Железосодержащая биологически активная добавка к пище

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано в качестве биологически активной добавки к пище. Биологически активная добавка к пище содержит гидролизат соединительно-тканного белка эластина, обогащенного сульфатом железа (II). При этом в 1 г гидролизата эластина содержание железа составляет 20 мг. Изобретение позволяет повысить биологическую ценность рационов питания, обеспечить стабильность содержания железа в процессе хранения и использования. 2 табл.

 

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано в качестве биологически активной добавки к пище, корректирующей недостаток железа, и дополнительного источника аминокислот, пептидов.

Известные в настоящее время биологически активные добавки к пище представлены в Федеральном реестре биологически активных добавок к пище в разделе 3 «Биологически активные добавки (БАД) к пище - источники минеральных веществ» (2001):

«Анти-анемин» (производство ООО «Леовит нутрио», Россия), основой является сульфат железа, выпускается в таблетках по 0,6 г.;

Капсулы с железом «Тяньши» (производство «Тяньнцзинь Тяньши Корпорации», Китай), основой является лактат закисного железа, выпускается в капсулах по 0,25 г.;

«Ферринат» (производство ООО «Инат-Фарма», Россия), основой является железо сернокислое водное, выпускается в таблетках по 0,19 г.;

«Essenthial Iron» (производство «Nittany Pharmaceuticals Inc», США), основой является железо, выпускается в капсулах по 120 мг (см. с.200);

«Гранулы «Вита-железо» (производство ЗАО НПП «Фито-продукт», Россия), основой является сульфат железа, выпускается в гранулах по 1,0 г в пакетиках;

«Золотой шар. Концентрат напитка с железом, витаминами и каротином» (ЗАО «Валетек-продимпекс», Россия), основой является железо, порошок по 300 и 1000 г (см. с.201).

Недостатком известных пищевых БАД является то, что железо содержится в неорганической форме в виде соединений сульфат железа, фумарат железа, лактат закисного железа, окиси железа желтой. Железо находится в несвязанном состоянии и возникают проблемы адресной доставки микроэлемента. Другим недостатком является то, что представленные добавки не могут быть компонентами ежедневного рациона питания человека, так как максимальный курс приема рекомендован в течение двух месяцев, кроме капсул с железом «Тяньши», гранул «Вита-железо», «Золотой шар».

«БУММ с витаминами и железом» (АО Фармацевтический завод «Биогал», Венгрия), основой является фумарат железа и окись железа желтая. Выпускается в таблетках по 800 мг (см. с.200).

Недостатками данной добавки являются, во-первых, неорганическая несвязанная форма железа, во-вторых, добавка противопоказана больным фенилкетонурией.

Биологически активная добавка «Феррум Альга» (производство ООО Университетская инновационная компания «Литораль», Россия), состоящая из бурых водорослей (фукуса и ламинарии). Выпускается в виде желатиновых капсул по 0,5 г (см. там же с.200).

Недостатком добавки является ограниченный курс приема - один месяц.

Биологически активная добавка «Супергематоген» (производство ООО НПФ «Мобитек», ООО «Факел-Дизайн», Россия) (см. там же с.200). В состав известной добавки входит гемоглобин. Железо находится в органической форме - гемовое и доступно организму для усвоения.

Недостатком известной добавки является высокая цена. Двукратный спад в России убоя сельскохозяйственных животных стал одной из причин значительной потери боенской крови, идущей на производство гематогена, кроме того, в составе супергематогена имеется наполнитель сахар, который противопоказан больным сахарным диабетом.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является комплекс железа с белковым гидролизатом, включающий ионы железа (II), хелатированные с частично гидролизованным яичным белком с молекулярной массой от 2000 до 6000 (заявка №2001126394, МПК А23L 1/304, 1/305, А23L 2/00, A23J 3/34, A23J 1/08, опубл. 20.01.2005). Основой комплекса является яичный белок, представляющий собой белковый гидролизат, полученный гидролизом яичного белка с помощью микробных протеиназ, выделенных из Aspergillus oryzae и Bacillus licheniformis.

