СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНОЙ ДОБАВКИ К ПИЩЕ Российский патент 2003 года по МПК A23L1/30 A23L1/305 A23L1/304 A23J3/08 A23J3/00 A23J3/34 A23J3/32 A23J1/00 

Описание патента на изобретение RU2212155C1

Изобретение относится к технологии получения биологически активных соединений, а именно к способу йодирования белков природного происхождения. Йодированные белки применяют в качестве концентрированного природного источника биологически доступного йода и профилактики йоддефицитных состояний человека.

Существующие способы [1-3] получения йодированных белков делятся на химические и энзиматические (ферментативные). Общим для всех способов является превращение малоактивного отрицательного иона йода (I-) в более активные его формы типа катиона (I+) или свободного йода (I2), которые замещают водород в аминокислотных остатках (тирозина, гистидина и концевых аминокислот белков). Механизм такого превращения до конца еще не ясен. Различия в основном состоят в использовании разных агентов для превращения йодида в более реакционноспособную форму.

Многочисленные химические методы [4] йодирования белков, широко используемые в экспериментальных исследованиях в области биохимии, молекулярной биологии, биотехнологии, медицины, ветеринарии и т.д., нельзя использовать для производства биологических субстанций, обогащенных йодом, с целью последующего их использования для профилактики йоддефицитных состояний по следующим основным причинам:
- при химическом йодировании используются потенциально опасные химические реагенты (Хлорамин-Т, хлорид йода, хлор, гипохлорид, йодоген и т.д.);
- образование в процессе йодирования различных побочных продуктов реакции, в т.ч. свободных радикалов;
- использование в больших количествах вышеперечисленных сильных окислителей обеспечивает эффективность проведения процесса йодирования, что приводит к повреждению белков;
- "нефизиологичность" проведения процесса в целом делает практически невозможным получение конечного продукта без примесей несвязанного йода (I-, I2).

Способ энзиматического (ферментативного) йодирования белков [5-7] включает введение йода в белки в присутствии фермента лактоперексидазы. В данном случае йодирование белков осуществляется в присутствии следов перекиси водорода, а также без восстановителей. Преимущество этого способа йодирования заключается в том, что йодированные биополимеры не так сильно "повреждаются" по сравнению с химическим способом.

К основным недостаткам ферментативного способа относятся:
- сложные в техническом отношении методы приготовления реагентов и условия проведения реакций;
- относительная его дороговизна;
- отсутствие эффективного способа очистки белков от неорганического йода (I-,I2).

- невозможность масштабного получения легкорастворимых неденатурированных пищевых белков, содержащих йод в органически связанной форме.

Известен способ [8] производства пищевых добавок на основе йодированных белков, включающий обезжиривание молока, его стерилизацию, введение добавок, ферментативное или химическое йодирование белков, осаждение белков, их сушку и расфасовку. Наиболее близким к предлагаемому является способ [9] получения биологически активной добавки к пище для профилактики йоддефицита, представляющий собой йодированный белок природного происхождения с органически связанной формой йода, включающей процесс йодирования путем смешивания белкового сырья с водным раствором неорганического йода с обработкой химическими реагентами (йодистый хлор или хлорамин Т, или хлорамин Б) или ферментами, его последующее осаждение, фильтрацию, а затем сушку полученного йодированного белка.

Однако данные способы многоэтапны, требуют значительных сырьевых, трудовых и временных затрат, и в целом не могут обеспечить получение легкорастворимых неденатурированных йодированных пищевых белков в промышленных объемах. В отличие от предлагаемого известный способ [9] не позволяет получать в промышленных объемах целевой продукт с оптимальными органолептическими показателями, такими как отсутствие специфического запаха йода, физико-химическими, такими как воспроизводимое содержание органически связанного йода и отсутствие побочных продуктов реакции, технологическими, такими как хорошая растворимость, и биологическими, такими как неденатурированное состояние белка в конечном продукте.

Задачей предлагаемого способа является упрощение и удешевление промышленного процесса получения неденатурированных растворимых йодированных пищевых белков без примесей химических реагентов и несвязанного йода с одновременным увеличением их выхода, применяемых в качестве добавок, предназначенных для профилактики йоддефицитных состояний человека.

