БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНАЯ ДОБАВКА НА ОСНОВЕ БЕТА-КАРОТИНА И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОЭМУЛЬСИИ Российский патент 2002 года по МПК A23L1/30 A23L1/302 

Изобретение относится к области медицины, пищевой и сельскохозяйственной промышленности.

Ухудшение экологической обстановки и социальных условий жизни привело к обеднению организма такими ценными жизненно необходимыми для живого организма веществами, как витамины, микро- и макроэлементы. Основной тенденцией пополнения этих компонентов является конструирование биологически активных добавок, обеспечивающих повышение резистентности организма и имеющих определенную направленность, которые или включаются в состав пищевых продуктов, кормов, напитков, или используются самостоятельно либо в комплексе в различных технологических формах (Проблемы, связанные с патентной защитой биологически активных добавок к пище. И.Павлюченко, Буданцева, И.Питрянас, А.Ульянова, Интеллект, собственность 4, 2000 г.). Известные витаминные средства для повышения естественной резистентности основываются или на деятельности одного активного компонента, или на комплексе активных компонентов. Например, биологически активная добавка по патенту 2076704 содержит каротиноиды в растительном масле. Замена витамина А в известных препаратах на бета-каротин позволяет сохранить все положительные свойства витамина А, устранить опасность проявления токсичных явлений при длительном применении и передозировке, например, тератогенность (патент РФ 2076704, 10.04.97).

Использование в качестве производного витамина А бета-каротина в витаминной добавке для лечения авитаминозов у птиц в комплексе с антиоксидантами в виде альфа-токоферол ацетата в присутствии бутилоксианизола и диметилсульфоксида на основе растительного масла позволяет повысить стабильность бета-каротина и витаминов. Добавку получают путем перемешивания активных компонентов и бутилоксианизола с пищевым подсолнечным маслом (заявка RU 93008967/14, БИ 11/96).

Однако исследования показали, что просто введение бета-каротина в присутствии антиоксидантов недостаточно. Для усиления усвоения витамина А необходимо присутствие иона Zn, обеспечивающего транспорт витамина А через слизистую оболочку кишечника посредством цинксодержащего белка. Поэтому стали стремиться к совместному использованию этой синергической пары.

Так, известна кормовая добавка к кукурузному корму, содержащая минеральные, витаминные и белковые компоненты в виде сои термообработанной, кормовых дрожжей, жмыха, плодов и ягод, кормового концентрата лизина, витаминов A, D, Е, В₂, бета-каротина, цинка, марганца, меди, кобальта, пищевой поваренной соли, преципитата, известняка, сухого кофейного шлама, кормовой крупки из фитофоры и кормового лигнина (патент RU 2050145, 10.12.95). В этом же направлении известен премикс для лактирующих коров, включающий в свой состав биологически активную добавку в виде смеси микробиального каротина, кормового лизина, лактонина, сернокислой меди, сернокислого цинка, сернокислого марганца, хлористого кобальта, аминоиодина, аммонийкислого фосфата, поваренной соли, филудина и хвойной муки (патент RU 1503732, 23.05.91).

Недостатком рассмотренных композиций является узкая направленность препаратов (именно для сельского хозяйства), введение микроэлементов в виде неорганических солей, что резко снижает степень биодоступности и непредсказуемость поведения такой сложной многокомпонентной системы в кислой и щелочной средах в присутствии ферментов желудочно-кишечного тракта.

Введение микро- и макроэлементов в виде органической соли повышает их биодоступность. Так, известна витаминно-кормовая добавка, которую получают обработкой маточного раствора аскорбиновой кислоты сульфатом железа, сульфатом кобальта, сульфатом цинка с последующим нанесением на отруби пшеничные (Временное наставление по применению добавки витаминно-минеральной кормовой на основе аскорбиновой кислоты в животноводстве и птицеводстве (в порядке широкого производственного опыта в 1999-2001 гг.). Утверждено зам. руков. Департамента ветеринарии В.В.Селиверстовым 28.12.99 г.).

