Изучение влияния белковых пищевых добавок различного происхождения на показатели лабораторных животных при физических нагрузках.

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Пушкарева Ю.Е. 1

---

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение Гимназия №1, МБОУ Гимназия №1

Малкова Е.Ю. 1

---

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение Гимназия №1

Работа в формате PDF

1.1 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

Белки – одно из важнейших составляющих нашего организма и всей природы в общем. Все мы знаем, какую пользу они несут для человеческого организма. Заметив факт влияния увеличения потребления белка на организм, люди стали использовать их в целях развития мышечной массы. Но у меня возник вопрос. Есть ли разница между белками растительного и животного происхождения? Как они влияют на развитие мышечной массы.

Актуальность моего проекта: определяется ростом популярности спортивного питания и пищевых добавок среди спортсменов, большим объёмом разноречивой информации в сети Интернет об эффективности применения спортсменами белковых добавок животного и растительного происхождения.

Я, выбрала именно эту тему, потому что мне интересно понять, какие белки наиболее эффективны в качестве спортивного питания. Для этого я решила сравнить их действие на организм на примере хомяков. Установить способность влияние на рост мышечной массы и выносливость при физических нагрузках.

Таким образом, целью моего проекта является: сравнительное изучение эффективности применения Спирулины платенсис и молочного белка в качестве компонента спортивного питания.

Я поставила перед собой следующие задачи:

1. Получить ответ на вопрос: чем отличаются и в чем похожи белок Спирулины и молочный сывороточный белок?

2. Определить экспериментальным путём влияния Спирулины и молочного сывороточного белка на устойчивость организма к физическим нагрузка и рост мышечной массы на примере хомяков.

3. Провести опрос и установить предпочтения спортсменов в использовании белковых добавок.

Объектом проектного исследования является: высушенная биомасса микроводоросли Спирулина платенсис и молочный сывороточный белок. Предметом проектного исследования является: влияние Спирулины и молочного сывороточного белка на физическое развитие организма на примере хомяков.

ЧАСТЬ 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ЧТО ТАКОЕ СПИРУЛИНА

В сети Интернет я нашла подробную информацию о Спирулине. Спирулина или Спирулин платенсис (Spirulina platensis) – это многоклеточная спиральная нитчатая микроводоросль. Под микроскопом Спирулина представляет собой набор сине-зелёных нитей, состоящих из цилиндрических клеток, уложенных в неразветвленные нити (рис. 1).

Рис. 1 – Спирулина Платенсис

Нити обладают подвижностью и скользят вдоль своих осей. Спиральная форма нитей является родовым признаком Спирулины, но параметры спирали варьируются у разных видов. Кроме того, шаг и длина спирали может быть различна в зависимости от условий выращивания. Диаметр клеток варьируется от 1 до 3 мкм у мелких видов и от 3 до 12 мкм у крупных.

СТРУКТУРА КЛЕТКИ СПИРУЛИНЫ ПЛАТЕНСИС

В центральной части клетки Спирулины находится генофор (нуклеоид), который состоит из нескольких хроматиносом. Помимо этого, в клетке содержится несколько структур, окружённых цитозолем: фотосинтетические ламеллы, гранулы цианофицина, кабоксиомы, цилиндрические тельца, рибосомы, полиглюкациновые гранулы, газовые вакуоли, полифосфатные гранулы и т.д.

Основная часть хлорофилла и каротиноида локализована в фотосинтетических ламеллах. Их также считают основным местом запасов внутриклеточного азота наравне с цианофитовыми гранулами, состоящими из аргинина и аспарагиновой кислоты.

В полиглюкановых гранулах происходят клеточные накопления в условиях ограниченной скорости клеточного размножения. Полиэдрические тельца или карбоксиомы появляются при высоких уровнях освещенности и содержат рибулозобифосфаткарбоксилазу и некоторые другие ферменты.

