Способ получения микрокапсулированных нутрицевтиков Российский патент 2024 года по МПК A23P10/30 

Предлагаемое изобретение относится к области получения полимерных микрокапсул сферической формы в биотехнологических и химических производствах и представляет собой способ получения капсул из природных полимеров в виде сферических микрочастиц, содержащих жирорастворимые нутрицевтики.

Нутрицевтики представляют собой пищевые микроингредиенты, которые обладают высокой физиологической активностью в организме человека. К нутрицевтикам относят витамины, минералы, антиоксиданты и другие физиологически активные вещества, которые необходимы организму для нормального функционирования [1].

Нутрицевтики могут использоваться для профилактики и лечения различных заболеваний и повышения иммунитета. Важно отметить, что нутрицевтики не являются лекарственными средствами и не могут заменить полноценной диеты и терапии [2]. Большинство нутрицевтиков является лабильными по отношению к воздействию высоких температур, кислорода воздуха, ультрафиолету другим факторам, поэтому потребление необходимого количества важных биологически активных веществ только в составе пищи становится невозможным [3]. Для решения данной проблемы существуют специальные формы нутрицевтиков, которые обеспечивают их сохранность и биодоступность и представляют собой капсулы, таблетки, порошки, концентраты и прочие специализированные продукты, некоторые из них позволяют произвести «адресную доставку» компонента в нужный отдел желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) [4].

Известно, что кислотность среды желудка человека имеет pH=1,2, высокая концентрация кислоты способствует разрушению витаминов, вплоть до 70 % [5]. Биологические факторы также могут способствовать разрушению витаминов в желудке. Некоторые микроорганизмы, населяющие желудочно-кишечный тракт, могут разлагать и использовать витамины, что также может привести к их потере. Кроме того, некоторые лекарственные препараты, такие как антибиотики или препараты с антацидными свойствами, могут взаимодействовать с витаминами и ухудшать их усвоение, тем самым снижать эффективность комплексной терапии во время лечения [6-7]. В связи с чем возникает потребность использование различных протекторных форм, устойчивых к агрессивным кислым средам желудка и воздействию эндогенной микрофлоры.

Заявляемый способ получения микрокапсулированных нутрицевтиков, отличающийся тем, что инкапсулятом (действующим веществом) являются жирорастворимые нутрицевтики, а инкапсулянтом (материалом оболочки) — гель альгината натрия, способный к сферификации в растворе хлорида кальция.

Аналог 1.

Известен способ получения микрокапсул для доставки в макроорганизм (Патент на изобретение RU 2 409 384 C1 «Способ получения микрокапсул для доставки ДНК в макроорганизм», опубл. 20.01.2011), который позволяет получить сферические частиц с инкапсулированной ДНК для адресной доставки в микроорганизмы без разрушения целевого вещества. В данном изобретении в качестве материала «ядра-носителя» выступают пористые микрочастицы CaCO₃. Далее получают многослойное покрытие путем поочередного наслоения DEAE-декстран и κ-каррагинан на микрочастицы карбоната кальция. Полученные капсулы помешают в раствор ЭДТА до полного растворения материала «ядра». Данный способ предполагает возможность капсулирования только тех веществ, которые способны адсорбироваться на микрочастицах CaCO_3. Стоит отметить, что оболочка представляет собой многослойную структуру из поочередного наслоенных DEAE-декстрана и κ-каррагинана, избирательная растворимость которых не позволяет использовать микрокапсулы, полученные по этой технологии, для адресной доставки через ЖКТ.

Аналог 2.

Известен способ капсулирования лекарственных средств с механизмом повышения терапевтической эффективности (Патент на изобретения WO 2017/078557 A1 «Изготовление таблетки с механизмом повышения терапевтической эффективности лекарственного средства нанодозой аналога», опубл. 11.05.2017). Техническое решение этого изобретения предполагает производство таблетированных лекарственных субстанций, заключенных в несколько слоев (минимум 2) пленочного покрытия, один слой которого состоит из нанодозы аналога, имеющий разные побочные явления с лекарственным средством. Многослойные таблетки получают, используя роторный пресс, при рабочем давлении прессования 5 – 50 кН. Полученные капсулы имеют несколько слоев, содержащих основное действующее вещество и его аналоги (слой 1 и 2), и слой агара, отвечающий за протекторные функции и за время высвобождения основанного вещества (слой 3). Использование агара в качестве слоя-протектора увеличивает шанс преждевременного высвобождения лекарственного средства из-за соприкосновения с биологическими жидкостями и разрушения под влиянием кислой среды желудка.