Поставленная задача решается тем, что процесс йодирования предусматривает смешивание белкового сырья (смесь обезжиренного свежего молока и белков природного происхождения в соотношении 1:(0,1-10) и водного раствора неорганического йода в соотношении (2-40):1 к общему белку, с дальнейшей обработкой полученной смеси в присутствии буферной смеси реагентов - комплекса минеральных солей NaCl и фосфатов Na и К с поддержанием рН раствора 5-8 при температуре 18-45oС смесью ферментов, иммобилизованных на полупроницаемых мембранах или на инертных носителях. Именно данное соотношение белкового сырья и йода и использование буферной смеси реагентов обеспечивает получение по заявленному способу оптимальных результатов. Выбранный диапазон рН обусловлен природой белков и их физико-химическими свойствами. Отклонение от указанных значений не позволяет достигнуть заявленного технического результата. Процесс ферментации осуществляют при непрерывном контроле свободного и органически связанного йода. После окончания процесса йодирования водный раствор белков сливают и производят его фильтрацию, включающую макро-, микро- и последующую диафильтрацию раствора на ультрафильтрационной установке при рН 6,8-7,2, при этом процесс диафильтрации ведут при постоянном контроле остаточного количества свободного йода в растворе, затем раствор йодированных белков подвергают стерилизующей микрофильтрации и сублимационной сушке с получением целевого продукта.

В частном случае предлагаемый способ отличается тем, что процесс диафильтрации осуществляют при температуре 10-15oС.

Предлагаемый способ позволяет получать легкорастворимый (в течение нескольких минут) в любом водном растворе порошок без характерного запаха йода. Высокая растворимость йодированного белка определяется тем, что йодирование ведется при температуре 18-45oС и постоянном рН, который обеспечивается специальной буферной смесью реагентов - комплексом минеральных солей NaCl и фосфатов Na и К, при этом не используется осаждение белков, а процесс сушки целевого продукта осуществляют с помощью сублимационной сушилки. Отсутствия в конечном продукте примесей несвязанного йода и побочных продуктов реакции добиваются за счет эффективной фильтрации, включающей макро-, микро- и последующую диафильтрацию раствора на ультрафильтрационной установке, при этом процесс диафильтрации ведут при постоянном контроле остаточного количества свободного йода в реакционной смеси. В связи с этим предлагаемый способ позволяет получить целевой продукт белого цвета (йодсодержащие органические соединения не имеют цвета). Максимальную эффективность йодирования белков обеспечивают с помощью смеси специально подобранных ферментов, иммобилизованных на полупроницаемых мембранах или на инертных носителях. Использование свежего коровьего молока позволяет обеспечить реакцию дополнительным количеством фермента - лактатпероксидазы, а также оптимизировать рН реакционной смеси. В целом применение вышеуказанных приемов позволяет получать йодированный белок в промышленных масштабах с сохранением их основных физико-химических и физиологических свойств.

Основные физико-химические и санитарно-гигиенические показатели йодированных пищевых белков представлены в таблицах 1-3. Анализ массовой доли йода в белках разными методами (титрование, колориметрия, спектрофотометрия, ионометрия, ионообменная хроматография, рентгенорадиометрия, нейтронно-активационный анализ) показывает, что в зависимости от происхождения белков предлагаемый способ позволяет обеспечить постоянно воспроизводимое из цикла в цикл содержание органически связанного йода (2-4%) в конечном продукте. Результаты измерений, проведенных с помощью ядерно-магнитного резонанса, а также инфракрасной фурье-спектрометрии (фиг. 1-2), доказывают факт ковалентного связывания йода с аминокислотными остатками белков.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. 25 л свежего коровьего молока обезжиривают с помощью сепарирования в течение 10-20 мин при 6-12 тыс.об/мин. Далее осуществляют процесс йодирования путем добавления в молоко соевых белков в соотношении 1:5 (к общему белку), водного раствора неорганического йода в соотношении 4:1 (к общему белку), буферной смеси реагентов - комплекса минеральных солей NaCl и фосфатов Na и К, обеспечивающих стабильность рН смеси (рН 7,0) с помощью смеси ферментов (например, смесь лактатпероксидазы, пероксидазы хрена, каталазы), иммобилизованных на инертном носителе, при температуре 37oС. После окончания процесса водный раствор белков сливают и производят его макро- и микрофильтрацию с последующей диафильтрацией на ультрафильтрационной установке при 10-15oС и рН 6,8-7,2. При этом ведется постоянный контроль за содержанием остаточного количества неорганического йода в белковом растворе. Затем раствор йодированных белков подвергают стерилизующей микрофильтрации и сублимационной сушке. В зависимости от состава исходного сырья данный способ позволяет получить за один технологический цикл до 5 кг готового продукта.