Газовые вакуоли занимают значительную часть клеточного объёма. Они образованы многочисленными везикулами с цилиндрическими продольными сечениями и шестиугольным поперечным сечением. Как полагают многие исследователи, они обеспечивают плавучесть Спирулины.,

ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ СПИРУЛИНЫ

Жизненный цикл Спирулины достаточно прост. Зрелые нити разламываются в нескольких местах посредством формирования специальных клеток некридиев, которые подвергаются лизису, в результате чего формируются двояковыпуклые диски.

Образовавшиеся фрагменты нити представляют собой короткие цепи клеток, называемые гормогониями, которые удаляются от родительских нитей и формируют новые.

Клетки в гормогониях теряют прикреплённые части некридиальных клеток и обволакиваются на дистальных концах небольшой утолщённой клеточной стенкой. В течение этого процесса цитоплазма не гранулирована и имеет бледносине-зелёный цвет. Число клеток в гормогониях увеличивается путём деления, после чего они приобретают ярко сине-зелёный оттенок. Нити увеличиваются в длине и приобретают характерную спиральную форму. 

СОСТАВ СПИРУЛИНЫ И ЕЁ ПИЩЕВОЙ ПОТЕНЦИАЛ

Спирулина содержит полный набор всех незаменимых аминокислот, витаминов, микро- и макроэлементов: изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан, валин, аланин, аргинин, цистин, гистидин, тирозин, глютаминовая кислота, а также более 2000 ферментов в микродозах.

Состав основных групп веществ, содержащихся в сухой натуральной спирулине, представлен в табл. 1.

Таблица 1. Состав высушенной биомассы спирулины.

АМИНОКИСЛОТНЫЙ СОСТАВ СПИРУЛИНЫ

В научных статьях и других источников размещённых в сети Интернет сообщается, что белки Спирулины содержат богатый набор аминокислот в таблице 2.

Таблица 2. Аминокислотный состав Спирулины

ЧТО ТАКОЕ МОЛОЧНЫЙ СЫВОРОТОЧНЫЙ БЕЛОК

Молочный сывороточный белок – концентрированная смесь глобулярных белков, полученных из молочной сыворотки. Глобулярные – это белки, молекулы которых представляют собой компактные, свёрнутые в шарообразные структуры (глобулы) полипептидные цепи. Эти белки характеризуются динамическим характером и выполняют транспортные функции в организме: вместе с током крови переносят питательные вещества, кислород и ионы.

Сыворотка – это биологически ценная жидкость, которая образуется после створаживания молока и содержит ничтожно малый процент жира. Так как калорийность сыворотки очень небольшая, в прошлом её не считали ценным продуктом. Остающаяся в больших количествах от производства творога и сыров сыворотка отправлялась на свинофермы, для питья и подкормки свиней.

Первый белковый концентрат протеина молочной сыворотки был получен в лабораторных условиях более шестидесяти лет назад. С тех пор многократно доказана его биологическая ценность для подпитки организма спортсменов, отработано и отточено несколько методов изготовления.

КАК ПРОИЗВОДИТСЯ МОЛОЧНЫЙ СЫВОРОТОЧНЫЙ БЕЛОК

Сырьё для сывороточного протеина берут на крупных масло- и сыродельных комбинатах. Так как сыворотка на 93,7 процентов состоит из воды и только 6,3% содержат нужные питательные вещества, нужно выделить эти шесть процентов и работать с ними. Воду пробовали выпаривать, но в итоге широкое применение для выделения из сыворотки белкового концентрата получил метод фильтрации. Его и используют сегодня все производители.

Сыворотка проходит под давлением через специальное керамическое сито – мембраны с мельчайшими отверстиями. Они пропускают воду и большинство молекул жиров и лактозы, но задерживают белковые фракции (которые крупнее фракций жиров и лактозы). Этот оставшийся на мембранах материал и есть белковый концентрат. Под воздействием высокой температуры он высушивается до порошкообразного состояния, а затем сдабривается вкусовыми и прочими добавками для улучшения его потребительских свойств.

