Vestnik of the Far East Branch of the Russian Academy of SciencesVestnik of the Far East Branch of the Russian Academy of SciencesВестник Дальневосточного отделения Российской академии наук0869-7698The Russian Academy of Sciences67610210.31857/S0869769824020168lciwayChemical SciencesХимические наукиResearch ArticleInvestigation of the adsorption capacity of some pectin-containing foods and apple pectin in relation to lead compounds with amino acids in vitroИсследование адсорбционной способности некоторых пектинсодержащих продуктов питания и яблочного пектина по отношению к соединениям свинца с аминокислотами in vitrohttps://orcid.org/0009-0004-9287-2451TikhonovaIrina L.ТихоноваИрина Леонидовна
Russian Federation

Candidate of Sciences in Chemistry

кандидат химических наук

koritca14@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-0198-3016BelokonovaNadezhda A.БелоконоваНадежда Анатольевна
Russian Federation

Doctor of Technical Sciences, Candidate of Sciences in Chemistry, Associate Professor

доктор технических наук, кандидат химических наук, доцент

89221503087@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7513-5741NasybullinaGalia M.НасыбуллинаГалия Максутовна
Russian Federation

Doctor of Sciences in Medicine, Professor

доктор медицинских наук, профессор

gdp43@yandex.ruUral State Medical UniversityУральский государственный медицинский университет15042024218719828022025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0869-7698/article/view/676102

Lead is one of the most common and dangerous toxicants for the human body. It was revealed that the lead content in some cases exceeds the hygienic standards established for food products. The complexing ability of lead ions with many essential and non-essential amino acids has been established, which causes an imbalance in the amino acid pool of the human and animal body. It has been established that the most effective sorbents and substances that bind lead ions are pectins. At the same time, the task of finding the most effective complexes of biologically active substances that increase the body’s resistance under conditions of exposure to lead and its compounds remains urgent. In this study, food products with a known and fairly high percentage of pectin substances were chosen as a source of pectin-containing substances: carrots and white cabbage, as well as apple pectin (dietary supplement). Since fish meat is one of the most common sources of lead entering the human body, amino acids for the study were selected based on the known amino acid composition of fish. The study confirmed previously known data on the ability of pectin substances to adsorb lead. At the same time, it was shown that the process of adsorption of lead ions in the presence of amino acids occurs more actively on the whole product, which has undergone heat treatment, than on apple pectin in the form of a dietary supplement. It was found that the adsorption capacity of carrots and cabbage is significantly higher compared to apple pectin, which is associated with adsorption by fiber, which is part of the vegetables. These results indicate the prospects of developing or adjusting targeted diets for the population living in environmentally unfavorable areas or working in hazardous working conditions.

Свинец является одним из самых распространенных и опасных токсикантов для организма человека. Комплексообразующая способность ионов свинца со многими незаменимыми и заменимыми аминокислотами вызывает дисбаланс аминокислотного фонда организма человека и животных. Установлено, что наиболее эффективными сорбентами и веществами, связывающими ионы свинца, являются пектины. Вместе с тем остается актуальной задача по поиску наиболее эффективных комплексов биологически активных веществ, обеспечивающих повышение резистентности организма в условиях воздействия свинца и его соединений. В данном исследовании в качестве источника пектинсодержащих веществ выбрали продукты питания с известным и достаточно высоким процентом содержания пектиновых веществ: морковь и белокочанную капусту, а также яблочный пектин (БАД). Поскольку мясо рыбы является наиболее распространенным источником попадания свинца в организм человека, выбирали аминокислоты для исследования, исходя из известного аминокислотного состава рыб. Проведенное исследование подтвердило более ранние данные о способности пектиновых веществ адсорбировать свинец. Было показано, что процесс адсорбции ионов свинца в присутствии аминокислот происходит более активно на цельном продукте, причем прошедшем термическую обработку, нежели на яблочном пектине в виде БАДа. Установлено, что адсорбционная способность моркови и капусты значительно выше по сравнению с яблочным пектином, что связано с адсорбцией клетчатки, входящей в состав овощей. Данные результаты свидетельствуют о перспективности разработки или корректировки направленных рационов питания для населения, проживающего на экологически неблагополучных территориях, или работающих во вредных условиях труда.

