III Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

РАЗРУШАЕМ МИФЫ: ДЕЙСТВИТЕЛЬНО ЛИ ВРЕДЕН УСИЛИТЕЛЬ ВКУСА?
Гончарова А.П., Новицкая Я.А.
Автор работы награжден дипломом победителя второй степени
Диплом школьника      Диплом руководителя
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF



Введение.

Глутаминат натрия (monosodium glutamate - лат., сокращенное наименование - MSG) - мононатриевая соль глутаминовой кислоты. Широко используется в качестве дешевой пищевой добавки (регистрационный номер - E621) для усиления вкусовых ощущений. У китайцев известен как "вкусовая приправа", у японцев как "чудесный порошок" ("фе-цзин"). Вкус глутамината называется "umami" ("умами", так называемый "пятый вкус" - вкус белковой пищи).

Впервые глутаминат натрия был получен в Японии в 1907 г. сотрудником Токийского Имперского Университета Кикунае Икедой (Kikunae Ikeda) из морских водорослей, традиционно использующихся в больших количествах в качестве приправы к различным блюдам восточной кухни (первое упоминание об этой приправе датируется 797 годом, хотя есть все основания считать, что ее употребляли и раньше). В 1909 г. глутаминат натрия стали выпускать в продажу под названием, а затем и под торговой маркой "aji-no-moto" ("адзи-но-мото" - "душа вкуса"). С тех пор он стал широко применяться и завоевал популярность во всём мире. Его ежегодное потребление в мире по некоторым оценкам достигло 200 000 тонн. [23]. В перечне ингредиентов пищевых продуктов он может встречаться под различными названиями: помимо уже названных глутамината натрия, Е621, МSG, это глютаминат натрия, глютамат натрия, глутамат натрия, усилитель вкуса, вкусовая добавка и др.

Несмотря на уже более чем столетнюю историю применения, оценки воздействия глутамината натрия на человека неоднозначны.

Достаточно набрать в любой из поисковых систем сети «Интернет» слова «глутамат» или «глутаминат» - и на экране монитора появляется множество ссылок на различные сайты, форумы, блоги, посвященные здоровому образу жизни, на страницах которых приведены чудовищные примеры разрушительного действия глутаминатов на организм человека. Глутаминат натрия обвиняют в разрушении нервной системы, развитие у детей и взрослых СДВГ (синдрома дефицита внимания и гиперактивности); в разрушении клеток сетчатки глаза и развитии глаукомы; в развитии тяжелых аллергических реакций даже у тех людей, у которых это ранее никогда не наблюдалось. Однозначно негативная, причем поданная в очень эмоциональной форме, оценка последствий употребления в пищу Е621 содержится и в многочисленных сюжетах различных телевизионных программ, газетных и журнальных статьях.

В то же время, защитники глутамината указывают на то, что глутаминовая кислота и ее соли являются естественными метаболитами нашего организма, потребляются с натуральными продуктами и в случае недостатка синтезируются организмом в больших количествах. Кроме того, данные вещества давно и с успехом используются в медицине, в частности, спортивной, и для лечения ряда болезней и коррекции некоторых физиологических состояний организма используются в дозах, значительно превышающих количество добавляемого в пищу Е621. Еще одним аргументом защитников Е621 является то, что страны Востока, в которых с древности глутаминат натрия употребляется в больших количествах, отличаются гораздо более высоким уровнем здоровья населения (и физического, и психического). Одной из таких стран является Япония – страна с одной из самых высоких в мире продолжительностью жизни населения.

При ознакомлении с данной информацией у нас возник ряд вопросов и предположений. Первый, и самый главный вопрос: какая часть данной информации является достоверной, а какая – досужими домыслами журналистов – охотников за «жареными» фактами, «черным пиаром» конкурентов компаний, производящих пищевые продукты, либо просто добросовестным заблуждением?

Второй вопрос: абсолютно ли одинаково физиологическое действие принимаемого в качестве пищевой добавки глутамината натрия на организм людей разной национальности, расовой принадлежности; просто людей, проживающих в разной местности? Ведь известны примеры закрепленных в генах модификаций строения ферментов, которые приводят к «национальным» особенностям обмена веществ.

Для того чтобы ответить на данные вопросы, мы решили ознакомиться с более заслуживающими доверия, чем представленные выше, источниками информации: учебной, научной и технической литературой и документацией.

Для ответа на второй вопрос, кроме того, мы решили провести самостоятельное исследование того, как действует пищевая добавка Е621 на жителей именно нашей местности. Мы выбрали один из аспектов декларируемого противниками применения Е621 его вредного действия на организм: повышения возбудимости нервной системы и, как следствие, развития синдрома дефицита внимания и гиперактивности у детей.