Ведущие производители используют для производства сывороточного протеина прогрессивные методы перекрёстной микрофильтрации и ультрабыстрой сушки. Благодаря им остаточное содержание жиров и лактозы в полученном концентрате сводится к минимуму. А все нужные биоактивные белковые пептиды бережно сохраняются. Белковый концентрат подвергается дополнительной обработке для получения питательных продуктов повышенной степени очистки – белковых изолята и гидролизата.

СОСТАВ СЫВОРОТОЧНОГО БЕЛКА

Изначально молочный белок состоит на 80% из казеинового белка и на 20% – из более лёгкого для усвоения сывороточного. (Интересно, что в материнском молоке соотношение в пользу сывороточного белка: 60 процентов против 40 – казеина). Практически весь казеиновый белок уходит в творог. А сывороточного белка в исходном сырье, из которого ещё не удалена вода – всего 0,8 г. на 100 г. сыворотки. Именно этот вид белков является самым полноценным и биологически активным, содержащим сбалансированный состав аминокислот.

Сывороточный белок – это смесь трёх чистых глобулярных белков: бета-лактоглобулин; альфа-лактальбумин и сывороточный альбумин. Аминокислотный состав этих белков является максимально приближенным к составу мышечной ткани; это готовые «кирпичики» для строительства мускулатуры. Процент чистого сывороточного белка в готовом продукте, который выставлен на продажу, может быть разным. Это зависит от того, в какой комбинации с другими биологически активными добавками производитель подаёт сывороточный белок, и к какой из трёх основных форм он относится. Аминокислотный состав молочного сывороточного белка указан в таблице 3.

Таблица 3. Аминокислотный состав молочного сывороточного белка.

ЧАСТЬ 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Объект исследования:

Спирулина платенсис, порошок.

молочный сывороточный белок, порошок.

Для проведения данного опыта были использованы хомяки в количестве 6 голов. Каждая особь была промаркирована краской для идентификации. Животных распределяли по двум группам в соответствии с таблицей 4.

Первой группе хомяков в корм добавляли порошок Спирулины в смеси с яблоками и творогом, а второй – молочный сывороточный белок.

Таблица 4 – Распределение лабораторных животных по группам

Длительность опыта составила 30 дней, в течение которых я проводила замер массы животных, обхват грудины, время контрольного виса (табл. 5).

Таблица 5– Схема наблюдений

Оборудование, которое использовано в опыте:

• клетки для содержания мелких грызунов, снабженная подстилкой, поилкой, кормушкой – 4 шт.;

• тренировочное колесо для бега. – 1 шт.;

• контейнер пластиковый для временного содержания хомяков на время выполнения упражнений и измерений – 1шт.;

• решётка, для определения времени виса -1 шт.;

• секундомер;

• весы электронные, кухонные до1 кг;

• контейнер пластиковый для взвешивания;

• сантиметр портновский – 1 шт.

Продукты питания и вспомогательные материалы:

• вода питьевая;

• корм для хомяков;

• яблоки, морковь, капуста свежие;

• творог

Кормление и уход за животными я проводила в соответствие с рекомендациями по содержанию хомяков.

Первой группе животных в корм добавляли порошок Спирулины в смеси с творогом. Дозы порошка Спирулины рассчитывали индивидуально для каждого животного по массе его тела (mхом.) по формуле:

Дспирулины=3,2/70000*mхом.

Животные второй группы получали молочный сывороточный белок. Дозу, порошка молочного сывороточного белка рассчитывали по выше указанной формуле.

За животными проводилось наблюдение и фиксировались: выживаемость, внешний вид и поведение, зоосоциальное поведение в группах

Для взвешивания хомяков помещали в предварительно взвешенный пластиковый контейнер, который был установлен на платформу весов (Рис.2).

Изменение массы определяли по формуле:

Замер обхвата грудины проводили с использованием портновского сантиметра под передними лапами хомяка (Рис. 3).