Прототип

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является технология получения микрокапсул, описанный авторами (Патент на изобретение RU 2 359 662 C2 «Микрокапсулы» опубл. 03.03.2005), которые предлагают способ получения микрокапсул на водной основе, включающих растворенный активный ингредиент, капсулированный в гидрофобной защитной оболочке. В основе метода лежит растворение активного вещества лекарственного средства в водной фазе гидроколлоида или внесение активного вещества в расплавленную гидрофобную фазу. Диспергирование водных капель с активным веществом в гидрофобной среде приводит к образованию капсул после охлаждения смеси ниже температуры плавления гидрофобной среды. Готовые капсулы имеют размер 50–800 мкм, содержат от 5 до 50 водных капель с активным веществом. При этом размер капель составляет от 0,5 до 20 мкм. Недостатком данного метода капсулирования являются отсутствие возможности получения частиц с гидрофобными активными веществами, а также значительный разброс размера полученных частиц.

Технической проблемой, решаемой представляемым способом является получение сферических микрочастиц с инкапсулированными жирорастворимыми нутрицевтиками размером 20–100 мкм, материалом инкапсулянта при этом является 1-1,5 % гель альгината натрия.

Техническим результатом заявляемого изобретения является получение сферических микрочастиц с инкапсулированными жирорастворимыми нутрицевтиками с использованием установки «ЭФОР-2» с размером сферических микрочастиц от 20 до 100 мкм.

Технический результат заявляемого изобретения достигается тем, что в качестве инкапсулята используют жирорастворимые нутрицевтики, представляющие собой 0,1-5 % масляные субстраты физиологически активных пищевых микроингредиентов, с добавкой витамина Е в количестве 1,5-6%, а в качестве инкапсулянта — 1-1,5 % гель альгината натрия, способный к сферификации в 10-12 % растворе хлорида кальция, который дополнительно содержит 1-1,2 % пропиленгликоля, после проведения сферификации, полученные сферические микрочастицы промывают 96 % этиловым спиртом, затем декантируют и высушивают при температуре 25±2 °С, размер сферических микрочастиц составляет 20–100 мкм

При осуществлении изобретения в качестве инкапсулята используются жирорастворимые нутрицевтики, представляющие собой 0,1-5 % масляные субстраты физиологически активных пищевых микроингредиентов, с добавкой витамина Е в количестве 1,5-6%, а в качестве инкапсулянта — 1-1,5 % гель альгината натрия.

При использовании гелей альгината натрия с концентрацией более 1,5 % происходит слипание капсул и формирование крупных агломератов, а применение гелей с концентраций альгината натрия менее 1 % не является эффективным из-за низкой плотности геля, недостаточной для сферификации частиц (таблица 1).

Таблица 1. Влияние концентраций инкапсулянта (альгината натрия) на формирование и размер сферических микрочастиц

Концентрация инкапсулянта, % Размер сферических частиц, мкм <1,0 Частицы не формируются 1,0 10-50 1,1 10-50 1,2 15-40 1,3 20-60 1,4 30-100 1,5 50-100 >1,5 Формируются крупные агломераты

При использовании жирорастворимых нутрицевтиков с концентрацией физиологически активных пищевых микроингредиентов более 5 %, образование сферических микрочастиц не происходит, что связанно с высокой вязкостью инкапсулята. Использование инкапсулятов с концентрацией физиологически активных пищевых микроингредиентов менее 0,1 % экономически нецелесообразно (таблица 2).

Таблица 2. Влияние концентраций инкапсулята (жирорастворимые нутрицевтики) на формирование и размер сферических микрочастиц

Концентрация инкапсулята, % Размер сферических частиц, мкм <0,1 20-30 0,5 20-50 1,0 20-50 1,5 25-50 2,0 25-60 2,5 25-60 3,0 25-60 3,5 25-100 4,0 25-100 4,5 30-100 5,0 40-100 >5,0 Формирование сферических частиц не наблюдается

При использовании растворов хлорида кальция с концентрацией менее 10% на поверхности раствора может образовываться масляная пленка, что свидетельствует о снижении прочности поверхностного слоя образующихся сферических частиц. А при использовании растворов хлорида кальция с концентрацией более 12 % наблюдается преждевременная кристаллизация хлорида кальция и седиментация образующихся кристаллов (таблица 3).

Таблица 3. Влияние концентрации хлорида кальция на время его кристаллизации

Концентрация хлорида кальция, % Время кристаллизации, ч <10,0 - 10,0 8,0 11,0 4,5 12,0 2 13,0 -

Для увеличения сроков хранения полученных микрокапсул в инкапсуляты можно добавлять витамин Е, в виде пищевой добавки Е306, в количестве 1,5-6 % от массы жирорастворимых нутрицевтиков.

Изобретение поясняется следующими примерами.