Объект исследования: глутаминат натрия, его строение и свойства.

Предмет исследования: физиологическое действие глутамината натрия как пищевой добавки на организм человека.

Гипотеза исследования: если глутаминат натрия действительно постоянно присутствует в организме человека в значительных количествах, то дополнительное его введение в небольших дозах неспособно оказать выраженное воздействие на психолого-физиологические функции и поведение здорового человека.

Цель исследования: выявить наличие или отсутствие зависимости между количеством употребляемого в качестве пищевой добавки глутамината натрия (Е621) и психологическими особенностями детей, обучающихся в МБОУ «СОШ № 7» р. п. Култук.

Задачи исследования:

  1. Рассмотреть имеющиеся в литературе данные:

- о физиологической функции и метаболизме в организме человека глутаминовой кислоты и ее солей;

- о влиянии на организм и психику человека глутамината натрия, вводимого извне;

- о содержании глутамината натрия в пищевых продуктах;

- о причинах отклонений в деятельности нервной системы, проявляющихся в нарушениях внимания и эмоционально-волевой сферы.

  1. Провести социологический опрос учащихся МБОУ «СОШ № 7» и их родителей с целью установления количества употребляемой детьми пищевой добавки Е621.

  2. Проанализировать данные об особенностях внимания и эмоционально-волевой сферы учащихся нашей школы, употребляющих разные количества пищевой добавки Е621.

  3. Проанализировать полученные у педагогов школы данные об особенностях поведения данных учащихся.

  4. Определить наличие или отсутствие достоверной связи между количеством употребляемой пищевой добавки Е621 и показателями внимания и поведенческими особенностями учащихся МБОУ «СОШ № 7».

  1. Роль глутамината в организме человека.

При анализе учебной и научной литературы [7,8,10,12,13,20] было выяснено, что глутаминовая кислота и ее соли являются одним из основных продуктов обмена веществ нашего организма и содержатся в нем в больших количествах (около 2000 г), поступая извне (в основном, с белками) и синтезируясь в самом организме (в сутки – около 50 г).

Глутаминовая кислота – одна из наиболее распространенных аминокислот, входящих в состав белков (до 40-60% от массы белка). Поэтому ее основная роль в организме – строительный материал для создания собственных белков.

Кроме того, глутаминат играет огромную роль в обмене веществ, поэтому постоянно содержится в значительных количествах в каждой клетке нашего организма.

Если организм получает с пищей больше аминокислот, чем ему нужно для белкового синтеза, то аминокислоты используются как источник энергии. При этом все они сначала превращаются в глутаминат, который затем, претерпевая дальнейшие превращения, в конечном итоге окисляется до СО2 и воды. Если же, напротив, в организме наблюдается недостаток заменимых аминокислот, то их синтез осуществляется опять-таки из глутамината [10]. Если для этих целей недостаточно глутамината, поступающего с пищей, то он синтезируется самим организмом.

Таким образом, в организме существует система регуляции необходимого ему количества глутамината, из чего мы можем предположить, что незначительные (по сравнению с общим объемом этого вещества, участвующего в метаболизме) количества свободного глутамината, поступающего извне в виде пищевой добавки, вряд ли способны оказать влияние на белковый обмен организма. В пользу этого предположения свидетельствует и тот факт, что глутаминат, содержащийся в натуральной пище, поступает в организм крайне неравномерно из-за разного его содержания в разных продуктах [24]. Организм при этом с данной проблемой вполне справляется.

Еще одной важной функцией глутамината является то, что он является нейромедиатором в ряде отделов спинного и головного мозга - веществом, передающим нервный импульс от одной нервной клетки к другой. В основном, с его помощью передаются процессы возбуждения. По-видимому, именно поэтому пищевой добавке Е621 приписывается повышение возбудимости нервной системы и связанные с этим нарушения внимания.

  1. Влияние на организм свободной глутаминовой кислоты и глутаминатов, вводимых дополнительно помимо содержащихся в натуральных пищевых продуктах.

