Полифункциональный лечебно-профилактический биокомпозит и способ его получения

Полифункциональный лечебно-профилактический биокомпозит и способ его получения

Реферат

Изобретение относится к области биомолекулярной фармакологии, точнее созданию полифункционального лечебно-профилактического биокомпозита и способу его получения.

Проблема здорового и оздоравливающего питания очень актуальна в современном обществе. В связи со снижением иммунитета, частыми стрессовыми ситуациями, патогенной экологической обстановкой городское население подвергается риску таких заболеваний, как атеросклероз, сахарный диабет, заболевания желудочно-кишечного тракта, различные нервные патологии. Поэтому в центре внимания - разработка качественно новых препаратов и продуктов, которые одновременно удовлетворяли бы физиологические потребности организма в энергии и питательных веществах и обладали бы лечебно-профилактическими свойствами.

К наиболее распространенным функциональным продуктам относятся, в первую очередь, кисломолочные продукты, способные восстанавливать нормальную кишечную микрофлору человека, дополнительно обогащенные витаминами, пищевыми веществами, ферментами и аминокислотами.

Новые штаммы молочнокислых бактерий, используемые в производстве продуктов из молока, полностью соответствуют нормальной микрофлоре и обладают высокой степенью выживаемости в желудочно-кишечном тракте, биологически активные добавки и препараты на основе молочной сыворотки, могут быть использованы в качестве препаратов оздоравливающего питания.

Подобных веществ достаточно много, они описаны как в патентной, так и в научно-технической литературе [1]. На патентных аналогах остановимся подробнее.

Известен белково-углеводный препарат из обезжиренного молока, высушенный и гранулированный (опубликованная заявка РФ №92001188, 1995 г.).

Известен напиток на основе ферментированной молочной сыворотки (патент РФ №2151515, 2000 г.). Разработан также сывороточный концентрат и напиток на его основе (патент РФ №2184458, 2002 г.).

Эти вещества могут быть использованы в качестве лечебно-профилактических для некоторых патологий. Однако круг этих патологий не достаточно широк, продукты являются достаточно дорогими, энергоемкими в производстве.

Имеются также зарубежные аналоги: например, способ, в котором использованы сепарация молока, обогащение сыворотки растительными белками (патент США №4279939, 1984 г.).

Более современная разработка предусматривает применение сепарированной молочной сыворотки в качестве препарата, повышающей резистентность организма человека и животного к кожным заболеваниям (опубликованная заявка USA №20030108617, 06.2003 г.).

Технической задачей настоящего изобретения является разработка комплексного продукта (композита) с широким спектром биологического действия: индукция синтеза пищеварительных ферментов, компенсация дефицита минорных метаболитов, оптимизация процессов метаболизма, включая нормализацию экспрессии генома, повышение иммунного статуса, расширение спектра сопротивляемости различным заболеваниям, снятие последствий стрессовых состояний, при сокращении энергозатрат на приготовление (производство) конечного продукта.

Технический результат достигается тем, что разработан полифункциональный лечебно-профилактический биокомпозит (БК) на основе ферментативного молочнокислого гидролизата, при этом он дополнительно содержит гидролизат углеводного компонента молочнокислыми бактериями и представляет собой многокомпонентную смесь, при этом углеводный компонент введен до содержания сухих веществ 12-18% в общей смеси в момент практически полного гидролиза лактозы в молочнокислом гидролизате, с последующим дополнительным гидролизом полученной рабочей смеси при t=28-46°C с заключительным сгущением рабочей смеси до конечного содержания сухих веществ в продукте 40-50%. В качестве углеводного компонента биокомпозит содержит вещество, выбранное из группы: сахар-сырец, декстран, патока, гидролизат клетчатки или крахмала. Биокомпозит обладает свойствами нормализовать обмен веществ в организме, а также способствовать усвоению пищевых веществ различной природы. Биокомпозит может быть использован полифункционально: для человека, а также для различных сельскохозяйственных животных.

