БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНАЯ ПИЩЕВАЯ ДОБАВКА ИЗ ЛАМИНАРИИ Российский патент 1999 года по МПК A23L1/30 A23L1/305 A23L1/337 

Изобретение относится к медицинской, химико-фармацевтической и пищевой промышленности.

Известно широкое использование бурых водорослей в качестве ценной добавки к пище, а также приготовление на их основе ряда фармацевтических и косметических препаратов (пат. ЕПВ, заявка N 0504236, МКИ A 61/K 35/80, ИСМ, 1994, вып. 8, N 1). Бурые водоросли являются ценными продуктами питания, содержащими полный комплекс биологически активных веществ: аминокислот, белков, микроэлементов (в том числе йод, калий, кальций, железо, медь, цинк, селен и др. ). Обычно водоросли используются в виде закусочных консервированных салатов или в сушеном, измельченном виде как добавка к пище.

Однако для восполнения жизненно важного организму запаса микроэлементов или других полезных веществ нужно включить в рацион питания очень большое количество водорослей, поскольку более чем на 90% они содержат воду (влажность сырой ламинарии 94 - 98%), а от сухой массы водорослей более 70% составляют растительные волокна (альгина), которые не усваиваются организмом человека и выводятся с экскрементами вместе с частью полезных биоактивных веществ. Поэтому во всем мире из водорослей извлекают субстанции или комплексы в более усваиваемом виде и с определенной биологической активностью. Ассортимент медицинских препаратов и пищевых добавок из бурых водорослей, особенно из ламинарии, постоянно растет и расширяется благодаря их уникальному составу и действию.

Простое запаривание, а также настаивание сухих водорослей или порошка не позволяет извлечь из них большую часть полезных биологически активных веществ.

Известна добавка из ламинарии - ламинарин, обладающая противовирусной активностью, которая выпускается в виде таблеток, гранул, сиропов (Пат. Япония. Заявка N 3-1454225, МКИ A 61 K 35/80, "Противовирусное вещество", опубл. 20.06.1991 г.). Другой комплекс, выделенный из ламинарии и названный "транслам", хорошо усваивается организмом и защищает животных в 100% случаев от смертельной генерализованной инфекции (Звягинцева Т.Н. и др. Ламинарины бурых водорослей". 8-я Всесоюзная конференция по химии и биохимии углеводов Тез. докладов. Пущино., 1987 г.).

Однако, чтобы выделить эти комплексы из ламинарии, в первом случае пришлось провести сульфатирование углеводной части водорослей, а во втором - еще дополнительную ферментацию полученного продукта.

Известны продукты, полученные методом экстракции ламинарии спиртоводными растворами. При этом получают как жирорастворимые, так и водорастворимые продукты из водорослей (Барашков Г.К. - Сравнительная биохимия водорослей, М. : Пищевая пр-сть, 1972, с.335 ). Именно таким способом получены пищевые добавки из ламинарии с онкопрофилактическим действием - "Кламин" и "Фитолон", субстанцией для получения которых послужил экстракт жирорастворимых веществ ламинарии сахаристой. (Пат. РФ N 2034560, МКИ A 61 K 35/80, "Средство для профилактики рака "Кламин", опубл. 18.05.1993 г., пат. РФ. N 2031654, МКИ A 61 K 35/80, "Средство для профилактики злокачественных новообразований "Фитолон" и "Фитолон-М", опубл. 18.05.1993 г.). Эти биологически активные добавки к пище содержат широкий спектр ненасыщенных жирных кислот омега-3 типа, макро- и микроэлементы (в том числе и йод), производные хлорофилла, другие биоактивные жирорастворимые вещества. Однако они не содержат водорастворимых компонентов, богатых не менее полезными веществами, чем жирорастворимая фракция: водорастворимые витамины, белки, аминокислоты, маннит.

Целью настоящего изобретения является расширение ассортимента водорастворимых биологически активных добавок с лечебно-профилактическими свойствами из ламинарии.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве биологически активной пищевой добавки используется экстракт "Ламинария".

При получении жирорастворимого комплекса для производства "Кламина" и "Фитолона" одновременно выделяют и водорастворимую часть, так называемый экстракт "Ламинария", соответствующий по качеству ТУ 15-02 444-89. Экстракт "Ламинария" применяется в косметической промышленности в качестве полезной добавки, а именно в парфюмерно-косметической и мыловаренной промышленности. Экстракт "Ламинария" входит в состав многих косметических продуктов: в средство для ванн "Ламинария" ( А.С. N 1780744, МКИ A 61 K 7/06, опубл. 14.02.1991 г. ), в моющее средство для тела (А.С. N 1528494, МКИ 61 K 7/06, опубл. 06.02.1987 г.), в ополаскиватель для волос (А.С. N 1424165, МКИ A 61 L 7/06, опубл. 12.12.86 г.), в состав для профилактики заболеваний полости рта "Элам" (Пат. РФ N 1811400, МКИ A 61 K 7/06, опубл. 05.03.91 г.), в средство по уходу за сухой кожей лица (А.С. N 1503817, МКИ A 61 K 7/06, опубл. 31.07.85 г.).

