Жиросвязывающая композиция
Иллюстрации
Показать всеИзобретение относится к пищевым продуктам, обладающим профилактическим действием. Жиросвязывающая композиция содержит комплекс включения с молекулой-хозяином и молекулой-гостем. В качестве молекулы-хозяина используют альфа- и бета-циклодекстрины. В качестве соединения-гостя могут использоваться одно или большее количество соединений из следующего перечня: аминокислоты, витамины, вкусовые вещества или родственные им соединения, рутин, бетанин, их производные соединения и смеси. При этом молекула-гость связана с молекулой-хозяином слабо и обратимым образом с обеспечением возможности замещения в физиологической среде молекулы соединения-гостя жировой молекулой, связывание которой практически необратимо. Предлагаемая жиросвязывающая композиция может быть, например, в форме таблетки или порошка, а также может быть включена в состав пищевого продукта, в том числе напитка. В состав предлагаемой жиросвязывающей композиции, если она приготовлена в форме порошка или таблетки, по желанию, может быть введен компонент, обеспечивающий выделение углекислоты, и композиция может быть растворена в газированной углекислотой или негазированной воде. Кроме того, предлагаемая жиросвязывающая композиция может быть использована в способе связывания жира, употребленного животным в пищу, предусматривающем употребление животным в пищу предлагаемой жиросвязывающей композиции или содержащего ее пищевого продукта или напитка. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил., 6 табл., 13 пр.
Реферат
Предпосылки создания предлагаемого изобретения
[0001] Комплекс включения или клатрат - это химический комплекс, образуемый двумя или большим количеством химических соединений, из которых одно (первое) химическое соединение, называемое также «соединением-хозяином», имеет строение, образующее некоторое пространство, в котором размещается молекула другого (второго) химического соединения, называемого также «соединением-гостем», которая не имеет с ним ковалентной связи. Получающийся при этом комплекс «гость-хозяин» может быть назван также инклюзивным химическим соединением, продуктом присоединения или аддуктом. Молекула соединения-хозяина (далее также «молекула-хозяин») может связывать молекулу соединения-гостя (далее также «молекула-гость») как обратимым, так и необратимым образом.
[0002] Циклодекстрины - это молекулы-хозяева, способные образовывать комплексы включения с рядом разных молекул-гостей. Циклодекстрины представляют собой карбонгидраты, которые могут быть приготовлены из гидролизованного крахмала под действием циклодекстрингликозилтрансферазы - фермента, получаемого из некоторых организмов, например, из Bacillus macerans или родственных штаммов рода Bacillus. Циклодекстрины имеют мальтоолигосахаридное строение с шестью или большим количеством альфа-1,4-связанных глюкозных остатков. Из циклодекстринов наиболее известными являются альфа-циклодекстрин, бета-циклодекстрин и гамма-циклодекстрин с шестью, семью и восемью связанных глюкозных остатков, соответственно. В водной среде Циклодекстрины с точки зрения топологии могут представлять собой тороиды (как схематически показано ниже для гамма-циклодекстрина), при этом меньшее отверстие образовано вторичными гидроксильными группами, а большее отверстие - первичными гидроксильными группами, обращенными к окружающему растворителю. Благодаря такой топологии внутренняя область такого тороида, хотя и не является гидрофобной, все же значительно менее гидрофильна, чем окружающая водная среда, и, таким образом, способна быть хозяином по отношению к гидрофобным молекулам, то есть, связывать гидрофобные молекулы, такие как жиры и жирные кислоты. В противоположность этому наружная область тороида достаточно гидрофильна для того, чтобы придавать циклодекстринам (и их комплексам включения) существенную растворимость в воде.
[0003] Кроме того, быть молекулами-хозяевами, способными подобным образом образовывать комплексы включения с соединениями-гостями могут также амилозы. Амилоза - это одно из двух компонентов крахмала (другое представляет собой амилопектин), и может содержать несколько сотен или тысяч глюкозных подгрупп. Молекулы амилозы имеют тенденцию образовывать винтовые линии, в которых шесть глюкозных подгрупп составляют одну полную винтовую подгруппу. Подобно циклодекстринам амилоза связывает жирные кислоты с образованием комплексов включения.
Краткое описание предлагаемого изобретения
[0004] Напитки или пищевые продукты другого типа, содержащие одно или большее количество соединений-хозяев, молекулы которых способны связывать жировые молекулы, то есть, такие соединения как циклодекстрин и/или амилоза, обеспечивают возможность доставки молекул-хозяев в желудочно-кишечный тракт животного до образования ими комплекса включения с жировой молекулой, так что для соединения-хозяина затем обеспечивается возможность плотно связывать нейтральные молекулы жира в желудочно-кишечном тракте животного.
