Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Проведен теоретический обзор, патентный поиск, а также мета-анализ для тщательной проработки тематики проекта. Выяснено, что на биодоступность цинка влияет присутствие ингибиторов, например, фитиновая кислота. По оценкам, 3200 генов генома человека, составляющих примерно 15 % от общего числа генов, кодирующих белки, несут информацию о белках, которые связывают или, по прогнозам, будут связывать ионы цинка. Транспорт Zn2+ через липидные бислои опосредуется двумя семействами белков: SLC39s/ZIPs и SLC30s/ZnTs. Цинк принимает непосредственное участие в созревании инсулина и индуцированной глюкозой секреции инсулина β-клетками поджелудочной железы, соответственно различные нарушения метаболизма цинка могут отражаться и на метаболизме инсулина. Проведена оценка потребления цинка, а также нутриентов, влияющих на его усвоение с использованием клинически валидированного полуколичественного опросника по частоте приема пищи FFQ (Food Frequency Questionnaire). Оптимальный уровень потребления цинка отмечался у 127 женщин (38,4 %) и 38 мужчин (23,9 %). Недостаточное потребление цинка было обнаружено у 71 женщины (22,8 %) и 51 мужчины (32,1 %). Чрезмерное количество потребляемого цинка было выявлено у 4 женщин (1,2 %) и 5 мужчин (3,1 %). Подобрана биологически активная форма цинка, подходящая для внесения в пищевые продукты. Всего было синтезировано 5 хелатных форм: бисглицинат Zn, пантотенат-глицинат Zn, тиаминат-глицинат Zn, цитрат Zn, цистеинат-глицинат Zn. В ходе анализа было выявлено, что некоторые хелатные формы не подходят для фортификации продуктов по ряду причин. Синтезируемые из пантотеновой кислоты и лизина соединения получались тягучими, комковались и имели горько-вяжущий вкус, непригодный для внесения в продукты питания из-за негативного влияния на органолептические свойства продуктов. Другие хелатные формы – цитрат, тиаминат-глицинат, глицинат-цистеинат – также имели недостаточно пригодные технологические свойства. Бисглицинат Zn оказался лишенным всех перечисленных недостатков, он имел сладковато-вяжущий вкус, без специфического запаха, легко перетирался и дозировался, поэтому был выбран в качестве основной формы, на базе которой проводились все дальнейшие исследования. Проведен анализ и выявление закономерностей скорелированности между пищевыми компонентами и кофакторами как Se и Zn для понимания перспективности выбора тех или иных видов пищевого сырья для потенциального избегания темы, связанной с хемофобией у потребителей. Итоги исследования позволяют сделать вывод о необходимости применения как минимум двух видов стратегий при пищевом инжиниринге – классической фортификации в технологическом цикле или обогащении «в поле» с целью прижизненного формирования свойств пищевого сырья и продуктов питания, вырабатываемых из него. Разработаны рецептуры групп продуктов с внесением биологически активной формы цинка. Разработка рецептуры хлебобулочных изделий При разработке хлеба было использовано следующее сырье: мука пшеничная хлебопекарная высшего сорта, соль пищевая, дрожжи хлебопекарные сушеные, закваска хлебопекарная сухая пшеничная «Сапоре Иоланта», бисглицинат цинка. Установлено, что при внесении 8 мг бисглицината цинка в 100 г продукта суточная потребность в цинке обеспечивается на 20 %. Разработанный хлеб по показателям общей (hобщ=4,44 мм), пластической (hпл=1,28 мм) и упругой (hупр=3,15 мм) деформации мякиша был ниже образца 5 (hобщ=5,58 мм; hпл=1,85 мм; hупр=3,73 мм), но выше других представленных образцов. По органолептическим и физико-химическим показателям качества разработанный продукт соответствует требованиям ГОСТ Р 58233-2018. Разработка рецептуры мармелада на основе агар-агара При разработке мармелада на агар-агаре было использовано следующее сырье: сахар белый, патока, сок натуральный ягодный, агар-агар, кислота лимонная, бисглицинат цинка. Установлено, что при внесении 20 мг бисглицината цинка в 100 г продукта суточная потребность в цинке обеспечивается на 50 %. Прочность разработанного мармелада была ниже в сравнении с образцами 1 (Fпр=43,5 Н) и 5 (Fпр=45 Н), но выше образца 2 (Fпр=30,6 Н) и составила (Fпр=32 Н). Внесение в рецептуру натурального сока могло повлиять на структурные свойства продукта и как результат ослабить консистенцию мармелада. По органолептическим и физико-химическим показателям продукт соответствует ГОСТ 6442-2014. Рецептура полуфабриката из фарша мясного При разработке фарша мясного было использовано