Необходимо отметить, что экстракт "Ламинария", соответствующий ТУ 15-02 444-89, - определенный продукт, получаемый из постоянного по составу сырья с одними и теми же технологическими параметрами. Другие водорастворимые экстракты, получаемые по другим технологическим схемам, безусловно, имеют другие компонентные составы в части витаминов, микроэлементов, других биоактивных веществ. Применение экстракта "Ламинария", соответствующего ТУ 15-02 444-89, в качестве биологически активной пищевой добавки неизвестно и не было очевидным.

Экстракт "Ламинария" - это побочный продукт переработки ламинарии на маннит при экстракции измельченных водорослей 80%-ным этиловым спиртом в соотношении 1: (5-7) при 80^oC /Некрасова В.Б., Полянская Т.Е. - "Экстракт "Ламинария", Пищевая и перерабатывающая промышленность", 1987, N 9, c.35-36. существующей технологии водный экстракт ламинарии упаривают до определенной плотности и фильтруют от выпавших солей. Выход экстракта составляет 2-5% от обшей массы воздушно сухих водорослей.

Водный экстракт "Ламинария" представляет собой жидкость темно-коричневого цвета с запахом карамели, плотностью 1,24-1,40 г/см³, с массовой долей воды 40-60%, золы - 25-50% от сухого вещества. Экстракт имеет слабокислую реакцию - pH от 3,5 до 5,0.

Проведенный анализ показал, что экстракт богат белками - 11,33 - 13,63%, в том числе ценными аминокислотами, которые составляют 4,17 - 5,0% от абсолютно сухой массы (а.с.м.). Его аминокислотный состав приведен в таблице 1.

Экстракт "Ламинария" богат такими незаменимыми аминокислотами как глутаминовая, пролин, аланин и др., без которых немыслимы протекание жизненных процессов и белковый обмен веществ, а белки - это пластический строительный материал, из которого состоят все живые клетки, ткани. При этом клетки организма постоянно обновляются и для создания новых клеток требуются белок и аминокислоты, поступающие с пищей. Белок, полученный из водорослей, в частности из экстракта "Ламинария" - это растительный белок, который легко усваивается организмом и предотвращает ожирение печени. Запасов белков в организме нет, поэтому белки нужно потреблять ежедневно.

Экстракт "Ламинария" богат такими важными макро- и микроэлементами, как железо, цинк, магний, калий, кальций, селен, йод и др, нехватка которых приводит к минеральной недостаточности организма и появлению тяжелых хронических заболеваний, в том числе к синдрому хронической усталости (СХУ) /"Медицинская газета", N 50, опубл. 02.07.1997/. Авторы пришли к выводу, что дефицит в организме восьми микроэлементов: цинка, железа, марганца, кобальта, селена, кремния и золота в рефлексогенных зонах тимуса, сердца, солнечного сплетения и селезенки приводит к "новому" заболеванию - синдрому хронической усталости (СХУ).

Было проведено полное исследование экстракта "Ламинария" на содержание микроэлементного состава современным химическим методом с окончанием на ICP/Эшелле спектрометре модели PS1000 ("LEE-MAN-LABS, INC.",USA), снабженным источником высокочастотной индуктивно-связанной плазмы. На основании проведенного анализа можно заключить, что экстракт содержит все необходимые микроэлементы, в том числе цинк, марганец, железо, селен, кобальт, а также в больших количествах калий, фосфор, магний. Таким образом, экстракт "Ламинария" может быть использован для снятия СХУ.

В настоящее время проблема дефицита йода стоит очень остро, существуют огромные эндемические районы и области, где люди страдают от нехватки йода в организме и на фоне этого развиваются тяжелые заболевания, связанные не только с эндокринной, но и с иммунной системой. Экстракт "Ламинария" - стабильный источник органически связанного йода. Был проведен специальный анализ на содержание йода в экстракте. Йод определяли арсенитно-цериевым методом в модификации O.Wawschinek et al. в соответствии с требованиями ICCID UMICEF. Было установлено, что в экстракте содержится около 25500 мкг/мл йода, который находится в связанном состоянии в виде моно- и дийодаминокислот. В таком виде он легче усваивается организмом, не нанося ему вреда, т.к. известно, что свободный йод или его соль - йодистый калий может быть не только не полезен для организма, но и токсичен.

