов А.Ю. Антиоксиданты. Термины и определения. М.: Изд-во  РУДН, 2010. 63 с. ISBN 978-5-209-03795-8.

18. Березин И.В., Денисов Е.Т., Эмануэль Н.М. Окисление циклогексана. Изд. МГУ, 1962. 456 с.

19. Halliwell B. // Biochemical Pharmacology. 1995. V. 49. No 10. P. 1341-1348.

20. Halliwell B., Gutteridge J.M.C.  Free radicals in biology and medicine: Oxford University Pres. 1999.