Фармакологические свойства добавки обусловлены входящими в ее состав микроэлементами в легкоусвояемой биогенной форме в присутствии аскорбиновой кислоты. На степень усвоения бета-каротина и микроэлементов влияет также агрегатное состояние вводимой добавки. Показано, что введение биологически активной добавки в виде микроэмульсии предпочтительнее.

В этом направлении известна биологически активная добавка - БЕТАВИТОН (водорастворимый), выбранная в качестве прототипа для заявляемой композиции с содержанием бета-каротина не менее 2%, включающая в свой состав антиоксидант альфа-токоферол ацетат 0,5%, аскорбинатсодержащий компонент в виде аскорбиновой кислоты 0,25% и фармакологически применимый наполнитель.

При использовании добавки в экспериментах на курах установлено, что наряду с повышением резистентности в желтках куриных яиц повышается содержание каротиноидов на 10,3%, витамина А на 30,4% (Наставление по применению "Бетавитона"-бета-каротина водорастворимого разработано ТОО (АВГ-ЛТД) г. Санкт-Петербург, согласовано с гл. санит. врачом МСЧ-24 Федерального управления медико-биологических и экспериментальных проблем РФ В. Т. Ляминым 31.07.98 г., г. Москва, утверждено техническим директором ОАО "БЕЛВИТАМИНЫ", 1998).

При всех положительных результатах, достигаемых прототипом, к недостаткам следует отнести неполное усвоение бета-каротина (витамина А), что обусловлено дефицитом микроэлемента цинка в рационах животных и птицы во многих регионах РФ, относящихся к биогеохимическим районам, характеризующихся цинкдефицитом.

В качестве прототипа для способа выбран способ получения микроэмульсии бета-каротина, включающий гомогенизацию бета-каротина в предварительно нагретом эмульгаторе в присутствии антиоксиданта, с последующим смешиванием полученного раствора с водой (патент RU 2077529, 20.04.97).

Задачей изобретения является расширение ассортимента биологически активных добавок на основе бета-каротина за счет конструирования композиции с повышенной усвояемостью бета-каротина, в том числе в регионах с дефицитом цинка, и разработка способа получения микроэмульсии этой добавки.

Техническими результатами являются:
- увеличение биологической доступности активных компонентов добавки;
- профилактика цинкдефицита;
- повышение усвоения бета-каротина;
- достижение биокоординационного результата при усвоении;
- обеспечение возможности получения цинксодержащей микроэмульсии на основе бета-каротина.

Решение вышеуказанной задачи и достижение технических результатов в отношении композиции стали возможны благодаря тому, что в известной биологически активной добавке на основе бета-каротина, включающей активные компоненты: бета-каротин, антиоксидант альфа-токоферол ацетат, аскорбинатсодержащий компонент и фармакологически приемлемый наполнитель, в качестве аскорбинатсодержащего компонента добавка включает биологически доступную органическую соль в виде аскорбината цинка при следующем соотношении компонентов, мас. %: бета-каротин 1-3, альфа-токоферол ацетат 0,5-0,9, аскорбинат цинка 1,9-2,5 а в качестве фармакологически приемлемого наполнителя включает наполнитель в виде или растительного масла, или смеси эмульгатора, стабилизатора и воды.

Функциональная активность введенного в композицию аскорбината цинка обусловлена образованием структуры с хелатной связью, участвующей во всех метаболических процессах.

Полученная биологически активная добавка сочетает положительные свойства прототипа, а именно обладает устойчивостью при хранении в связи с использованием в качестве производного ретинола - бета-каротина, оказывающего стабилизирующее действие на композицию и расширяющего спектр ее действия. Бета-каротин предотвращает опасность передозировки витамина А, так как процесс превращения бета-каротина в витамин А строго регулируется активностью фермента каротиноид-15-15-диоксигеназы и происходит при дефиците витамина А в крови, а последний регулирует усвоение цинка организмом. Совместное введение синергистов - цинка и витамина А - позволяет достичь биокоординационный результат усвоения. Предположительно, пролонгированность процесса всасывания достигается за счет включения в композицию иона цинка именно в виде биологически доступной соли с меньшим по сравнению с неорганической солью коэффициентом диссоциации, что приводит к постепенному высвобождению цинка. При этом скорость высвобождения цинка сравнима со скоростью прохождения биохимической реакции его связывания с белком с образованием цинксодержащего белкового комплекса, без которого невозможно усвоение организмом бета-каротина и витамина А. При этом в процесс всасывания включается большая площадь кишечника, за счет чего более полно используются биологически активные компоненты добавки.