Другим объектом настоящего изобретения является способ получения БК. Способ получения биокомпозита включает ферментативный гидролиз молочной сыворотки или ее производных, при этом гидролиз проводят при t=28-46°C в течение 6,5-8,0 часов с постоянной дробной нейтрализацией раствором NaOH, в момент практически полного гидролиза лактозы в молочнокислом гидролизате в реакционную смесь вводят углеводный компонент до содержания сухих веществ в рабочей смеси 12-18%, проводят дополнительную инкубацию полученной рабочей смеси, образовавшийся продукт сгущают до содержания сухих веществ 40-50%. Дополнительную инкубацию проводят в течение 5-7 часов.

Готовый продукт представляет собой многокомпонентную, полифункциональную смесь (биокомпозит), на основе ферметативного гидролиза молочной сыворотки и продуктов ферментативного гидролиза углеводов. Биокомпозит обладает целым рядом полезных свойств: индукция синтеза пищеварительных ферментов, компенсация дефицита минорных метаболитов, оптимизация процессов метаболизма, включая нормализацию экспрессии генома, повышение иммунного статуса, расширение спектра сопротивляемости различным заболеваниям, снятие последствий стрессовых состояний, при сокращении энергозатрат на приготовление (производство) конечного продукта, является эффективным средством усвоения пищи или корма (эффектором усвоения питания).

В смеси находятся следующие компоненты, среди них аминокислоты:

Аланин - укрепляет иммунную систему, участвует в метаболизме глюкозы.

Аргинин - недостаток может вызывать выпадение волос, болезни печени, замедленное заживление ран.

Валин - при дефиците валина может повреждаться миелиновое покрытие нервных волокон и возникать отрицательный водородный баланс организма, что чрезвычайно опасно для пациентов, пораженных вирусной инфекцией.

Гистидин - играет важную роль в образовании гемоглобина, необходим для выработки эритроцитов. Способствует регулированию уровня сахара в крови, регулирует энергетический балланс.

Лейцин - необходим для роста и залечивания костей, мышц. При его метаболизме высвобождается энергия, которая способствует стабилизации уровня сахара в крови. Дефицит лейцина может спровоцировать в некоторых случаях гипогликемию, задержку роста, уменьшение массы тела.

Лизин - укрепляет иммунную систему, содействует росту костей и образованию коллагена, улучшает деятельность нервной системы. Недостаток в пище лизина приводит к нарушению кровообразования (уменьшается количество эритроцитов и содержание в них гемоглобина). Дефицит может привести к истощению мышц, нарушению кальцификации костей, изменениям в печени и легких.

Метионин - используется для синтеза холина, известен как "липотропный" агент, так как сокращает запас жиров в печени и организме в целом и понижает количество холестерина. Создает новую костную ткань, препятствует заболеваниям кожи, защищает почки и является природным хелатирующим агентом для тяжелых металлов. Имеет большое значение для функционирования симпато-адреналовой системы.

Фенилаланин - связан с функцией щитовидной железы и надпочечников, участвует в образовании ядра для синтеза тироксина - основного гормона щитовидной железы, участвует в образовании адреналина. В организме может преобразовываться в тирозин, который используется для синтеза двух главных нейротрансмиттеров: дофамина и эпинефрина, регулирующих клеточный метаболизм на нейрогуморальном уровне. Эффективен в контроле болевых и зудовых ощущений. Кроме того, благодаря выделению холецистокинина, фенилаланин обладает действием, подавляющим аппетит.

Углеводные компоненты биокомпозита: глюкоза, фруктоза, галактоза, лактоза, мальтоза, продукты жизнедеятельности молочнокислых микроорганизмов.

Композит получают следующим образом: свежую молочную сыворотку помещают в термостатирующую емкость, устанавливают температуру 28-46°С, вносят коммерческую культуру МКБ (молочнокислые бактерии), инкубируют в течение 6,5-8,0 часов. В течение этого периода, через промежутки времени, определяемые скоростью падения рН, проводят нейтрализацию введением раствора NaOH. После первого этапа инкубации в реакционную смесь подают углеводсодержащий компонент (например, гидролизат клетчатки или крахмала, сахар-сырец, патоку) до содержания сухих веществ в смеси 12-18%, инкубируют смесь еще в течение 5-7 часов. После этого смесь высушивают с помощью испарителя (сгущают) до содержания сухих веществ 40-50% от общей массы. Полученная кашицеобразная масса с содержанием сухих веществ от 40 до 50% и является целевым композитом.

