Способ получения энтеросорбционной биологически активной добавки к пище

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству биологически активных добавок (БАД) к пище, которые могут быть использованы с целью профилактики йодной недостаточности и оптимизации йодного обмена в организме человека. Способ предусматривает приготовление смеси, по меньшей мере, двух компонентов, взятых в равном массовом соотношении, один из которых представляет собой органическое соединение пищевых волокон сахарной свеклы или плодовых выжимок с J, а другой выбирают из ряда органических соединений пищевых волокон сахарной свеклы или плодовых выжимок с микроэлементами Se и/или Со, и/или Мо, и/или Zn, и/или Cu, и/или Mn. При этом органическое соединение пищевых волокон сахарной свеклы или плодовых выжимок с микроэлементами J, Se, Со, Мо, Zn, Си, Mn получают путем выдерживания сухого жома сахарной свеклы или сухих плодовых выжимок в отдельных водных растворах водорастворимых неорганических солей данных микроэлементов на протяжении не менее 2 часов, его высушивания при температуре не выше 60°С и измельчения. Причем содержание ионов данных микроэлементов в отдельных водных растворах водорастворимых неорганических солей составляет, мг/л: J - (3,5-8,9); Se - (3,5-8,9); Со - (2,0-5,0); Мо - (4,3-10,7); Zn - (457-1142); Cu - (85,7-214,2); Mn - (200-500). Изобретение позволяет активизировать механизмы повышения эффективности утилизации йода, снизить вероятность йодиндуцированных зобных трансформаций (заболеваний щитовидной железы), уменьшить степень воздействия современных экотоксикантов на человеческий организм.

 

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству биологически активных добавок (БАД) к пище, которые могут быть использованы с целью профилактики йодной недостаточности и оптимизации йодного обмена в организме человека.

Широко известны разнообразные способы восполнения недостатка йода в организме человека.

Например, известен способ обогащения мясопродуктов йодом, согласно которому осуществляют посол мясных продуктов рассолом (22-24%), содержащим иодид калия в течение 22-24 часов при 0-4°С, обеспечивая тем самым 180-220 мкг йода на 1 кг мясного продукта /1/. Недостатком данного и аналогичных ему технических решений является использование йодистого калия, обладающего, как известно, крайней неустойчивостью в окружающей среде.

Известно решение, согласно которому для профилактики йоддефицитных состояний используют биологически активную добавку к пище, содержащую йод органического происхождения, например в виде морской капусты /2/. Недостатком данного решения является то, что морская капуста (как и другие морепродукты) требует либо предварительной консервации, либо специальной техники для доставки к месту переработки и потребления, что резко снижает ее биологическую ценность. Кроме того, запасы морепродуктов ограничены, а целенаправленное восполнение является задачей далекого будущего. Немаловажным недостатком является и то, что морепродукты имеют специфичный вкус и запах, непривычные отечественному потребителю, а для некоторых людей вообще являются аллергенами.

Известно решение, используемое для профилактики йодной недостаточности и оптимизации йодного обмена, предусматривающее получение биологически активной добавки к пище, содержащей органическое йодсодержащее вещество /3/. При этом органическое йодсодержащее вещество представляет собой синтетическое органическое соединение с ковалентно или нековалентно связанным йодом, в качестве белков животного происхождения используются казенны, яичный альбумин, молочные или сывороточные белки, гемоглобины, а в качестве белков растительного происхождения - соевый белок. Использование такой добавки с целью профилактики йодной недостаточности и оптимизации йодного обмена имеет ряд существенных недостатков.

Существующие принципы диетического питания в клинической эндокринологии предусматривают длительное, от 6 месяцев до 3-х лет, употребление йодсодержащих компонентов, в том числе и БАД, при профилактике заболеваний щитовидной железы /4/. При приготовлении известной БАД к пище в ее состав вводятся белки животного и растительного происхождения, обладающие, как известно, выраженными аллергическими свойствами: казеин, яичный альбумин, молочные белки и соевый белок /5, 6/. Длительное их применение в качестве профилактического средства в составе йодсодержащей БАД неизбежно приведет к сенсибилизации соответствующих систем организма, особенно детского, вызывая ряд иммунологических нарушений.