Пример 1. В качестве инкапсулята используют раствор ретинола в масле с концентрацией основного вещества 1 %. В качестве инкапсулянта используют гель с концентрацией альгината натрия 1,1 %. Для получения сферических частиц используют установку «ЭФОР-2» с коаксиальной подачей растворов для инкапсулята и инкапсулянта, подачу осуществляют в 10 %-ный раствор хлорида кальция, содержащий 1,2 % пропиленгликоля. После сферификации микрокапсул и кристаллизации хлорида кальция их промывают 96 %-ным этиловым спиртом, затем декантируют и высушивают при температуре 25±2 °С.

Пример 2. В качестве инкапсулята используют 2 %-ный масляный раствор витамина D, к которому предварительно добавлен витамин Е, в виде пищевой добавки Е306, в количестве 1,5 % от массы инкапсулята. В качестве инкапсулянта используют гель с концентрацией альгината натрия 1,0 %. Для получения сферических частиц используют 12 %-ный раствор хлорида кальция, содержащий 1,0 % пропиленгликоля. Получение микрокапсул проводят аналогично примеру 1.

Пример 3. В качестве инкапсулята используют смесь жирорастворимых витаминов в персиковом масле с суммарным содержанием физиологически активных пищевых микроингредиентов 5 %. В качестве инкапсулянта используют гель с концентрацией альгината натрия 1,2 %. Для получения сферических частиц используют 11 %-ный раствор хлорида кальция, содержащий 1,5 % пропиленгликоля. Получение микрокапсул проводят аналогично примеру 1.

Список литературы

1. Губина, Т. О., Горелик О. В. Классификация биологически активных кормовых добавок-нутрицевтиков //молодежь и наука. – 2017. – №. 4-2. – С. 36-44.

2. Хеннинг, А. Минеральные вещества, витамины, биостимуляторы в кормлении сельскохозяйственных животных. – М.: Колос, 2012.

3. Ладыгин, В. Г. Пути биосинтеза, локализация, метаболизм и функции каротиноидов в хлоропластах различных видов водорослей / В. Г. Ладыгин // Вопросы современной альгологии. – 2015. – 87 с.

4. Милованова, Л. Н. Технология изготовления лекарственных форм / Л. Н. Милованова. – Ростов-на-Дону: Медицина, 2002. – 447 с.

5. Коротько, Г. Ф. Желудочное пищеварение в технологическом ракурсе //Кубанский научный медицинский вестник. – 2006. – №. 7-8. – С. 17-21.

6. Горбунова Н. В., Банникова А. В. Практические аспекты создания и исследование инкапсулированных форм аскорбиновой кислоты в условиях ферментативного гидролиза //Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов. – 2016. – №. 2. – С. 37.

7. Филатов, Ю.Н. Электроформование волокнистых материалов (ЭФВ-процесс) /Ю.Н. Филатов. - М.: ГНЦ РФ НИФХИ им. Л.Я. Карпова. - 1997. - 231 с.

8. Демидова, М. А. Определение рациональных режимов электроформования с использованием коаксиальной прядильной головки / М. А. Демидов, Д. Б. Рыклин, В. М. Азарченко // УО ВГТУ – 2019.

Изобретение относится к области получения полимерных микрокапсул сферической формы в биотехнологических и химических производствах. Предлагается способ, в котором в качестве инкапсулята используют жирорастворимые нутрицевтики, представляющие собой 0,1-5% масляные субстраты физиологически активных пищевых микроингредиентов, с добавкой витамина Е в количестве 1,5-6%. В качестве инкапсулянта используют 1-1,5% гель альгината натрия, способный к сферификации в 10-12% растворе хлорида кальция, который дополнительно содержит 1-1,2% пропиленгликоля. Полученные сферические микрочастицы промывают 96% этиловым спиртом, затем декантируют и высушивают при температуре 25±2°С. Размер сферических микрочастиц составляет 20–100 мкм. Изобретение обеспечивает получение сферических микрочастиц с инкапсулированными жирорастворимыми нутрицевтиками. 3 табл., 3 пр.

Способ получения микрокапсулированных нутрицевтиков, в котором в качестве инкапсулята используются жирорастворимые нутрицевтики, представляющие собой 0,1-5% масляные субстраты физиологически активных пищевых микроингредиентов, с добавкой витамина Е в количестве 1,5-6%, а в качестве инкапсулянта - 1-1,5% гель альгината натрия, способный к сферификации в 10-12% растворе хлорида кальция, который дополнительно содержит 1-1,2% пропиленгликоля, отличающийся тем, что полученные сферические микрочастицы промывают 96% этиловым спиртом, затем декантируют и высушивают при температуре 25±2°С, размер сферических микрочастиц составляет 20–100 мкм.