adsorptionpectinsleadamino acidscomplex compoundsdetoxicantstherapeutic and preventive nutritionадсорбцияпектинысвинецаминокислотыкомплексные соединениядетоксикантылечебно-профилактическое питаниеKorbanova A. I., Sorokina N. S., Molodkina N. N. et al. Svinets i ego deistvie na organism = [Lead and its effect on the body]. Meditsina Truda i Promyshlennaya Ekologiya. 2001;(5):29–34. (In Russ.)Корбанова А. И., Сорокина Н. С., Молодкина Н. Н. и др. Свинец и его действие на организм // Медицина труда и промышленная экология. 2001. № 5. С. 29–34.Novikova M. A., Pushkarev B. G., Sudakov N. P., Nikiforov S. B., Gol’’dberg O.A., Vaverbaum P. M. The effect of persistent lead intoxication on human organism. Sibirskii Meditsinskii Zhurnal. 2013;(2):13–16. (In Russ.).Новикова М. А., Пушкарев Б. Г., Судаков Н. П. и др. Влияние хронической свинцовой интоксикации на организм человека. Сообщ.1 // Сиб. мед. журн. 2013. № 2. С. 13–16.Neil Burford, Melanie D. Ilman, Wesley G. Leblanc, T. Stanley Cameron, Catherine N. Robertson. Definitive identification of lead(ii)-amino acid adducts and the solid-state structure of a lead–valine complex. Chem. Commun. (Camb). 2004;(3):332–333. DOI: 10.1039/b311599b.Neil Burford, Melanie D. Ilman, Wesley G. Leblanc, T. Stanley Cameron, Catherine N. Robertson. Definitive identification of lead(ii)-amino acid adducts and the solid-state structure of a lead-valine complex // Chem. Commun. (Camb). 2004. Iss. 3. P. 332–333. DOI: 10.1039/b311599b.Novikova G. V. Sintez i fiziko-khimicheskie kharakteristiki kompleksov 6s2- i ndm-ionov metallov s aminokislotami = [Synthesis and physicochemical characteristics of complexes of 6s2- and ndm-metal ions with amino acids]. Dis. for the degree of Cand. Chem. Sci. 02.00.01. Krasnoyarsk; 2006. 133 р. (In Russ.).Новикова Г. В. Синтез и физико-химические характеристики комплексов 6s2- и ndm-ионов металлов с аминокислотами: дис. … канд. хим. наук. 02.00.01 / науч. рук. Н. Н. Головнев; СибГТУ. Красноярск. 2006. 133 с.Sheibak V. M., Lyakh I. V., Doroshenko E. M. Neuroactive aminoacids in the midbrain of infantrats in chronic intoxication with dinil and lead. Journal of the Grodno State Medical University. 2012;(3):40–42 (In Russ.).Шейбак В. М., Лях И. В., Дорошенко Е. М. Нейроактивные аминокислоты в среднем мозге крысят при хронической интоксикации динилом и свинцом // Журн. Гроднен. гос. мед. ун-та. 2012. № 3. С. 40–42.Morozova S. P. Postuplenie rtuti i mysh’yaka s ratsionami pitaniya v organizm vzroslykh i detei. = [Dietary intake of mercury and arsenic into the body of adults and children]. Gigiena i sanitariya. 1991;(7):38–41. (In Russ.).Морозова С. П. Поступление ртути и мышьяка с рационами питания в организм взрослых и детей // Гигиена и санитария. 1991. № 7. С. 38–41.Dudarev A. A., Dushkina E. V., Sladkova Yu.N., Chupahin V. S., Lukichova L. A. Evaluating health risk caused by exposure to metals in local foods and drinkable water in Pechenega district of Murmansk region. Meditsina Truda i Promyshlennaya Ekologiyа. 2015;(11):25–33. (In Russ.).Дударев А. А., Душкина Е. В., Сладкова Ю. Н. и др. Оценка рисков здоровью населения при экспозиции к металлам, содержащимся в местных продуктах питания и питьевой воде в Печенегском районе Мурманской области // Медицина труда и промышленная экология. 