Присутствие антиоксиданта, например альфа-токоферол ацетата, усиливает антиоксидантное воздействие бета-каротина, предохраняет его от разрушения, препятствуя развитию свободнорадикальных процессов.

Полученная композиция обладает новизной и существенным отличием по сравнению с аналогами, определяющими технический уровень за счет использования пары синергистов витамин А-цинк (в биологически доступной форме) в присутствии антиоксиданта, обеспечивает становление экосистемы пищеварительного тракта и может использоваться длительно в качестве массового профилактического адаптогенного средства в экологически неблагоприятных районах и регионах, характеризующихся цинкдефицитом. В отличие от многокомпонентных аналогов, включающих неорганическую соль цинка, предложенная композиция вносится уже в виде органической структуры, характеризующейся сформированными внутренними связями, обеспечивающими нормальное течение метаболических процессов.

Выбор фармакологически приемлемого наполнителя или растительного масла, или смеси, состоящей из эмульгатора, стабилизатора и воды, зависит от сложившейся культуры применения препарата, т.е. либо в виде привычного масляного раствора, либо в виде водорастворимой микроэмульсии, отражающей новое направление.

В качестве прототипа для приготовления микроэмульсии заявляемого препарата выбран патент 2077523 (патент RU 2077529, 20.04.97).

Решение задачи и достижение технического результата относительно способа стали возможными благодаря тому, что в известном способе получения микроэмульсии, включающем гомогенизацию бета-каротина в предварительно нагретом эмульгаторе в присутствии антиоксиданта и стабилизатора с последующим смешиванием полученного раствора с водой, перед операцией смешивания воду предварительно нагревают до температуры не выше 50^oС и вносят в нее при перемешивании дополнительно аскорбинат цинка при следующем соотношении компонентов, мас.%: бета-каротин 1-3, антиоксидант 0,5-0,9, аскорбинат цинка 1,9-2,5, эмульгатор 19, стабилизатор 0,002, вода - до 100. Превышение температуры свыше 50^oС влечет потери аскорбината цинка.

Предложенный способ позволяет получить стойкую водорастворимую микроэмульсию жирорастворимого бета-каротина и перевести препарат в разряд водно-дисперсных, что важно в условиях современного производства и соответствует современным тенденциям.

Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором схематично представлен способ получения микроэмульсии, и таблицей, в которую для наглядности сведены данные примеров.

Способ осуществляют следующим образом. Из сборника 1 в мерную емкость 2 загружают эмульгатор, в качестве которого используют твин-80 в присутствии стабилизатора - бутилоксианизола. Из мерной емкости 2 эмульгатор подают в реактор 3, оборудованный теплообменником 4 и мешалкой 5, нагревают, добавляют из тары 6 кристаллический бета-каротин и растворяют его. Загружают из емкости 7 альфа-токоферол ацетат, используемый в качестве антиоксиданта, и гомогенизируют смесь при перемешивании в течение 10 минут. Параллельно в реакторе 8, оборудованном мешалкой 9 и теплообменником 10, нагревают воду до температуры не выше 50^oС, из емкости 11 загружают аскорбинат цинка при перемешивании, после чего смешивают эмульсию бета-каротина и готовый раствор аскорбината цинка. Полученный препарат фильтруют через фильтр 12 и направляют на фасовку.

Пример 1.

Готовят микроэмульсию биологически активной добавки по заявляемому способу при соотношении компонентов, мас.%:
Бета-каротин - 1
Антиоксидант (альфа-токоферол ацетат) - 0,5
Аскорбинат цинка - 1,9
Эмульгатор (твин-80) - 19
Стабилизатор (бутилоксианизол) - 0,002
Вода - До 100
что соответствует минимальным значениям компонентов в заявляемых пределах.