Пример 2. 25 л свежего коровьего молока обезжиривают с помощью сепарирования в течение 10-20 мин при 6-12 тыс.об/мин. Далее осуществляют процесс йодирования путем добавления в молоко гидролизатов мышечных белков в соотношении 1:10 (к общему белку), водного раствора неорганического йода в соотношении 15: 1 (к общему белку), буферной смеси реагентов - комплекса минеральных солей NaCl и фосфатов Na и К, обеспечивающих стабильность рН смеси (рН 5) с помощью смеси ферментов (например, смеси лактатпероксидазы, пероксидазы хрена, каталазы), иммобилизованных на инертном носителе, при температуре 40oС. После окончания процесса водный раствор белков сливают и производят его макро- и микрофильтрацию с последующей диафильтрацией на ультрафильтрационной установке при 10-15oС и рН 6,8-7,2. При этом ведется постоянный контроль за содержанием остаточного количества неорганического йода в белковом растворе. Затем раствор йодированных белков подвергают стерилизующей микрофильтрации и сублимационной сушке. В зависимости от состава исходного сырья данный способ позволяет получить за один технологический цикл до 10 кг готового продукта.

Пример 3. 25 л свежего коровьего молока обезжиривают с помощью сепарирования в течение 10-20 мин при 6-12 тыс.об/мин. Далее осуществляют процесс йодирования путем добавления в молоко бычьего сывороточного альбумина в соотношении 1: 7 (к общему белку), водного раствора неорганического йода в соотношении 10:1 (к общему белку), буферной смеси реагентов - комплекса минеральных солей NaCl и фосфатов Na и К, обеспечивающих стабильность рН смеси (рН 8) с помощью смеси ферментов (например, смеси лактатпероксидазы, пероксидазы хрена, каталазы), иммобилизованных на инертном носителе, при температуре 39oС. После окончания процесса водный раствор белков сливают и производят его макро- и микрофильтрацию с последующей диафильтрацией на ультрафильтрационной установке при 10-15oС и рН 6,8-7,2. При этом ведется постоянный контроль за содержанием остаточного количества неорганического йода в белковом растворе. Затем раствор йодированных белков подвергают стерилизующей микрофильтрации и сублимационной сушке. В зависимости от состава исходного сырья данный способ позволяет получить за один технологический цикл до 7 кг готового продукта.

Соответствующее масштабирование процесса за счет увеличения вместимости реактора позволяет получать сотни килограммов целевого продукта за один технологический цикл.

Таким образом, предлагаемый биотехнологический способ (ферментативный) йодирования белков обеспечивает:
- сохранение нативных свойств белков, содержащих постоянно воспроизводимое из цикла в цикл количество органически связанного йода;
- отсутствие свободного неорганического йода, а также потенциально токсичных веществ и реагентов в получаемом продукте;
- получение в промышленных масштабах биологически активной добавки к пище с содержание йодированного белка свыше 80% и с выходом конечного продукта не менее 95% к исходному белку.

Изобретение может быть использовано в области производства пищевых продуктов, в т.ч. хлебобулочных, кондитерских, макаронных, молочных продуктов, фруктовых вод, а также витаминных и минеральных комплексов.

Литература
1. Ткачева Г. А., Балаболкин М.И., Ларичева И.П. Радиоиммунохимические методы исследования. - М.: Медицина, 1983, с.39-41, 52-54.

2. Бударков В.А. и др. Радионуклидные исследования в вирусологии и микробиологии. - М.: Энергоатомиздат, 1990, с.84-89.

3. Чард Т. Радиоиммунологические методы. М.: Мир, 1981, с.60-68.

4. Bolton A.E. Radioiodination techniques. - Amersham UK, 1985, p.1-88.

5. Marchalonis, J.J. An enzymic method for the trace iodination of immunoglobulins and others proteins. Biochemical Journal, 1969, v. 113, pp. 299-305.

6. Hurbard, A.L. and Cohn, Z.A. The enzymatic iodination of the red cell membrane, Journal of Cell Bilogy, 1972, v. 55, pp.390-405.

7. David.G.S. and Reisfeld, R.A. Protein iodination with solid state lactoperoxidase, Biochemistry, 1974, v.13, pp.1014-1021.

