Лектины

Как нейтрализовать лектины

Лектины широко распространены в природе – они присутствуют у животных и микроорганизмов, но более всего (около 500) таких белков содержится в растениях, где они участвуют в процессе биологического распознавания и тем самым проявляют защитные эффекты от патогенов, насекомых, грибов и воздействия других чужеродных факторов, играют роль стресс-регулирующих и сигнальных молекул.

В растениях более всего лектинов содержат популярные злаки и цельнозерновые продукты, а также бобовые, в меньшей степени некоторые фрукты. Последний обширный обзор о лектинах зерновых и их влиянии на организм человека написан сотрудниками Каунасского Технологического Университета, Литва. Содержание этих белков в злаках - ржи, ячмене и рисе, пшенице, достигает 0.5 г/кг; в основном они присутствуют в зародыше, и значительно в меньшем объеме в отрубях, хотя отруби и составляют около 20% от массы всего зерна. Благодаря особенностям своей структуры эти белки очень резистентны к воздействию факторов пищеварения; в желудочно-кишечном такте человека лектины пшеницы сохраняют свою биологическую активность на 50-60%, а лектины бобовых – более, чем на 90%. Эти белки в последнее время все больше интересуют биологов, медиков и фармакологов, сформировалась даже специальная наука - лектиномика.

Такой интерес к лектинам обусловлен обширным комплексом их биологических эффектов, многие из которых для человека весьма значимы. Причем, некоторые из таких видов биологической активности позволяют рассматривать лектины как перспективные источники фармакологических средств и препаратов для применения в медицине и биологии с целью определения групп крови, в качестве реагентов для характеристики и разделения клеток, анализа глюканов (полисахаридов) и гликопротеинов, как инструментов для диагностики рака, препаратов для дополнительного (адъювантного) лечения многих заболеваний, средств адресной доставки ряда биологически молекул. Но, в то же время, некоторые свойства лектинов для нашего организма весьма опасны. Одна из важнейших нежелательных для нас особенностей этих белков – их способность связываться со специфическими углеводными группами на эритроцитах и агглютинировать (склеивать) их; поэтому лектины часто именуют гемагглютининами. Наиболее хорошо изучены в этом отношении такие лектины, как агглютинины зародышей зерен пшеницы (АЗП). Доказано, что избыточные количества АЗП за счет потребления сырого зерна или самих лектинов в чистом виде может привести к аутоиммунным и кардиометаболическим заболеваниям. Этот эффект обусловлен тем, что АЗП способны связываться с молекулами N-ацетилнейраминовой кислоты, присутствующими в большом количестве на поверхности клеток эпителия кишечника, что ведет к развитию феномена «дырявого или текучего кишечника», т.е. нарушениям целостности кишечного эпителия, способствующим проникновению молекул полисахаридов бактерий из кишечника в кровяное русло, что ведет к явлениям хронического вялотекущего воспаления – инфламмейджинга - важнейшего механизма развития многих аутоиммунных и метаболических заболеваний, в т.ч. сахарного диабета и ожирения. АЗП также способны преодолевать гематоэнцефалический барьер, проникая в головной мозг, где приклеивается к белкам миелиновой оболочки нервных клеток и нарушают их нормальную работу, способствуя развитию заболеваний центральной нервной системы. Но следует отметить, что все эти эффекты были описаны в основном в эксперименте, при использовании заведомо высоких доз лектинов (Balčiūnaitė-Murzienė G. Wheat Germ Agglutinin—From Toxicity to Biomedical Applications / Appl. Sci. 2021, 11(2), 884).

По данным обзора сотрудников Университета Западных Штатов, Портленд, США, после тестирования в клинике 500 человек повышенная чувствительность к различным лектинам была обнаружена у 7.8%-18% из них. Но, нужно отметить, что у большинства обследованных субъектов такая гиперчувствительность проявлялась в форме пищевых отравлений различной тяжести с симптомами тошноты, рвоты, диареи. Глубоких функциональных, морфологических и системных нарушений, выявляемых в эксперименте, у таких пациентов не выявлялось. Связано это с рядом факторов, значительно снижающих вредоносное воздействия лектинов на наш организм (Petroski W. Is There Such a Thing as "Anti-Nutrients"? A Narrative Review of Perceived Problematic Plant Compounds / Nutrients, 2020, 12 (10): E2929).