Кроме того, доказано, что человеческий организм в процессе его эволюционного развития выработал основной путь ассимиляции йода из окружающей среды через продукты питания растительного и животного генеза, содержащие йод в биоорганической форме /7/.

На сегодняшний день достоверно не доказана клиническая эффективность применения биологически активных добавок на основе синтетических органических соединений йода, в том числе с группами карбоновых кислот, ненасыщенных жирных кислот, липидов, терпенов, алканов, терпеноидов, белковых гидролизатов, белков животного, белков растительного, белков микробиологического происхождения и их различных смесей /8/. Этот факт объясняется отсутствием к настоящему времени интеллектуальных и технических возможностей человека к моделированию сложнейших природных биосинтетических процессов, происходящих в растительном и животном мире по переводу неорганических соединений йода окружающей среды в биоорганически связанную и ассимилируемую человеческим организмом форму.

Автор известного решения, предложивший введение в состав биодобавки - синтетическое соединение неорганического йода с белками буквально всех видов растительных продуктов, в том числе сои, совершенно не учитывает известный факт: способность ряда растений, богатых струмогенами - тиоцинатами (сои, капусты белокочанной, репы, турнепса и др.) оказывать блокирующее действие на биотрансформацию неорганических соединений йода в тироидные гормоны - 1-3', 5', 3' - трийодтиронин и тетрайодтиронин.

К существенным недостаткам всех известных способов оптимизации йодного обмена следует отнести и то, что действующие компоненты предлагаемых БАД позволяют с определенной вероятностью устранить только монофактор в этиопатогенезе зобной трансформации, а именно, недостаток йода при наличие целого ряда ограничений и противопоказаний к их применению в силу аллергезирующих и других вышеперечисленных факторов - струмогенов. Авторами известных решений не учитывается необходимость комплексного этиопатогенетического подхода к разработкам мер по профилактике заболеваний щитовидной железы.

Развитие производства новых видов продуктов питания повышенной биологической ценности в условиях всевозрастающего антропогенного натиска на окружающую среду должно строиться с учетом, как биогеохимических особенностей среды обитания, так и уровня содержания экотоксикантов в почвенных и водных экосистемах. Профилактическая значимость диет, построенных с учетом экологических факторов среды обитания, определяется способностью к выведению из человеческого организма ряда экотоксикантов (Pb, Cd, As, Ni, пестициды и гербициды) за счет пищевых ингредиентов с энтеросорбционными свойствами.

Вышеназванные известные способы получения продуктов, обогащенных биологически активными добавками, не имея в качестве действующего начала так называемый энтеросорбционный компонент, однозначно не позволяют устранить одно из весьма осуществленных звеньев в патогенезе тиреоидных патологий, а именно, блокирование утилизации йода экотоксикантами - струмогенами.

Известен способ получения биологически активной добавки к пище - сухой катионной соли пектина, обладающей энтеросорбционными свойствами [9]. Способ предусматривает выдерживание пектина в водном растворе солей металлов, таких как кальций, магний, цинк или железо и высушивание полученного пектината. Недостатком известного способа является использование при приготовлении добавки только одного, предварительно выделенного кислотной экстракцией из исходного растительного материала, энтеросорбционного компонента - пектина, что не дает возможности обеспечить достаточные сорбционные свойства готовому продукту, а следовательно, не позволяет уменьшить степень воздействия современных экотоксикантов на организм человека. Также известный способ не содержит йода и сопутствующих йоду микроэлементов - Se, Co, Mo, Zn, Cu, Mn, поэтому не решает проблему йодной недостаточности.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения энтеросорбционной биологически активной добавки к пище, обогащенной микроэлементами и пищевыми волокнами, позволяющей устранить недостаток йода в организме человека, недостаток сопутствующих йоду микроэлементов, повысить эффективность процессов утилизации йода, и обеспечить уменьшение степени воздействия современных экотоксикантов на человеческий организм.

Технический результат настоящего изобретения состоит в создании способа получения биологически активной добавки к пище, позволяющего активизировать механизмы повышения эффективности утилизации йода, пролонгировать и потенцировать разнонаправленные биологические эффекты йодсодержащих гормонов, и снизить вероятность йодиндуцированных зобных трансформаций (заболеваний щитовидной железы).