следующее сырье: свинина, жир-сырец свиной, лук репчатый, сухари, яйца, хлеб, соль, перец, бисглицинат цинка. Установлено, что при внесении 20 мг бисглицината цинка в 100 г продукта суточная потребность в цинке обеспечивается на 50 %. По органолептическим и физико-химическим показателям продукт соответствует ГОСТ 55365-2014. Йогурт сладкий с фруктово-ягодным наполнителем «Клубника» с массовой долей жира 1,5 %, обогащенный цинком При разработке йогурта было использовано следующее сырье: молоко обезжиренное, молоко сухое, массовая доля жира 25 %, молоко сухое обезжиренное, сахар белый, наполнитель, закваска, бисглицинат цинка. Йогурт дополнительно обогащен цинком за счет внесения бисглицината цинка (20 мг на 100 г продукта), что обеспечивает суточную потребность взрослого человека в цинке более чем на 50 %. Полученный йогурт соответствует требованиям ТР ТС 033/2013 «О безопасности молока и молочной продукции» и ГОСТ 31981-2013 «Йогурты. Общие технические условия». Проведено определение сохранности микроэлемента цинка в разработанных продуктах питания. Для исследованных продуктов: хлеб, мармелад на агар-агаре, йогурт и молочный напиток со вкусом мультифрукта, мясной фарш и сокосодержащий напиток – доля извлекаемых хелатов цинка составляла от 24 до 79 %, (в среднем 49,6 %) что подтверждает их высокую стабильность и сохранность этих соединений в пищевых продуктах. Помимо указанного, оценка стабильности химического соединения хелатов, выбранных для фортификации продуктов питания, оценивалась посредством сравнения их ИК-спектров, получаемых от нативного вещества, подвергшегося влиянию гидролиза (оценка гидролитической стабильности) при повышенной температуре. После подвергания гидролитическому воздействию образцов проводили их выкристаллизацию и оценивали изменение в ИК-спектре нативного хелата с тем, что подвергся термической обработке, в том числе оценивали изменение кривизны графиков посредством анализа скореллированности данных по Пирсону. Статистический анализ не показал значимого отличия значений ИК-спектров друг от друга. Корреляция между значениями двух графиков по Пирсону составила r = 0,98 при p<0,0001, что указывает на высокий уровень связанности данных.

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Цинк принимает непосредственное участие в созревании инсулина и индуцированной глюкозой секреции инсулина β-клетками поджелудочной железы, соответственно различные нарушения метаболизма цинка могут отражаться и на метаболизме инсулина. Дефицит цинка приводит к снижению экспрессии ZnT8, что в конечном итоге приводит к нарушению секреции инсулина. Особое внимание обращается на транспортер ZnT8, кодируемый геном SLC30A8. Существующие данные ясно показывают, что модуляцию гомеостаза цинка можно рассматривать как потенциальный профилактический или терапевтический инструмент в лечении СД2. Для оценки влияния бисглицината цинка на структурно-механические и физико-химические свойства мармелада было проведено исследование по оценке влияния добавок бисглицината цинка на кислотность и прочность готового мармелада. Исследование влияния бисглицината цинка на мармелад выявило положительное воздействие на его структурно-механические свойства. Прочность контрольного образца составила 6,7 Н. Внесение хелата цинка повысило показатель до 7,3 Н (+9%), а его комбинация с вишневым соком — до 8,8 Н (+31%), что указывает на синергетический эффект компонентов сока и цинка. Статистический анализ подтвердил высокую воспроизводимость результатов: контрольный образец показал корреляцию r=0,9791 (R²=0,9587), опытный с цинком - r=0,9497 (R²=0,9019), а образец с соком и цинком - r=0,9857 (R²=0,9716). Повышение прочности мармелада с внесением бисглицината цинка можно обосновать тремя факторами: физико-химическими свойствами бисглицината цинка, особым химическим составом вишневого сока, а также изменяющейся кислотностью. Агар образует прочный гель за счет водородных связей и электростатических взаимодействий. В свою очередь, хелатная форма цинка может укреплять структуру агара за счет взаимодействия цинка с его полярными группами, например, сульфатными (SO3-). Мармелад имеет слабокислую среду (pH 4,5) и дальнейшее снижение pH мармелада будет способствовать ослаблению геля агара. Бисглицинат цинка стабилен в слабокислой и нейтральной среде (pH от 3 до 7), а значит он будет способствовать укреплению структуры мармелада за счет взаимодействия цинка с полярными группами агара. Упрочнение структуры мармелада связано не с повышением