Сухая форма биологически активной добавки к пище на основе цист рачка artemia salina (варианты)
Владельцы патента RU 2316978:
Таранов Анатолий Григорьевич (RU)
Осипчук Александр Федорович (RU)
Иванков Александр Иванович (RU)
Изобретение относится к биологически активным добавкам (БАД) к пище и может быть использовано в пищевой промышленности и медицине. Сухая форма биологически активной добавки включает цисты (яйца) рачка Артемии (Artemia salina). Цисты рачка Артемии имеют размер частиц не более 20 мкм, содержание влаги не более 5 мас.%. Как вариант сухая форма БАД представляет собой таблетку. При этом таблетка выполнена в виде монолитного дискообразного твердого тела из порошка цист рачка Артемии. Также сухая форма БАД может быть представлена в виде цилиндрической пустотелой разъемной капсулы, заполненной порошком цист рачка Артемии, или газонепроницаемого пакета, заполненного порошком цист рачка Артемии под вакуумом. Изобретение позволяет получить более усвояемую (биодоступную) биологически активную добавку на основе цист (яиц) рачка Артемии (Artemia salina) для использования ее в пище совместно с лекарствами, в косметике и бальнеотерапии. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 7 табл.
Изобретение относится к биологически активным добавкам к пище и может быть использовано в пищевой промышленности и медицине.
Известно антипролиферативное средство на основе водного или спиртового экстракта яиц (цист) ракообразных Artemia salina, которое может использоваться в жидком виде или лиофильно высушено (Заявка на патент США №20020071878, МПК А61К 35/78, 35/12, опубл. 13.06.2002 г.). Средство предлагается использовать в медицине и косметике для лечения и профилактики кожных заболеваний.
Недостатком вышеприведенных аналогов является то, что при получении экстракта из взрослых особей или яиц (цист) ракообразных Artemia salina теряется значительная часть полезных веществ, например витаминов, органических кислот, незаменимых аминокислот, а также такой полезный продукт, как хитин, что снижает биологические свойства препарата.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является применение цельных яиц жаброногого рачка Артемии (Artemia Salina (L)) в виде сухого порошка в качестве кормовой добавки для птиц, а также кормовая добавка, в качестве которой используют цельные яйца жаброногого рачка Артемии (Artemia Salina (L)) в виде сухого порошка (до 10-15 мас.%) с добавлением зерна или другого корма (до 100 мас.%), используемой для кормления кур-несушек (Патент РФ №2158519, МПК А23К 1/16, 1/00; опубл. 10.11.2000 г.).
Однако цельные яйца артемии покрыты хитиновой оболочкой и могут усваиваться только организмом птиц, которые перетирают данный продукт в соответствующем отделе пищевого тракта. Использовать цельные яйца артемии в качестве пищевой добавки в рационе питания человека или в качестве компонента лекарственного, косметического или бальнеотерапевтического препарата неэффективно в связи с плохой усвояемостью цельных цист рачка Артемии в данной форме.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание более усвояемой (биодоступной) биологически активной добавки для использования ее в пище на основе цист (яиц) рачка Артемии (Artemia salina).
Указанный технический результат достигается тем, что сухая форма биологически активной добавки к пище на основе цист рачка Artemia salina характеризуется содержанием цист рачка Артемии в измельченном виде до размера частиц не более 20 мкм и содержанием влаги не более 5,0 мас.%.
Сухая форма биологически активной добавки к пище на основе цист рачка Artemia salina представляет собой таблетку, выполненную в виде монолитного дискообразного твердого тела из порошка цист рачка Артемии, или цилиндрическую пустотелую разъемную капсулу, заполненную порошком цист рачка Артемии, или газонепроницаемый пакет, заполненный порошком цист рачка Артемии под вакуумом. Таблетка дополнительно содержит крахмал не менее 10,0 мас.% или дополнительно содержит крахмал и лактозу в соотношении 2:1 в количестве не менее 15 мас.%.