Для определения времени виса на передних лапах, поднимали, самостоятельно зацепившегося хомяка на металлической решётке с одновременной фиксацией моментов начала и окончания виса с помощью секундомера (рис.4).

Для определения времени плавания, хомяков помещали в ванну с водой и с помощью секундомера, определяли продолжительность времени, в течении которого хомяки удерживались на поверхности воды (рис.5).

Для определения времени бега хомяков помещали в колесо диаметром 18,5 см с длинной окружности колеса 58 см и фиксировали момент начала и окончания бега животных (Рис. 6). Бег также использовался в качестве тренировочной нагрузки и животные имели свободный доступ к беговому колесу.

В рамках тематического опроса респондентам задавались следующие вопросы:

Употребляете ли вы белковые добавки для развития мышечной массы?

Белковые добавки на какой вы основе употребляете?

Опрос был проведён среди десяти спортсменов в возрасте от 16 до 25 лет.

Обработка данных

Статистическую достоверность различий между группами оценивали по t-критерию Стьюдента. Обработку данных проводили с помощью программного обеспечения Microsoft Office Excel 2010. Вычисляли групповое среднее арифметическое (М) и стандартную ошибку среднего (m). Достоверным считали различие данных групп при р0,05.

2.2 ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ БЕЛКОВЫХ ПИЩЕВЫХ ДОБАВОК РАЗЛИЧНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ НА УСТОЙЧИВОСТЬ ОРГАНИЗМА ХОМЯКОВ К ФИЗИЧЕСКИМ НАГРУЗКАМ И РОСТ МЫШЕЧНОЙ МАССЫ.

Выживаемость. На протяжении исследования все лабораторные животные оставались живы.

Внешний вид и поведение. Во всех группах хомяки выглядели здоровыми, все с таким же аппетитом употребляли пищу, реагировали на внешние раздражители. Мышечный тонус не отличался повышенной возбудимостью. Хомяки были средней упитанности, истощением не страдали. Шерстный покров ровный и блестящий; выпадения или ломкости шерсти не выявлено. Дыхание у животных было обычного ритма, незатрудненное; слюноотделение без патологии; частота, количество и консистенция фекальных масс в пределах физиологической нормы. Помутнения роговицы, слезотечения или каких-либо патологических признаков со стороны глаз не отмечено. Ушные раковины розового цвета без корок, не воспалены, подергиваний не замечено. Зубы обычного цвета, поломок не наблюдалось. Зоосоциальное поведение не отличалось между группами.

Результаты взвешивания животных приведены в табл. 6. Как видно из таблицы, на протяжении всего эксперимента масса тела хомяков на отличалась между группами.

Таблица 6. Масса хомяков

Рисунок 2 – Проведение процедуры взвешивания: а – хомяк группы №1, б – хомяк группы №2.

Обхват груди как опытных, так и контрольных хомяков за весь период эксперимента не изменился. Результаты измерения обхвата груди животных приведены в табл. 7.

Таблица 7 –Обхват груди хомяков (см)

Рисунок 3 – Измерения обхвата груди лабораторным животным: а – хомяк группы №1, б – хомяк группы №2

Время виса для хомяков первой группы увеличилось на 43,3 %, а для второй группы практически не изменилось. Динамика виса лабораторных животных представлена в таблице 8.

Таблица 8 – Продолжительность виса хомяков (с)

*— различие в сравнении с контролем значимо по t‑критерию Стьюдента (p<0,05)

Рисунок 4 – Определение времени виса лабораторных животных: а – хомяк группы №1, б – хомяк группы №2.

Динамика плавания лабораторных животных представлена в таблице 9. Время плавания хомяков не отличалась между группами.

Таблица 9 – Продолжительность плавания хомяков

Рисунок 5 – Продолжительность времени плавания лабораторных животных: а – хомяк группы №1, б – хомяк группы №2.

Таблица 10 – Продолжительность бега хомяков

Рисунок 6 – Подсчёт продолжительности бега лабораторных животных: а – хомяк группы №1, б – хомяк группы №2.