2015. № 11. С. 25–33. ISSN1026–9428.Kashuba N. A. Features of transcutaneous penetration of lead into the human body. Hygiene and Sanitation. 2021;100(1):55–59. (In Russ.). https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-1-55-59.Кашуба Н. А. Особенности транскутанного проникновения свинца в организм человека // Гигиена и санитария. 2021. Т. 100, № 1. С. 55–59. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-1-55-59.Suldina T. I. The content of heavy metals in food and their effects on the body. Balanced Diet, Nutritional Supplements and Biostimulants. 2016;(1):136–140. (In Russ.). URL: https://journal-nutrition.ru/ru/article/view?id=35727 (дата обращения: 13.04.2024).Сульдина Т. И. Содержание тяжелых металлов в продуктах питания и их влияние на организм // Рациональное питание, пищевые добавки и биостимуляторы. 2016. № 1. С. 136–140. URL: https://journal-nutrition.ru/ru/article/view?id=35727 (дата обращения: 13.04.2024).Galatova E. A. Osobennosti nakopleniya tyazhelykh metallov v organakh i tkanyakh ryb razlichnykh semeistv = [Features of the accumulation of heavy metals in the organs and tissues of fish of various families]. Izvestiya TSKhA. 2009;(3):157–168. (In Russ.).Галатова Е. А. Особенности накопления тяжелых металлов в органах и тканях рыб различных семейств // Известия ТСХА. 2009. Вып. 3. С. 157–168.Ershova T. S., Zaitsev V. F., Chaplygin V. A. Features of lead migration in the ecosystem of the Caspian sea. Scientific Notes of V. I. Vernadsky Crimean Federal University. Biology. Chemistry. 2021;7(4):3–22. (In Russ.).Ершова Т. С., Зайцев В. Ф., Чаплыгин В. А. Особенности миграции свинца в экосистеме Каспийского моря // Уч. зап. Крым. федерал. ун-та им. В. И. Вернадского. Биология. Химия. 2021. Т. 7 (73), № 4. С. 3–22.Popov P. A., Androsova N. V., Popov V. A. Metals content in the organs of the Starlet of the Acipenser ruthenus of the Middle Ob river. Vestnik of the North-Esatern Federal University. 2021;3(83):15–24. (In Russ.). https://doi.org/10.25587/SVFU.2021.83.3.011.Попов П. А., Андросова Н. В., Попов В. А. Содержание тяжелых металлов в стерляди Средней Оби // Вестн. СВФУ. 2021. № 3 (83). С. 15–24. https://doi.org/10.25587/SVFU.2021.83.3.011.Lopareva T. Yа., Sharipova O. A., Petrushenko L. V. Level of accumulation of toxicants in fish muscle tissue in water basins in the Republic of Kazakhstan. Bulletin of Astrakhan State Technical University. Series: Fish Farming. 2016;(2):115–122. (In Russ.).Лопарёва Т. Я., Шарипова О. А., Петрушенко Л. В. Уровень накопления токсикантов в мышечной ткани рыб в водных бассейнах Республики Казахстан // Вестн. АГТУ. Сер. Рыбное хозяйство. 2016. № 2. С. 115–122. ISSN 2073-5529.Boev V. M., Kryazheva E. A., Begun D. N., Borshchuk E. L., Kryazhev D. A. Hygienic assessment of population health risks caused by combined oral introduction of heavy metals. Health Risk Analysis. 2019;(2):35–43. (In Russ.). DOI: 10.21668/health.risk/2019.2.04.Боев В. М., Кряжева Е. А., Бегун Д. Н., Борщук Е. Л., Кряжев Д. А. Гигиеническая оценка риска здоровью населения при комбинированном пероральном поступлении тяжелых металлов // Анализ риска здоровью в гигиене. 