кислотности, а с влиянием цинка на гелевую структуру агара. Повышение кислотности в продукте можно объяснить тем, что бисглицинат цинка может вносить дополнительные кислотные группы. Глициновая часть хелата содержит карбоксильную группу (-COOH), которая может титроваться. Также в водном растворе, особенно в присутствии лимонной кислоты, бисглицинат цинка частично диссоциирует, высвобождая ион водорода H+. Проведенные наблюдения позволяют сделать вывод об уникальном явление химических процессов, благодаря которым структура мармелада упрочнялась, несмотря на увеличение кислотности продукта. Такое явление можно назвать взаимокомпенсирующим. Проведена оценка уровня глюкозы в плазме крови, уровня цинка в сыворотке крови и биоимпедансного анализа в группе добровольцев (50 человек) до и после употребления разработанных пищевых продуктов с биологически активной формой цинка. Проведено генетическое тестирование добровольцев с целью выявления у них полиморфных вариантов в гене SLC30A8. Распределение участников по генотипам в целом соответствовало литературным данным. Оба варианта являются частыми находками в общей популяции: аллельная частота варианта rs13266634 составляет 0.2956, а варианта rs11558471 – 0.2536 в соответствие с базой данных gnomAD v.4.1.0. Показатели ИМТ в среднем составили 25,52 кг/м2, после проведения эксперимента - 24,9 кг/м2. Снижение среднего показателя ИМТ (с 25,52 кг/м2 до 24,9 кг/м2) может свидетельствовать о положительном влиянии мармелада, обогащенного хелатной формой цинка на метаболизм. Средний уровень глюкозы составил 4,72 мкмоль/л. При повторном исследовании средний уровень глюкозы составил 4,9 мкмоль/л. Таким образом, в обследованной когорте отмечалось увеличение уровня глюкозы после эксперимента, в среднем на 0,18 пунктов. Выявленное изменения было статистически значимым (p <0,05, парный t-test: -2,576, p-value= 0,0132). Уровень цинка в сыворотке крови до приема мармелада колебался от 8,5 до 16,9 мкмоль/л, в среднем составил 11,7 мкмоль/л. У 15 участников (10 женщин и 5 мужчин) уровень цинка был несколько ниже половозрастных референсных значений (в среднем, 9,9 мкмоль/л), у остальных – в рамках референсных значений. Уровень цинка в сыворотке крови после приема мармелада колебался от 10,7 до 17,3 мкмоль/л, в среднем он составил 12,9 мкмоль/л. У трех участников исследования уровень цинка был ниже половозрастных референсных значений. При этом у двоих из них низкий уровень цинка отмечался и до проведения эксперимента, однако после потребления обогащенного продукта уровень цинка увеличился, хотя и не достиг нормы (с 10,6 до 10,7 мкмоль/л, и с 9,8 до 10,8 мкмоль/л). У одного же участника уровень цинка снизился, несмотря на употребление обогащенного продукта, с 13,3 до 11 мкмоль/л). Отмечалось существенное и статистически значимое увеличение уровня цинка после эксперимента, в среднем на 1,23 пункта (≈10 %) (p <0,001, парный t-тест: -6,153, (p-value≈ 0,0000). Это ключевое наблюдение для персонализированного питания: именно лица с низким исходным статусом цинка получают наибольшую биохимическую выгоду от обогащённых продуктов. Употребление обогащенного продукта позволило заметно (примерно в 5 раз) снизить долю участников с низким содержанием цинка в крови (с 32 % до 6 %). В соответствии с конкретизированными суточными нормами потребления пищевых веществ были составлены 2 корректирующих рациона для мужчины (рост 180 см, вес 80 кг, I группа физической активности, ИМТ 24,7 кг/м2, базовый метаболизм 1719 ккал) и женщины (рост 165 см, вес 62 кг, I группа физической активности, ИМТ 22,8 кг/м2, базовый метаболизм 1486 ккал) на 3 дня с пятиразовым питанием в течение дня с включением в меню разработанного мармелада с внесением хелатной формы цинка (одна порция (8 г) обеспечивала 116,7% от суточной потребности цинке (рационы питания представлены в доп. материалах и приложены к отчету). Потребность организма в необходимом количестве цинка, направленного на снижение риска сахарного диабета 2 типа потребителей с полиморфным вариантом гена SLC30A8, обеспечивается. На полученные изделия были разработаны и утверждены технические условия и проведены производственные испытания: 1. Мармелад «Сладкий знак» ТУ 10.82.23-001-02068686-2025; производственные испытания по выработке мармелада проведены в ООО «Царский вкус», акт от 28.05.2025 г. 2. Мармелад «Вишневый знак» ТУ 10.82.23-002-02068686-2025; производственные испытания по выработке мармелада проведены в ООО «Царский вкус», акт от 04.06.2025 г.