Недостатком данного комплекса является то, что область применения ограничена напитками, кроме того, порошок для напитка включает какао.

Минеральные вещества относятся к жизненно необходимым компонентам питания с разнообразными физиологическими функциями. Железо является основой для синтеза гемоглобина, который входит в состав эритроцитов. Эритроциты переносят кислород из легких по всему организму и выводят углекислый газ. Кислород - сильный окислитель, но гемоглобин, именно благодаря содержащемуся в нем железу (Fe), способен переносить кислород.

При нарушении этого процесса возникает анемия. Сегодня медики насчитывают несколько десятков разновидностей анемий у человека. Но наиболее распространенной является железодефицитная анемия.

Группой риска по заболеванию анемией являются новорожденные, дети, беременные женщины. Основной метод лечения и профилактики анемии - прием препаратов железа. Однако организм, прежде всего, должен получать необходимое количество Fe из продуктов питания. В условиях обычного умеренного климата здоровому человеку необходимо 11-30 мг Fe в день. Поэтому необходимо, чтобы организм человека получал железо в органической усвояемой форме. Наиболее усвояемой формой железа является гемовая форма - гемоглобин крови животных. Однако человек потребляет не только мясо и кровь, но и растительные продукты. Поэтому необходима адекватная матрица железа, способная обеспечивать доставку в организм микроэлемента без потерь.

На роль матрицы железа подходит гидролизат эластина, полученный путем биотрансформации белка пепсином. Гидролизат представляет собой смесь пептидов, содержащих свободные карбоксильные группы (COO^-) аминокислот, полученных при направленной модификации эластина.

Таким образом, задачей, решаемой изобретением, является обеспечение стабильности усвояемой органической формы железа.

Технический результат предлагаемого изобретения - обеспечение стабильности усвояемой органической формы железа в процессе хранения, использования, достижение позитивного влияния на механизмы естественной резистентности и участие в формировании специфического иммунного ответа, повышение биологической ценности рационов питания, расширение ассортимента железосодержащих продуктов.

Указанный технический результат достигается тем, что в биологически активной добавке к пище, содержащей обогащенный сульфатом железа белковый гидролизат, согласно изобретению в качестве белкового гидролизата используют гидролизат соединительно-тканного белка эластина, при этом железо в готовой добавке находится в связанной органической форме, содержание которого в 1 г эластина составляет 20 мг.

Отличительным признаком заявляемого изобретения является качественный и количественный состав ингредиентов, а именно использование в качестве белкового гидролизата гидролизат соединительно-тканного белка эластина, обогащенного сульфатом железа. При этом железо в добавке находится в связанной, органической форме. Это способствует эффективному его усвоению организмом. Таким образом, заявляемая биологически активная добавка к пище (БАДП) - стабильный источник эссенциального микроэлемента железа. Причем в связанной органической форме железо может долго храниться и не подвергаться потерям и разрушению, т.е. обеспечивается стабильность содержания железа (II) в процессе его хранения и использования. Заявляемая БАДП является дополнительным источником пептидов и аминокислот, железа в связанной органической форме, что делает его перспективным компонентом пищевых рационов, особенно в связи с употреблением продуктов рафинированных, обедненных минеральными веществами, подвергнутых термической обработке, обеспечивая повышение их биологической ценности.

Известна биологически активная добавка к пище "Йод-эластин", содержащая гидролизат соединительно-тканного белка эластина йодированного йодидом калия (пат. №RU 2266021, МПК А23L 1/30, 1/305, 1/304, опубл. 20.12.2005; бюл. №35). При этом в 1 г эластина содержание йода составляет 50-200 мкг. Изобретение позволяет повысить биологическую ценность рационов питания, а также обеспечить стабильность содержания йода в процессе хранения и использования.

Недостатком известной добавки является то, что 1 г БАД к пище способен восполнить йодом рацион питания на 30% от физиологической потребности. При этом идет коррекция микроэлемента йода. Кроме того, не было выявлено участие добавки в формировании специфического иммунного ответа.

