Способ получения композиции хелатных комплексов металлов-микроэлементов Российский патент 2025 года по МПК A23L33/165 A23J3/00 A23J3/10 A23L33/19 A23L35/00 

Изобретение относится к медицинской и пищевой промышленности, а именно к композиции для профилактики нарушений и оптимизации минерального обмена, содержащей в качестве действующего вещества микроэлементы в форме хелатов на основе мицеллярного казеина.

Известны пищевые комплексы на основе жидких гидролизатов белка, обогащенные микроэлементами, такими как фосфаты, калий, марганец, медь, кальций, магний, медь, кальций, магний, железо, кобальт, цинк, или аминокислоты - метионин или лизин (WO 00/4984, A23J 3/00).

Известен хелатный пищевой комплекс, получаемый с использованием эндотермического низкотемпературного синтеза хелатных соединений макро-и микроэлементов с гидролизатами белков путем взаимодействия гидролизованного белка с макро- или микроэлементом в составе неорганической соли при величине рН 7,0-7,4, в результате чего образуется хелатное соединение, легко всасываемое и усвояемое через желудочно-кишечный тракт (WO 87/02867, А 23 J 3/00). В качестве микроэлементов могут быть использованы кальций, магний, железо, цинк, медь, ванадий, кобальт, марганец, хром, селен, германий или литий.

Недостатком изобретения является возможное наличие в его составе значительного количества не связанных с органическими компонентами неорганических солей макро- и микроэлементов, что снижает их усвоение и повышает риск побочного, нежелательного действия при возможных передозировках.

Наиболее близким аналогом заявляемого технического решения является хелатный пищевой комплекс на основе гидролизата молочного белка (преимущественно, гидролизата сывороточного молочного белка или цельного молочного белка или гидролизата казеина) и солей микроэлементов (преимущественно, хлорид цинка, хлорид меди, хлорид марганца, хлорид хрома, хлорид кобальта), содержащий микроэлементы в интервале концентраций 1-30 мг/г, из которых не менее 90% находятся в органической форме (патент RU 2243677).

Недостатком этой композиции является то, что широкий спектр высокомолекулярных соединений, особенно в составе «ферментативного гидролизата сывороточных белков и казеина» (как указано в вышеупомянутом патенте), является разнородным материалом, который чрезвычайно трудно стандартизировать для последующего получения однородного и стандартизированного продукта, способного поставлять микроэлементы в организм человека и животных.

Более целесообразным представляется использование в качестве основы для создания хелатов стандартизированных белков в нативной форме, таких, как мицеллярный казеин.

При получении мицеллярных казеинов используются ультрафильтрационные мембраны, размер пор которых обеспечивает удержание практически всех белков молока, при максимальном удалении небелковых компонентов. Используя мембраны разного размера, можно получать мицеллярные казенны с заданными физико-химическими свойствами, такими как растворимость, жиро- и влагоудерживание, эмульгирование, а также выполнять ряд технологических функций в пищевых системах (Kumar Р, Sharma N, Ranjan R, Kumar S, Bhat ZF, Jeong DK. Perspective of membrane technology in dairy industry: A review. Asian-Australasian Journal of Animal Science. 2013;26(9): 1347-1358. https://doi.org/10.5713/ajas.2013.13082).

Поэтому весьма актуальной является задача создания композиции для профилактики и оптимизации минерального обмена, содержащей хелатный комплекс повышенной эффективности.

В ходе проведенных исследований поставленная задача была решена путем создания композиции для профилактики нарушений и оптимизации минерального обмена, включающей стандартизированный белок и микроэлементы, связанные в хелатные комплексы при этом в качестве белка композиция содержит мицеллярный казеин, концентрация микроэлементов составляет 0,01-100 мг микроэлементов на грамм композиции, из которых не менее 90% микроэлементов связаны химически с мицеллярным казеином, в сочетании с фармацевтически приемлемым носителем.

Предпочтительно, что в качестве микроэлементов композиция включает кальций, магний, железо, цинк, медь, марганец, хром, кобальт.

Предпочтительно, что композиция выполнена в виде или капсул, или таблеток, или порошка, или растворов, или входит в состав витаминно-минеральных комплексов.

Новым техническим результатом при использования предлагаемого состава является повышение его эффективности за счет повышения уровня стандартизованности, в частности однородности размера частиц, что позволяет эффективно использовать предлагаемый состав для профилактики нарушений и оптимизации минерального обмена.

Технический результат, достигаемый предлагаемым составом, обусловлен его новыми свойствами, обнаруженными при проведении исследований.

