СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ВЫДЕЛЕНИЯ АЗОТА У ЛЮДЕЙ И ЖИВОТНЫХ ПРИ КОРМЛЕНИИ БЕЛОКСОДЕРЖАЩИМ ПРОДУКТОМ, ПИЩЕВОЙ И КОРМОВОЙ ПРОДУКТ Российский патент 1994 года по МПК A23K1/22 A23L1/30 A61K31/40 

Изобретение относится к пищевому и кормовому продукту с содержанием кетокислот для людей и животных.

Наиболее близким техническим решением является способ лечения болезней печени с помощью терапевтических препаратов, содержащих кетоаналоги аминокислот.

Данный способ предусматривает частичную замену белка на кетоаналоги аминокислот, а препарат, содержащий кетоаналоги аминокислот, предназначен для перорального или парентерального введения.

Цель данного изобретения состоит в создании пищевого и кормового продукта с уменьшенным содержанием белков, удовлетворяющего потребность животных в поступлении белокобразующих и энергопоставляющих веществ. Кроме того, кормовой продукт должен удовлетворять потребность в поступлении биомолекул, получаемых из заменимых аминокислот.

Другой целью изобретения является уменьшение выделения азота из организма.

Способ поясняется фиг. 1 - 6.

Предпосылки к созданию изобретения.

В естественных условиях обитания многие плотоядные животные потребляют корм, содержащий 30 - 55% белков (степень замещения 90% ), в качестве примера можно привести лосося (водная среда обитания) и норку (наземная среда). Выбор корма определяется видом животного и его жизненной фазой. Значительная доля поступающего белка может окисляться с образованием энергопоставляющих соединений, например, аденозин трифосфатазы (АТР), в результате чего происходит выделение азота в окружающую среду. В случае интенсивного разведения рыбы и норок могут возникнуть проблемы с загрязнением среды.

В естественных условиях всеядные существа потребляют корм, содержащий 15 - 30% белков (степень замещения 90% ). При определенных условиях из этих белков может вырабатываться энергия.

Среди тканей тела, обладающих наибольшей потребностью в энергии, следует назвать мышцы, поступление энергии из углеводов пищи происходит напрямую через кровь или от печени через кровь в виде глюкозы. Глюкоза образуется в печени из компонентов белков. При этом образование глюкозы происходит в основном из аланина и его кетокислоты. Исследования показали, что соответствующие кетокислоты некоторых незаменимых аминокислот, например, альфакетоизокапрота (КIC), могут быть предшественниками аминокислот, например KIC лейцина.

(I) NH₄⁺ соединяется с аминокислотами в ходе реакции
NH₄⁺ + KG + NADPH = Глютамат +
+NADP ⁺+ H₂O
При синтезе многих заменимых аминокислот глютамат дает альфа аминогруппу:
(II) углеродные остовы, существующие во время синтеза заменимых аминокислот, являются промежуточными продуктами глюколиза, пентозофосфатного шунта или цинка лимонной кислоты и потому могут вырабатываться из пирувата или KG (см. фиг. 5).

(III) при физиологических стрессах, слишком большом отборе энергии, размножении и иных низкоэнергетических ситуациях окисление аминокислот усиливается, из-за чего происходит деаминирование с KG или PY, поскольку аминорецепторы принадлежат к стартовым процессам (см. фиг. 6),
(IV) при синтезе коллагена KG играет важную роль при гидроксилировании пролина.

Центром метаболизма является пируват (см. фиг. 4), где можно выделить следующие этапы:
(I) образование лактата для проведения глюколиза с NAD⁺ при аэробных условиях;
(II) образование ацетил-CoA для синтеза жирных кислот или усвоения в цикле лимонной кислоты.