В заявляемом изобретении экспериментально было установлено оптимальное содержание железа в 1 г гидролизата эластина - 20 мг.

Введение железа менее 20 мг затрудняет процесс обогащения и контролирования его содержания в добавке. При содержании железа более 20 мг измениться назначение добавки (лечебная) и способ ее применения (краткосрочный прием). Предлагаемая добавка не предназначена для лечения, ее назначение - восполнить недостаточное поступление в рацион питания органической формы железа, белка и аминокислот.

Таким образом, именно заявляемая совокупность существенных признаков изобретения способствует достижению указанного выше технического результата. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявленного технического решения критериям охраноспособности изобретения «новизна» и «изобретательский уровень».

Заявляемая биологически активная добавка к пище "Fe-эластин" представляет собой порошок светло-желтого цвета, растворимый хорошо в воде при рН 7-8 без предварительной подготовки, массовое содержание железа в 1 г эластина составляет 20 мг. Параметры порошка представлены в таблице 1.

Таблица 1
№	Параметры	Показатели
1.	Влага, %	не более 8
2.	Белок, %	не менее 89
3.	Зола, %	не более 2,2
4.	Железо, мг	20
5.	Диаметр частиц, мм	0,7
6.	Цвет	светло-желтый
7.	Вкус	нейтральный
8.	Токсичность	не токсичен

Доказательством безопасности и активности "Fe-эластина" служат результаты изменения фагоцитарных показателей в эксперименте in vitro. Определение фагоцитарной активности макрофагов является классическим тестом в научных исследованиях при изучении иммуномодулирующих свойств и иммунотоксикологической безопасности биологически активных добавок.

Макрофаги филогенетически наиболее древние клетки иммунной системы. Из всех клеток, участвующих в реализации иммунного ответа, они отличаются наиболее выраженной полифункциональностью. К важнейшим функциям относятся: фагоцитоз, секреторная функция и др. Фагоциты являются одним из участников развития иммунных ответов организма. Фагоцитоз - процесс активного поглощения клетками организма попадающих в него различных инородных частиц, микробов с последующим их перевариванием при помощи внутриклеточных ферментов.

Активность и безопасность "Fe-эластина" исследовали на перитонеальных макрофагах, выделенных из брюшной полости мышей. В эксперименте моделировали угнетение функций перитонеальных макрофагов путем введения в культуральную среду классического иммунодепрессанта - азатиоприна в концентрации 50 мкг/см³. Затем через определенное время в культуральную среду вносили исследуемые объекты: биологически активную добавку "Fe-эластин" в дозах 0,01 мг/см³ и 0,005 мг/см³ и гидролизат эластина в дозе 0,01 мг/см³.

В реакциях фагоцитоза оценивали два показателя: активность (процент фагоцитирующих клеток от общего числа макрофагов) и фагоцитарный индекс или интенсивность (среднее количество микроорганизмов, поглощенное одной клеткой) (см. табл.2).

Таблица 2 Изменение показателей фагоцитоза в условиях in vitro
Наименование	Фагоцитарный индекс, %	Активность фагоцитов, %
Контроль	10,08±0,23	85,00±1,10
Азатиоприн (50 мкг/см3)	6,12±0,31	49,62±1,71
Азатиоприн → Fe-эластин" (0,01 мг/см3)	9,66*±0,48	75,87*±4,60
Азатиоприн → Fe-эластин" (0,005 мг/см3)	10,49*±0,18	77,83*±3,12
Азатиоприн → гидролизат эластина (0,01 мг/см3)	9,18*±0,32	74,32*±4,14
Примечание: * - достоверность относительно азатиоприновой пробы р<0,01

Как видно из таблицы 2, азатиоприн подавляет активность перитонеальных макрофагов. Количество фагоцитирующих макрофагов (активность фагоцитов) снижается на 42%, среднее количество микроорганизмов, поглощенное одной клеткой (фагоцитарный индекс), уменьшается на 39% относительно показателей контрольной пробы. Применение гидролизата эластина в дозе 0,01 мг/см³ и "Fe-эластина" в дозах 0,01 мг/см³ и 0,005 мг/см³ приводит к стимуляции функциональной активности перитонеальных макрофагов (фагоцитарный индекс и фагоцитарная активность). Показатели функциональной активности перитонеальных макрофагов после иммунодепрессии азатиоприном и последующей коррекции как гидролизатом эластина, так и "Fe-эластином", увеличиваются до уровня показателей контрольной пробы.