[0005] Представляется желательным использовать заранее приготовленный комплекс «гость-хозяин», который включает слабосвязанную молекулу-гостя, так чтобы эта молекула-гость могла быть замещена и/или вытеснена жировой молекулой. В частности, в тех случаях, когда такая слабосвязанная молекула-гость имеет питательную или лекарственную ценность, или же если она способна улучшить вкус и/или усилить аромат получающегося в результате этого пищевого продукта, то такой пищевой продукт может служить в качестве механизма доставки этой молекулы-гостя, а также в качестве поставщика соединения-хозяина для связывания жировых молекул, предоставляя, тем самым, ряд преимуществ.
Краткое описание прилагаемых чертежей
[0006] На фиг.1 иллюстрируется степень агрегирования альфа-циклодекстрина, растворенного в негазированной и газированной [углекислым газом] воде.
[0007] На фиг.2 представлена блок-схема, иллюстрирующая способ приготовления композиции - пищевого продукта согласно одному из вариантов осуществления предлагаемого изобретения.
[0008] На фиг.3 представлена блок-схема, иллюстрирующая способ уменьшения всасывания жира в желудочно-кишечном тракте животного согласно одному из вариантов осуществления предлагаемого изобретения.
Подробное описание предлагаемого изобретения
[0009] В настоящем описании рассматриваются примеры жиросвязывающих композиций, содержащих комплекс включения, образованный компонентом с молекулой-гостем и компонентом с молекулой-хозяином.
[0010] Жиросвязывающая композиция согласно предлагаемому изобретению может применяться в виде пищевого продукта, содержащего комплекс включения типа «гость-хозяин», при этом молекула-хозяин представляет собой альфа-циклодекстрин или бета-циклодекстрин, а молекула-гость представляет собой диетическую добавку, улучшитель вкуса или усилитель аромата. После употребления такого пищевого продукта, при условии, что молекула-гость связана с молекулой-хозяином слабо и обратимым образом, в физиологической среде молекула-гость замещается молекулой жира, которая затем связывается с молекулой-хозяином практически необратимо.
[0011] Композиция - пищевой продукт может содержать смесь для приготовления напитка. Такая композиция-напиток может содержать комплекс включения типа «гость-хозяин», при этом молекула-хозяин представляет собой альфа-циклодекстрин или бета-циклодекстрин, а молекула-гость представляет собой диетическую добавку, улучшитель вкуса или усилитель аромата. Опять же, соединение-гость и соединение-хозяин выбираются таким образом, что молекула-гость связана с молекулой-хозяином слабо и обратимым образом, и в физиологической среде, в которой композиция оказывается после употребления в пищу, молекула-гость замещается молекулой жира, которая затем связывается с молекулой-хозяином практически необратимо.
[0012] Композиции - пищевые продукты, подобные описанной выше, могут быть приготовлены, например, способом, проиллюстрированным с помощью блок-схемы 10, приведенной на фиг.2. Рассматриваемый иллюстративный вариант способа содержит следующие стадии: (а) смешивание соединения-хозяина и соединения-гостя в условиях, подходящих для образования комплекса включения типа «гость-хозяин» (см. блок 12), (б) очистка и выделение полученного комплекса включения типа «гость-хозяин» (см. блок 14) и (в) смешивание очищенного комплекса включения типа «гость-хозяин» с одним или большим количеством дополнительных компонентов с целью получения композиции - пищевого продукта (см. блок 16).
[0013] Композиция - пищевой продукт согласно предлагаемому изобретения полезна с точки зрения предотвращения всасывания жира в пищеварительном тракте потребителя и пригодна для применения в способе уменьшения всасывания жира. Один из иллюстративных способов предотвращения всасывания жира проиллюстрирован с помощью блок-схемы 18, приведенной на фиг.3, при этом упомянутый иллюстративный способ содержит следующие стадии: (а) приготовление пищевого продукта, который содержит комплекс включения типа «гость-хозяин», при этом молекула-хозяин представляет собой альфа-циклодекстрин или бета-циклодекстрин, а молекула-гость представляет собой диетическую добавку, улучшитель вкуса или усилитель аромата (см. блок 20), при этом соединение-хозяин и соединение-гость выбираются таким образом, чтобы в пищеварительном тракте животного молекула-гость практически освобождалась от молекулы-хозяина, а молекула-хозяин образовывала другой комплекс включения типа «гость-хозяин» с молекулой жира, присутствующей в пищеварительном тракте, и (в) кормление животного полученным пищевым продуктом с целью последующего переваривания последнего (см. блок 22), при этом в процессе переваривания этого пищевого продукта молекула жира практически необратимо связывается с молекулой-хозяином и, благодаря этому, выводится из пищеварительного тракта.