8. RU 98112204 Al. Способ производства пищевых добавок.

9. RU 2151611 С1. Средство для регулирования йодного обмена или профилактика йоддефицитных состояний.

Похожие патенты RU2212155C1

название год авторы номер документа
СРЕДСТВО ДЛЯ ПРОФИЛАКТИКИ ЙОДДЕФИЦИТНЫХ СОСТОЯНИЙ ОРГАНИЗМА 2002
  • Люблинский С.Л.
  • Савчик С.А.
  • Смирнов С.В.
RU2211048C1
Способ изготовления йодированных молочных сывороточных белков для получения биологически активного вещества 2019
  • Федоров Александр Анатольевич
  • Дю Феликс Чименович
  • Люблинская Ирина Николаевна
  • Люблинский Станислав Людвигович
RU2700444C1
Способ получения йодированного мицеллярного казеина, подходящего для применения в составах фармакологических и ветеринарных препаратов, биологически активных добавок и радиопротекторных препаратов, композиция для профилактики йодной недостаточности и оптимизации йодного обмена, композиция для профилактики и защиты от радиационного поражения 2024
  • Соловьев Владимир Борисович
  • Кальянов Максим Викторович
RU2826384C1
СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ КРОВИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНОГО ВЕЩЕСТВА С ПРОТИВОАНЕМИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ НА ОСНОВЕ ГЕМОГЛОБИНА, БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНОЕ ВЕЩЕСТВО С ПРОТИВОАНЕМИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ (ВАРИАНТЫ) И ПРОДУКТ, ЕГО СОДЕРЖАЩИЙ (ВАРИАНТЫ). 2004
  • Люблинский Станислав Людвигович
  • Люблинская Ирина Николаевна
RU2274003C2
КОМПЛЕКСНАЯ ДОБАВКА С БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫМИ СВОЙСТВАМИ ДЛЯ МУЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ НА ОСНОВЕ СОЕВОГО НАПИТКА И/ИЛИ СОЕВОЙ ОКАРЫ, И ПРОДУКТ, ЕЕ СОДЕРЖАЩИЙ 2006
  • Люблинский Станислав Людвигович
  • Люблинская Ирина Николаевна
  • Кацнельсон Юрий Менделевич
  • Дмитриев Александр Геннадьевич
  • Котровский Александр Викторович
RU2356246C2
БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНАЯ ДОБАВКА К ПИЩЕ ДЛЯ ПРОФИЛАКТИКИ ЙОДДЕФИЦИТНЫХ СОСТОЯНИЙ, ОПТИМИЗАЦИИ ЙОДНОГО ОБМЕНА И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ 2006
  • Молчан Вадим Михайлович
RU2328878C2
Безалкогольный напиток для профилактики йоддефицитных состояний 2019
  • Схаляхов Анзаур Адамович
  • Сиюхов Хазрет Русланович
  • Тазова Зарета Тальбиевна
  • Лунина Людмила Викторовна
  • Чич Саида Казбековна
  • Мугу Ирина Гучевна
RU2709956C1
БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНАЯ ДОБАВКА К ПИЩЕ ДЛЯ ПРОФИЛАКТИКИ ЙОДНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ 2008
  • Мамцев Александр Николаевич
  • Байматов Валерий Нурмухаметович
  • Камилов Феликс Хусаинович
  • Пономарев Евгений Евгеньевич
  • Нестерова Анжелика Михайловна
  • Васильев Леонид Иванович
  • Пономарева Лилия Фаясовна
  • Лобырева Ольга Владимировна
  • Козлов Валерий Николаевич
RU2380984C1
СПОСОБ ПРОФИЛАКТИКИ ПОРАЖЕНИЯ РАДИОНУКЛИДАМИ ЙОДА И ОПТИМИЗАЦИИ ЙОДНОГО ОБМЕНА В ПОСТПРОФИЛАКТИЧЕСКИЙ ПЕРИОД 2002
  • Андрейчук Василий Петрович
  • Андрейчук Елена Викторовна
  • Лысенко Николай Петрович
  • Рогожина Лариса Васильевна
RU2323733C2
МАКАРОННЫЕ ИЗДЕЛИЯ БЫСТРОГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ 2000
  • Андрейчук В.П.
  • Максимов В.В.
RU2156582C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 212 155 C1

Реферат патента 2003 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНОЙ ДОБАВКИ К ПИЩЕ