(III) большая концентрация ацетил-CoA увеличивает образование оксалоацетата, который либо вызывает цикл лимонной кислоты с промежуточными продуктами (при малых концентрациях аденозинтрифосфатазы), либо становится питательная средой для глюконеогенеза (при больших концентрациях аденозинтрифосфатазы),
(IV) во время глюконеогенеза пируват может способствовать пентозофосфатную шунту с образованием NADPH (имеет большое значение при некоторых анаболических процессах, например, синтезе заменяемых аминокислот), и рибозо-5-фосфата, служащего питательной средой при синтезе нуклеотидов;
(V) образование аланина, а также других заменимых аминокислот, где пируват способствует образованию углеродных остовов.

Исследования показали возможность уменьшения выделения азота человеком и животными при поддержании образования белков путем замены части белка в пищевом и кормовом продукте с помощью данного изобретения. Его отличительной особенностью является замещение поступающего блока на альфакетоглутаровую кислоту и пировиноградную кислоту, оксалоацетат или оксалоацетат в сочетании с альфакетоглутаровой кислотой или пируватом, или иной кетокислотой с формулой R-CO-COOX, где R - доля заменимой аминокислоты, а Х - водород, щелочной металл, щелочноземельный металл или органическое основание либо нетоксичный предшествующий или промежуточный их продукт.

Кетокислоты могут в общем виде описываться формулой R-ОO-COOX, где R - доля заменимой аминокислоты, а Х - водород, щелочной металл, щелочноземельный металл или органическое основание либо нетоксичный предшествующий или промежуточный их продукт. Для простоты все эти соединения далее будут называться кетокислотами. Количество этих кетокислот составляет 1 - 20 мас. % и предпочтительно от 1 до 10% от веса сухого вещества поступающих белков.

Изобретение может применяться при питании плотоядных, всеядных и травоядных для уменьшения выделения азота, а также с целью экономии белков.

В соответствии с данным изобретением субстрат в виде кетокислот заменимых аминокислот поступает для образования белков или иных биомолекул, вырабатываемых из этих аминокислот. Наличие кетокислот, которые в ходе обмена вещества при аэробных условиях могут переходить в митохондрий клеток, приводит к увеличению энергопоставляющих и восстанавливающих соединений. Оба типа очень важны для активных жизненных процессов. Во время метаболизма кетокислот в митохондpии образуются промежуточные продукты, например, сукцинил-СоА. Сукцинил-СоА присутствует при синтезе молекулы порфирина в гемоглобине и миоглобине. Когда к организму добавляются кетокислоты, возникает эффект сбережения белков, поскольку организм может пользоваться кетокислотами для заменимых аминокислот вместо использования аминокислот для целей, отличных от образования белков. Благодаря этому увеличивается эффективность белковой добавки. Центральное положение при связывании NH₄⁺ и последующем синтезе заменимых аминокислот занимает KG, одна из вышеупомянутых кетокислот. Более эффективным субстратом в сравнении с аминокислотами могут оказаться различные кетокислоты заменимых аминокислот, так как нет необходимости в деаминировании, и уменьшается энергозависимое выделение азота из организма. Из приведенного ниже примера 1 видно, что при кормлении мальков рыб продуктом с добавкой 10% кетокислот происходит уменьшение выделения азота более чем на 20% .

Данное изобретение может оказаться полезным при парентеральном питании в случае катаболических ситуаций, например, при больших травмах, сильных ожогах и т. д. , а также при поражении почек.

На фазе размножения, когда рыбы потребляют в основном белки мышц, также можно добавлять кетокислоты, например, пируват, при необходимости сочетания его с KG. В результате можно избежать большой потери мышечного белка. Кроме того, уменьшается выделение азота.

П р и м е р 1. Тест на рост. На протяжении 5 недель однолетних мальков лосося кормили частично контрольным продуктом, предназначенным для очень юных лососей, частично кормовым продуктом по данному изобретению, в основе которого лежали те же материалы, что и у контрольного продукта, но с содержанием 5% пируватной натриевой соли, а 5% альфакетоглутаровой кислоты (KG), вследствие чего 10% белка в корме рыб были замещены кетокислотами. При проведении теста 500 мальков в одном бассейне получили контрольный корм, а 500 мальков в другом бассейне получали корм согласно данному изобретению. В начале теста средний вес малька составлял приблизительно 4 г. В ходе теста контролироваться рост, выделение азота, общий анализ и анализ белков. Результаты макроскопического исследования мальков приведены в табл. 1 - 3.