Фагоцитоз является главным механизмом естественной резистентности, а также обязательным звеном индукции и формирования специфического иммунного ответа. "Fe-эластин" является нетоксичным, о чем свидетельствуют иммунологические исследования. Высокая функциональная активность "Fe-эластина" обуславливается свойствами носителя. Известно, что пептиды эластина обладают хемотаксическим эффектом, позволяющим стимулировать защитные механизмы организма при воздействии повреждающих факторов окружающей среды. Однако комплекс "Fe-эластина" активнее гидролизата эластина воздействует на механизмы естественной резистентности и участвует в формировании специфического иммунного ответа, что объясняется взаимодействием гидролизата эластина и ионов железа.

Следовательно, биологически активная добавка к пище "Fe-эластин" безопасна и гидролизат эластина способен выполнять функции матрицы для ионов железа (II). При этом обогащение гидролизата эластина сульфатом железа способствует активному воздействию добавки на механизмы естественной резистентности и формированию специфического иммунного ответа. Все это повышает биологическую ценность рационов питания и расширяет ассортимент железосодержащих продуктов.

В предлагаемой добавке используют гидролизат эластина, полученный следующим образом. Выделенный из соединительной ткани эластин подвергают ферментативной обработке пепсином в условиях: рН 1,60-1,65, температуре 37°С±2°С в течение 20-22 часов.

Биологически активную добавку к пище получают следующим образом: гидролизат животного белка эластина обогащают сульфатом железа в течение 24 часов при температуре 0°С-4°С и подвергают сублимационной сушке. Добавка представляет собой порошок светло-желтого цвета, хорошо растворимый в воде. 1 г гидролизат эластина содержит связанную форму железа в количестве 20 мг.

Примеры, подтверждающие возможность использования биологически активной добавки к пище.

Пример 1. Были подобраны условия иммобилизации железа на гидролизат эластина при разных значениях рН.

- рН 9, наблюдается изменение окраски от светло-желтого до темно-сине-коричневого цвета с выпадением осадка в виде хлопьев, что снижает органолептические свойства;

- рН 7, происходит максимальное связывание FeSO₄ (84,5%), однако наблюдается изменение окраски от светло-желтого до темно-оранжево-красного, что вероятнее всего связано с восстановлением железа (от 2- до 3-валентного состояния);

- рН 5,8-6,2 оптимальные значения. При данном значении рН высокая 70-75% сохранность микроэлемента и удовлетворяющие потребителя органолептические показатели.

Пример 2. Биологически активная добавка к пище "Fe-эластин" может быть использована как в жидком виде, так и в виде порошка.

Пример 3. Биологически активная добавка к пище может быть использована как самостоятельная добавка в рационе питания. Для ее использования необходимо развести добавку в небольшом количестве воды, весь объем 0,25 мг БАДП, что составляет 30% от суточной потребности организма, можно принимать в один прием в любое время.

Пример 4. БАДП может вноситься в первые и вторые блюда перед употреблением.

Преимущества заявляемой биологически активной добавки к пище заключаются в возможности обеспечения стабильности усвояемой органической формы железа в процессе хранения и использования ее на пищевые цели в промышленности, как дополнительного источника животного белка, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию "промышленная применимость".

Железосодержащая биологически активная добавка к пище, содержащая обогащенный сульфатом железа белковый гидролизат, отличающаяся тем, что в качестве белкового гидролизата используют гидролизат соединительно-тканого белка эластина, при этом в 1 г гидролизата эластина содержание железа составляет 20 мг.