Во-первых, по данным сотрудников Университета Вероны, Италия, способность такого лектина, как АЗП, проникать через клетки кишечного эпителия, весьма невелика – в концентрации до 5,6 мкМ только примерно 0,1% интактных молекул этого соединения могли пересечь эпителиальный слой; авторы работы подсчитали, что для получения токсичной дозы АЗП среднему человеку необходимо съесть за один присест не менее 1 кг сырой (т.е. не вареной) пасты – макарон. Но, с трудом проникая через эпителий кишечника, АЗП все же нарушал его целостность и повышал проницаемость ткани для других молекул – этот эффект зависел от дозы лектина и продолжительности воздействия. Учитывая этот интересный эффект, авторы работы полагают, что АЗП можно в разумных расчетных дозах использовать в качестве носителя для пероральных лекарственных средств для повышения эффективности их транспортировки через кишечный барьер (Pellegrina D. Plant lectins as carriers for oral drugs: is wheat germ agglutinin a suitable candidate? Toxicol Appl Pharmacol, 2005, 207:170–178).

Тепловая обработка

Кроме того, обычно продукты – источники лектинов, потребляются нами не в сыром, а в обработанном виде, как полуфабрикаты, полученные с использованием современных пищевых технологий; в таких продуктах биологическая активность лектинов уже значительно снижена. И, наконец, эти полуфабрикаты мы еще дополнительно готовим дома (например, варим спагетти), также используя на кухне весьма агрессивные методы. Исследования методов дезактивации лектинов проводились еще в конце прошлого века и эти результаты представлены, в частности, в обзоре сотрудников Университета Абердин, Великобритания. Авторы его обратили внимание в первую очередь на такую доступную технологию, как тепловая обработка. В качестве источников лектинов были использованы соевые бобы, в которых лектины отличаются особой резистентностью. Обработка бобов в водной среде (т.е. банальная варка) в течение 5-6 минут при температуре 1000С приводила к полной инактивации лектинов. При варке в воде при температуре 800С в течение 40 минут активность лектинов падала вдвое. Менее высокие температуры оказались значительно менее эффективны. При этом авторы работы отмечают, что обязательным необходимым условием эффективности такого метода инактивации лектинов является полная гидратация бобов, т.е. их предварительное замачивание их в воде температурой примерно 200С в объеме 1:4 примерно на 16 часов (но не менее, чем на 8 часов!). При обычной варке тепловая обработка для достижения оптимального эффекта должна будет в 6 раз более продолжительной! (Grant G. Assessment of Lectin Inactivation by Heat and Digestion / Methods in Molecular Medicine, 1998, 505-514)

В Университете Вагенинген, Нидерланды подобные исследования проводились с хорошо знакомой нам фасолью обыкновенной (Phaseolus vulgaris L). Наиболее эффективным оказалась обработка сырых бобов паром при 119°C в течение 5-10 минут; лектины полностью инактивировались, причем, качество белка бобов фасоли при этом не ухудшалось, судя по сохранности самой нестойкой к нагреванию аминокислоты лизина (Van Der Poel T. Thermal inactivation of lectins and trypsin inhibitor activity during steam processing of dry beans (Phaseolus vulgaris) and effects on protein quality / Journal of the Science of Food and Agriculture, 1990, 53, 2).

В Институте Гигиены, Нанджинг, Китай изучали влияние различных методов обработки на содержание антипищевых факторов, в том числе лектинов, а также усвояемость белков в зеленых и белых бобах Фаба (Vicia faba L.). Очень выраженно, на 75%, активность лектинов снижалась при обработке бобов в микроволновой печи. Еще более существенный эффект (снижение на 85,7%), выявлен при комбинировании замачивания бобов с их последующей варкой. Полная же инактивация лектинов происходила при автоклавировании (в домашних условиях это возможно в скороварке). После всех этих видов обработки усвояемость белка бобов заметно улучшалась (Luoa Y-W. Effect of different processing methods on certain antinutritional factors and protein digestibility in green and white faba bean (Vicia faba L.) / CyTA – Journal of Food, 2013, 11(1), 43–44).

Сотрудники Университета Манитоба, Виннипег, Канада в своей работе также показали, что варка различных бобовых в течение 1 часа при температуре 95°C снижает в них активность АЗП на 94-100% (Shi L. Changes in levels of phytic acid, lectins and oxalates during soaking and cooking of Canadian pulses / Food Research International, 2018, 107, 660-668).

