Научная статья на тему 'Биологически активная добавка к пище на основе хитина'

Биологически активная добавка к пище на основе хитина Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
1536
68
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ХИТИН-МИНЕРАЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС "ХИЗИТЭЛ" / CHITIN-MINERAL COMPLEX "CHIZITAL" / ПАНЦИРЬ РАКООБРАЗНЫХ / КАЛЬЦИЙ / CALCIUM / ПАРАФАРМАЦЕВТИК / НУТРИЦЕВТИК / CRUSTACEA SHELL / PARAPHARMACEUTICS / NUTRICEUTICS

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Тимофеева К. Г., Куприна Е. Э.

Разработана новая многофункциональная биологически активная добавка к пище «Кальций-D3-Хизитэл», включающая хитин-минеральный комплекс панциря ракообразных, витамин D3 и лимонную кислоту. Ее можно применять в качестве дополнительного источника природного кальция для устранения его дефицита и профилактики соответствующих алиментарных заболеваний, а также ценного полисахарида хитина.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Biologically active adding on the base of chitin

New multifunctional food biologically active additive «Calcium-D3-Chizitel», containing chitin-mineral complex of test of crustacean, vitamin D3 and citric acid, is developed. This additive can be used as an additional source of natural calcium for removal of calcium deficit in human body and for preventive treatment of relevant alimentary diseases, and also as a source of valuable polysaccharide chitin.

Текст научной работы на тему «Биологически активная добавка к пище на основе хитина»

УДК 664.995.5

Биологически активная добавка

к пище на основе хитина

К.Г. Тимофеева, Е.Э. Куприна, д-р техн. наук, доцент

ОАО «Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по развитию и эксплуатации флота», Санкт-Петербург

В настоящее время в рационе питания населения России отмечается разной степени выраженности дефицит почти всех витаминов, многих минеральных веществ, пищевых волокон и биологически активных веществ природного происхождения, что вызвано рядом объективных причин: уменьшением количества принимаемой пищи на фоне снижения энергозатрат, изменением характера питания (увеличение рафинированных, консервированных, де-витаминизированных составляющих пищи при снижении богатых минеральными веществами продуктов), кризисным экономическим положением, а также неблагополучной экологической ситуацией [1, 2, 3].

Одно из наиболее распространенных и опасных нарушений в рационе питания - недостаточное потребление кальция: в среднем оно находится в пределах 200-530 мг/сут [2, 4] при рекомендуемой норме 1250 мг/ сут [3], т. е. в 2,3-6,3 раза ниже физиологической потребности.

Кальций - основной элемент в организме человека не только в количественном, но и функциональном отношении: вследствие его дефицита возможны различные заболевания, а именно: остеопороз, рахит, судороги в скелетных мышцах, тромбообразование, гипертоническая болезнь, аллергии, рак прямой кишки, кариес и ломкость ногтей, а также утомляемость, снижение концентрации внимания и раннее старение [2, 4, 5].

Вопрос компенсации кальция в организме особенно актуален, поскольку обеспечить его оптимальное потребление за счет обычных продуктов питания крайне трудно [2, 5].

Один из путей решения проблемы обеспеченности людей кальцием -создание биологически активных добавок к пище (БАД) и функциональных продуктов питания, характеризующихся наличием в их составе высокого содержания данного макроэлемента, которые необходимо регулярно употреблять в дополнение к основному рациону [1-3].

Ключевые слова: хитин-минеральный комплекс «Хизитэл», панцирь ракообразных; кальций; парафарма-цевтик; нутрицевтик.

Key words: chitin-mineral complex «Chizital», crustacea shell; calcium; parapharmaceutics; nutriceutics

Особенно перспективны многофункциональные БАД к пище, обладающие, наряду со свойствами нут-рицевтиков, свойствами парафар-мацевтиков: способностью регулировать липидный обмен и выводить из организма вредные вещества (холестерин, тяжелые металлы, радионуклиды).