Разъемная пустотелая капсула выполнена из материала, плавящегося под действием температуры организма, например из желатина.
Технический результат подтверждается следующими доводами. Диаметр частиц, получаемых при помоле, составляет менее 20 мкм. В результате такой обработки происходит механохимическая активация материала и изменяются его физико-химические свойства. Абразивный компонент данной смеси (хитиновая оболочка) позволяет добиваться равномерного распределения разрушающего усилия ("удара"), прикладываемого к разрушаемому материалу из цист в вихревой мельнице. Примесь природного сорбента (хитина) из оболочки цист является сухим источником молекул воды, позволяющим одновременно обеспечить условия квазигидротермального мягкого режима помола и не допустить локальных перегревов и образования перекисных и радикальных продуктов в реакционной смеси.
Биологическая доступность (усвояемость) полезных веществ (витаминов, аминокислот, белков, углеводов, микроэлементов), содержащихся в продукте (препарате), определяется степенью усвоения (поглощения) этих веществ организмом через желудочно-кишечный тракт. На биологическую доступность веществ могут влиять различные факторы, в частности скорость растворения этих веществ. Известно, что скорость растворения веществ, содержащихся в частицах продукта (препарата), увеличивается с увеличением площади их поверхности, т.е. при уменьшении размера частиц. Таким образом, размер частиц порошкообразного продукта, получаемого по предлагаемой технологии, не более 20 мкм обеспечивает высокую биодоступность полезных веществ и усвояемость порошкообразного продукта (БАД).
Цисты (яйца) артемии, как показали исследования, содержат до 60,5% протеина, 10-15% жиров и от 3,2 до 4,5 мг.% каротиноидов. Средняя калорийность 1 г сухих яиц артемии составляет 4,2-5,2 килокалории. В аминокислотном составе яиц артемии определено наличие 17 свободных аминокислот, в том числе незаменимых. Следует отметить, что как аминокислотный, так и количественный состав по протеину, жирам, каратиноидам может колебаться в зависимости от водоема добычи. Однако особая ценность яиц артемии, как пищевой добавки, вытекает из следующего: высокий темп роста рачка, высокая степень использования пищи на прирост массы (до 50%), высокое содержание каратиноидов и протеина при значительном уровне незаменимых аминокислот, высокая плодовитость (100 потомков на каждый 4 дня), наличие репродуктивных гормонов, стимулирующих созревание организмов. Кроме того, полезными свойствами сорбента обладает измельченный хитин, входящий в состав биологически активной добавки.
На фиг.1 изображена таблетированная форма препарата в разрезе. На фиг.2 представлена капсулированная форма препарата. На фиг.3 приведена схема пакета с порошковой формой препарата.
Технология получения биологически активной добавки
Яйца (цисты) ракообразных Artemia salina добывают в озерах Западной Сибири, многократно отмывают в пресной воде от посторонних примесей, солей и некачественных яиц. Мокрый продукт сушат в воздушном потоке влажностью не более 5 мас.% при температуре не выше 50°С. Далее порошок перемалывают в вихревой мельнице, разработанной фирмой "Вихревые технологии", г.Новосибирск (патент РФ № 2057588, МКИ В02С 19/06, опубл. 10.04.96 г.), которая представляет собой газодинамический измельчитель, использующий энергию сжатого газа для ускорения измельчаемых частиц продукта в вихревом потоке до ультрадисперсного состояния с размером частиц не более 20 мкм и содержанием влаги не более 5,0 мас.%. В качестве измельчителя может также служить шаровая или дисковая мельница или другие технические средства, которые обеспечивают соответствующий дисперсный состав продукта без ухудшения его полезных свойств.