[0014] Особенно полезными представляются раскрываемые в настоящей заявке композиции - пищевые продукты и композиции - напитки, которые содержат комплекс включения типа «гость-хозяин», содержащий молекулу-хозяина и молекулу-гостя, при этом молекула-хозяин представляет собой альфа-циклодекстрин или бета-циклодекстрин, а молекула-гость представляет собой диетическую добавку, вкусовую добавку, улучшитель вкуса, ароматизатор или усилитель аромата. В частности, такие комплексы включения могут приготовляться таким образом, что константа связывания первичного комплекса включения типа «гость-хозяин» находится в диапазоне приблизительно от 10 М-1 до 100 М-1, а константа связывания комплекса включения с той же молекулой-хозяином и с молекулой жирной кислоты в качестве молекулы-гостя находится в диапазоне приблизительно от 500 М-1 до 5000 М-1.
[0015] Как указывалось выше, молекулы соединений-хозяев плотно связывают молекулы жира в условиях пищеварительного тракта. В качестве подходящих примеров таких соединений-хозяев можно назвать циклодекстрины и/или амилозы. В комплексе включения молекула-хозяин служит «приютом» для молекулы-гостя, которая связана с молекулой-хозяином и частично располагается внутри последней. Молекула-гость может отщепляться от молекулы-хозяина, когда комплекс включения оказывается в водной среде, например, в пищеварительном тракте.
[0016] Примеры комплексов включения, содержащих молекулы-хозяева, способные плотно связывать молекулы жира, и примеры способов использования таких комплексов включения описаны в следующих публикациях: патенты США №№6.890.549, 7.105.195, 7.166.575, 7.423.027 и 7.547.459, заявки на патент США №№2004/0161526, 2007/0116837, 2008/0299166 и 2009/0023682, заявка на патент Японии № JP 60-094912, статья Судзуки и Сато (Suzuki and Sato) "Nutritional significance of cyclodextrins: indigestibility and hypolipemic effect of α-cyclodextrin" («Питательная ценность циклодекстринов: перевариваемость и гиполипемический эффект альфа-циклодекстрина») в печатном издании J. Nutr. Sci. Vitaminol (Токио, 1985; 31:209-223) и статья Сейтли и др. (Szejtii et al.), Staerke/Starch, 27(11), 1975, страницы 368-376, - полное содержание этих публикаций настоящим включается в настоящую заявку по ссылке для всех применений.
[0017] Молекула-гость обычно связана с молекулой-хозяином слабо и может быть названа также слабым комплексообразующим агентом. В процессе переваривания в пищеварительном тракте животного молекула-гость может отщепляться от молекулы-хозяина, оставляя, таким образом, молекулу-хозяина свободной (так сказать, раскомплексованной), то есть, способной в желудочно-кишечном тракте животного связываться с молекулами жира и родственными им химическими структурными единицами, отличающимися от молекулы-гостя.
[0018] Раскрываемые в настоящей заявке жиросвязывающие композиции факультативно могут содержать также другие компоненты, например, одну или большее количество вкусовых добавок, компонентов, выделяющих углекислоту (для использования при получении газированных напитков) и/или дополнительных питательных веществ или улучшителей вкуса, которые могут содержать или не содержать жиры или производные жиров. В качестве подходящего для целей предлагаемого изобретения соединения-хозяина могут быть использованы, например, следующие соединения (перечень не исчерпывающий): амилоза (например, ацетилированная амилоза), альфа-циклодекстрин, бета-циклодекстрин, гамма-циклодекстрин, производные соединения циклодекстрина или любые желаемые смеси амилоз, циклодекстринов или производных соединений циклодекстринов.
[0019] В качестве подходящего для целей предлагаемого изобретения соединения-гостя могут быть использованы аминокислоты, витамины, вкусовые вещества, некоторые гликозиды, N-алкил-гидроксиламины, улучшители вкуса и усилители аромата, или же любые другие подходящие соединения, способные образовывать слабосвязанные комплексы включения с молекулой-хозяином. В полученном слабосвязанном комплексе включения молекула-хозяин легко отщепляет молекулу-гостя и может образовывать комплекс включения с молекулой жира или производным соединением жира до, во время или после переваривания пищевого продукта по желанию. В настоящей заявке раскрываются также способы приготовления напитков и пищевых продуктов, содержащих такие комплексы включения.