В настоящее время на рынке представлены разнообразные кальцийсо-держащие БАД к пище, отличающиеся как по источнику кальция (химически синтезированные или природного происхождения соли кальция), так и по составу.

Кальций относится к трудно усвояемым элементам [2, 4, 5], поэтому наиболее эффективны комплексные БАД, в составе которых, помимо солей кальция (цитрат, карбонат, лак-тат, гидроксиапатит и др.), имеются компоненты, которые, воздействуя на различные звенья обмена кальция в организме, препятствуют его потерям: витамины й3, С, К, группы В и минералы (магний, цинк, медь, марганец, бор). Однако такие БАД к пище, например, «Кальций-й3-Ни-комед», «ВИТАМАКС XXI век», весьма дороги.

В то же время, по мнению специалистов, лучше усваиваются природные источники кальция, находящиеся в легкоусвояемой организмом форме и представляющие собой комплексные конгломераты жизненно необходимых для обменных процессов в организме человека макро-и микроэлементов.

К ним относят уникальные минеральные вещества, аккумулируемые гидробионтами. Данное биологическое сырье, содержащее сбалансированные природные минеральные

комплексы, перспективно использовать для изготовления лечебно-профилактических биопрепаратов, предназначенных для компенсации минеральных потерь организма: дефицита кальция, йода, селена, молибдена и других элементов, играющих важную роль в жизнедеятельности организма [6].

Применение средств природного происхождения для профилактики многих заболеваний и повышения эффективности их лечения - это определенная ступень эволюции взглядов общества на здоровье человека.

Перспективное сырье для выработки кальцийсодержащих препаратов - панцирь морских и пресноводных промысловых ракообразных (краба, креветки, криля, рака, гам-маруса). Панцирь ракообразных содержит большое количество минеральных веществ (в среднем 2540 %) [6], которые представлены в основном углекислым и фосфорнокислым кальцием. Известно [7], что при переработке на пищевые цели ракообразных образуется 50-80 % панцирьсодержащих отходов (ПСО), что позволяет организовать промышленное производство кальций-содержащих препаратов.

В ОАО институт «Гипрорыбфлот» (Санкт-Петербург) была разработана электрохимическая технология переработки ПСО и получен новый продукт уникального состава - хизитэл, представляющий собой хитин-минеральный комплекс панциря [7].

Технология предусматривает обработку панцирьсодержащего сырья в электролизере без использования агрессивных веществ, что позволяет максимально сохранить нативную структуру хитин-минерального комплекса панциря.

Хизитэл - это полностью натуральный композиционный продукт, состоящий из входящих в состав панциря ракообразных полисахарида хитина (20-40 %) и минеральных веществ (60-80 % в зависимости от вида сырья).

Известно, что полисахариды хитин и получаемый из него хитозан обладают целым рядом уникальных свойств (липотропных, сорбцион-ных, бактериостатических, иммуно-модулирующих, регенерирующих и др.), позволяющих отнести их к па-рафармацевтикам, и находят широкое применение в производстве биологически активных препаратов, которые рекомендуются при ожирении, атеросклерозе, повышенном уровне холестерина в крови [8].

Минеральные вещества хизитэла представлены важнейшими биогенными элементами (%): кальций-

TASTY AND HEALTHY

22-28; магний - 3-4; фосфор - 1,31,5; натрий - 1,26; калий - 0,25; железо - 0,12; цинк - 0,09, а также медь, хром и др.

Благодаря природному происхождению хизитэл, как и другие представители N-ацетил-Ь-й-глюкозами-нов, нетоксичен (LD50=15 г/кг, 4-й класс токсичности), биосовместим с тканями организма, биодеградиру-ем и обладает биологической активностью.

Исследования на животных in vivo в Институте токсикологии Минздрава РФ (СПб) показали, что хизитэл -это многофункциональный, комплексный лечебно-профилактический продукт, обладающий свойствами не только парафармацевтика, как хитозан, но и нутрицевтика.

