CC BY
69
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.