Указанный измельченный продукт может быть стерилизован, например, гамма-излучением с дозой 10-25 кГр при отрицательных температурах (не выше минус 20°С). Обработку гамма-излучением осуществляют дробно с перерывом между этапами облучения. Предлагаемый способ стерилизации позволяет полностью инактивировать вирусные и другие микробные объекты с максимальным сохранением качества продукта. Стерилизация может быть проведена на стадии отмывки цельных цист рачка Артемии от солей и посторонних примесей, например, детергентами. Далее полученный продукт может применяться в качестве пищевой добавки
Таблетированная форма биологически активной добавки выполнена в виде дискообразного монолитного тела 1 (фиг.1), распадающегося под действием влаги, органических кислот и температуры организма в желудочно-кишечном тракте. Масса тела 1 таблетки содержит следующие компоненты:
Пример 1
Ультрадисперсный порошок цист рачка Артемии с размером частиц не более 20 мкм и содержанием влаги 5,0 мас.% в количестве 2 г на 1 таблетку.
Пример 2
Смесь ультрадисперсного порошка цист рачка Артемии с размером частиц не более 20 мкм и содержанием влаги 2,0 мас.% с крахмалом в соотношении 10:1 в количестве 3 г на 1 таблетку.
Пример 3
Смесь ультрадисперсного порошка цист рачка Артемии с размером частиц не более 20 мкм и содержанием влаги 1,0 мас.% с добавлением крахмала и лактозы в соотношении 20:2:1 в количестве 3 г на 1 таблетку.
В другом варианте (фиг.2) форма выполнения препарата представляет собой порошкообразную массу 2 ультрадисперсного порошка цист Артемии, которая помещена в желатиновую разъемную капсулу 3, распадающуюся под действием температуры. Порошкообразная масса 2 препарата содержит следующие компоненты:
Пример 4
Ультрадисперсный порошок цист рачка Артемии с размером частиц не более 20 мкм и содержанием влаги 5,0 мас.% в количестве 1,5 г на 1 капсулу.
Пример 5
Ультрадисперсный порошок цист рачка Артемии с размером частиц не более 20 мкм и содержанием влаги 3,0 мас.% в количестве 3 г на 1 капсулу.
В третьем варианте (фиг.3) форма выполнения препарата представляет собой порошкообразную массу 4, которая размещена в пластиковый или бумажный газонепроницаемый герметично закрытый и вакуумированный пакет 5. Порошкообразная масса 4 препарата содержит следующие компоненты (мас.%):
Пример 6
Ультрадисперсный порошок цист рачка Артемии с размером частиц не более 20 мкм и содержанием влаги 1,0 мас.% в количестве 5 г на 1 пакет.
Пример 7
Ультрадисперсный порошок цист рачка Артемии с размером частиц не более 20 мкм и содержанием влаги 3,0 мас.% в количестве 10 г на 1 пакет.
Пример 8
Ультрадисперсный порошок цист рачка Артемии с размером частиц не более 20 мкм и содержанием влаги 5,0 мас.% в количестве 50 г на 1 пакет.
Пример 9
Ультрадисперсный порошок цист рачка Артемии с размером частиц не более 20 мкм и содержанием влаги 5,0 мас.% в количестве 100 г на 1 пакет.
Применяют препарат внутрь по 1-2 таблетки или капсулы или 1 пакету утром и вечером в течение 10-30 дней в зависимости от состояния организма.
Ниже приведены данные о биохимическом составе рачка-жабронога Artemia salina, в том числе его цист.
Биохимический состав рачка-жабронога ARTEMIA SALINA
Ценность рачка Артемии определяется ее химическим составом, который характеризуется достаточно высоким содержанием белков, жиров, незаменимых аминокислот и жирных кислот, витаминов, гормонов, других биологически активных соединений. Состав и соотношение этих компонентов изменяются в процессе онтогенеза ракообразного. Будучи хорошим фильтратором рачок способен накапливать в больших количествах токсичные вещества, попадающие во внешнюю среду в результате хозяйственной деятельности человека, что необходимо учитывать при использовании его в качестве биологически активных пищевых добавок (БАД).