Определение биодоступности и эффективности добавки проведено на контрольных группах кур-несушек, при этом в исследуемой группе ежедневно в питье добавляли заявляемый препарат в течение 10 дней согласно наставлению по применению.

По окончании эксперимента исследовали печень птицы на накопление каротина, цинка, витамина А.

Получены следующие результаты для заявленной композиции:
Каротин, мкг/г - 18,9
Витамин А, мкг/г - 151,3
Цинк, мг/кг - 17,7
Полученная эмульсия устойчива и не расслаивается при хранении
Пример 2.

Готовят микроэмульсию биологически активной добавки по заявляемому способу при соотношении компонентов, мас.%:
Бета-каротин - 2,0
Антиоксидант (альфа-токоферол ацетат) - 0,7
Аскорбинат цинка - 2,2
Эмульгатор (твин-80) - 19
Стабилизатор (бутилоксианизол) - 0,002
Вода - До 100
что соответствует средним значениям компонентов в заявляемых пределах.

При определении биодоступности и эффективности добавки аналогично примеру 1 установлено, что в печени птицы содержалось:
Каротин, мкг/г - 27,4
Витамин А, мкг/г - 219,5
Цинк, мг/кг - 22,1
Полученная эмульсия устойчива и не расслаивается при хранении.

Пример 3.

Готовят микроэмульсию биологически активной добавки по заявляемому способу при соотношении компонентов, мас.%:
Бета-каротин - 3
Антиоксидант (альфа-токоферол ацетат) - 0,9
Аскорбинат цинка - 2,5
Эмульгатор (твин-80) - 19
Стабилизатор (бутилоксианизол) - 0,002
Вода - До 100
что соответствует максимальному значению компонентов в заявляемых пределах.

При определении биодоступности и эффективности добавки аналогично примеру 1 установлено, что в печени птицы содержалось:
Каротин, мкг/г - 38,7
Витамин А, мкг/г - 315,4
Цинк, мг/кг - 49,0
Полученная эмульсия устойчива и не расслаивается при хранении.

Пример 4.

Готовят микроэмульсию биологически активной добавки по заявляемому способу при соотношении компонентов, мас.%:
Бета-каротин - 0,5
Антиоксидант (альфа-токоферол ацетат) - 0,4
Аскорбинат цинка - 1,0
Эмульгатор (твин-80) - 19
Стабилизатор (бутилоксианизол) - 0,002
Вода - До 100
что соответствует запредельным минимальным значениям в заявляемых пределах.

При определении биодоступности и эффективности добавки аналогично примеру 1 установлено, что в печени птицы содержалось:
Каротин, мкг/г - 9,6
Витамин А, мкг/г - 93,1
Цинк, мг/кг - 13,2
Полученная эмульсия устойчива и не расслаивается при хранении.

Пример 5.

Готовят микроэмульсию биологически активной добавки по заявляемому способу при соотношении компонентов, мас.%:
Бета-каротин - 3,5
Антиоксидант (альфа-токоферол ацетат) - 1,2
Аскорбинат цинка - 3,0
Эмульгатор (твин-80) - 19
Стабилизатор (бутилоксианизол) - 0,002
Вода - До 100
что соответствует запредельным максимальным заявляемым значениям компонентов относительно заявляемых пределов.

При определении биодоступности и эффективности добавки аналогично примеру 1 установлено, что в печени птицы содержалось:
Каротин, мкг/г - 39,9
Витамин А, мкг/г - 328,9
Цинк, мг/кг - 60,7
Полученная микроэмульсия устойчива и не расслаивается при хранении.

Пример 6.

Готовят масляный раствор заявляемой биологически активной добавки с составом активных компонентов по примеру 2, что соответствует средним значениям компонентов в заявляемых пределах. В качестве наполнителя использовано растительное очищенное масло.

" При определении биодоступности и эффективности добавки аналогично примеру 1 установлено, что в печени птицы содержалось:
Каротин, мкг/г - 19,1
Витамин А, мкг/г - 310,6
Цинк, мг/кг - 30,8
Пример 7.

Прототип - биологически активная добавка БЕТАВИТОН.