Известно, что йод содержится в ламинарии в связанном виде и большом количестве. Однако не было очевидным, что полученный по специальной технологии экстракт "Ламинария" будет содержать такое большое количество - 20000 - 25500 мкг/г связанного йода, в связи с чем его можно будет использовать в качестве йодсодержащей добавки к пище.

Экстракт "Ламинария" является богатым источником йода и других не менее важных микроэлементов в связанной органической форме, что делает его перспективным компонентом пищевых рационов, особенно в связи с употреблением продуктов рафинированных, обедненных минеральными веществами.

С учетом того, что ламинария - пищевое сырье, а метод получения экстракта исключает использование вредных химикатов или разрушительного технологического воздействия, рассматриваемый экстракт может быть использован и самостоятельно в качестве йодсодержащей пищевой добавки в дозе 0,01 мл (суточная доза йода 100 - 200 мкг).

В экстракте содержится также достаточное количество редуцирующих сахаров. В пересчете на глюкозу сахара составляют 0,3 - 1,65% к а.с.м. Причем сахара присутствуют в основном в виде маннита - многоатомного спирта, который применяют в качестве диуретика и при диабетической диете наряду с сорбитом и ксилитом.

Таким образом, экстракт "Ламинария" - это концентрат, содержащий богатый комплекс биологически активных веществ: микроэлементов, незаменимых белков, аминокислот и сахаров. Высокая пищевая ценность экстракта и физиологическая доступность для организма по сравнению с нативными водорослями ставят его в ряд важных биологически активных натуральных пищевых добавок.

На базе НИИ онкологии им. проф. Н.Н. Петрова было проведено исследование по установлению общего биологического действия, токсической дозы, антигипоксического эффекта и влияние на развитие ожирения у экспериментальных животных. Опыты проводились на лабораторных животных: беспородных белых мышах, крысах и кроликах. Экстракт "Ламинария" вводился животным внутрибрюшинно в дозе от 100 до 6500 мг/кг веса животных для установления средней смертельной дозы LD 50, которая составила 6500 мг/кг веса животного. Проводились медицинские наблюдения над животными при внутривенном введении препарата: определялось состояние дыхательной, сердечно-сосудистой системы. При введении препарата в дозе от 100 - 400 мг/кг веса животных внутривенно было установлено кратковременное снижение артериального давления на 10 - 15 мм на 30-60 секунд с последующим восстановлением его до исходного. Повторные введения (2-3 раза) существенно не увеличили первоначальное действие. Патологических изменений в работе органов дыхания и сердечно-сосудистой системы не отмечено. Было установлено антигипоксическое действие экстракта "Ламинария" на модели гипоксической гипобарической гипоксии на экспериментальных животных. Опыты проведены в сравнении с препаратом гутимином, являющимся эталоном для оценки препаратов с антигипоксическим действием. В результате проведенных исследований было установлено, что экстракт в дозе 100 мг/кг веса животного более чем в 5 раз увеличивает выживаемость животных в гипоксических условиях, в чем превосходит препарат сравнения гутимин. Терапевтический индекс в 5 раз превосходит таковой для гутимина, что указывает на большую терапевтическую широту и низкую токсичность препарата.

Ниже приведены примеры, подтверждающие биологическое действие экстракта "Ламинария".

Пример 1. Определение общего действия и токсичности экстракта "Ламинария".

Опыт проводился на белых беспородных мышах-самцах весом 20-22 г в количестве 10 особей. Наблюдения за экспериментальными животными проводились в течение 3 суток. Экстракт вводился в дозах 100 - 2000 мг/кг веса животных. За прошедшее время каких-либо изменений в поведении животных не отмечалось. Выявлена смертельная доза экстракта в опытах на мышах, которая составила 6500 мг/кг веса животного. Аналогичные данные были получены в опытах на белых беспородных крысах в количестве 5 штук, весом 180-200 г.

Таким образом, было установлено, что экстракт "Ламинария" не обладает токсическим действием. Терапевтическая широта его достаточно большая, т.е. эффективные дозы его составили 100 - 200 мг/кг веса животного.

Пример 2. Влияние экстракта "Ламинария" на дыхательную функцию организма и артериальное давление в опытах на кроликах.

В эксперименте использованы кролики (2 шт.) весом 2,7 - 3,2 кг, которым под наркозом, вызванным этаминалом натрия в дозе 20 мг/кг, вводился препарат внутривенно в дозе 100-200 мг/кг. В результате было установлено, что после введения экстракта артериальное давление снижалось на 10-15 мм от исходного, продолжительностью на 30-60 секунд, с последующим восстановлением до исходного. Повторные введения (2-3 раза) в этой же дозе препарата существенно не увеличивали первоначального его действия и не вызывали отрицательных явлений со стороны артериального давления и сердца. Каких-либо изменений или отклонений со стороны дыхательной функции также не было обнаружено.