Количественное содержание основных биогенных элементов и их соотношение заметно изменяются в процессе онтогенеза ракообразного (см. табл. 1). Особо следует отметить снижение содержания углерода у науплиев в период развития на стадии 1-4, что объясняется процессами самопереваривания мандибул и спецификой механизма пищеварения. Установлено, что содержание углеводов в процессе онтогенеза рачка увеличивается от 28,42% в цистах до 39,92% в науплиях и 35,99% у взрослых особей. Количество азота изменяется в меньшей степени, имея тенденцию к увеличению: 6,51, 7,82 и 8,54% соответственно. При этом азот, входящий в состав белков, составляет 32,69-45,10% у взрослых и до 57,56% у науплиев. Содержание азота в составе суммы небелковых соединений колеблется по данным различных авторов от 16 до 54,5%, на долю хитина приходится 4%.
| Таблица 1 | |||
| Содержание общего углерода, азота и фосфора, % к сухой массе | |||
| Стадия развития | углерод | азот | фосфор |
| Цисты | 50,75 | 6,57 | 0,57 |
| Науплии, стадия: 1 | 55,60 | 9,21 | 13,4 |
| 2 | 27,50 | 8,09 | 1,24 |
| 4 | 9,70 | 9,05 | 1,59 |
| 8 | 45,10 | 8,76 | 1,42 |
| 11 | 44,40 | 8,41 | 1,37 |
| Взрослые | 42,90 | 5,23 | 1,15 |
Установлено, что соотношение углерода к азоту и процентное содержание азота и углерода отличаются в цистах артемии из различных природных источников. Соотношение углерода к азоту также может изменяться в цистах, собранных в одном водоеме, но в различные периоды.
Металлы
Содержание металлов в артемии изменяется в процессе онтогенеза и во многом зависит от места обитания ракообразного (см. табл. 2):
| Таблица 2 | |||
| Содержание металлов в цистах, науплиях и взрослых особях артемии (мкг/г сухой массы) | |||
| Металл | Цисты | Науплии | Взрослые особи |
| Железо | 1860 | 70 | 1846 |
| Цинк | 125 | 104 | 0 |
| Свинец | 17 | 3.0 | 0 |
| Медь | 14 | 9.2 | 0 |
| Кадмий | 0.09 | 0.12 | 0 |
| Хром | 3.7 | 0.66 | 0 |
| Никель | 4.0 | 0.09 | 0 |
| Кобальт | 1.6 | 0.14 | 0 |
| Скандий | 0.4 | 0 | 0 |
| Сурьма | 0.5 | 0 | 0 |
| Цезий | 1.2 | 1.0 | 0 |
| Рубидий | 6.5 | 7.5 | 0 |
| Кальций | 0 | 0 | 2272 |
| Магний | 0 | 0 | 2802 |
| Кремний | 0 | 0 | 4211 |
| Алюминий | 0 | 0 | 6066 |
Из представленных данных видно, что цисты и взрослые особи имеют высокие концентрации железа. У науплиев этот показатель снижается.
Следует заметить, что содержание металлов варьирует в зависимости от водоема, времени сбора и стадии развития артемии.
Аминокислотный состав
В белках артемии обнаружено 18 аминокислот, относительное содержание которых изменяется в процессе развития (табл. 3). Количество свободных аминокислот уменьшается у науплиев в период развития. Однако такие аминокислоты, как пролин, аланин, глицин, серин, остаются в неизменном количестве. Обращает на себя внимание высокое содержание незаменимых аминокислот: треонина, валина, метионина, изолейцина, лейцина, фенилаланина, лизина и гистидина. Как известно, эти аминокислоты имеют большую биологическую ценность, так как они необходимы для полноценного питания организмов и синтеза белков в них. Вместе с тем наибольшее содержание эссенциальных аминокислот отмечено в науплиях по сравнению с соответствующими показателями в цистах и взрослых особях, что определяет достоинства личинок артемии в качестве эффективного биопродукта.