Изобретение поясняется следующими примерами получения БК.

Пример 1

Четыре литра творожной сыворотки помещают в термостат. Творожную сыворотку получают после отделения творожной массы, полученной при добавлении к молоку коммерческой закваски МТ. В сыворотку погружают электроды ионометра ИС-200, соединенного с автотитратором БАТ - 15. Значение рН 4,0 для исходной сыворотки при 40,0°С. В термостате поддерживают Т=40,0°С.

Далее включают автотитратор, подающий 2М NaOH в количестве, достаточном для поддержания рН на уровне 6,75-0,25. В течение 6,5 ч расход щелочи составил 600 мл. Через 6,5 ч. инкубации в суспензию внесли сахарозу до содержания сухих веществ 15% и инкубировали еще 5 часов. В данном примере конечное содержание сухих веществ по окончании дополнительной инкубации составило 13,0. Биокомпозит сгущали до содержания сухих веществ 45%. Содержание сахаров в готовом продукте проверяли газохроматографическим методом, аминокислот - на аминокислотном анализаторе. В композите обнаружены аминокислоты: аргинин, валин, лизин, лейцин, метионин, фенилаланин и др., моно- и дисахариды: глюкоза, мальтоза, галактоза, лактоза и др. Витамины: С, РР и другие (см. табл.1), а также микроэлементы.

Пример 2

Проводят обработку сыворотки, как в примере 1. Термостатируют при Т=32,0°С при рН 6,8 в течение 7,0 ч. Через 7,0 ч в смесь вводят гидролизат крахмала в количестве 1600 г, полученный гидролизом суспензии: крахмал - вода, содержащей 10% крахмала, инкубируют еще 6,5 ч. Содержание сахаров оценивали с помощью газовой хроматографии, аминокислот - с помощью аминокислотного анализатора. Общее содержание сухих веществ в суспензии составило 16,5% от полученной массы композита. Далее композит сгущали до содержания сухих веществ 40,8%.

Лечебно-профилактический продукт имеет полужидкую консистенцию, светло-кремовый цвет и слабый запах, свойственный кисломолочным продуктам, содержит гидролизованный сывороточный белок, олигопептиды, ферменты, углеводы в гидролизованном виде, аминокислоты, лактаты, витамины, микро- и макроэлементы и другие биологически активные вещества.

Биокомпозит (БК) по содержанию лактозы относится к гиполактозным продуктам, содержит также живую культуру промышленных штаммов молочнокислых стрептококков Str. lactis и Str.thermophilus, полисахариды, обладает иммуномодулирующим и детоксицирующим эффектом, а также является мощным адаптогеном и биостимулятором с выраженной репаративной активностью. Продукт обладает способностью в значительной степени нормализовать обменные процессы в организме, регулировать деятельность нервной системы, способствует усвоению пищевых веществ небелковой природы.

Пример 3

Гидролизат свекольной клетчатки (углеводный компонент), 2 литра поместили в водяную баню с терморегулятором и перемешивающим устройством. Установили температуру в бане 38°С, после чего внесли в гидролизат 40 мл промышленной творожной закваски "МТ", заранее проинкубированной на молочнокислом обрате (молочнокислый компонент), в момент практически полного гидролиза в нем лактатов.

В эту рабочую смесь поместили электроды иономера универсального ЭВ-74, соединенного с БАТ-15, для осуществления подачи 10% раствора NaOH через электромагнитный клапан. БАТ-15 настроили на поддержание рН в инкубируемой среде в интервале 6,75±0,25. Включили мешалку и БАТ-15. За 7,5 часов дополнительного инкубирования для нейтрализации образующейся в инкубате молочной кислоты израсходовали 480 г 10% раствора едкого натра. Полученный продукт сгустили до содержания в нем сухих веществ 40%.

В полученной БК кроме изначально присутствующего в свекле β-каротина (0,01 мг) содержится β-каротин образовавшийся в результате жизнедеятельности молочнокислых бактерий (МКБ) (около 3,5 мг) витамины, ферменты и другие биологически активные вещества, синтезируемые МКБ, что позволяет использовать БК в пищевых и кормовых продуктах в качестве консерванта.