Используемый в предлагаемой композиции мицеллярный казеин по своим физико-химическим свойствам превосходит сычужный казеин и все виды смесей белков животного и растительного происхождения - яичный альбумин, молочные или сывороточные белки, гемоглобины, соевый белок, дрожжевые белки и гидролизаты этих белков. Это связано с тем, что молекулы мицеллярного казеина однородны по размеру и обладают растворимостью, близкой к 100%.

Однородностью и сохранением нативных свойств обусловлена и высокая эффективность хелатов микроэлементов на основе мицеллярного казеина, поскольку мицеллярный казеин обладает растворимостью, близкой к 100% и сохраненными нативными свойствами белка, что обеспечивает возможность проведения «мягкого хелатирования», при значениях рН раствора, сохраняющих нативную структура белка. Сохранность нативной структуры белка обеспечивают и выбранные диапазоны концентраций реагентов, и порядок их внесения, что позволяет избежать воздействия экстремальных концентраций высокоактивных веществ на белок. В таблице 2 показаны растворимость хелатов на основе мицеллярного казеина и размеры частиц хелатов.

За счет перечисленных преимуществ композиции хелатных комплексов на основе мицеллярного казеина показывают высокую эффективность в профилактики нарушений и оптимизации минерального обмена, что продемонстрировано в нашем эксперименте.

Заявленную композицию получают следующим образом.

Хелатные комплексы производят из мицеллярного казеина, полученного из молока микрофильтрацией, и растворимых солей металлов-микроэлементов (кальция, магния, цинка, меди, железа, марганца, хрома, кобальта).

К 5-20% водному раствору мицеллярного казеина прибавляют раствор хлорида металла или нескольких металлов с концентрацией 40-50% при соотношении массы белка к массе соли 5:1 -3:1, далее выдерживают смесь в течение 40-120 минут, при температуре 30-60°С и рН 7,5-9,4 при перемешивании и при непрерывном контроле и поддержании заданного значения рН титрованием, затем очищают полученный водный раствор хелатов мицеллярного казеина от оставшихся неорганических солей микрофильтрацией и диафильтрацией с сублимационной или распылительной сушкой.

В результате осуществления описанного технологического процесса, получают хелатные комплексы, в которых не менее 90% микроэлемента связано с пептидными структурами мицеллярного казеина. Концентрацию микроэлементов в продукте определяют методом атомно-абсорбционной спектрометрии. Общее содержание микроэлементов в продукте составляет 1-10% и зависит от совокупности условий синтеза.

Готовый продукт представляет собой однородный мелкодисперсный порошок от светло-бежевого до светло-коричневого цвета, синего - для комплексов с медью, вкус - горьковатый, запах - слабый, специфический, растворимость в воде - легко растворим, в органических растворителях - практически нерастворим.

Высушенные хелаты на основе мицеллярного казеина, в количестве, обеспечивающем суточную потребность в микроэлементах смешивают с приемлемыми носителями. Полученную смесь или фасуют в виде порошка, или таблетируют и фасуют, или помещают в капсулы, например твердые желатиновые капсулы для медицинских препаратов, и фасуют, или растворяют в воде и разливают по флаконам.

Ниже приведены примеры изготовления предлагаемой композиции в виде витаминно-минеральных комплексов.

Пример 1. Композиция хелата кальция-магния на основе мицеллярного казеина.

Высушенный хелат кальция-магния (содержание кальция 10%, магния 5%) на основе мицеллярного казеина в количестве 5000 мг, вносится в батончики, содержащие в качестве наполнителей дополнительные белки, углеводы и жиры, а также премиксы витаминов и минеральных компонентов. Полученная композиция массой 10-50 г содержит 500 мг кальция и 250 мг магния, из которых не менее 450 мг кальция и 225 мг магния (90%) связаны химически с мицеллярным казеином.

Пример 2. Композиция мультиминеральная, содержащая хелаты железа, цинка, меди, кобальта, хрома, марганца на основе мицеллярного казеина.

Высушенный хелат железа (содержание железа 4%) на основе мицеллярного казеина в количестве 250 мг, высушенный хелат цинка (содержание цинка 5%) на основе мицеллярного казеина в количестве 100 мг, высушенный хелат меди (содержание меди 3%) на основе мицеллярного казеина в количестве 50 мг, высушенный хелат марганца (содержание марганца 4%) в количестве 50 мг, высушенный хелат кобальта на основе мицеллярного казеина (содержание кобальта 1%) в количестве 10 мг, высушенный хелат хрома на основе мицеллярного казеина (содержание хрома 1%) в количестве 25 мг, смешивают с носителями, а также премиксами витаминов и минеральных компонентов и фасуется в виде капсул, таблеток.

