Нанодисперсная йодосодержащая биологически активная добавка к пище и способ ее получения

Нанодисперсная йодосодержащая биологически активная добавка к пище и способ ее получения

Реферат

Группа изобретений относится к пищевой промышленности, а именно к производству биологически активных добавок (БАД) к пище для профилактики йодной недостаточности.

Органические матрицы, используемые для «встраивания» летучих неорганических соединений йода, должны обеспечивать стабилизацию йода, обладать хорошей растворимостью, т.е. характеризоваться гидрофильностью, эффективно диспергировать в жидких средах, быть устойчивыми к седиментации и обеспечивать пролонгированное высвобождение ионов йода из состава матриц.

Известен способ стабилизации йода в хитозане, который относится к группе природных полимеров [Мударисова Р.Х., Ершова Н.Р., Кулиш Е.И., Колесов С.В. Образование фиолетового комплекса при взаимодействии хитозана с йодом. Вестник Башкирского университета. - 2010. - Т.15, №3. - С.585-586]. Стабилизация йода обеспечивается за счет ОН и/или NH групп биополимера с достаточно высокой константой устойчивости, которая составляет 611±3 л/моль.

Недостатком известного состава является то, что йодхитозановый комплекс в водных растворах образует дисперсии, где диаметр частиц равен 4,5 мкм, что не обеспечивает агрегативную устойчивость дисперсных систем [Мамцев А.Н. Оценка нанодисперсности и спектральных характеристик йодбиоорганических соединений / А.Н. Мамцев, Н.Н. Егорова, Е.Е. Пономарев и др. // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2013. - №8. - С.41-43].

Однако имеющийся на сегодня спектр йодосодержащих биологически активных добавок характеризуется тем, что в водных растворах йодорганические соединения образуют грубую дисперсию из неоднородных частиц, что снижает степень диспергирования и, следовательно, совместимость с технологиями промышленного производства йодированных продуктов питания.

Известна биологически активная добавка к пище для профилактики заболеваний йодной недостаточности, которая в качестве органического вещества содержит пектин и дополнительно кристаллический йод, йодистый калий и воду дистиллированную в следующих соотношения компонентов, мас.%: пектин - 23,125,0; йод кристаллический - 5,0-10,25; йодистый калий - 10,0-20,5; воду дистиллированную - остальное [Патент РФ №2265377, 2005].

Недостатком данной пищевой добавки является то, что при комплексообразовании пектина с йодом, не способным реагировать с функциональными группами данного биополимера, возникающие силы взаимодействия имеют преимущественно физическую природу с относительно низкой константой устойчивости [Тимербаева Г.Р., Бондарева И.А., Борисов И.М, Комплексы пектина с йодом. Известия ВУЗов. Серия: химия и химическая технология. 2009. - Т.52, №5. - С.53-56]. Кроме того, при растворении в воде йодпектиновые комплексы образуют очень грубую дисперсию из слипшихся частиц, неоднородно распределенных в объеме дисперсной среды.

Наиболее близким аналогом заявляемой БАД к пище является биологически активная добавка к пище для профилактики йодной недостаточности, содержащая синтетическое органическое соединение с ковалентно связанным йодом, выбранное из карбоновых кислот, ненасыщенных жирных кислот, липидов, терпенов, алканов, терпеноидов, изопренов, пептидов, полипептидов, аминокислот, белковых гидролизатов, полипептидных гидролизатов, белков растительного, белков животного, белков микробиологического происхождения, смеси липидов и ненасыщенных жирных кислот, смеси изопренов и терпенов, смеси изопренов и белковых гидролизатов, смеси изопренов и ненасыщенных жирных кислот, смеси белков растительного, животного и микробиологического происхождения, смеси белков растительного и животного происхождения, смеси белков животного и микробиологического происхождения, смеси белков растительного и микробиологического происхождения, при этом в белках, пептидах, полипептидах, аминокислотах, полипептидных и белковых гидролизатах йод ковалентно связан в 5- и 3- или в 3-м положении фенольного цикла, причем аминокислоты и белки выбраны из группы аминокислот и белков, не обладающих гормональной тироидной активностью, которые получают в условиях, исключающих конденсацию тирозиновых ядер [Патент РФ №2192150, 2002 г. ].