Установлено, что хизитэл как па-рафармацевтик: нормализует показатели липидного обмена, оказывая липотропное и антиатеросклероти-ческое действие, что проявлялось в снижении общих липидов, тригли-церидов, липопротеидов низкой плотности и коэффициента атеро-генности; оказывает детоксицирую-щее действие при интоксикации тяжелыми металлами, обладая способностью связывать токсические элементы и снижать их уровни в крови и костях; оказывает нормализующее действие на микрофлору кишечника.

Дефицит кальция моделировали путем удаления у крыс околощитовидных желез, в результате чего уровень кальция в крови снижался в 2 раза, развивались клонико-тони-ческие судороги и животные умирали на 5-6-е сут. Введение хизитэла позволяло прекратить судорожные приступы и сохранить жизнь парати-реоидэктомированных животных на неопределенно длительный срок. При этом уровень кальция в крови повышался до нормального уровня.

Таким образом, хизитэл эффективно восполняет дефицит кальция в организме, что свидетельствует о высокой биодоступности кальция в хизитэле при внутреннем применении, и его можно использовать в качестве нутрицевтика.

Хизитэл не накапливается в организме, не вызывает вяжущее ощущение во рту и не растворяется в желудочно-кишечном тракте (в отличие от хитозана), что предотвращает опасность его проникновения через стенки желудочно-кишечного тракта, нормализует повышенную кислотность и не оказывает отрицательного влияния на процессы переваривания и усвоения пищи.

Санитарно-гигиенические показатели хизитэла отвечают требованиям

СанПиН 2.3.2.1078-01. Срок годности хизитэла, при котором все показатели качества (органолептические, микробиологические, функциональные) остаются стабильными, составляет 3 года. На хизитэл органами Сан-эпиднадзора выдано санитарно-эпидемиологическое свидетельство.

Всасывание кальция в кишечнике решающим образом зависит от обеспеченности организма витамином й3, который в форме образующегося из него в почках гормона кальцитриола (1,25-диоксивитамин й) необходим для нормального функционирования систем транспорта кальция в кишечнике [2, 4, 5]. В его отсутствие может быть абсорбировано только 10 % поступающего в организм кальция. Витамин й3 также активирует отложение кальция в костной ткани и в дентине за счет подавления выработки паратиреоид-ного гормона (ПТГ), который служит стимулятором резорбции (вымывания) кальция из костей.

Кроме этого, эффективность всасываемости препаратов кальция зависит от природы аниона соли и уровня кислотности желудочного сока, и всасывание Са2+ организмом улучшается в присутствии цитрат ионов [5].

Хизитэл, представляющий собой чешуйчатый порошок с низким насыпным весом, не растворимый в воде, не очень удобен для непосредственного употребления в пищу.

Экспериментальная часть настоящей работы была направлена на разработку рецептуры и технологии БАД на основе хизитэла, позволяющей обеспечить эффективное всасывание и усвоение содержащегося в нем кальция, в удобной для употребления в пищу таблетированной форме.

Для увеличения эффективности действия хизитэла как нутрицевти-ка - источника кальция - необходимо было разработать композиции, содержащие компоненты, улучшающие всасывание и усвоение этого макроэлемента.

Нами разработана технология БАД к пище «Кальций-Д3-Хизитэл», основу которого составляют хизитэл, витамин й3 и лимонная кислота.

Обоснование количества введения витамина й3 в состав БАД «Кальций-й3-Хизитэл» основано на аналитическом расчете, исходя из рекомендуемой суточной нормы потребления данного витамина (200 МЕ) [3] и с учетом возможности его поступления в организм человека с другими продуктами питания, а также технологических потерь. Для изготовления БАД использовали водный раствор

витамина й3 концентрацией 15000 МЕ/г в пропорции 0,5 мл на 100 г хизитэла.

Добавка лимонной кислоты в рецептуру таблетированной формы хизитэла может вызвать его дополнительную деминерализацию, в том числе во время хранения таблеток, которая, в свою очередь, приведет к полному разрушению хитин-минеральной структуры и, соответственно, потере сорбционных свойств хизитэла. Оптимальное количество вводимой в БАД «Кальций-й3-Хизи-тэл» лимонной кислоты определяли, исходя из обеспечения ее минимального воздействия на минеральную компоненту хизитэла в течение его хранения, оно составило 460 мг на 100 г хизитэла.