| Таблица 3 | |||
| Содержание общих аминокислот в артемии на разных стадиях ее развития (%) | |||
| Аминокислота | Цисты | Науплии | Взрослые особи |
| Цистин | 1,6-1,8 | 1,0-3,4 | 2,3 |
| Аспарагиновая | 10,6-22,8 | 4,7-14,2 | 9,3 |
| Треонин | 0,01-1,9 | ·4,2-9,5 | 4,1 |
| Серин | 5,8-8,6 | 3,9-13,1 | 4,8 |
| Глютаминовая | 15,2-19,5 | 5,9-14,8 | 14,4 |
| Пролин | 4,9-5,9 | 4,2-11,2 | 5,3 |
| Глицин | 4,9-6,0 | 5,2-13,5 | 5,5 |
| Аланин | 13,7-16,3 | 3,6-24,0 | 7,0 |
| Изолейцин | 0,01-0,5 | 0,7-6,5 | 5,8 |
| Лейцин | 0,6-1,4 | 1,5-9,5 | 8,2 |
| Тирозин | 1,9-8,5 | 2,6-9,1 | 4,5 |
| Гистидин | 0,8-1,8 | 0,8-4,2 | 1,8 |
| Лизин | 1,8-2,6 | 1,8-10,1 | 7,7 |
| Аргинин | 3,2-6,3 | 1,8-9,9 | 6,6 |
| Валин | 0,02-2,0 | 2,3-8,3 | 5,6 |
| Фенилаланин | 0,0-0,2 | 1,7-8,9 | 4,7 |
| Метионин | - | 1,5-3,2 | 2,7 |
| Таурин | 0,01-27,0 | 0,0-19,8 | - |
Белки
Артемия характеризуется высоким содержанием белка. Однако этот показатель также варьирует в зависимости от стадии развития ракообразного, расы артемии и ее пищи (табл. 4). При этом доля растворимых белков составляет 29%, нерастворимых - 71%, соотношение высокомолекулярных белков к низкомолекулярным - 43 и 57% соответственно.
| Таблица 4 | |||
| Содержание белка в артемии на разных стадиях ее развития (% к сухой массе) | |||
| Цисты | Декапсулированные цисты | Науплии | Взрослые особи |
| 52,35 | 61,14 | 48,25 | 29,87 |
Содержание белка в цистах артемии может изменяться в разные годы. Кроме того, для каждой стадии артемии характерны специфические белки, идентификация которых представляет большой интерес для выяснения их биологической роли и физиологической активности.
Липиды
Содержание липидов в цистах, науплиях и взрослых особях артемии представлено в таблице 5. В период интенсивного роста, особенно в первые сутки, концентрация липидов снижается в пределах 10-20%. Концентрация жиров в цистах артемии может меняться в зависимости от времени сбора.
| Таблица 5 | ||||
| Содержание липидов артемии на разных стадиях развития (%, к сухой массе) | ||||
| Цисты | Декапсулированные цисты | Науплии | Взрослые особи | |
| 2,96 | 25,57 | 15,25 | 7,64 | |
| Таблица 6 | ||||
| Липидный состав цист артемии (% к общему содержанию липидов) | ||||
| Фосфолипиды | Холестерин | Свободные жирные кислоты | Триглицериды | Эфиры холестерина |
| 14.6 | 10.6 | 3.0 | 59.8 | 12.0 |
Из анализа липидного состава цист артемии видно, что основными компонентами цист артемии являются триглицериды.
Особое значение имеют жирные кислоты артемии, входящие в состав липидов и определяющие их свойства. Общее содержание жирных кислот увеличивается в процессе развития ракообразного: в яйцах артемии содержится 490-704 мг жирных кислот на 1 г липидов, у науплиев этот показатель возрастает до 602-854 мг/г.