Недостатками данной БАД являются:

- плохая растворимость;

- комплексы йода с белком казеином образуют при смешивании с водой грубую дисперсию из частиц диаметром 4,5 мкм, неоднородно распределенных в объеме дисперсной среды [Мамцев А.Н. Оценка нанодисперсности и спектральных характеристик йодбиоорганических соединений / А.Н. Мамцев, Н.Н. Егорова, Е.Е. Пономарев и др. // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2013. - №8. - С.41-43].

Единая задача, на которую направлена заявленная группа изобретений, - создание нанодисперсной биологически активной добавки к пище, содержащей в качестве активного начала органически связанные формы йода.

Технический результат при осуществлении изобретения - повышение стабильности анионов йода (J^-) и предотвращение явлений седиментации йодорганической субстанции в объеме жидких продуктов - в цельном молоке, кисломолочных напитках.

Указанный технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту - вещество достигается тем, что биологически активная добавка к пище, содержащая синтетическое органическое соединение с ковалентно связанным йодом, причем йодсодержащее вещество включено в состав матрицы из органической кислоты, согласно изобретению в качестве органического соединения содержит этанольный раствор орто-йодбензойной кислоты, а в качестве органической кислоты - этанольный раствор β-глицирризиновой кислоты при следующем соотношении исходных компонентов:

Орто-йодбензойная кислота	0,063 г
β-глицирризиновая кислота	0,411 г
Этанол	20 мл

при этом молярное соотношение орто-йодбензойной кислоты и β-глицирризиновой кислоты составляет 1:2.

Предлагаемая БАД к пище содержит стабильный молекулярный комплекс орто-йодбензойной кислоты с β-глицирризиновой кислотой.

Наиболее близким аналогом способа получения БАД к пище является способ получения БАД для профилактики йодной недостаточности, включающий внедрение йодированного органического соединения в инертную полимерную матрицу, например, из каррагинана, пектина, агарозы или уроновых кислот [Патент РФ №2192150, 2002 г. ]. Авторами заявлено, что стабилизация йода в составе «Йодказеина» обеспечивается за счет образования ковалентной связи йодид-анионов с фенольными кольцами аминокислот, входящих в состав казеина.

Однако, как показывают результаты исследований с использованием лазерного наноструктурного анализа, «Йодказеин» образует в водных растворах микрогетерогенные агрегативно неустойчивые системы, склонные к седиментации [Максютов P.P. Оценка дисперсности йодбиоорганических соединений / P.P. Максютов, М.В. Динякова, С.П. Иванов и др. // Тезисы докладов IX Всероссийской конференции «Химия и медицина» с Молодежной научной школой по органической химии (Уфа-Абзаково 4-8 июня 2013 г. ): Уфа. - ИОХ УНЦ РАН. - 2013. - С.172].

Технический результат при осуществлении изобретения - повышение устойчивости и предотвращение седиментации комплекса в процессе хранения йодированных продуктов питания в жидкой форме - цельного молока, кисломолочных напитков.

Указанный технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту - способ достигается тем, что в способе получения биологически активной добавки к пище, включающем внедрение йодсодержащего вещества в состав матрицы из органической кислоты, согласно изобретению в качестве йодсодержащего вещества используют орто-йодбензойную кислоту, а в качестве органической кислоты используют β-глицирризиновую кислоту при их молярном соотношении соответственно 1:2, которые смешивают с использованием в качестве растворителя этанола при 40-45°С в течение 10-12 часов, после чего конечный продукт высушивают. При этом для высушивания раствор концентрируют на роторном испарителе при остаточном давлении 10-20 мм рт.ст., температуре 40-50°С, отгоняют растворитель при остаточном давлении 5-10 мм рт.ст., температуре 50-60°С и досушивают продукт в эксикаторе.

В результате взаимодействия йодсодержащее вещество (орто-йодбензойная кислота) внедряется в биодеградируемую матрицу (β-глицирризиновую кислоту) и при указанных выше соотношениях получается новое соединение, представляющее собой клатрат орто-йодбензойной кислоты и β-глицирризиновой кислоты, - порошок желтоватого цвета, который растворяется в воде, образуя однородную равномерно распределенную дисперсную фазу с размером частиц в нанометровом диапазоне. Йод, входя в состав орто-йодбензойной кислоты, имеет ковалентную связь с атомом углерода, образуя йодорганическое вещество. Данное вещество с ковалентно связанным йодом инкапсулировано в наноразмерную биодеградируемую матрицу - β- глицирризиновую кислоту.