Измерение кардиограммы. Электрокардиография (ЭКГ) – это исследование электрической активности сердца. ЭКГ представляетсобой неинвазивную диагностическую процедуру, осуществляемую с помощью датчиков, прикрепляемых к лапкам лабораторных животных, в ходе которой происходит регистрация возникающих при работе биоэлектрических потенциалов.

Рисунок 7 – Электрокардиограмма лабораторных животных: а – хомяк группы №1, б – хомяк группы №2

Таблица 10 – Результаты снятия ЭКГ хомяков

Рисунок 8 – Снятие показателей Процедура снятия электрокардиограммы лабораторных животных: а – хомяк группы №1, б – хомяк группы №2.

2.3 ИЗУЧЕНИЕ ПРЕДПОЧТЕНИЙСПОРТСМЕНОВ В ИСПОЛЬЗУЕМЫХ БЕЛКОВЫХ ДОБАВКАХ

Опрос был проведён среди 10 спортсменов от 16 до 25 лет

На второй поставленный мною вопрос участники ответили вот так:

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты проведённых теоретических и экспериментальных исследований позволяют сделать следующие выводы:

Молочный сывороточный белок и водоросли Спирулины платенсис отличаются происхождением, но сходны своим воздействием на организм эксперементальных животных.

Включение в пищевой рацион Спирулины платенсис и молочного сывороточного белка повышает выносливость экспериментальных животных при физических нагрузках.

Проведённый опрос по предпочтениям белковых добавок у спортсменов показал, что спортсмены отдают предпочтение молочному сывороточному белку.

4. Результаты позволяют рекомендовать Спирулину в платенсис в качестве эффективной замены молочного белка, особенно, при желании спортсменов отказаться от белков животного происхождения или наличии аллергических реакций на молочный белок.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Берестов, В.А. Спирулина в животноводстве //Животноводство России.-2004.-№10.-С.8

2.Водоросли: Справочник. Киев: Наукова Думка, 1989.-186 с.

3.Воронин, A.B.Перспективы использования спирулины для создания лекарств / A.B. Воронин, C.B. Первушин, И.Ф. Шаталаев // Сб. Трудов Самарского гос. Мед университета.-2003 .-Вып.1.-С.83

4.Микроводоросль спирулина как эффективная биологически активная добавка в кормопроизводстве / М.Я. Лямин, Н.И. Чернова, Н.М. Чернов и др. //Пробл. рационального природопользования арид. зон Евразии.-М., 2000.- С.275-277.

5.Пелепенко, Л.И. Микроводоросль спирулина платенсис / Л.И. Пелепенко, В.И. Архипова // Пищевая энергетика.-М, 1997.-С.19-20.

6.Рудик, В.Ф. Спирулина 1997 //www.test.ukrpack.net/spirl.htm

7.Спирулина – пища XXI века. – Москва «Фарма Центр», 2006, 166 с.

Авторы и составители: д.т.н., профессор Кедик С.А., д.б.н., профессор

Ярцев Е.И., н.с., Гультяева Н.В.

8.Храмцов А.Г. Феномен молочной сыворотки. СПб.: Профессия, 2011. 806 с.

9.Раимбеков А.З., Атхамова С.К., Додаев К.О. Использование сывороточного белка в детском питании // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн. 2018. № 4(49).

10. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/svoystva-nanostrukturirovannoy-spiruliny

11.URL:https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivy-ispolzovaniya-mikrovodorosli-spirulina

12.URL:https://www.dissercat.com/content/izuchenie-biologicheskoi-aktivnosti-spiruliny-i-ee-komponentov

13. Состав сыворотки // Биотехнологический портал [Электронный ресурс]. Режим доступа : http://bio-x.ru/articles/sostav-syvorotki.

14.URL: http://cgon.rospotrebnadzor.ru/content/ostalnoe/syvorotochnyj-protein-belok

15.URL:https://www.binasport.com/nutritionresearch/belki-i-zdorove/molochnyy-belok-eto-chto-takoe