Тепловая технология инактивации лектинов, в том числе АЗП, содержащихся в зерновых культурах, была хорошо изучена в Университете Вероны, Италия. Авторы ее оценивали содержание АЗП в сырых и приготовленных пищевых продуктах, полученных из пшеницы, используя для этой цели иммуноферментный метод, а для анализа термостабильности АЗП применяли метод гель-электрофореза в температурном градиенте. Наибольшие количества АЗП были обнаружены в зерне пшеницы, меньшие - в пшеничной муке, и, наконец, самые низкие - в сырой (неприготовленной) пасте; это снижение содержания АЗП авторы объясняют воздействием технологических приемов изготовления этих продуктов. Более того, в процессе приготовления сырой пасты для ее употребления в пищу (варки) биологическая активность АЗП практически полностью исчезала, причем, это снижение зависело от температуры нагрева и времени термической обработки. Оптимальным режимом оказалось варка макарон при температуре около 65°С в течение 10 минут. Такие же эффекты достигались при выпечке различных изделий из пшеничного теста и таком виде промышленной тепловой обработки сырья, как экструдирование (Matucci A. Temperature-dependent decay of wheat germ agglutinin activity and its implications for food processing and analysis / Food Control, 2004, 15, 5, 391-395).

Экструдирование

Экструдирование – это одна из самых современных технологией инактивации АЗП в пищевом сырье, в том числе бобовых и зерновых. Технология основана на получении готовых изделий путем продавливания густой массы сырья с различной степенью влажности через формующие отверстия – фильеры, при повышенной температуре. Высокая эффективность применения экструдирования при обработке бобовых с целью инактивации в них лектинов описана в обзоре группы технологов из Испании, Бразилии, Перу и США. Авторы показали, что в результате использования различных режимов экструдирования удается снизить уровень АЗП в фасоли обыкновенной в 370 раз (!), а в других бобовых – в 5-250 раз (Cotacallapa-Sucapuca M. Extrusion Process as an Alternative to Improve Pulses Products Consumption. A Review / Foods 2021, 10 (5), 23 р).

Влияние экструдирования на содержание антинутриентов, в том числе лектинов, в продуктах из пшеницы, описано в обзоре сотрудников Университета Элдорет, Кения. Авторы пишут, что, в частности, при изготовлении экструдированных пшеничных, рисовых, ржаных и ячменных отрубей при температуре от 115 до 165°C снижение уровня таких факторов составляло 37-72% (Kamau E. Extrusion and nixtamalization conditions influence the magnitude of change in the nutrients and bioactive components of cereals and legumes / Food Science & Nutrition, 2020, 8, 4, 1753-1765).

Ферментация

Еще один способ обезвреживания лектинов зерновых, в том числе АЗП – ферментация теста с помощью различных микроорганизмов. Вопрос этот изучали в Университете Альберта, Канада. В ходе исследования авторы использовали закваску с различными штаммами лактобактерий Fructilactobacillus sanfranciscensis и Latilactobacillus sakеi, которые вырабатывает молочную и уксусную кислоты, придавая хлебу особый вкус. Коммерческая цельнозерновая мука содержала 6,6 мкг АЗП/г, а после ферментации с этими лактобактериями этот показатель снижался до 2,7-4,3 мкг АЗП/г (Tovar L. Degradation of Wheat Germ Agglutinin during Sourdough Fermentation / Foods 2021, 10, 340).

Традиционный метод ферментации бобовых растений, широко практикуемый в кулинарии стран Азии, оказался весьма эффективным и для снижения содержания в них лектинов. В совместной работе пищевики-технологи из Испании, Венгрии и Шотландии изучали влияние ферментирования на уровень лектинов в муке бобов чечевицы (Lens culinaris). Взвесь муки в воде в четырех концентрациях - 79, 150 221 г/л ферментировалась естественным образом при температурах 28, 35 и 42°C. В процессе ферментации активность лектинов оценивалась ежедневно в течение 4-х дней. Наибольшие темпы снижения активности отмечены при температуре 42°C в первые сутки ферментации, а наименьший уровень лектинов (всего 2% от исходного) выявлен через 72 и 96 часов (Cuardaro C. Effect of Natural Fermentation on the Lectin of Lentils Measured by Immunological Methods / Food and Agricultural Immunology, 2002, 14, 41–49).

Таким образом, уровень опасных соединений, лектинов, содержащихся в популярных зерновых и бобовых продуктах, можно весьма эффективно снизить практически до нуля, если просто правильно их готовить в домашних условиях. А методов такой готовки можно найти на любом кулинарном сайте сотни.