Таким образом, содержание кетокислот в испытуемом кормовом продукте составляло 10% , они замещали 20% аминокислот и уменьшали содержание азота приблизительно на 16% . Аминокислотный анализ кормового продукта и рыб проводится в соответствии с официальным методом ЕЕС.

В качестве результатов представлены средние значения от трех анализов, основанных каждый на 50 мальках. Различия между группами несущественны.

Тесты на выделение азота.

При проведении теста на выделение азота из каждой группы отобрали 10 мальков и поместили их в закрытый бассейн, заполненный насыщенной кислородом водой. В этой среде мальки жили 90 минут, затем их умерщвляли, взвешивали и препарировали. Желудки и кишечные тракты всех мальков были заполнены кормом. Анализ на выделение NH₃ и NH₄⁺ проводился по водным пробам из обоих бассейнов, при этом разность во времени между кормлением, умерщвлением и конечным отбором пробы была одинаковой. Анализ на аммиак проводился в соответствии с указаниями из книги Парсона и др. "Руководство по химико-биологическим методам анализа морской воды", изд. Пергамон Пресс, страницы 15-16 (ISBN-0-08-030 288-2). Заключительный тест проводился после того, как рыбы достигали возраста 20 недель. Различий в уровне смертности между контрольной и тестовой группой на протяжении дополнительных периодов исследования не наблюдалось. Результаты представлены в табл. 4.

Разность в выделении азота между группами составляет 28% , статистическая значимость в соответствии с t-критерием Стъюдента равна n = 20, p≅0,01.

Микроскопический анализ мальков.

Препарирование мальков не выявило различий между обеими группами в отношении состояния печения, желудочно-кишечного заполнения и накопления нутряного жира.

Вес мальков контрольной группы в начале теста был равен в среднем 3,40 г, а в конце 3,95 г, тогда как вес группы, получавшей корм согласно данному изобретению был в среднем равен 3,56 г в начале и 4,11 г в конце. Рост также был одинаковым.

П р и м е р 2. В хоте теста на крысятах по методике Эггума (Эггум В. О. , "Исследование некоторых факторов, влияющих на утилизацию белков у крыс и свиней", Национальный институт зоотехники, 1973, с. 406) проводилось сравнение контрольного корма, состоящего из злаков, других углеводов, рыбьего белка, жира, минералов и витаминов, с изобретенным кормом, где к контрольному корму вместо 1,4 весовых % рыбьего белка и 0,15 мас. % соевого масла добавили 0,6 весовых % пирувата и 0,8 мас. % альфакетоглутарата с тем, чтобы скомпенсировать различие в содержании жиров, возникшее из-за уменьшения содержания рыбьего белка, при этом были получены следующие результаты.

Тест, проводившийся таким образом, что суммарное количество корма (г DS) у обоих групп животных было равно, не показал существенных различий в росте несмотря на тот факт, что 1,4 весовых % белка контрольного корма были заменены на кетокислоты.

Использование чистого белка, указывающее на способность животного утилизировать белок, добавляемый для построения собственного белка, существенно различается у обоих групп в основном из-за большой биологической ценности (BV) у тест-группы. Эффект улучшения белка в данном случае объясняется добавкой альфакетоглутарата в сочетании с пируватом.

Макроскопические исследования печени, почек и других внутренних органов не указали на какие-либо различия между обеими группами животных.

Во избежание электролитических расстройств следует ограничивать количество соли в корме согласно данному изобретению, где значительная доля белка заменена не кетокислоты. Могут присутствовать другие соли кетокислот вместо солей натрия, например, соли калия, магния и кальция. Также могут применяться свободные кислоты. (56) Патент США N 4100293, кл. A 61 K 31/40, 1978.