В научной литературе данных о влиянии на организм глутамината натрия как пищевой добавки нами было найдено мало, так как большинство источников относятся к англоязычной литературе. В 1986 г. такие организации как "FDA's Advisory Committee on Hypersensitivity to Food Constituents" (Комитет по Наблюдению за Гиперчувствительностью к Пищевым Составляющим при Федеральном Управлении Лекарственных Препаратов и Продуктов Питания, США), "American Medical Association's Council on Scientific Affairs" (Совет по Научным Делам Американской Медицинской Ассоциации) и "European Community's Scientific Committee for Foods" (Научный Комитет по Питанию Европейского Сообщества) сделали вывод о том, что употребление глутамината натрия в пределах рекомендуемых норм обычно безопасно. (Взрослым людям его рекомендуется употреблять не более 1,5 г/сут. При этом в рационе жителей стран Востока его вдвое больше). В то же время, как и при употреблении всех других продуктов, у некоторых людей возможны различные индивидуальные побочные реакции: тошнота, головокружение и другие. С 1992 по 1995 гг. FDA совместно с FASEB (Federation of American Societies for Experimental Biology - Федерация Американских Обществ Экспериментальной Биологии) провело ряд исследований, также подтверждающих безопасность глутамината натрия при его умеренном потреблении. Не была подтверждена связь потребления Е621 с развитием болезни Альцгеймера, Хантингтона и другими хроническими заболеваниями нервной системы. В то же время, в отчете указывалось на возможные краткосрочные реакции, так называемый "MSG Symptom Complex" (синдром "Китайского ресторана") у людей, употребляющих глутаминат натрия в больших количествах (более 3 г единовременно), и у больных со средней и тяжелой формами бронхиальной астмы. Синдром включает такие признаки как: онемение, ощущение жжения, зуд, покраснение лица, боль в груди, головная боль, тошнота, учащенное сердцебиение, сонливость, слабость. У астматиков может также проявляться затрудненное дыхание. Углубленное изучение этого симптома у астматиков не дало каких-либо закономерностей [15].

Глутаминовая кислота и ее соли широко применяются в медицинской практике. Она обладает психостимулирующим и ноотропным действием. (Ноотропы повышают уровень энергетического обмена клеток мозга и, как следствие, приводят к снятию утомления, повышению уровня запоминания, усвоения информации, объема памяти, концентрации внимания [8].) Ее используют при лечении заболеваний ЦНС: эпилепсии, психозов, реактивных состояний, протекающих с явлениями истощения, депрессии, и др. В педиатрии препарат применяют при задержке психического развития, умственной отсталости [7].

При этом при лечении ряда заболеваний глутаминовую кислоту используют в очень высоких дозировках. Так, при олигофрении ее рекомендовано в течение нескольких месяцев принимать по 0,2 г/кг массы тела [7]. В пересчете на глутаминат натрия это составляет приблизительно 16 г/сутки на человека средней массы тела. Редкое побочное действие - повышенная возбудимость, которая проходит после снижения дозы препарата.

Еще бОльшие дозировки глутамината – 25-30 г/сут. - используются в спортивной медицине [8, 22]. В процессе интенсивной работы мышц в них накапливаются различные, токсичные для организма, продукты распада глюкозы, которые и вызывают утомление. Прежде всего, это молочная кислота (лактат) и пировиноградная (пируват). Чем скорее они будут выведены из организма, тем быстрее восстановится работоспособность. Для этого в организме существует процесс глюконеогенеза, в котором токсичные продукты вновь превращаются в необходимую мышцам глюкозу. Так как глутаминат непосредственно участвует в этом процессе [10] , то вводимый извне дополнительно, он хорошо активизирует процесс глюконеогенеза. При этом используются огромные дозы глутамината (в 20 (!) раз больше, чем та, которую не рекомендуют превышать медики), но каких-то данных относительно вредного воздействия его на организм не имеется. Спортивные врачи считают такие дозы безобидными ввиду того, что приблизительно такое же количество глутамината поступает в организм спортсмена с натуральной пищей [22].

Исследователи из японского университета Хиросаки под руководством Хироси Огуро обнаружили, что диета с высоким содержанием глутамината натрия вызывает потерю зрения и истончение сетчатки глаз у крыс. Однако в этом опыте были использованы огромные количества глутамината натрия, порядка 20 % от всей потребляемой пищи. «Потребление в меньших количествах допустимо. Но где точно проходит граница, пока неизвестно», — утверждает Огуро [23].

Таким образом, данные различных исследований позволяют сделать выводы о том, что:

  1. Глутаминовая кислота и ее соли обладают психостимулирующим действием. В ситуациях, когда такое воздействие необходимо, они приносят пользу. Но в отдельных случаях (возможно, связанных с индивидуальными особенностями обмена веществ или с определенными его нарушениями) возникает повышенная возбудимость нервной системы, которая связана с дозой принимаемого глутамината.

  2. Кроме повышенной возбудимости имеются другие индивидуальные варианты плохой переносимости высоких доз глутаминатов, выражающиеся в аллергических реакциях.