Полученная композиция массой 0,9-2 г содержит 10 мг железа, 5 мг цинка, 1,5 мг меди, 2 мг марганца, 50 мкг кобальта, 25 мкг хрома. 90% каждого микроэлемента связаны химически с мицеллярным казеином.

Пример 3. Композиция хелата магния на основе мицеллярного казеина.

Высушенный хелат магния на основе мицеллярного казеина в количестве 10 г (магния 3%) смешивают с премиксами витаминов и минеральных компонентов и ароматизаторов, в качестве носителя используют сахарозу. Полученный продукт применяют как порошок для приготовления напитка.

Полученная композиция массой 15-25 г содержит 300 мг магния, из которых не менее 270 мг магния (90%) связано химически с мицеллярным казеином.

Ниже приведены примеры составов данных композиций. Форма препарата, выпускаемая в таблетках для рассасывания (пример 2).

Масса таблетки: 1000 мг

Состав:

Высушенный хелат железа (содержание железа 4%) на основе мицеллярного казеина в количестве 250 мг,

высушенный хелат цинка (содержание цинка 5%) на основе мицеллярного казеина в количестве 100 мг,

высушенный хелат меди (содержание меди 3%) на основе мицеллярного казеина в количестве 50 мг,

высушенный хелат марганца (содержание марганца 4%) в количестве 50 мг, высушенный хелат кобальта на основе мицеллярного казеина (содержание кобальта 1%) в количестве 10 мг,

высушенный хелат хрома на основе мицеллярного казеина (содержание хрома 1%) в количестве 25 мг, колекальпиферол концентрат - 3 мкг, сорбитол 450 мг, стеарат магния -10 мг.

Порошок, в стиках. масса 18 г (пример 3)

Состав:

сахароза - 6-17,6 г,

соль пищевая - 0,1-0,28 г,

витамин С - 15-43 мг,

витамин В3-3-8 мг,

витамин Е - 2-6 мг,

витамин В 5 - 1-3 мг,

витамин В6 - 0,01-0,61 мг,

витамин В2 - 0,01-0,61 мг,

витамин В1 - 0,01-0,6 мг,

витамин В9 - 0,1 мг,

витамин В12 - 0,001 мг,

высушенный хелат магния (содержание магния 3%) - 1000 мг,

ароматизатор - 0,1-0,2 г.

Пример 4.

Отличается от примера 2 тем, что высушенный хелат кальция-магния используют для приготовления активной кормовой добавки, содержащей также колекальциферола концентрат, смешивая их с сахарозой и/или крахмалом. Полученный порошок фасуют в стик-пакеты.

Способ профилактики нарушений и оптимизации минерального обмена основан на применении композиций, представленные в примерах 1-4. Целесообразным является прием 1-3 раза в день композиций на протяжении 3-12 недель.

Для доказательства эффективности препаратов с хелатами на основе мицеллярного казеина были проведены биологические эксперименты в соответствии с рекомендациями МУК 2.3,2.721 "Определение безопасности и эффективности биологически активных добавок к пище". Эксперимент проводили на самцах крыс линии Вистар массой 200 г, n=9-10 в каждой группе.

Экспериментальная модель остеопороза.

Остеопороз моделировали ежедневным введением преднизолона в количестве 1 мг через зонд в течение 4 недель.

На 29 день под хлороформным наркозом животных декапитировали, получали сыворотку крови и выделяли бедренные кости и поясничные позвонки для дальнейшего биохимического исследования.

Для изучения эффективности действия композиции в качестве профилактики экспериментального остеопороза и его лечения животных делили на 4 группы. Группа интактных животных включала крыс, не получавших никаких препаратов. Группа контроля включала животных, которым вводили преднизолон по вышеуказанной методике в течение 28 дней. Животные двух опытных групп ежедневно употребляли с пищей композицию (пример 1), состоящую из: высушенный хелат кальция-магния - 1500 мг, колекальциферол концентрат - 3 мкг, сорбитол - 450 мг, стеарат магния -10 мг, распределяемую таким образом, чтобы суточная доза каждого животного содержала Са - 0,03 г, Mg - 0,02 г, витамина Д - 0,0002 мг.Крысы первой опытной группы употребляли добавку в течение 28 дней одновременно с введением преднизолона (первая опытная группа). Крысы второй опытной группы употребляли добавку в течении 28 дней после 4 недель введения преднизолона.

Методы экспериментального исследования.

Определение показателей кальций-фосфорного обмена оценивали по уровню концентрации в сыворотке крови общего кальция и неорганического фосфора, а также по уровню их экскреции с мочой за сутки.