Таким образом, опыты на кроликах также свидетельствуют об отсутствии токсического действия экстракта на дыхание и уровень артериального давления.

Пример 3. Антигипоксический эффект экстракта "Ламинария".

Изучение и оценку антигипоксического действия экстракта проводили на модели гипоксической гипобарической гипоксии в сравнении с гутимином (гуанитилтиомочевиной), являющегося эталоном. Опыты проводились на крысах-самцах массой 180-200 г. Общее число животных в опыте - 40. Гипоксическую гипоксию воспроизводили "подъемом" животных в барокамере на высоту 12000 метров. Подъем осуществлялся по схеме: первая минута - 5000 м, затем 1000 м/мин до высоты 12000 м. В ходе опыта регистрировали процент животных, выживших в опыте при гибели 80-90% в контроле. Экстракт "Ламинария" вводился животным внутрибрюшинно в дозе 100 мг/кг веса животного за час до подъема в барокамере. Контрольные животные получали соответствующий объем физиологического раствора поваренной соли или гутимин - раствор сравнения. Результаты опытов представлены в таблице 2.

Таким образом, было установлено, что профилактическое введение экстракта "Ламинария" в дозе 100 мг/кг в 5 с лишним раз увеличивает выживаемость животных в гипоксических условиях по сравнению с эталонным образцом - гутимином. Важно подчеркнуть, что терапевтический индекс экстракта в 5 раз превосходит таковой гутимина, что указывает на большую терапевтическую широту и низкую токсичность экстракта. Выявленная высокая биологическая активность экстракта при кислородном голодании является не очевидной, оригинальной и заслуживает особого внимания. Этот факт установлен впервые и экстракт "Ламинария" может найти широкое применение в медицине как новый натуральный источник для профилактики и лечения состояний, связанных с кислородной недостаточностью при различных патологических изменениях организма.

Пример 4. Изучение влияния экстракта "Ламинария" на массу тела и развитие ожирения.

Изучено влияние экстракта "Ламинария" на массу тела и количество подкожного жира у крыс-самцов ЛИО. Крысам в опытной группе ежедневно спаивали с питьевой водой экстракт "Ламинария" в концентрации 2 мл/л воды. В контрольной группе крысы получали обычную питьевую воду. Животным обеих групп давали стандартную для данного вида диету из натуральных ингредиентов, сбалансированную по основным макро- и микронутриентам. Корм и питьевую воду животным давали без ограничений. Опыт заканчивали через 1 год от начала воздействия МНМ. Взвешивание животных проводили ежемесячно и по окончании опыта. Результаты опыта представлены в таблице 3.

Как видно из таблицы 3, экстракт "Ламинария" через год воздействия тормозил нарастание массы тела крыс за счет уменьшения содержания подкожного жира. Таким образом, экстракт "Ламинария" препятствует развитию возрастного ожирения, что можно объяснить благоприятным влиянием йода на основной обмен.

Таким образом, экстракт "Ламинария", который ранее применялся только в косметической промышленности, может найти широкое применение как в медицинской, так и в пищевой промышленности в качестве биологически активной пищевой добавки, обладающей общеукрепляющим действием, способствующей повышению выживаемости организма при кислородной недостаточности (антигипоксант), как йодсодержащая добавка и для насыщения организма другими микроэлементами, необходимыми при различных патологических состояниях организма.

Используется в медицинской, химико-фармацевтической и пищевой промышленности. Известную биоактивную добавку - экстракт "Ламинария", широко используемую в косметике, предлагается применять по новому назначению - в качестве биологически активной пищевой добавки из ламинарии. Экстракт "Ламинария" содержит белков 11,33-13,63%, в т.ч. ценных аминокислот 4,17-5,0% от абсолютно сухой массы, йода 20000 -25500 мкг/мл, сахаров в пересчете на глюкозу 0,3-1,65% к а.с.м и имеющий рН 3,5-5,0. Это позволит расширить ассортимент водорастворимых биологически активных добавок с лечебно-профилактическими свойствами. 3 табл.

Применение экстракта ламинарин, содержащего белков 11,33-13,63%, в том числе ценных аминокислот 4,17-5,0% от абсолютно сухой массы, йода 20000-25500 мкг/мл, сахаров в пересчете на глюкозу 0,3-1,65% к абсолютно сухой массе, имеющей рН 3,5-5,0, в качестве биологически активной пищевой добавки.