Помимо функциональных компонентов БАД необходимо было определить добавки, обеспечивающие формуемость и прессуемость хизи-тэла и прочность таблеток из него.

При прессовании непосредственно порошка хизитэла с диаметром частиц Л,0 мм, что соответствует оптимальному для таблетирования размеру частиц, таблетка имела прочностные свойства, не соответствующие требованиям Госфармакопеи [9]. Кроме этого, из-за низкого насыпного веса порошка хизитэла толщина таблетки оказалась всего 2,0 - 2,5 мм.

Для решения этих задач было использовано несколько технологических приемов: повторное таблетиро-вание после дробления таблеток, полученных после первого таблети-рования, в результате чего удалось получить гранулят с размером частиц до 3 мм и в 2 раза большей насыпной плотностью и увеличить массу и толщину таблетки до 1 г и 3,03,5 мм соответственно (образец № 1); добавление к порошку хизитэла специальных веществ, способствующих получению из него грану-лята с большим насыпным весом -32 %-ным сахарным сиропом (образец № 2); 10 %-ным раствором лактозы (образец № 3); 3 %-ным крахмальным клейстером (образец № 4).

Смачивающий реагент добавляли к хизитэлу при соотношении 1,4:1,0, перемешивали 20-30 мин до полного и равномерного распределения компонентов и получения массы однородной консистенции. Полученную массу подвергали сушке при температуре 50...60 0С в рабочей зоне до остаточной доли влаги не более 8 %, а сухой гранулят калибровали на грануляторе с диаметром отверстий сита 2,0 мм.

Органолептический анализ таблеток и анализ их прочностных харак-

теристик показал, что образцы № 1, 3 и 4 обладали неудовлетворительной формуемостью. По прочности структуры в наибольшей степени требованиям Госфармакопеи [9] отвечали таблетки, приготовленные с использованием обработки сахарным сиропом. К их недостаткам можно отнести лишь низкую массу получаемой таблетки, составляющую 0,98 г при диаметре таблетки 20 мм.

Поэтому с целью увеличения массы таблеток гранулят подвергали дополнительному фракционированию для удаления наиболее крупных, мешающих таблетированию частиц. Для этого образец № 2 просеивали через сита с диаметром отверстий 1,5 мм и 0,8 мм, что позволило увеличить массу таблеток при сохранении их диаметра на уровне 20 мм до 1,93-2,00 г и до 2,01-2,12 г соответственно.

Таблетки имели удовлетворительные органолептические характеристики: цвет светло-бежевый, без запаха, при разжевывании ощущался слабо выраженный привкус ракообразных.

Для исследования кинетики растворения таблетку из хизитэла, полученную с добавлением сахарного сиропа, опустили в стакан с теплой (36 0С) водой с гидромодулем 1:2 без перемешивания. Через 60 с произошел полный распад таблетки на исходные частицы хизитэла. При медленном перемешивании этот процесс ускоряется до 10 с.

Таким образом, в качестве оптимального смачивающего реагента для создания прочной структуры таблеток из хизитэла был выбран раствор сахара концентрацией 32 %, добавление которого позволило улучшить технологические свойства, а также вкусовые качества хизитэла при изготовлении из него таблеток и не ухудшило эффективность хизитэ-ла как парафармацевтика. На рисун-

ке представлена технологическая схема получения БАД «Кальций-й3-Хизитэл».

Хизитэл, измельченный на мельнице до размера частиц не более 1,0 мм, смешивали с лимонной кислотой и витамином й3. Приготовленную смесь помещали в гра-нулятор и небольшими порциями вносили предварительно подготовленный 32 %-ный раствор сахара до образования гранул размером 0,8 мм.

Гранулы сушили в сушилке при температуре не выше 60 0С до остаточного содержания влаги не более 8 %, загружали в смеситель, добавляли стеарат кальция в количестве 2 % к массе гранул, тщательно перемешивали во избежание их слипания.