Исследование системы орто-йодбензойная кислота - β-глицирризиновая кислота спектрофотометрическим методом изомолярных серий показало наличие изобестических точек, что свидетельствует об образовании в системе нового соединения. Результаты изучения спектров ЯМР орто-йодбензойной кислоты, β-глицирризиновой кислоты и клатрата показали, что изменения в положении сигналов в спектрах С характерны для образования соединений включения, связанных водородными связями. Наблюдаемые сдвиги сигналов в дисахаридном фрагменте молекулы (3-глицирризиновой кислоты (С6′, С6′′), а также в ее агликоновой части (С9, С13, С23, С28) позволяют подтвердить предположение об образовании клатрата при участии в водородных связях как углеводной части молекулы β-глицирризиновой кислоты (с участием карбоксильных групп), так и ее тритерпенового фрагмента (с участием системы сопряженных связей).

Полученные данные согласуются с изменениями в ИК-спектрах исходных соединений при образовании клатрата. Наблюдается смещение полос поглощения карбоксильных групп β-глицирризиновой кислоты (1712 см^-1 → 1720 см^-1), изменения в области полос поглощения сопряженных связей (1650 см^-1 → 1657 см^-1), а также в области поглощения скелетных колебаний (1089 см^-1 → 1080 см^-1).

Ингредиенты, входящие в заявляемый состав, относятся к группе биологически активных природных метаболитов, характеризующихся биосовместимостью. Глицирризиновая кислота, формирующая нанокапсулу для йодорганического соединения, проявляет адъювантные свойства в отношении фармакологически активных соединений [Толстиков Г.А. Глицирризиновая кислота / Г.А. Толстиков, Л.А. Балтина, Э.Э. Шульц, А.Г. Покровский // Биоорганическая химия. - 1997. - Т. 23, №9. - С.691-709; Толстиков Т.Г. На пути к низкодозным лекарствам / Т.Г. Толстиков, А.Г. Толстиков, Г.А. Толстиков // Вестник Российской Академии Наук. - 2007. - Т. 77, №10. - С.867-874]. В отличие от аналогов заявляемый состав содержит низкомолекулярный продукт с ковалентно связанным йодом, внедренный в биодеградируемую нанокапсулу -глицирризиновую кислоту.

Пример. Заявляемую БАД к пище получают в один этап путем взаимодействия этанольных растворов о-йодбензойной кислоты и β-глицирризиновой кислоты при 40-45°С в течение 10-12 часов при соотношении реагентов:

Орто-йодбензойная кислота	0,063 г
β-глицирризиновая кислота	0,411 г
Этанол	20 мл

К раствору 0,411 г (5·10^-4 моль) β-глицирризиновой кислоты в 20 мл этанола добавляют 0,063 г (2,5·10^-4 моль) орто-йодбензойной кислоты и перемешивают при температуре 40-45°С в течение 10-12 часов. После этого раствор концентрируют при остаточном давлении 10-29 мм рт.ст. и температуре 40-50°С и отгоняют растворитель при остаточном давлении 5-10 мм рт.ст. и температуре 50-60°С. Готовый продукт досушивают в эксикаторе. Выход сухого желтоватого порошка 94% (0,443 г).

1. Биологически активная добавка к пище, содержащая синтетическое органическое соединение с ковалентно связанным йодом, причем йодсодержащее вещество включено в состав матрицы из органической кислоты, отличающаяся тем, что в качестве органического соединения содержит этанольный раствор орто-йодбензойной кислоты, а в качестве органической кислоты - этанольный раствор β-глицирризиновой кислоты при следующем соотношении исходных компонентов:

Орто-йодбензойная кислота	0,063 г
β-глицирризиновая кислота	0,411 г
Этанол	20 мл

при этом молярное соотношение орто-йодбензойной кислоты и β-глицирризиновой кислоты составляет 1:2.

2. Способ получения биологически активной добавки к пище, включающий внедрение йодсодержащего вещества в состав матрицы из органической кислоты, отличающийся тем, что в качестве органического соединения используют орто-йодбензойную кислоту, а в качестве органической кислоты используют β-глицирризиновую кислоту при их молярном соотношении соответственно 1:2, которые смешивают с использованием в качестве растворителя этанола при 40-45°С в течение 10-12 часов, после чего конечный продукт высушивают.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что для высушивания раствор концентрируют на роторном испарителе при остаточном давлении 10-20 мм рт.ст., температуре 40-50°С; отгоняют растворитель при остаточном давлении 5-10 мм рт.ст., температуре 50-60°С и досушивают продукт в эксикаторе.