Этот результат достигается тем, что предлагается способ получения энтеросорбционной биологически активной добавки к пище, заключающийся в приготовлении смеси, по меньшей мере, двух компонентов, взятых в равном массовом соотношении, один из которых представляет собой органическое соединение пищевых волокон сахарной свеклы или плодовых выжимок с J, а другой выбирают из ряда органических соединений пищевых волокон сахарной свеклы или плодовых выжимок с микроэлементами Se, и/или Со, и/или Мо, и/или Zn, и/или Cu, и/или Mn. При этом органическое соединение пищевых волокон сахарной свеклы или плодовых выжимок с микроэлементами Se, Со, Мо, Zn, Cu, Mn получают путем выдерживания сухого жома сахарной свеклы или сухих плодовых выжимок в отдельных водных растворах водорастворимых неорганических солей данных микроэлементов на протяжении не менее 2 часов, его высушивания при температуре не выше 60°С и измельчения. Причем содержание ионов данных микроэлементов в отдельных водных растворах водорастворимых неорганических солей составляет в мг/л: J - (3,5-8,9); Se - (3,5-8,9); Со - (2,0-5,0); Мо - (4,3-10,7); Zn - (457-1142); Cu - (85,7-214,2); Mn - (200-500).

В качестве энтеросорбционного компонента в предложенном способе получения БАД к пище используются пищевые волокна сахарной свеклы или плодовых выжимок. Пищевые волокна сахарной свеклы, а также плодовых выжимок - обладают в силу присущих им физико-химических свойств способностью абсорбировать экотоксиканты - струмогены, в частности соли тяжелых металлов, радионуклиды и хлорсодержащие гербициды. В предложенном способе получения БАД к пище пищевые волокна сахарной свеклы и плодовых выжимок представлены целлюлозой, гемицеллюлозой, пектином и лигнином. Использование при приготовлении предложенной нами БАД к пище именно пищевых волокон, содержащих, помимо пектина, также и целлюлозу, гемицеллюлозу и лигнин позволяет значительно увеличить сорбционные свойства и уменьшить, тем самым, степень воздействия современных экотоксикантов на организм человека. Пищевые волокна, содержащие целлюлозу, гемицеллюлозу, пектин и лигнин оказывают нормализующее действие на жизнедеятельность полезной микрофлоры, стимулируют моторную функцию желудочно-кишечного тракта, позволяют адсорбировать и эвакуировать большую часть токсичных соединений из пищеварительного тракта. При этом мягкие, тонковолокнистые компоненты пищевых волокон сахарной свеклы и плодовых выжимок не травмируют стенки желудочно-кишечного тракта, создают привычный объем и чувство насыщения при низкой их калорийности. Использование пищевых волокон сахарной свеклы или плодовых выжимок в составе предложенной добавки позволяет устранить одно из весьма существенных звеньев в патогенезе тиреоидных патологий, а именно блокирование утилизации йода экотоксикантами - струмогенами. В качестве плодовых выжимок в предложенном способе могут использоваться, например, яблочные выжимки, цитрусовые и др.

В заявленном способе получения энтеросорбционной БАД к пище сухой жом сахарной свеклы или сухие плодовые выжимки выдерживают в отдельных водных растворах водорастворимых неорганических солей микроэлементов - J, Se, Co, Mo, Zn, Cu, Mn. Эти микроэлементы восполняют дефицит эссенциальных микроэлементов, который возникает в условиях загрязненности среды обитания ксенобиотиками, и используются в целях профилактики и лечения эндемических заболеваний, в частности щитовидной железы. Однако восполнение дефицита вышеназванных микроэлементов должно проводиться дифференцировано с учетом биогеохимических характеристик среды обитания, иными словами, БАД для профилактики эндемических заболеваний должны быть разнородными по микроэлементному составу и предназначаться для конкретных групп населения, проживающих в конкретной биогеохимической провинции. Поэтому, в предложенном способе в состав энтеросорбционной биологически активной добавки к пище вводят только те микроэлементы, недостаток которых выявлен в ходе агрохимических исследований почвенных структур данной климатогеографической зоны.