Изобретение относится к удовлетворению человеческих потребностей. Сущность изобретения в том, что для уменьшения выделения азота у людей и животных при кормлении белоксодержащим продуктом поступающий белок заменен альфакетоглутаровой кислотой; сочетанием альфакетоглутаровой кислоты и пировиноградной кислоты; оксалоацетата или оксалоацетата в сочетании с альфакетоглутаровой кислотой или пируватом, или другой кетокислотой с формулой R CO-COOX, где R -доля заменимой аминокислоты; X - водород, щелочной металл, щелочноземельный металл или органическое основание, либо нетоксичные промежуточные или предшествующие их продукты, причем кетокислота (кетокислоты) присутствуют (присутствует) в количестве 1-10 мас. % и предпочтительно 1-10% от массы сухого белкового вещества. 2 с. и 10 з. п. ф-лы, 6 ил. , 6 табл.

1. Способ уменьшения выделения азота у людей и животных при кормлении белоксодержащим продуктом путем использования диеты, содержащей в качестве заменителя белка кетоаналоги аминокислот, отличающийся тем, что в качестве кетоаналогов аминокислот используют или альфакетоглутаровую кислоту, или сочетание альфакетоглутаровой кислоты с пировиноградной кислотой, или оксалоацетат, либо оксалоацетат в сочетании с альфакетоглутаровой кислотой, или пируватом, или другой кетокислотой с общей формулой
R-CO-COOX,
где R - доля несущественной аминокислоты;
X - водород, щелочной металл, щелочноземельный металл либо органическое основание,
или нетоксичные предшественники, или их промежуточные продукты, причем кетоаналоги амминокислот содержатся в количестве 1 - 20 мас. % белка, считая на сухое вещество. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что кетоаналоги аминокислот содержатся в количестве 1 - 10 мас. % белка, считая на сухое вещество. 3. Пищевой и кормовой продукт для людей и животных, содержащий кетоаналоги аминокислот, отличающийся тем, что в качестве кетоаналогов аминокислот выбрано: или альфакетоглутаровая кислота, или сочетание альфакетоглутаровой кислоты и пировиноградной кислоты, или оксалоацетат, либо оксалоацетат в сочетании с альфакетоглутаровой кислотой или пируватом или другой кетокислотой с общей формулой
R-CO-COOH,
где R - доля несущественной аминокислоты;
X - водород, щелочной металл, щелочноземельный металл,
либо органическое основание, или нетоксичные предшественники, или их промежуточные продукты, причем кетоаналоги аминокислот содержатся в количестве 1 - 20 мас. % белка, считая на сухое вещество. 4. Продукт по п. 3, отличающийся тем, что кетоаналоги аминокислот содержатся в количестве 1 - 10 мас. % белка на сухое вещество. 5. Продукт по п. 3, отличающийся тем, что в качестве кетоаналогов аминокислот использована альфакетоглутаровая кислота. 6. Продукт по п. 3, отличающийся тем, что две кетокислоты смешаны в массовом соотношении 25 : 75 - 75 : 25. 7. Продукт по п. 3, отличающийся тем, что две кетокислоты смешаны в массовом соотношении 40 : 60 - 60 : 40. 8. Продукт по п. 3, отличающийся тем, что в качестве кетоаналогов аминокислот использовано сочетание пировиноградной кислоты и альфакетоглутаровой кислоты. 9. Продукт по п. 3, отличающийся тем, что в качестве кетоаналогов аминокислот использован оксалоацетат. 10. Продукт по п. 3, отличающийся тем, что в качестве кетоаналогов аминокислот использовано сочетание оксалоацетата и альфакетоглутаровой кислоты. 11. Продукт по п. 3, отличающийся тем, что в качестве кетоаналогов аминокислот использовано сочетание оксалоацетата и пировиноградной кислоты. 12. Продукт по пп. 3 - 8, отличающийся тем, что в качестве кетоаналогов аминокислот использованы кислоты и/или соли щелочного металла, щелочноземельного металла или органического основания.