Изобретение относится к технологии получения биологически активных соединений, а именно к способу йодирования белков природного происхождения, и может быть широко использовано для профилактики йододефицита в организме человека, в частности при производстве хлебобулочных, кондитерских, макаронных продуктов, молочных продуктов, фруктовых вод, витаминных и минеральных комплексов. Способ предусматривает смешивание белкового сырья с водным раствором неорганического йода с обработкой ферментами. В качестве белкового сырья используют смесь обезжиренного свежего молока и белков различного природного происхождения. Процесс осуществляют при 18-45oС реакционной смесью модифицированных ферментов, иммобилизированных на полупроницаемых мембранах или на инертных носителях, и комплексом минеральных солей с поддержанием рН раствора от 5-8. Далее осуществляют макро-, микро- и диафильтрацию раствора на ультрафильтрационной установке при рН 6,8-7,2. Процесс диафильтрации ведут при постоянном контроле остаточного количества свободного йода в растворе. Затем раствор йодированных белков подвергают стерилизующей микрофильтрации и сублимационной сушке с получением целевого продукта; изобретение обеспечивает упрощение и удешевление промышленного процесса получения неденатурированных растворимых йодированных пищевых белков без примесей химических реагентов и несвязанного йода с одновременным увеличением их выхода. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл.

Формула изобретения RU 2 212 155 C1

1. Способ получения биологически активной добавки к пище для профилактики йододефицита, представляющей собой йодированный белок природного происхождения с органически связанной формой йода, включающий процесс йодирования путем смешивания белкового сырья с водным раствором неорганического йода с обработкой ферментами, его последующую фильтрацию, а затем сушку полученного йодированного белка, отличающийся тем, что в качестве белкового сырья используют смесь обезжиренного свежего молока и белков природного происхождения в соотношении 1: (0,1-10), а водный раствор неорганического йода берут в соотношении (2-40): 1 к общему белку, обработку полученной смеси проводят в присутствии буферной смеси реагентов - комплекса минеральных солей смеси NaCl и фосфатов Na и К с поддержанием рН раствора 5-8 и при 18-45oС реакционной смесью ферментов, иммобилизованных на полупроницаемых мембранах или на инертных носителях, причем процесс ферментации осуществляют при непрерывном контроле свободного и органически связанного йода, после окончания процесса йодирования водный раствор белков сливают и производят его фильтрацию, которая включает макро-, микро- и последующую диафильтрацию раствора на ультрафильтрационной установке при рН 6,8-7,2, при этом процесс диафильтрации ведут при постоянном контроле остаточного количества свободного йода в растворе, затем раствор йодированных белков подвергают стерилизующей микрофильтрации и сублимационной сушке с получением целевого продукта. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что процесс диафильтрации осуществляют при 10-15oС.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2003 года RU2212155C1

СРЕДСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЙОДНОГО ОБМЕНА ИЛИ ПРОФИЛАКТИКИ ЙОДДЕФИЦИТНЫХ СОСТОЯНИЙ 1999
  • Цыб А.Ф.
  • Розиев Р.А.
  • Скворцов В.Г.
  • Клепов А.Н.
  • Скобелев И.В.
  • Ус П.П.
  • Кузин В.В.
  • Гончарова А.Я.
  • Бозаджиев Л.Л.
  • Григорьев А.Н.
RU2151611C1
СПОСОБ И ПРЕПАРАТ ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ ЙОДНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ 1999
  • Андрейчук В.П.
  • Андрейчук Е.В.
  • Андрейчук Д.В.
  • Тигранян Р.А.
RU2163127C1
МАКАРОННЫЕ ИЗДЕЛИЯ БЫСТРОГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ 2000
  • Андрейчук В.П.
  • Максимов В.В.
RU2156582C1
БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНАЯ ДОБАВКА 1999
  • Некрасова В.Б.
  • Беспалов В.Г.
  • Никитина Т.В.
  • Курныгина В.Т.
RU2165720C2
ЧАРД Т
Радиоиммунологические методы
- М.: Мир, 1981, с.60-68
HURBARD, A.L
and COHN, Z.A
The enzymatic iodination of the red cell membrane
- Journal of Cell biology, 1972, v.55, pp.390-405.

RU 2 212 155 C1

Авторы

Люблинский С.Л.

Савчик С.А.

Смирнов С.В.

Даты

2003-09-20Публикация

2002-07-18Подача