В качестве солей микроэлементов Se, Со, Mo, Zn, Cu, Mn могут быть использованы любые водорастворимые неорганические соли, например, сульфаты, сульфиты аммония, фосфаты и т.д.; J может быть представлен в виде соли кальция, калия и т.д.

Следует отметить, что биологический эффект предложенного способа обеспечивается совокупностью всех полезных признаков составляющих ее ингредиентов, каждый из которых по отдельности не позволяет обеспечить достижение технического результата, в частности, повышения эффективности процессов утилизации йода.

Так, нами установлено, что для решения поставленной задачи наиболее оптимальным при приготовлении органических соединений пищевых волокон с соответствующим микроэлементом является следующее содержание ионов микроэлементов в отдельных водных растворах водорастворимых неорганических солей в мг/л: J - (3,5-8,9); Se - (3,5-8,9); Со - (2,0-5,0); Мо - (4,3-10,7); Zn - (457-1142); Cu - (85,7-214,2); Mn - (200-500).

Выдерживание сухого жома сахарной свеклы или сухих плодовых выжимок в отдельных водных растворах водорастворимых неорганических солей данных микроэлементов в течение менее 2 часов не позволяет обеспечить достаточное накопление того или иного микроэлемента при приготовлении органических соединений в заявленном способе, что, в свою очередь, снижает эффективность процессов усвоения йода. Высушивание органического соединения пищевых волокон сахарной свеклы или плодовых выжимок с микроэлементами при температуре выше 60°С оказывает негативное влияние на энтеросорбционные свойства пищевых волокон и термолабильных компонентов.

При реализации заявленного способа получают энтеросорбционную биологически активную добавку к пище, 1 г которой содержит в своем составе микроэлементы в дозах, обеспечивающих 20-50% суточной потребности организма человека в этих микронутриентах.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами получения заявленной добавки.

Пример 1.

Способ получения энтеросорбционной биологически активной добавки к пище, содержащей органическое соединение пищевых волокон сахарной свеклы с J и органическое соединение пищевых волокон сахарной свеклы с микроэлементами - Se, Со, Мо, Zn, Cu, Mn.

В семь одинаковых сосудов рыхло укладывают по 100 г сухого жома сахарной свеклы и заливают в каждый из них по 2 литра водного раствора водорастворимых неорганических солей микроэлементов: 1-й - 0,03% р-р селената натрия (Na₂SeO₄·10H₂O), 2-й - 0,018% р-р хлорида кобальта (CoCl₂·6Н₂О), 3-й - 0,018% р-р молибденовокислого аммония [(МН₄)₆·Мо₇·O₂₄·4Н₂O], 4-й - 4,5% р-р сульфата цинка (ZnSO₄-7H₂O), 5-й - 0,75% р-р сульфата меди (CuSO₄·5H₂O), 6-й - 1,35% р-р сульфата марганца (MnSO₄·H₂O), 7-й -0,03% р-р йодистого калия (KJ).

Вышеуказанные концентрации солей обеспечивают содержание микроэлементов в следующих количествах, мг/л: 1 - 8,035 Se; 2-й - 4,5 Со; 3-й - 9,6 Мо; 4-й - 1028,6 Zn; 5-й - 193 Cu; 6-й - 450 Mn; 7-й - 8,035 J.

Таким образом, готовится 7 компонентов промежуточного продукта, которые выдерживаются при комнатной температуре в течение 24 часов. По истечении указанного времени все компоненты жома высушивают по отдельности в сухожаровом шкафу при температуре не выше 60°С, измельчают любым известным способом до получения порошка с размером частиц 3,0 мкм.

Опытно-экспериментальным путем установлена сорбционная способность пищевых волокон - гемицеллюлозы, целлюлозы пектина и лингина сахарной свеклы в отношении йода, селена, кобальта, молибдена, цинка, меди и марганца. Абсорбционная емкость жома к вышеназванным микроэлементам в среднем составила 70%. При этом содержание каждого микроэлемента в 100 г отдельно полученного порошка составляет 5,6 мг Se, 3,15 мг Со, 6,72 мг Мо, 720 мг Zn, 135,1 мг Cu, 315 мг Mn, 5,6 мг J.