[0020] Раскрываемые в настоящей заявке жиросвязывающие композиции могут быть осуществлены в разных формах. Некоторые жиросвязывающие композиции могут быть осуществлены в форме или входить в состав плотного порошка, таблетки, капсулы, капсуловидной таблетки, гранулы, пеллеты, облатки, порошка, быстрорастворимого сухого напитка из порошка, шипучего сухого напитка из порошка или шипучего сухого напитка из таблетки. Некоторые жиросвязывающие композиции могут быть реализованы в форме или входить в состав напитков на основе воды или других пищевых продуктов. Эти жиросвязывающие композиции могут содержать комплексы включения, которые достаточно стабильны при хранении, так что молекула-хозяин не отщепляется от молекулы-гостя, а с гидрофобным соединением, таким как жир или жирная кислота, до переваривания в желудочно-кишечном тракте животного образуют более прочный комплекс. Если бы молекула-хозяин должна была образовывать комплекс с гидрофобным соединением до переваривания, то на способность молекулы-хозяина связывать жиры в желудочно-кишечном тракте это могло бы сказаться отрицательно, что ухудшило бы ее полезные свойства. Например, некоторые гидрофобные соединения, такие как жиры или жирные кислоты, могли бы быть выборочно и специфически исключены из жиросвязывающей композиции.
[0021] В альтернативном варианте осуществления жиросвязывающая композиция может содержать небольшие количества таких гидрофобных соединений, или же она может содержать комплекс включения, который либо физически отделен от таких гидрофобных соединений, либо выбран таким образом, что не связывается ни с каким гидрофобным соединением, присутствующим в этой жиросвязывающей композиции.
[0022] В качестве примеров жиросвязывающих композиций согласно предлагаемому изобретению, которыми, однако, объем предлагаемого изобретения не ограничивается, можно назвать крахмалсодержащие пищевые продукты, то есть, пищевые продукты, которые содержат крахмалы, полученные из зерен злаковых культур или крахмалистых корнеплодов. В эту группу крахмалсодержащих пищевых продуктов входят, например, такие пищевые продукты, как питательные батончики, закусочные батончики, сухие завтраки, оладьи, вафли, мини-кексы, кондитерские изделия с фруктовой начинкой, тортильи (плоские маисовые лепешки), кукурузная соломка, кукурузные чипсы, закусочное сухое печенье, различные виды хлеба, пирожные, коржики, пироги и т.д. В качестве примеров жиросвязывающих композиций согласно предлагаемому изобретению, которыми, однако, объем предлагаемого изобретения не ограничивается, можно назвать также пищевые продукты, не являющиеся крахмалсодержащими, в числе которых могут быть названы, например, такие пищевые продукты, как картофель фри, темпура, вегетарианские гамбургеры, пережаренные бобы, хумус, тахини, картофельные чипсы, молочные продукты (например, молоко, сливки, пудинг, сливочное масло, молочное мороженое, сыр, обработанные сырные продукты, йогурт, йогуртовые продукты и т.д.), продукты на основе яиц и мясные продукты (например, приготовленная говядина, баранина, свинина, мясо птицы, морепродукты, сосиски, дели-слайсы, сардельки, рыбные палочки, куриные палочки и т.д.). Кроме того, жиросвязывающие композиции согласно предлагаемому изобретению могут быть в форме, например, следующих кондитерских изделий (перечень не исчерпывающий): жевательная резинка, шоколад и карамельные изделия, такие как леденцы на палочке (типа «Чупа-Чупс»), мятные леденцы для освежения дыхания или мятные жевательные резинки для употребления после еды. Кроме того, жиросвязывающие композиции согласно предлагаемому изобретению могут быть в форме, например, таких вспомогательных пищевых продуктов, как (перечень не исчерпывающий) подливки (типа «грейви»), соусы, салатные заправки, майонез и т.д. Все приведенные выше примеры пищевых продуктов по выбору могут содержать жиры, или же могут иметь пониженную жирность, или же могут не содержать жиров.
[0023] В настоящей заявке раскрываются также способы связывания жиров в пищеварительном тракте животного, такого как человек. Некоторые из упомянутых способов могут содержать, например, следующие стадии: (а) приготовление напитка путем растворения комплекса включения, образованного молекулой-гостем, образующей комплекс с молекулой-хозяином, способной отщепляться от молекулы-гостя и образовывать комплекс включения с находящейся вблизи гидрофобной молекулой, такой как молекулы жира, в физиологической среде, и (б) пероральный прием напитка животным, после чего молекула-хозяин отщепляется от молекулы-гостя и образует плотную связь с находящейся вблизи гидрофобной молекулой, такой как молекула жира или производного соединения жира, до всасывания этого жира или производного соединения жира в желудочно-кишечном тракте животного. Упомянутая молекула-гость может содержать или представлять собой одну или большее количество аминокислот, витамины, вкусовые добавки, гликозиды или N-алкил-гидроксиламины, при условии что они проявляют требуемую связывающую способность, для того чтобы молекулы-гости были полезны, как это описывается в настоящей заявке.