Использование биокомпозита (БК) позволяет оптимизировать микробиоценоз ЖКТ и ряда других органов и систем, устраняет пищевую недостаточность большинства происхождений, коррелирует водно-электролитный баланс, компенсирует дефицит массы тела, ускоряет клиническое выздоровление больного. Химический состав БК, полученный по примеру 1, представлен в таблице 1.

Таблица 1
Влажность, %	60%
Активная кислотность рН	6,4
Титируемая кислотность (градусы Т)	50-70
Общий белок, %	6,58
Общие липиды, %	1,1
Фосфолипиды, %	0,12
Триглицериды, %	0,22
Стерины (эргостерин), %	0,45
Свободные жирные кислоты,
нейтральные липиды, эфиры холестерина, %	0,11
Нуклеиновые кислоты, %	0,045
Зола, %	11,29
Моно-дисахариды, %
Глюкоза	5,51
Галактоза	6,26
Мальтоза	1,17
Лактоза	4,50
Витамины, мг/100 г
В1	0,165
В2	0,98
В6	0,13
Е	0,17
РР	0,61
С	6,9
Бета-каротин	4,8
А	0,0
Макроэлементы, мг/100 г
Натрий	2175
Калий	973
Магний	110
Кальций	770
Микроэлементы, мк/кг
Железо	710
Марганец	24
Кобальт	7,6
Никель	9
Хром	94
Селен	4,91
Цинк	1,63
Медь	1,4
Низшие органические кислоты:
Молочная кислота. %	3,5
Лактат натрия, %	17,5

Результаты количественного определения основных антигенов белка молочной сыворотки бета-лактоглобулина (БЛГ), альфа-лактоальбумина (АЛА) и бычьего сывороточного альбумина (БСА) в сравнении с белками, представленными в БК, приведены в таблице 2 (в мг/мл/мг белка).

Таблица 2
	БЛГ	АЛА	БСА	Сумма
	Мг/мл	Мг/мл	Мг/мл	Мг/мг
БК	29,0	8,5	0,85	0,500

Как видно из таблицы, содержание основных антигенов белка молочной сыворотки в БК ниже, чем в нативной молочной сыворотке.

В таблице 3 приведены соотношения концентраций БЛГ, БСА и АЛА в БК

Таблица 3
Продукт	Соотношение БЛГ:АЛА:БСА
	31:10:1
БК

Как видно из таблицы 3, такое соотношение белков весьма близко к пастеризованному коровьему молоку (ПКМ).

В таблице 4 приведены результаты расчета суммарной соотносительной антигенности БК по отношению к белкам ПКМ.

Таблица 4
Антигены	Ранжирующий фактор	Относит. содержание фосфора(%) в БК
БЛГ	2,00	265
АЛА	0,75	176
БСА	0,75	333
НА	2,00	0
Казеин 1-й пик	0,50	0
Казеин 2-й пик	0,50	0
Ранжированная	сумма антигенности в %	1147
ПКМ		176

НА-неидентифицированный антиген молочной сыворотки.

Пищевая ценность БК в пересчете на его калорийность составила 163,5 ккал/100 г.

Титр молочнокислых бактерий в БК составляет 5×10³ рекомендуется для назначения больным с впервые выявленными и хроническими формами туберкулеза органов дыхания при наличии дисбактериоза I-IV степени, возникшем в процессе комбинированной химиотерапии.

При наличии сопутствующих заболеваний органов желудочно-кишечного тракта БК рекомендуется как в целях профилактики побочных реакций, так и в целях лечения сопутствующей патологии.

БК следует назначать в комплексе со стандартными схемами химиотерапии.

БК назначают внутрь из расчета 0,5 г/кг веса в сутки. Применяется по одной столовой (для подростков и взрослых) ложке 2 раза в день после еды в течение 5-ти дней с последующим 2-х дневным перерывом в течение одного месяца. Перед употреблением рекомендуется растворить продукт в 50-100 мл воды или любого сока.