2019. № 2. С. 35–43. DOI: 10.21668/health.risk/2019.2.04.Kuzmina E. A., Malykh O. L., Soloboyeva Yu.I., Kochergin Yu.V., Plotnikova I. A., Kadnikova E. P. Targeted systems of medicalprevention aid in high-risk groups of most vulnerable categories of the population residing in industry-affected areas. Hygiene and Sanitation (Russian journal). 2017;96(12):1140–1146. (In Russ.). http://dx.doi.org/ 10.18821/0016-9900-2017-96-12-1140-1146.Кузьмина Е. А., Малых О. Л., Солобоева Ю. И. и др. Адресные системы медико-профилактической помощи группам риска среди наиболее чувствительных категорий населения, проживающего в зонах влияния промышленных предприятий // Гигиена и санитария. 2017. Т. 96, № 12. С. 1140–1146. http://dx.doi.org/10.18821/0016-9900-2017-96-12-1140-1146.Mikheeva L. A., Fevraleva M. A., Brynskikh G. T., Try A. V. Study of complexing ability of pectin with respect to copper and lead. Ulyanovsk Medical and Biological Journal. 2017;(2):111–115. (In Russ.). DOI: 10.23648/UMBJ.2017.26.6225.Михеева Л. А., Февралева М. А., Брынских Г. Т., Тры А. В. Изучение комплексообразующей способности пектина по отношению к меди и свинцу // Ульяновский мед.-биол. журн. 2017. № 2. С. 111–115. DOI: 10.23648/UMBJ.2017.26.6225.Mykots L. P., Tukhovskaya N. A., Bondar S. N. Determination of kinetics of metal cation sorption with pectin from citrus. Advances of Modern Natural Science. 2010;(6):55–57. (In Russ.). URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=8255 (дата обращения: 13.04.2024).Мыкоц Л. П., Туховская Н. А., Бондарь С. Н. Определение кинетики сорбции катиона металла пектином из цитрусовых // Успехи современного естествознания. 2010. № 6. С. 55–57. URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=8255 (дата обращения: 13.04.2024).Mykots L. P., Romantsova N. A., Gushchina А. V. Research of the pectin isolated from fresh fruits of cranberry high for sorption ability in relation to ion of lead. Fundamental Research. 2013;(3–1):197–200. (In Russ.).Мыкоц Л. П., Романцова Н. А., Гущина А. В. Изучение сорбционной способности пектина, выделенного из плодов калины обыкновенной по отношению к ионам свинца // Фундаментальные исследования. 2013. № 3–1. С. 197–200.Bzhikhatlova M. A., Mykots L. P., Tukhovskaya N. A., Andreyeva O. A. Study of the sorption capacity of natural sorbents isolated from Kampsis rooting. Khimiya Rastitel’nogo Syr’ya. 2021;(1):71–78. (In Russ.). DOI: 10.14258/jcprm.2021016618.Бжихатлова М. А., Мыкоц Л. П., Туховская Н. А., Андреева О. А. Исследование сорбционной способности природных сорбентов, выделенных из кампсиса укореняющегося // Химия растительного сырья. 2021. № 1. С. 71–78. DOI: 10.14258/jcprm.2021016618.Borisenkov M. F., Golovchenko V. V., Vityazev F. V. Adsorbtsiya estrogenov in vitro na fraktsiyakh pektinovykh veshchestv pertsa sladkogo i kapusty belokochannoi = [Adsorption of estrogens in vitro on fractions of pectin substances of sweet pepper and white cabbage]. Khimiya Rastitel’nogo Syr’ya. 2011;(3):53–58. (In Russ.).Борисенков М. Ф., Головченко В. В., Витязев Ф. В. Адсорбция эстрогенов in vitro на фракциях пектиновых веществ перца сладкого и капусты белокочанной // Химия растительного сырья. 