Далее в одной емкости смешивают в равном массовом соотношении органическое соединение пищевых волокон сахарной свеклы с J, приготовленное в 7-м сосуде, и органическое соединение пищевых волокон сахарной свеклы с микроэлементами - Se, Со, Мо, Zn, Cu и Mn, приготовленное соответственно в 1, 2, 3, 4, 5, 6 сосудах. При этом получается 700 г готовой энтеросорбционной биологически активной добавки к пище.

1 г продукта содержит J, Se, Со, Мо, Zn, Cu и Mn в дозах, обеспечивающих 45% суточной потребности организма человека в этих микроэлементах. Полученная описанным выше способом энтеросорбционная БАД к пище, обогащенная наряду с йодом полным комплексом сопутствующих йоду микроэлементов, предназначена для регионов с природно-очаговым гипомикроэлементозом по J, Со, Se, Мо, Zn, Cu и Mn.

Пример 2.

Способ получения энтеросорбционной биологически активной добавки к пище, содержащей органическое соединение пищевых волокон яблочных выжимок с J и органическое соединение пищевых волокон яблочных выжимок с микроэлементами - Cu, Zn и Со.

Данная добавка может быть использована для реализации в Республике Башкортостан, эндемичной по зобу, поскольку изучение агрохимической характеристики почвы, по данным Госкомприроды РБ, характеризуются низким содержанием таких микроэлементов, как J - 0,9 мг/кг, Cu - 5,9 мг/кг, Zn - 6,6 мг/кг, Со - 0,04 мг/кг.

Способ осуществляют согласно примера 1, за исключением того, что в качестве пищевых волокон используют яблочные выжимки, при этом наряду с таким микроэлементом, как J биологически активная добавка содержит Си, Zn и Со. Яблочные выжимки выдерживают в отдельных водных растворах водорастворимых неорганических солей микроэлементов J, Cu, Zn и Со не менее 5 часов. Затем их высушивают при температуре 50°С и измельчают.

Далее в одной емкости смешивают в равном массовом соотношении по 100 г полученных порошков, получая при этом 400 г энтеросорбционной биологически активной добавки к пище. Содержание каждого микроэлемента в 100 г отдельно полученного порошка составляет 80 мг Cu, 420 мг Zn, 3,5 мг Со, 6,0 мг J.

При этом 1 г продукта содержит J, Cu, Zn и Со в дозах, обеспечивающих 40% суточной потребности человека.

Полученная вышеописанным способом энтеросорбционная биологически активная добавка к пище, обогащенная наряду с йодом такими микроэлементами, как Cu, Zn и Со, предназначена для реализации в регионах с их природно-обусловленным дефицитом. В данном случае яблочные выжимки являются высокоактивной органической основой, куда сорбционно "встраивается" именно тот комплекс микроэлементов, недостатком которого обусловлена эндемичность данной климатогеографической зоны.

Известны положительные результаты исследований влияния жома сахарной свеклы и плодовых выжимок и на качество пищевых продуктов, в частности, хлеба.

Собственные исследования, например, жома сахарной свеклы на качество и выход хлеба показали положительные результаты. Изделия отличались повышенным содержанием нежной клетчатки, пектиновыми веществами, имели хорошие органолептические показатели, обладали низкой калорийностью в сравнении с традиционной продукцией.

Полученная предложенным способом энтеросорбционная биологически активная добавка к пище, введенная в расчетных дозах в состав хлебобулочных изделий, позволяет, с одной стороны дифференцированно восполнить дефицит микроэлементов (J, Se и/или Со, и/или Cu, и/или Zn, и/или Mn, и/или Мо), с другой - эвакуировать из организма часть струмогенов - экотоксикантов как органического, так и неорганического происхождения. Наряду с вышеизложенными свойствами хлебобулочные изделия, обогащенные энтеросорбционной биологически активной добавкой к пище, нормализуют функции желудочно-кишечного тракта, что в целом, несомненно, повышает эффективность дифференцированных мероприятий по оптимизации йодного обмена в организме человека.

Полученная предложенным нами способом энтеросорбционная БАД к пище может также найти применение и в питании сельскохозяйственных животных, птиц и рыб с целью профилактики йодной недостаточности.