  3. Предельно допустимые дозы безопасного употребления глутаминатов до сих пор не установлены, но могут для здоровых людей оказаться значительно более высокими, чем принято считать. Относительно отрицательного влияния небольших (как в пределах рекомендованного, так и более значительных) количеств глутамината на здоровых людей достоверных данных не существует. Эксперименты на животных с использованием огромных доз глутамината не позволяют сделать какие-либо выводы относительно его вреда, так как любое, даже самое необходимое организму вещество, употребляемое в неадекватно больших количествах, способно вызвать сбой в физиологических механизмах.

  1. Физиологические причины нарушения внимания и гиперактивности. Исследование зависимости показателей внимания и поведенческих особенностей детей и подростков от количества употребляемой ими пищевой добавки Е621.

Синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ)– это одна из форм проявления минимальной мозговой дисфункции (ММД). ММД не является медицинским диагнозом в прямом смысле этого слова, это только констатация факта наличия легких функциональных нарушений в работе мозга, причины которых многообразны. СДВГ проявляется такими симптомами, как трудности концентрации внимания, гиперактивность и плохо управляемая импульсивность. Статистика говорит о том, что в России таких детей 4 - 18 % [6].

Гиперактивность, или чрезмерная двигательная расторможенность, не является признаком большого количества энергии, высокой активности, как иногда кажется со стороны, а, напротив, является проявлением быстрой истощаемости, вызванной нескоординированностью мозговой деятельности, перевозбуждения и утомления. Для таких детей характерна бесцельная двигательная активность: бегает, крутится, пытается куда-то залезть, причем в таких ситуациях, когда это неприемлемо; у них часто наблюдаются беспокойные движения в кистях и стопах. Особенно ярко это проявляется при наличии большого количества раздражителей. Целенаправленная же деятельность у таких детей осуществляется значительно хуже средней возрастной нормы.

Импульсивность – недостаток контроля поведения в ответ на конкретные требования. Эти дети слишком быстро реагируют на ситуацию, не дожидаясь указаний и инструкций, позволяющих выполнить задание, неадекватно оценивают требования задания. В результате они характеризуются окружающими как очень небрежные, невнимательные, беспечные и легкомысленные. Такие дети часто действуют, не подумав, не умеют подчиняться правилам, ждать. У них часто меняется настроение.

К подростковому возрасту повышенная двигательная активность в большинстве случаев исчезает, а импульсивность и дефицит внимания сохраняются, часто (в 30-70% случаев) пожизненно [18].

Специалистами Медико-генетического научного центра РАМН и факультета психологии МГУ установлено, что «большинство исследователей сходится во мнении, что единую причину возникновения заболевания выявить не удается и, похоже, не удастся никогда». Учёные США, Голландии, Колумбии и Германии выдвинули предположение, что на 80 % возникновение СДВГ зависит от генетических факторов. Однако генетические предпосылки к развитию СДВГ проявляются во взаимодействии со средой, которая может эти предпосылки усилить или ослабить [1].

Как уже было сказано выше, одним из факторов среды, провоцирующих повышение возбудимости и снижение способности к концентрации внимания, считается пища,богатая глутаминатами.

По данным, полученным от школьной психологической службы, среди учащихся нашей школы нет детей и подростков, которые официально имели бы медицинский диагноз СДВГ. Вместе с тем, у многих детей выявлены нарушения внимания, наблюдается повышенная импульсивность, двигательная расторможенность, которые мешают этим детям успешно учиться.

Под руководством психологов школы нами была проведена диагностика отдельных показателей внимания учащихся 3-11 классов по методике «Корректурная проба» [19]. Предъявление инструкции испытуемым производилось профессионалом, а обработка бланков тестирования и его результатов - авторами данной исследовательской работы. В этических целях перед обработкой фамилии учащихся на тестовых бланках психологами были заменены шифром.

В исследовании внимания участвовали 138 учащихся, которые были распределены по трем возрастным группам: младшие школьники (9-10 лет), подростки (12-15 лет), юноши и девушки (16-18 лет).

Внимание учащихся оценивалось по следующим показателям:

  1. Точность внимания – отношение количества правильно отмеченных знаков к их общему количеству в просмотренном тексте.

  2. Продуктивность внимания – характеристика, объединяющая скорость и безошибочность работы.

Кроме того, педагоги и психологи школы предоставили нам информацию о детях, отличающихся импульсивным поведением и расторможенностью. Данная информация также была зашифрована психологами.