До начала лечения всем больным проводится традиционное клиническо-рентгенологическое и лабораторное исследование, включающее общий анализ крови и мочи, исследование мокроты на МБТ методом микроскопии и посева, биохимическое исследование функции печени (билирубин, трансаминазы, тимоловая проба), по возможности проводится микробиологическое исследование состава микрофлоры кишечника.

Через 1 месяц от начала применения БК повторяются все вышеперечисленные исследования, проводимые перед началом лечения.

Комплексное применение химиопрепаратов и БК существенно повышает эффективность лечения.

Использование БК в процессе химиотерапии у взрослых позволяет в течение первого месяца лечения почти у 70% больных существенно уменьшить степень дисбактериоза и нормализовать количественный и качественный состав микрофлоры кишечника.

Комплексное применение химиопрепаратов и БК позволяет за этот же период времени на 15-20% увеличить число больных с исчезновением симптома интоксикации, улучшением аппетита, увеличением массы тела, нормализацией сна.

Ниже приводим примеры использования БК для откорма животных.

Пример 4.

На свинокомплексе "Кудиново" 6-и тысячам свиней (экспериментальная группа) в течение 46 дней было скормлено 70000 кг БК. Остальным свиньям хозяйства (13000 голов - контрольная группа) БК не давали. Кормовой рацион в контрольной и опытных группах в течение 469 дней эксперимента был одинаков. Анализ результатов контрольного взвешивания показал, что следствием скармливания 70000 кг БК явилось получение 42000 кг дополнительной живой массы, в которых содержалось около 10000 кг сухого вещества, в том числе 4200 кг протеина. Очевидно, что протеин, содержащийся в дополнительной живой массе создан животными за счет более полного усвоения того протеина, который находился в обычном для свиней корме.

Таким образом, БК - эффектор усвоения корма растительного происхождения, т.е. БК способствует конверсии: растительный протеин - животный протеин и эффектор конверсии: растительная масса - живая масса тела животного.

Пример 5.

На свинокомплексе АО "Литвинове" был проведен эксперимент по определению эффективности использования БК в свиноводстве при скармливании его поросятам - "отъемышам" в возрасте от 35 до 105 дней. Были выделены 3 опытные и 3 контрольные группы животных. Поросятам опытных групп (677 голов) живым весом 5947 кг в течение 70 дней было скормлено 1025 кг БК в составе стандартного комбикорма. Поросята контрольных групп (699 голов) с живым весом 5125 кг добавки БК не получали. Контрольное взвешивание показало:

Общий вес опытной группы составил - 16194 кг.

Общий вес контрольной группы составил - 13366 кг.

Скармливание 1025 кг БК дало дополнительный прирост живой массы (ЖМ):ЖМ=16194-13366=2828 кг.

61,5 кг протеина, содержащегося в 1025 кг БК не могли обеспечить 2828 кг прироста живой массы. По-видимому, этот прирост ЖМ создан за счет более полного усвоения содержавшегося в корме протеина из БК у поросят опытной группы.

Пример 6.

На племптицезаводе "Еткульский" Челябинской области был проведен эксперимент с целью: изучить влияние БК на себестоимость привесов живой массы (таблица 5).

В этом эксперименте контрольная и опытная группа бройлеров (по 1728 голов в каждой) получали разные по содержанию протеина кормосмеси.

Таблица 5.
Состав и стоимость	Опытная	Контрольная
	%	%
Пшеница	74,8	63,25
Шрот соевый	13,7	13,7
Жмых подсолнечный	6	6
Рыбная мука	2,5	2,5
Дрожжи	2	2
БК	1	-
Мясокостная мука	-	7,75
Подсолнечное масло	-	1,8
Премикс	-	2
Руб./тыс.	3803	5112,5

Таблица 6.
Вес птицы в начале эксперимента	Вес птицы в конце эксперимента	Всего голов	Получено прироста за период (г/голов)	Получено прироста за период (ц)	Скормлено кормов за период (ц)	Затраты корма на 1 ц привеса
Опытная 887	1532	1728	645	11,14	39,7	3,56
Контрольная 885	1488	1728	603	10,42	47,2	4,53

Из данных, представленных в таблице 5 следует, что общее содержание протеина в экспериментальном корме ниже, чем в стандартном, поскольку 7,75% мясокостной муки были заменены пшеницей и БК (содержание протеина в каждом из этих компонентов ниже, чем в мясокостной муке). При одинаковой степени конверсии: общий протеин корма - протеин живой массы выход живой массы при использовании экспериментального корма должен быть, чем при использовании стандартного корма. Однако данные таблицы 6 показывают, что это не так:

1 ц экспериментального корма - 0,28 ц Ж.М. (1/3,56)

1 ц стандартного корма - 0,22 ц Ж.М. (1/4,53).