I. Молекула-хозяин
[0024] В качестве молекулы-хозяина может быть использована любая подходящая для целей предлагаемого изобретения молекула, способная (а) связывать молекулу-гостя с образованием первого комплекса включения, (б) легко отщепляться от этой молекулы-гостя в физиологической среде и (в) плотно связываться с гидрофобной молекулой с образованием второго комплекса включения с находящейся вблизи гидрофобной молекулой в физиологической среде. В качестве подходящих для целей предлагаемого изобретения примеров молекул-хозяев, которыми, однако, не исчерпывается объем предлагаемого изобретения, могут быть названы амилозы, производные соединения амилоз, циклодекстрины (в том числе, но не только, альфа-циклодекстрин, бета-циклодекстрин и гамма-циклодекстрин), производные соединения циклодекстринов, или же могут использоваться любые желаемые смеси амилоз, циклодекстринов и производных соединений циклодекстринов. Установлено, что особой полезностью с точки зрения предлагаемого изобретения обладают используемые в качестве молекул-хозяев альфа-циклодекстрин и бета-циклодекстрин.
[0025] Если молекула-хозяин в форме амилозного компонента, то этот амилозный компонент может содержать глюкозные остатки, выраженные как степень полимеризации в диапазоне 10-900, предпочтительно - в диапазоне 20-200, наиболее предпочтительно - в диапазоне 30-80. В качестве производных соединений амилозы могут быть использованы (но не только) ацетилированные амилозы. Представляется предпочтительным такое решение, при котором упомянутый амилозный компонент может иметь структуру, которая включает связанные альфа-1,4-гликозидными звеньями D-глюкопиранозы в винтообразной структуре, имеющей центральную полость для связывания гидрофобных молекул, таких как молекулы жира. Например, A- и B-крахмальная винтообразная структура из V-амилозы может включать параллельную, левостороннюю, винтообразную структуру с центральной полостью. Винтообразные структуры амилозных комплексов включения могут быть стабилизированы гидрофобными силами, создаваемыми взаимодействиями между молекулой-хозяином и молекулой-гостем, межмолекулярными водородными связями между глюкозными остатками в соседних амилозах и внутримолекулярными водородными связями, образованными соседними витками винтообразной структуры. См. публикацию Hinrichs, W., et al., "An Amylose Antiparallel Double Helix at Atomic Resolution," Science, (1987), 238(4824): 205-208 (полное содержание этой публикации настоящим включается в настоящую заявку по ссылке для всех применений). Амилозная молекула-хозяин может быть использована для получения жиросвязывающих композиций, в которых желаемая молекула-гость имеет низкую молекулярную массу и в общем случае является более гидрофобной. Например, амилозная молекула-хозяин может быть использована для получения комплекса включения, в котором молекула-гость имеет низкую молекулярную массу, которая является более гидрофильной, и в качестве не ограничивающих объем предлагаемого изобретения примеров таких молекул-гостей могут быть названы вкусовые добавки, красители, витамины, аминокислоты и/или амины.
[0026] Жиросвязыващие композиции, содержащие амилозные молекулы-хозяева, могут содержать амилозный компонент в различных концентрациях в зависимости от формы жиросвязывающей композиции. Если жиросвязыващая композиция, содержащая амилозную молекулу-хозяина, находится в твердой форме, то представляется предпочтительным такой вариант, когда концентрация амилозного компонента находится в диапазоне приблизительно 10%-90% по массе, или в диапазоне приблизительно 15%-70% по массе, или в диапазоне приблизительно 15%-60% по массе. Более предпочтительным представляется такой вариант, когда концентрация амилозного компонента находится в диапазоне приблизительно 10%-50% по массе, или в диапазоне приблизительно 15%-40% по массе. Наиболее предпочтительным представляется такой вариант, когда концентрация амилозного компонента находится в диапазоне приблизительно 20%-25% по массе. Если жиросвязыващая композиция, содержащая амилозную молекулу-хозяина, находится в форме напитка на водной основе, то представляется предпочтительным такой вариант, когда концентрация амилозного компонента находится в диапазоне приблизительно 0,1%-75% масса/объем, или в диапазоне приблизительно 1%-50% масса/объем, или в диапазоне приблизительно 1%-25% масса/объем. Более предпочтительным представляется такой вариант, когда концентрация амилозного компонента находится в диапазоне приблизительно 1%-10% масса/объем. Наиболее предпочтительным представляется такой вариант, когда концентрация амилозного компонента находится в диапазоне приблизительно 5%-8% масса/объем.