2011. № 3. С. 53–58.Gulyaev D. K., Belonogova V. D., Rudakova I. P., Korotkov I. V. Study of polysaccharides of common raspberry shoots and their sorption activity. Humansand Theirhealth. 2022;25(3):72–80. (In Russ.). DOI: 10.21626/vestnik/2022–3/08.Гуляев Д. К., Белоногова В. Д., Рудакова И. П., Коротков И. В. Исследование полисахаридов побегов малины обыкновенной и их сорбционной активности // Человек и его здоровье. 2022. Т. 25, № 3. С. 72–80. DOI: 10.21626/vestnik/2022–3/08.Makarova K. E., Khozhaenko E. V., Khotimchenko R. Yu., Kovalev V. V. Comparative lead-binding activity of pectins with different molecular mass in vitro. Pacific Medical Journal. 2013;(2): 85–88. (In Russ.).Макарова К. Е., Хожаенко Е. В., Хотимченко Р. Ю., Ковалев В. В. Сравнительная свинецсвязывающая активность пектинов с различной молекулярной массой in vitro // Тихоокеан. мед. журн. 2013. № 2. С. 85–88.Machneva I. V., Bondarenko A. I. Evaluation of the content of pectin in some fruits and vegetables. Modern Problems of Science and Education. 2016;(2):212–218. (In Russ.). ISSN2686–9101. URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=15149 (дата обращения: 13.04.2024).Мачнева И. В., Бондаренко А. И. Оценка содержания уровня пектина в некоторых овощах и фруктах // Междунар. студ. науч. вестн. 2016. № 2. С. 212–218. ISSN 2409-529X. URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=15149 (дата обращения: 13.04.2024).Limareva N. S., Donchenko L. V., Orobinskaya V. N. Functional beverages containing pectin on based on cabbage juice. Scientific Journal of KubSAU. 2017;(134):1018–1030. (In Russ.). ISSN 1990-4665.Лимарева Н. С., Донченко Л. В., Оробинская В. Н. Функциональные пектиносодержащие напитки на основе капустного сока // Политематический сетевой электрон. науч. журн. Кубан. гос. аграр. ун-та. 2017. № 134. С. 1018–1030. DOI: 10.21515/1990–4665–134–083.Kuzmin S. V., Gurvich V. B., Beliavskii A. P. Organization, perspectives of development, and scientific-methodological approaches to the occupational health risk management within the system “Occupational medicine” in the Sverdlovsk oblast, Russia. Uralʹskij Medicinskij Žurnal. 2011;87(9):5–8. (In Russ.).Кузьмин С. В., Гурвич В. Б., Белявский А. Р. Организация, перспективы развития и научно-методические подходы к управлению профессиональными рисками в системе «Медицина труда» в Свердловской области // Урал. мед. журн. 2011. Т. 87, № 9. С. 5–8.Mazhayeva T. V., Lavrentyev A. N., Malykh O. L., Kornilkov A. S. Methodical approaches to assessing nutrition of various population groups in the system of socio-hygienic monitoring of the Sverdlovsk region. Uralʹskij Medicinskij Žurnal. 2012;102(10):32–34. (In Russ.).Мажаева Т. В., Лаврентьев А. Н., Малых О. Л., Корнилков А. С. Методические подходы к оценке питания различных групп населения в системе социально-гигиенического мониторинга Свердловской области // Урал. мед. журн. 2012. Т. 102, № 10. С. 32–34.Mazhayeva T. V. Effects of nutrition on physical development of preschool children exposed to adverse environmental factors. Uralʹskij Medicinskij Žurnal. 2011;80(2):53–56. (In Russ.).