Определение кальция и фосфора проводили спектрофотометрическим методом с использованием методов и наборов реактивов "Кальций-Ново" и "Фосфор-Ново" соответственно. Измерения проводили на спектрофотометре "UV-1601" фирмы Shimadzu. Для измерений использовали кварцевые кюветы толщиной 1 см. Определение кальция вели при длине волны 650 нм, определение фосфора - при 340 нм.

Для проведения анализа на содержание кальция, магния в костях использовали сухое сожжение. Количество солей Са и Mg в костях определяли с использованием системы капиллярного электрофореза "Капель-205".

Статистическая обработка результатов биохимических и биомеханических исследований проводилась методом дисперсионного анализа.

Результаты экспериментального исследования:

Как известно, в патогенезе развития глюкокортикоидного остеопороза определенную роль играют нарушения кальций-фосфорного обмена, касающиеся прежде всего костной ткани и сыворотки крови. Наши исследования показали, что у контрольной группы животных, получавших в течение 28 дней глюкокортикоиды, произошло существенное снижение уровня кальция в сыворотке крови.

При введении композиции, содержащей значительное количество кальция, магния и витамина Д, выявлено отчетливое нормализующее его влияние. Содержание кальция в сыворотке крови характеризовалось как нормальное и соответствовало таковому у интактных животных.

Примечание: р<0,01 (ошибка определения среднего)

Результаты исследования кальция и магния в костной ткани представлены в таблице 4.

Введение преднизолона в течение 4 недель вызывало снижение содержания и кальция и магния в костной ткани более, чем на 15%.

Одновременный прием композиции во время введения преднизолона полностью снимал эффект глюкокортикоида (группа Экспериментальная 1), так же, как и прием композиции в течение 28 дней после моделирования остеопороза (группа Экспериментальная 2).

Результаты исследований показывают, что композиции, содержащие хелаты микроэлементов на основе мицеллярного казеина, эффективны для профилактики нарушений и оптимизации минерального обмена.

Изобретение относится к медицинской и пищевой промышленности. Предложен способ получения композиции хелатных комплексов металлов-микроэлементов. Согласно изобретению к 5-20% водному раствору мицеллярного казеина прибавляют раствор хлорида металла-микроэлемента или нескольких металлов-микроэлементов с концентрацией 40-50% при соотношении массы белка к массе соли 5:1 - 3:1. Далее выдерживают смесь в течение 40-120 минут при температуре 30-60°С и рН 7,5-9,4 при перемешивании и при непрерывном контроле и поддержании заданного значения рН титрованием. Затем очищают полученный водный раствор хелатов мицеллярного казеина от оставшихся неорганических солей микрофильтрацией и диафильтрацией с сублимационной или распылительной сушкой. Высушенные хелаты на основе мицеллярного казеина в количестве, обеспечивающем суточную потребность в микроэлементах, смешивают с фармацевтически приемлемым носителем. Причем в качестве металлов-микроэлементов используют кальций, магний, цинк, медь, железо, марганец, хром, кобальт. При этом концентрация микроэлементов в полученной композиции составляет 0,01-100 мг микроэлементов на грамм композиции. Причем не менее 90% микроэлементов связаны химически с мицеллярным казеином. Изобретение направлено на повышение эффективности композиции хелатных комплексов металлов-микроэлементов за счет однородности размера частиц. 3 табл., 4 пр.

Способ получения композиции хелатных комплексов металлов-микроэлементов, характеризующийся тем, что к 5-20% водному раствору мицеллярного казеина прибавляют раствор хлорида металла-микроэлемента или нескольких металлов-микроэлементов с концентрацией 40-50% при соотношении массы белка к массе соли 5:1 - 3:1, далее выдерживают смесь в течение 40-120 минут при температуре 30-60°С и рН 7,5-9,4 при перемешивании и при непрерывном контроле и поддержании заданного значения рН титрованием, затем очищают полученный водный раствор хелатов мицеллярного казеина от оставшихся неорганических солей микрофильтрацией и диафильтрацией с сублимационной или распылительной сушкой, высушенные хелаты на основе мицеллярного казеина в количестве, обеспечивающем суточную потребность в микроэлементах, смешивают с фармацевтически приемлемым носителем, причем в качестве металлов-микроэлементов используют кальций, магний, цинк, медь, железо, марганец, хром, кобальт, при этом концентрация микроэлементов в полученной композиции составляет 0,01-100 мг микроэлементов на грамм композиции, из которых не менее 90% микроэлементов связаны химически с мицеллярным казеином.