В цистах, науплиях и взрослых рачках в относительно больших количествах содержатся незаменимые жирные кислоты - С18:2 ω6 (линолевая), С18:З ωЗ (линоленовая) и С20:4 (арахидоновая). Из ненасыщенных жирных кислот у артемии превалирует пальмитиновая и стеариновая кислоты, из мононенасыщенных - олеиновая и пальмитолеиновая, из полиненасыщенных - эйкозапентаеновая, а у науплиев и цист - линоленовая.
Таким образом, состав и соотношение липидов и прежде всего жирных кислот характеризуют артемию как ценный биопродукт.
Углеводы
Содержание углеводов в тканях артемии в процессе ее развития значительно изменяется (табл. 7). Так, например, у развивающихся эмбрионов происходит резкое снижение концентрации углеводов перед вылуплением и при последующем развитии личинки в течение суток. Около 98% общего количества углеводов цист, включая хитин, составляют трегалоза, глицерин и полисахарид, похожий на гликоген. Хитиновые компонеты обладают сорбционными и консервирующими свойствами. Хитин защищает организм от радиоактивного излучения; подавляет рост раковых клеток; предупреждает развитие инфарктов и инсультов (усиливает эффект препаратов, разжижающих кровь); повышает иммунитет; регулирует уровень холестерина в крови (помогает при атеросклерозе и ожирении); улучшает пищеварение (снижает кислотность желудочного сока, стимулирует рост полезных бифидобактерий); борется с воспалительными процессами; ускоряет процессы регенерации (восстановления) тканей.
| Таблица 7 | |||
| Содержание углеводов в Артемии на различных стадиях развития (%, к сухой массе) | |||
| Цисты | Декапсулированные цисты | Науплии | Взрослые особи |
| 7,76 | 11,05 | 12,80 | 20,2 |
Трегалоза - нередуцированный дисахарид глюкозы, составляет 17% массы цист. Она является важнейшим дыхательным субстратом, а также источником для синтеза глицерина и гликогена.
В цистах артемии в небольших количествах обнаружена глюкоза, содержание которой составляет менее 1 мкг/г сухой массы. В низких концентрациях отмечена молочная кислота, содержание которой не изменяется в процессе развития. До 6% сухой массы взрослой артемии составляет хитин.
Высокие концентрации незаменимых жирных кислот, репродуктивных, ростовых и адаптивных гормонов, витаминов, каротиноидов, незаменимых аминокислот могут быть с успехом использованы в пищевой, фармакологической промышленности в качестве сырья для получения препаратов биологически активных соединений, восстанавливающих обмен веществ и способствующих нормальному росту и развитию организма человека и животных.
1. Сухая форма биологически активной добавки к пище на основе цист рачка Artemia salina, характеризующаяся содержанием цист рачка Артемии в измельченном виде до размера частиц не более 20 мкм и содержанием влаги не более 5 мас.%.
2. Сухая форма биологически активной добавки к пище на основе цист рачка Artemia salina, отличающаяся тем, что она представляет собой таблетку, выполненную в виде монолитного дискообразного твердого тела из порошка цист рачка Артемии, или цилиндрическую пустотелую разъемную капсулу, заполненную порошком цист рачка Артемии, или газонепроницаемый пакет, заполненный порошком цист рачка Артемии под вакуумом.
3. Сухая форма биологически активной добавки по п.2, отличающаяся тем, что таблетка дополнительно содержит крахмал не менее 10,0 мас.%.
4. Сухая форма биологически активной добавки по п.2, отличающаяся тем, что таблетка дополнительно содержит крахмал и лактозу в соотношении 2:1 в количестве не менее 15 мас.%.
5. Сухая форма биологически активной добавки по п.2, отличающаяся тем, что разъемная пустотелая капсула выполнена из материала, плавящегося под действием температуры организма, например из желатина.