Мажаева Т. В. Влияние питания на уровень физического развития дошкольников в условиях неблагоприятного воздействия окружающей среды // Урал. мед. журн. 2011. Т. 80, № 2. С. 53–56.Katsnelson B. A., Privalova L. I., Gurvich V. B., Kuzmin S. V., Kireyeva E. P., Minigalieva I. A., Sutunkova M. P., Loginova N. V., Malykh O. L., Yarushin S. V., Soloboyeva J. I. The role of bio-prevention in the framework of managing occupational and environmental chemical risks to population health. Toksikologičeskij vestnik. 2015;(1):10–21. (In Russ.).Кацнельсон Б. А., Привалова Л. И., Гурвич В. Б. и др. О роли биопрофилактики в системе мер управления профессиональными и экологически обусловленными химическими рисками для здоровья населения // Токсикол. вестник. 2015. № 1 (130). С. 10–21. ISSN0869–7922.Peshkov S. A., Schepin A. S., Khursan S. L., Kobzev G. I. Relative stability of the heavy metal (Zn, Cd, Co, Pb) complexes with alanine. Vestnik Bashkirskogo Universiteta. Khimiya. 2016;21(2):291–297. (In Russ.).Пешков С. А., Щепин А. С., Хурсан С. Л., Кобзев Г. И. Относительная устойчивость комплексов тяжелых металлов (Zn, Cd, Co, Pb) с аланином // Вестн. Башкир. ун-та. Химия. 2016. Т. 21, № 2. С. 291–297.Drozdova L. I., Pivnenko T. N., Karaulova E. P., Yarochkin A. P. Biochemical description of musclar tissue of deep-water fish as a source of free amino acids and biogenic peptides. Izvestiya TINRO. 2007;(150):383–390. (In Russ.).Дроздова Л. И., Пивненко Т. Н., Караулова Е. П., Ярочкин А. П. Биохимическая характеристика мышечной ткани глубоководных рыб как источника свободных аминокислот и биогенных пептидов // Известия ТИНРО. Технология обработки гидробионтов. 2007. Т. 150. С. 383–390.Kostenko E. E., Butenko E. N. Izuchenie kompleksoobrazovaniya Pb (II), Cd (II), Hg (II) s aminokislotami dlya prognozirovaniya protektornyh svojstv pishchevyh produktov = [Study of complex formation of Pb (II), Cd (II), Hg (II) with amino acids to predict the protective properties of food products]. Naukovі Pracі Nacіonal’nogo Unіversitetu Harchovih Tekhnologіj. 2012;(44):85–91. (In Russ.).Костенко Е. Е., Бутенко Е. Н. Изучение комплексообразования Pb (II), Cd (II), Hg (II) с аминокислотами для прогнозирования протекторных свойств пищевых продуктов // Наукові праці Національного університету харчових технологій. 2012. № 44. С. 85–91.Novosel’tseva E. E., Tikhonova I. L., Belokonova N. A., Popova O. S. Adsorption capacity of some food products and sorbents in relation to lead compounds. Aktual’nye voprosy sovremennoĭ meditsinskoĭ nauki i zdravookhraneniya: sbornik statei VIII Mezhdunarodnoĭ nauchno-prakticheskoĭ konferentsii molodykh uchënykh i studentov, Ekaterinburg, 19–20 aprelya 2023 g. Ekaterinburg: UGMU; 2023. Р. 765–771. (In Russ.). URL: https://elib.usma.ru/bitstream/usma/13566/1/USMU_Sbornik_statei_2023_149.pdf (дата обращения: 13.04.2024).Новосельцева Е. Е., Тихонова И. Л., Белоконова Н. А., Попова О. С. Адсорбционная способность некоторых продуктов питания и сорбентов по отношению к соединениям свинца // Актуальные вопросы современной медицинской науки и здравоохранения: сб. ст. VIII Междунар. науч.-практ. конф. молодых ученых и студентов (Екатеринбург, 19–20 апреля 2023 г.). Екатеринбург: УГМУ, 2023. C. 765–771. URL: https://elib.usma.ru/bitstream/usma/13566/1/USMU_Sbornik_statei_2023_149.pdf (дата обращения: 13.04.2024).