[0027] Если молекула-хозяин находится в форме циклодекстринового компонента, то при выборе циклодекстрина руководствуются желаемой способностью к связыванию с выбранными молекулами-гостями и с целевыми гидрофобными молекулами. В качестве примеров подходящих циклодекстринов, которыми, однако, объем предлагаемого изобретения не ограничивается, могут быть названы такие коммерчески доступные и разрешенные к применению надлежащим правительственным органом формы альфа-циклодекстрин, бета-циклодекстрин и гамма-циклодекстринов, которые образованы шестью, семью или восемью глюкозными остаткам, связанными с помощью альфа-1,4-гликозидных связей в тороидальной структуре, имеющей полость. Количество глюкозных остатков определяет внутренние размеры упомянутой полости и ее объем. Циклодекстриновые соединения обычно способны к образованию таких комплексов с различными гидрофобными молекулами, в которых последние полностью или частично помещаются в упомянутой полости молекулы циклодекстрина, влияя, тем самым, на физико-химические свойства включенной в комплекс молекулы-гостя. Циклодекстриновый компонент может выбираться так, чтобы он образовывал первый комплекс включения с выбранной молекулой-гостем, а после отщепления последней под действием агента (например, в водной среде) образовывать второй комплекс включения с другими целевыми гидрофобными молекулами, такими как молекулы жиров или производных соединений жиров. К числу других желательных свойств циклодекстринового компонента можно отнести образование нерастворимых в воде высокоагрегированных форм комплексов включения с жирными кислотами и другими липидами в в физиологической среде с целью иммобилизации жиров.
[0028] В общем случае циклодекстрины с узкой полостью, такие как альфа-циклодекстрин и бета-циклодекстрин, являются наиболее эффективными циклодекстринами с точки зрения образования комплексов с линейными жирными кислотами и глицеридами и их иммобилизации. Хотя гамма-циклодекстрин может быть менее эффективным с точки зрения образования комплексов с насыщенными жирными кислотами и глицеридами и их иммобилизации, зато гамма-циклодекстрин хорошо образует комплексы с ненасыщенными жирными кислотами (то есть, с жирными кислотами, имеющими две, три или большее количество связей в молекуле жирной кислоты). Образованием комплексов или комплексообразованием здесь называется обратимое нековалентное взаимодействие между циклодекстринами и молекулой-гостем (молекулами-гостями). Липофильная полость молекул циклодекстрина обеспечивает микросреду для гидрофобной геометрически совместимой органической молекулы и образует стабильную защитную надмолекулярную систему, которая здесь называется комплексом включения. При образовании комплекса включения не разрываются и не образуются никакие ковалентные связи.
[0029] Главной движущей силой комплексообразования считается высвобождение энтальпии при вытеснении молекул воды из циклодекстриновой полости. Молекулы воды вытесняются более гидрофобными молекулами-гостями, которые присутствуют в растворе, для достижения неполярно-неполярной ассоциации и понижения в циклодекстрине кольцевого напряжения, и результатом этого молекулярного комплексообразования являются более стабильные соединения с более низким энергетическим состоянием. Для образования комплекса должна существовать благоприятная движущая сила, которая втягивает молекулу-гостя в циклодекстриновую полость. Включение молекулы-гостя в комплекс с молекулой-хозяином в растворе протекает как динамический процесс. При определении того, насколько хорошо молекула-хозяин и молекула-гость в комплексе включения подходят друг к другу, и какова степень специфических локальных молекулярных взаимодействий, таких как водородное связывание, гидрофобные взаимодействия и т.д., значимым параметром является константа связывания.
[0030] В некоторых вариантах осуществления предлагаемого изобретения выбранный циклодекстриновый компонент может состоять главным образом из альфа-циклодекстрина или производного соединения альфа-циклодекстрина ввиду его геометрической пригодности для образования стабильных комплексов включения с линейными жирными кислотами, а также с моноглицеридами и диглицеридами. Преимущество обеспечивается при таком решении, при котором альфа-циклодекстрины в целом образуют нерастворимые комплексы с жирными кислотами и глицеридами.