Авторами работы также было проведено анкетирование учащихся школы и их родителей с целью установления количества употребляемой детьми пищевой добавки Е621. Анкета была составлена таким образом, чтобы выявить среднее количество употребляемых ребенком в сутки продуктов с высоким содержанием пищевой добавки Е621: чипсов, сухариков, супов и вторых блюд быстрого приготовления, различных приправ и бульонов, кетчупа и соевого соуса, различных сортов колбас. В анкетировании участвовали 112 учащихся и их родителей.

Был осуществлен поиск информации о наличии и количестве пищевой добавки Е621 в различных видах перечисленной выше продукции (в ГОСТ технических условий изготовления [2,3,4,5], на упаковках продуктов, в сети «Интернет»). Оказалось, что производители, как правило, честно указывая на упаковке и ряде официальных сайтов фирм-изготовителей, что Е621 входит в состав их продукции, держат в секрете количество добавляемого в продукт глутамината. При этом продукция, представленная в торговой сети, систематически контролируется Роспотребнадзором. Поэтому мы решили принять количество добавляемого в продукт глутамината за рекомендованное СанПиН [11]: 5 г/л или 10 г/кг готового продукта. Исходя из предоставленных нам участниками исследования данных было подсчитано общее количество употребляемого ими с наиболее распространенными продуктами питания усилителя вкуса.

По результатам данной работы были сформированы три группы респондентов: к первой из них (контрольной) были отнесены испытуемые, практически не употребляющие в пищу продукты, богатые усилителем вкуса (менее 0,5 г/сут., 3,5 г/нед.); вторую группу составили наиболее активные «приверженцы» глутамината, употребляющие более 10 г/нед. (1,5 г/сут.) данной пищевой добавки (больше рекомендованной медиками). Третья группа включала испытуемых, употребляющих среднее между первой и второй группой количество глутамината.

Педагогом-психологом вновь была проведена замена фамилий испытуемых шифрами, а авторами работы внесены в обобщающую таблицу соответствующие шифру данные о показателях внимания и поведенческих особенностях учащихся.

Затем были подсчитаны средние показатели точностии продуктивности внимания, а также процент детей с выраженной импульсивностью в поведении по каждой группе и каждой возрастной категории в отдельности и по всей выборке в целом.

В ходе исследования получены следующие результаты.

  1. Общая выборка испытуемых из всех возрастных групп, участвующих и в диагностике внимания, и в социологическом исследовании, составила 94 человека.

  2. При обработке анкет было выявлено, что родители учащихся, особенно младших возрастных групп, с настороженностью относятся к продуктам, обогащенным глутаминатом. Поэтому респондентов, употребляющих в пищу значительные количества глутамината (1,5-3 и более г/сут.) среди всех возрастных групп оказалось всего 15. При этом учащихся, практически не употребляющих продуктов с добавлением глутамината (менее 0,5 г/сут.) в данной выборке 53.

  3. Детей, проявляющих выраженные признаки импульсивности в поведении, по наблюдениям педагогов и данным психологов, в данной выборке 9. 8 из них относятся к возрастной группе 12-15 лет, один – к возрастной группе 9-10 лет. Весь комплекс признаков синдрома дефицита внимания и гиперактивности присутствует у одного испытуемого. Он относится к группе подростков, не употребляющих продукты, обогащенные глутаминатом. Среди этих 9 учащихся семь (78%) практически не употребляют таких продуктов, двое (22%) употребляют небольшие количества.

  4. Средние значения показателя точности внимания в целом и по каждой возрастной группе следующие:

    Возрастная группа

    Среднее значение точности внимания в группах испытуемых, употребляющих разное количество глутамината натрия

    менее 0,5 г/сут

    более 1,5 г/сут

    9-10 лет

    0,859

    0,925

    12-15 лет

    0,890

    0,962

    16-18 лет

    0,957

    0,977

    По всем возрастным группам в целом

    0,905

    0,964

  5. Средние значения показателя продуктивности внимания в целом и по каждой возрастной группе следующие:

Возрастная группа

Среднее значение продуктивности внимания в группах испытуемых, употребляющих разное количество глутамината натрия

менее 0,5 г/сут

более 1,5 г/сут

9-10 лет

136,8

172,3

12-15 лет

149,0

184,4

16-18 лет

190,1

195,8

По всем возрастным группам в целом

160,9

188,1

Из данных значений видно, что в данной выборке в целом и по всем возрастным группам в отдельности средние значения и точности, и продуктивности внимания выше у учащихся, употребляющих в пищу значительное количество глутамината (по сравнению с учащимися, практически не употребляющими продукты, обогащенные глутаминатом). При помощи методов математической статистики (t-критерия Стьюдента) [14, 16] мы выявили значимую связь между количеством употребляемой пищевой добавки Е621 и показателями внимания учащихся при уровне значимости р