Подготовленный таким образом гранулят направляли на таблетиро-вание на ротационном таблет-прес-се. Таблетки имели следующие характеристики: масса - 1 г, диаметр -20 мм, высота - 3,00 мм. БАД «Кальций-й3-Хизитэл» в виде таблеток расфасовывали в банки по 30, 60, 90, 120, 150 или 180 шт.

На БАД «Кальций-й3-Хизитэл» получено свидетельство о государственной регистрации № 77.99.23.3.У.1024.2.06.

Проведенные Институтом питания РАМН испытания БАД к пище «Каль-ций-й3-Хизитэл» показали, что ее целесообразно рекомендовать в качестве дополнительного источника полисахаридов (хитина), кальция и витамина й3. Рекомендуемая Роспот-ребнадзором суточная доза БАД к пище «Кальций-й3-Хизитэл» - по две таблетки 2 раза в день с приемом пищи. Продолжительность приема - 1 мес.

Содержание кальция в двух таблетках - не менее 200 мг, витамина й3- не менее 50 МЕ, полисахаридов - не менее 1 г.

Технологическая схема получения БАД к пище «Кальций-й3-Хизитэл»

При условии двухразового приема данного препарата суточное потребление составит не менее: кальция -400 мг (32 % рекомендованного адекватного уровня суточного потребления согласно [3]), витамина й3 - 100 МЕ (50 % РСП), полисахаридов - 2 г (40 % РСП).

Использование разработанной БАД к пище «Кальций-й3-Хизитэл» в питании людей старше 45 лет, подростков, беременных и кормящих женщин, а также людей с патологией усвоения кальция, нуждающихся в дополнительных количествах кальция и биологически активных веществах, устраняет дефицит кальция в организме, служит профилактикой остеопороза, способствует коррекции рационов питания и повышению защитных сил организма к неблагоприятным экологическим воздействиям.

ЛИТУРАТУРА

1. Тутельян, В.А. Ваше здоровье - в Ваших руках/В.А. Тутельян//Пище-вая промышленность. - 2005. -№ 4. - С. 6-7.

2. Спиричев, В.Б. Обогащение пищевых продуктов витаминами и минеральными веществами/В.Б. Спиричев, Л.Н. Шатнюк, В.М. Позняков-ский. - Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2004. - 548 с.

3. Рекомендуемые уровни потребления пищевых и биологически активных веществ. Методические рекомендации МР 2.3.1.1915-04. - М.: Минздрав РФ, 2004. - 36 с.

4. Оглобин, Н.А. Оценка факторов риска развития алиментарнозависи-мого остеопороза у различных групп населения: автореф. дис. ... канд. мед. наук: защищена 29.01.2007/ Н.А. Оглобин. - М., 2006. - 23 с.

5. Шабров, А.В. Биохимические основы действия микрокомпонентов пищи/А.В. Шабров, В.А. Дадали, В.Г. Макаров.- М.: Авваллон, 2003. - 184 с.

6. Байдалинова, Л.С. Биотехнология морепродуктов/Л.С. Байдалино-ва [и др.] - М.: Мир, 2006. - 560 с.

7. Куприна, Е.Э. Современные тенденции в способах получения и применения хитина и хитозана: обзорн. информ. ВНИЭРХ//Сер. «Обработка рыбы и морепродуктов»/Е.Э. Куприна, И.Ю. Козлова, К.Г. Тимофеева. -М.: ВНИЭРХ, 1999. - Вып.!!! (I). - 60 с.

8. Ким, Г.Н. Аминосахара и поли-аминосахариды в сырье и пище из гид-робионтов: учеб. пос./Г.Н. Ким, С.Н. Максимова, Т.М. Сафронова. - Владивосток: Дальрыбвтуз, 2008. - 87 с.

9. Государственная фармакопея СССР. Одиннадцатое издание (вып. 2). - М.: Медицина, 1990. - 384 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.