Таким образом, представленный способ получения энтеросорбционной биологически активной добавки к пище, обогащенной микроэлементами и пищевыми волокнами, позволяет:

- возместить недостаток йода - основного струмотропного фактора и восполнить дефицит в рационе питания сопутствующих йоду микроэлементов - Se, Co, Vo, Zn, Cu, Mn - дифференцированно в зависимости от биогеохимической характеристики среды обитания;

- уменьшить степень тиреотоксического действия экотоксикантов (Hg, Pb, Cd, As, хлорсодержащие гербициды, диоксины и др. ксенобиотики) за счет органического ингредиента БАД - пищевых волокон сахарной свеклы или плодовых выжимок, обладающих, как известно, энтеросорбционной активностью;

- повысить эффективность утилизации организмом микроэлементов (J, Se, Co, Zn, Cu, Mn) за счет органического ингредиента - пищевых волокон, оказывающих нормализующее влияние на моторику и биоценоз желудочно-кишечного тракта;

- проводить дифференцированное восполнение микроэлементов в зависимости от агрохимической характеристики среды обитания;

- проводить длительную диетотерапию йодной недостаточности в силу отсутствия в составе полученной БАД к пище аллергенов, блокаторов усвоения йода - тиоцинатов, экотоксикантов - струмогенов.

Следовательно, предложенный способ получения энтеросорбционной биологически активной добавки к пище за счет вышеназванных свойств и дифференцированного подбора ее микроэлементного состава способствует устранению недостатка йода в организме человека, повышает эффективность его утилизации, что снижает вероятность заболеваний щитовидной железы, также, обеспечивает сбалансированное поступление в организм комплекса микроэлементов при одновременной энтеросорбции и эвакуации экотоксикантов органического и неорганического происхождения. При этом научно-экспериментальное обоснование технологии обогащения основных видов продуктов питания с использованием эссенциальных микроэлементов и пищевых волокон позволит, на наш взгляд, решить часть проблем по сохранению здоровья населения, проживающего в регионах с неблагополучной экологической обстановкой.

Источники информации

1. RU 2187948 С2, 27.08.2002.

2. RU 2179016 С2, 10.02.2002.

3. RU 2192150 C1, 10.11.2002.

4. Потемкин В.В. Эндокринология. - М.: Медицина, 1987. - С.164-168.

5. Скрипник Ю.К., Бакулин М.П., Кайданова Н.М. Изучение пищевой аллергии у детей // Педиатрия. 1974. - №12. - С.3-6.

6. Фаррель М. и Кеттельхат Б. Пищевая аллергия // Клиническая иммунология и аллергия. - М., 2000. - С.394-409.

7. Терпугова О.В. Эндокринологические аспекты проблемы дисэлементозов и других пищевых дисбалансов: Учебное пособие. Ярославль: Александр Рутман, 2001. - С.17-21, 38-40.

8. Малиевский А.О. Эндемический зоб: эпидемиология, лечение, профилактика /Научно-практическая конференция: Материалы. - Уфа, 2002 г., с.74-83.

9. RU 2154388 С2, 20.08.2000.

Способ получения энтеросорбционной биологически активной добавки к пище, заключающийся в приготовлении смеси, по меньшей мере, двух компонентов, взятых в равном массовом соотношении, один из которых представляет собой органическое соединение пищевых волокон сахарной свеклы или плодовых выжимок с I, а другой выбирают из ряда органических соединений пищевых волокон сахарной свеклы или плодовых выжимок с микроэлементами Se, и/или Со, и/или Мо, и/или Zn, и/или Cu, и/или Mn, при этом органическое соединение пищевых волокон сахарной свеклы или плодовых выжимок с микроэлементами I, Se, Со, Мо, Zn, Cu, Mn получают путем выдерживания сухого жома сахарной свеклы или сухих плодовых выжимок в отдельных водных растворах водорастворимых неорганических солей данных микроэлементов на протяжении не менее 2 ч, его высушивания при температуре не выше 60°С и измельчения, причем содержание ионов данных микроэлементов в отдельных водных растворах водорастворимых неорганических солей составляет, мг/л: I - (3,5-8,9); Se -(3,5-8,9); Со - (2,0-5,0); Мо - (4,3-10,7); Zn - (457-1142); Cu - (85,7-214,2); Mn - (200-500).