Следовательно, постулат об одинаковой конверсии протеинов экспериментального и стандартного кормов неверен. Он мог бы быть верным, если бы в живой массе кур контрольной группы содержалось на 27,27% ((0,28-0,22)×100/0,22) протеина больше, чем в опытной. Такая большая разница (27,27%) кажется практически невероятной и поэтому следует сделать вывод о том, что степень конверсии протеина экспериментального корма в протеин живой массы (ЖМ) кур (количество протеина ЖМ/количество протеина в корме) была выше, чем в стандартном корме и, возможно, именно на 27,27%, а возможной причиной этого ее увеличения явились вещества, содержащиеся в БК, добавленном в экспериментальный корм.

Перспективность использования БК в кормопроизводстве состоит не только в том, что, улучшая здоровье животных, он повышает сохранность поголовья, плодовитость и продуктивность, но и в том, что являясь эффектором утилизации кормов, он позволяет решить следующие проблемы:

1) увеличивает среднесуточные приросты живой массы (не за счет увеличения нормы выдачи кормов и улучшения их качества, а за счет более полного извлечения и усвоения тех питательных веществ, которые содержатся в обычно используемом корме), что ведет к сокращению срока выращивания животного от рождения до достижения им убойного веса и, соответственно, снижению расходов на их содержание;

2) значительно (на 30-40%, а иногда и вдвое) снижает расход кормов на получение 1 кг живой массы;

3) позволяет значительно снизить себестоимость кормов, заменяя дорогие компоненты (рыбная, мясокостная мука, премиксы) на БК не ухудшая их качества.

Таким образом новый биокомпозит - эффектор усвоения пищи или корма является полезным как для человека, так и для сельскохозяйственных животных.

ЛИТЕРАТУРА

1. Зобкова З.С., Фурсова Т.П., "Пищевые добавки, улучшители консистенции молочных продуктов". Молочная промышленность, 1998, №7-8.

1. Полифункциональный лечебно-профилактический биокомпозит на основе ферментативного молочнокислого гидролизата, отличающийся тем, что он дополнительно содержит гидролизат углеводного компонента молочнокислыми бактериями, при этом углеводный компонент введен до содержания сухих веществ 12-18% в общей смеси в момент практически полного гидролиза лактозы в молочнокислом гидролизате, с последующим дополнительным гидролизом полученной рабочей смеси при t=28-46°C с заключительным сгущением рабочей смеси до конечного содержания сухих веществ в продукте 40-50%.

2. Биокомпозит по п.1, отличающийся тем, что в качестве углеводного компонента он содержит вещество, выбранное из группы: сахар-сырец, декстран, патока, гидролизат клетчатки или крахмала.

3. Биокомпозит по п.2, отличающийся тем, что обладает свойствами нормализовать обмен веществ в организме, а также способствовать усвоению пищевых веществ различной природы.

4. Биокомпозит по п.3, отличающийся тем, что может быть использован полифункционально: для человека и для сельскохозяйственных животных.

5. Способ получения биокомпозита, охарактеризованного в п.1, или 2, или 3, или 4, включающий ферментативный гидролиз молочной сыворотки или ее производных, отличающийся тем, что гидролиз проводят путем инкубирования при t=28-46°C в течение 6,5-8,0 ч с постоянной дробной нейтрализацией раствором NaOH, в момент практически полного гидролиза лактозы в молочнокислом гидролизате в реакционную смесь вводят углеводный компонент до содержания сухих веществ в рабочей смеси 12-18%, проводят дополнительное инкубирование полученной рабочей смеси, образовавшийся продукт сгущают до содержания сухих веществ 40-50%.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что дополнительное инкубирование проводят в тех же условиях, как и первоначальное в течение 5-7 ч.