Готовят микроэмульсию "Бетавитона" при соотношении компонентов, мас.%:
Бета-каротин - 2,0
Антиоксидант (альфа-токоферол ацетат) - 0,5
Аскорбиновая кислота - 0,25
Эмульгатор (твин-80) - 19
Стабилизатор (бутилоксианизол) - 0,002
Вода - До 100
При определении биодоступности и эффективности добавки аналогично примеру 1 установлено, что в печени птицы содержится:
Результаты анализов 7
Каротин, мкг/г - 10,5
Витамин А, мкг/г - 120,1
Цинк, мг/кг - 9,6
Как видно из примеров 2 и 7, заявляемая композиция позволяет достичь лучшего усвоения по сравнению с прототипом каротина на 38,3%, витамина А на 38,08%, цинка на 43,44%.

Примеры 1 и 3 показывают промышленную применимость биологически активной добавки в заявленных пределах. Снижение количества компонентов ниже заявленных пределов (пример 4) ослабляет эффективность воздействия; увеличение количества компонентов выше заявленных пределов экономически нецелесообразно (пример 5). Примеры 1 и 3 также показали возможность получения устойчивой активной микроэмульсии заявляемой добавки, не уступающей по свойствам микроэмульсии прототипу, с использованием фармакологически приемлемого наполнителя в виде эмульсии, стабилизатора, воды, что показывает промышленную применимость заявленного способа.

Таким образом, изобретение имеет изобретательский уровень и промышленно применимо. Использование предложенной совокупности существенных признаков как по первому, так и по второму пунктам формулы позволяет обеспечить биокоординационный результат при усвоении, профилактику цинкдефицита, повышение усвоения бета-каротина, увеличение биологической доступности активных компонентов добавки, а также обеспечить получение возможности выпуска цинксодержащей эмульсии.

Изобретение относится к области медицины, пищевой и сельскохозяйственной промышленности. Предложена биологически активная добавка на основе бета-каротина, включающая также альфа-токоферол ацетат, аскорбинат цинка и фармакологически приемлемый наполнитель (растительное масло или эмульгатор, стабилизатор и воду). Предложен способ получения микроэмульсии этой добавки, включающий гомогенизацию бета-каротина в предварительно нагретом эмульгаторе в присутствии антиоксиданта и стабилизатора с последующим смешиванием полученного раствора с водой (нагретой до температуры не выше 50^oС), в которую дополнительно вводят аскорбинат цинка. БАД и способ ее получения позволяет расширить ассортимент биологически активных добавок на основе бета-каротина за счет увеличения биодоступности активных компонентов, восполнить дефицит цинка, повысить усвоение бета-каротина. 2 с.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Биологически активная добавка на основе бета-каротина, включающая активные компоненты: бета-каротин, антиоксидант - альфа-токоферол ацетат, аскорбинатсодержащий компонент и фармакологически приемлемый наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве аскорбинатсодержащего компонента она содержит биологически усваиваемую органическую соль аскорбината цинка, а в качестве фармакологически приемлемого наполнителя или растительное масло, или эмульгатор, стабилизатор и воду при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Бета-каротин - 1 - 3
Альфа-токоферол ацетат - 0,5 - 0,9
Органическая соль аскорбината цинка - 1,9 - 2,5
Фармакологически приемлемый наполнитель (растительное масло или эмульгатор, стабилизатор, вода) - Остальное до 100%
2. Способ получения микроэмульсии биологически активной добавки на основе бета-каротина, включающий гомогенизацию бета-каротина в предварительно нагретом эмульгаторе в присутствии антиоксиданта и стабилизатора с последующим смешиванием полученного раствора с водой, отличающийся тем, что перед смешиванием гомогенизированной смеси с водой последнюю предварительно нагревают до температуры не выше 40-50^oС и вносят в нее при перемешивании дополнительно аскорбинат цинка при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Бета-каротин - 1 - 3
Антиоксидант - 0,5 - 0,9
Аскорбинат цинка - 1,9 - 2,5
Эмульгатор - 19,0
Стабилизатор - 0,002
Вода - До 100