[0031] Если жиросвязывающая композиция находится в твердой форме, то циклодекстриновый компонент может присутствовать в концентрации в диапазоне приблизительно 10%-90% по массе, или в диапазоне приблизительно 15%-70% по массе, или в диапазоне приблизительно 15%-60% по массе. Предпочтительным представляется такой вариант, когда концентрация циклодекстринового компонента находится в диапазоне приблизительно 10%-50% по массе, или в диапазоне приблизительно 15%-40% по массе. Более предпочтительным представляется такой вариант, когда концентрация циклодекстринового компонента находится в диапазоне приблизительно 20%-25% по массе.
[0032] Если жиросвязыващая композиция находится в форме напитка на водной основе, то представляется предпочтительным такой вариант, когда концентрация циклодекстринового компонента находится в диапазоне приблизительно 0,1%-75% масса/объем, или в диапазоне приблизительно 1%-50% масса/объем, или в диапазоне приблизительно 1%-25% масса/объем. Предпочтительным представляется такой вариант, когда концентрация циклодекстринового компонента находится в диапазоне приблизительно 1%-10% масса/объем. Более предпочтительным представляется такой вариант, когда концентрация циклодекстринового компонента находится в диапазоне приблизительно 5%-8% масса/объем.
[0033] В числе производных соединений циклодекстрина могут быть названы такие группы соединений, как алкилированные, гидроксиалкилированные, алкоксиалкилированные, ацетилированные, кватернарные соли аммония, карбоксиалкилированные, мальтозилированные и гликозилированные производные. Алкильные группы производных соединений циклодекстрина могут быть с прямой цепью или разветвленными, их главная цепь может иметь длину от одного до трех атомов углерода, и они могут иметь всего от одного до шести, а предпочтительно - от одного до трех атомов углерода. В качестве примеров производных соединений циклодекстрина, которыми, однако, не ограничивается объем предлагаемого изобретения, могут быть названы такие соединения, как метилированные бета-циклодекстрины, 2-гидроксипропилированные бета-циклодекстрины, растворимые в воде полимеры бета-циклодекстринов, частично ацетилированные альфа-циклодекстрины, бета-циклодекстрины и/или гамма-циклодекстрины, этилированные альфа-циклодекстрины, бета-циклодекстрины и/или гамма-циклодекстрины, карбоксиалкилированные бета-циклодекстрины, кватернарные аммониевые соли альфа-циклодекстринов, бета-циклодекстринов и/или гамма-циклодекстринов, разветвленные (глюкозилированные, мальтозилированные) альфа-циклодекстрины, бета-циклодекстрины и гамма-циклодекстрины, а также смеси этих производных соединений в любых комбинациях вместе или в комбинации с одним или большим количеством циклодекстринов. Например, такая смесь циклодекстринов может содержать комбинацию альфа-циклодекстрина, бета-циклодекстрина и гамма-циклодекстрина в массовой пропорции приблизительно от 1:1:1 до 2:2:1, соответственно. Циклодекстин может быть в форме кристаллогидрата или в аморфном виде, в том числе, но не только, в виде гидратов и/или аморфного альфа-циклодекстрина, бета-циклодекстрина, гамма-циклодекстрина и их смесей.
[0034] Как описывалось выше, молекулы-хозяева могут, отчасти, выбираться на основе их связывающей способности с целевыми молекулами, такими как гидрофобные молекулы, которые находятся в целевой среде, такой как желудочно-кишечный тракт животного, и было бы желательно связать и иммобилизовать те молекулы таким образом, чтобы они покидали организм животного в виде твердых отходов жизнедеятельности. Представляется предпочтительным такой вариант, когда выбранные для такой цели молекулы-хозяева имеют минимальные константы связывания в отношении целевого соединения в диапазоне приблизительно 500-5000 М-1, более конкретно - в диапазоне приблизительно 600-1000 М-1, предпочтительно - приблизительно 800 М-1 или выше в пределах указанных диапазонов.
II. Молекула-гость
[0035] Для образования комплекса включения с выбранной молекулой-хозяином может быть выбрана молекула-гость, при этом константа связывания для комплекса связывания относительно низка. Молекула-гость может связываться с молекулой-хозяином в качестве молекулы-гостя в полости молекулы-хозяина и/или может образовывать так называемый наружный сферический комплекс, в котором выбранная молекула-гость связывается с молекулой-хозяином в некоторой позиции или вокруг края (краев) полости молекулы-хозяина. Выбранная молекула-гость может быть связана, например, с циклодекстриновой молекулой в первичной и/или вторичной гидроксильной группе или вокруг первичной и/или вторичной гидроксильной группы у краев циклодекстринового тора. Молекула-гость может выбираться так, чтобы она связывалась с молекулой-хозяином с константой связывания в диапазоне приблизительно 10-800 М-1, предпочтительно - в диапазоне 30-150 М-1, еще более предпочтительно - в диапазоне 40-100 М-1. Благодаря этому молекула-гость может действовать в качестве временного заполнителя полости молекулы-хозяина и обладать способностью отщепления от последней, особенно в водной среде, для того чтобы дать возможность циклодекстрину связаться с жирами или производным соединением жиров по желанию до, во время и/или после приема в пищу. Кроме того, некоторые молекулы-гости, которые образуют наружный сферический комплекс с выбранным циклодекстрином, способны уменьшить или предотвратить самоагрегирование растворенных гидратированных циклодекстриновых молекул путем разрушения межмолекулярных водородных связей, которые образуются между двумя соседними циклодекстриновыми молекулами в воде.
[0036] Согласно одному из конкретных вариантов осуществления предлагаемого изобретения константа связывания комплекса включения между молекулой-гостем и молекулой-хозяином находится приблизительно в диапазоне 10-100М-1; а константа связывания комплекса включения между той же молекулой-хозяином и жирной кислотой находится приблизительно в диапазоне 500-5000 М-1.
[0037] В качестве подходящих для целей предлагаемого изобретения молекул-гостей могут быть названы молекулы таких веществ, как аминокислоты, различные витамины, различные улучшители вкуса, а также родственные им соединения, некоторые гликозиды и N-алкил-гидроксиламины, а также комбинации или смеси этих веществ. Молекулы этих веществ могут образовывать с молекулой-хозяином слабосвязанные комплексы, так что в определенных условиях они способны отщепляться от молекулы-хозяина с целью обеспечения для последней возможности образовывать комплекс включения с жиром или производным соединением жиров по желанию до, во время и/или после приема в пищу. Представляется предпочтительным такое решение, при котором в качестве молекул-гостей используются молекулы таких веществ, как улучшители вкуса, усилители аромата, родственные им вещества, а также растворимые в воде витамины, в том числе (но не только) аскорбиновая кислота, ниацин и ниацинамид.
[0038] В качестве пригодных для целей предлагаемого изобретения аминокислот и их производных, которыми, однако, его объем не ограничивается, можно назвать такие соединения, как аспарагиновая кислота, аргинин, глицин, глутаминовая кислота, пролин, треонин, теанин, цистеин, цистин, аланин, валин, тирозин, лейцин, изолейцин, аспарагин, серин, лизин, гистидин, орнитин, метионин, карнитин, аминомасляная кислота (альфа-, бета- и гамма-изомеры), глутамин, гидроксиролин, таурин, норвалин, саркозин, соли этих аминокислот, а также смеси этих веществ. Кроме того, для целей предлагаемого изобретения пригодны N-алкил (С1-С3)- и N-ацилированные (С1-С3)-производные этих аминокислот, а также смеси любых их этих аминокислот и производных соединений.
[0039] В качестве пригодных для целей предлагаемого изобретения витаминов, которыми, однако, его объем не ограничивается, можно назвать такие соединения, как никотинамид (витамин В3) и пиридоксин-гидрохлорид (витамин B6), аскорбиновая кислота, съедобные аскорбиловые сложные эфиры, рибофлавин, ниацимидин, ниацин, пиридоксин, тиамин, витамин В9, фолиевая кислота, фолат, птерол-L-глутаминовая кислота, птерол-L-глутамат, их соли, а также смеси этих веществ.
[0040] В качестве пригодных для целей предлагаемого изобретения ароматизаторов, которыми, однако, его объем не ограничивается, можно назвать такие соединения, как яблочные, абрикосовые, банановые, виноградные, черносмородиновые, малиновые, персиковые, грушевые, ананасовые, сливовые, апельсиновые и ванильные ароматизаторы. В качестве примеров родственных соединений ароматизаторов могут быть названы бутилацетат, бутилизовалерат, аллилбутират, амилвалерат, этилацетат, этилвалерат, амилацетат, мальтол, изоамилацетат, этилмальтол, изомальтол, диацетил, этилпропионат, метилантранилат, метилбутират, пентилбутират и пентилпентаноат.
[0041] В качестве пригодных для целей предлагаемого изобретения улучшителей вкуса и усилителей аромата, которыми, однако, его объем не ограничивается, можно назвать такие соединения, как мальтол, этилированный мальтол, двунатриевый инозинат-5'-монофосфат, 5'-гуанилат натрия и/или к