Спосіб отримання стабілізованого функціонального харчового продукту на основі біологічно активних речовин кореневих бульб якона (smallanthus sonchifolius poepp. & endl.)

Реферат: Винахід належить до способу отримання стабілізованого функціонального харчового продукту на основі біологічно активних речовин кореневих бульб якона (Smallanthus Sonchifolius Poepp. & UA 112625 C2 (12) UA 112625 C2 Endl.), причому використовують подрібнені сухі субстанції кореневих бульб якона. Порошок з кореневих бульб якона, у кількості, що в перерахунку дорівнює дозі 0,5 г/кг маси тіла, розчиняють у воді, після чого до отриманої суспензії додають поверхнево-активний біокомплекс на основі продуктів біосинтезу штаму Pseudomonas sp. 17 (PS-17) у концентрації 0,00001 г/мл. UA 112625 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до фармацевтичної промисловості та біотехнології, зокрема одержання комплексних стабілізованих функціональних харчових продуктів на основі біологічно активних сполук рослинного походження та біогенних поверхнево активних речовин з антидіабетичною дією. Відомий спосіб, за яким отримують водні та водно-спиртові суспензії, а також надкритичний флюїдний екстракт з надземної частини рослини сосюреї (Saussurea) родини айстрові (Asteraceae) (патент RU № 2464036, МПК А61К, А61Р, 2012). Спосіб одержання полягає в подрібненні надземної частини сосюреї до одержання однорідного порошку, який додають до води з розрахунку 0,2-2,5 г/кг маси тіла тварини. Для стабілізації одержаних суспензій додають 1 % розчин крохмалю. Спосіб має ряд недоліків. Крохмаль має низьку термолабільність, внаcлідок чого відбувається сильне пошкодження нативної структури крохмальних зерен, що призводить до утворення клейстеру і в кінцевому результаті погіршує всмоктування біологічно активних речовин. Використання 1 % розчину крохмалю може викликати алергічні реакції внаслідок індивідуальної непереносимості даного компонента. Найближчим за технічною суттю - прототипом є спосіб отримання стабільних водорозчинних препаратів, збагачених біологічно активними речовинами, з певною спеціально підібраною комбінацією молекул поверхнево-активних речовин (RU № 2388491, МПК А61К, 2009). Як вихідний матеріал використовують неводні екстракти або сухі субстанції природних об'єктів, а саме: концентрату Xotrien, який, складається з багатокомпонентної суміші токоферолів і токотриєнолів і суміші хлорофілів, отриманої із субстанції морепродуктів, подрібнених до нанорозмірів, а також водорозчинних форм біологічно активних препаратів, отриманих гомогенізацією біологічно активних компонентів у поверхнево-активних речовинах з подальшим внесенням отриманої композиції у водну фазу. Як поверхнево-активні речовини використовують полівініловий спирт і поліетиленгліколі ПЕГ-35 та ПЕГ-40. Стабілізацію проводять при температурах 60-100 °C. Недоліком способу є використання таких поверхнево-активних речовин, як поліетиленгліколі та полівініловий спирт, парентеральне введення яких не завжди є індиферентне для організму, викликає ураження нирок та органів зору, діарею, метеоризм, нудоту, алергічні реакції тощо. В основу винаходу поставлена задача удосконалити спосіб отримання стабілізованого функціонального харчового продукту на основі біологічно активних речовин кореневих бульб якона (Smallanthus sonchifolius Poepp. & Endl.) шляхом додавання до порошку кореневих бульб якона поверхнево активного біокомплексу на основі продуктів біосинтезу штаму Pseudomonas sp. 17 (біоПАР, PS-17), що дасть змогу одержати стабілізовану дрібнодисперсну суспензію, яку легко уводити через зонд дослідним тваринам та підвищити точність дозування і біодоступність діючих речовин. Поставлена задача вирішується тим, що у способі отримання стабілізованого функціонального харчового продукту на основі біологічно активних речовин кореневих бульб якона (Smallanthus Sonchifolius Poepp. & Endl.), за яким як вихідний матеріал використовують подрібнені сухі субстанції природних об'єктів, причому як природний об'єкт використовують кореневі бульби якона, порошок, з якого у кількості, що в перерахунку дорівнює дозі 0,5 г/кг маси тіла тварини, розчиняють в 1 мл води, після чого до отриманої суспензії додають поверхнево-активний біокомплекс на основі продуктів біосинтезу штаму Pseudomonas sp. 17 (PS-17) у концентрації 0,00001 г/мл або порошок кореневих бульб якона, обробляють біокомплексом PS-17 з розрахунку 0,00001 г на 0,075 г порошку якона, після чого його додають у воду. З літературних джерел (Ledur Alles M. J., Tessaro І. С. Physicochemical characterization of Saccharides Powder Obtained from Yacon Roots (Smallanthus sonchifolius) by Membrane Technology // Braz. Arch. Biol. Technol. 2013. vol. 56. n.6: P. 1024-1033), відомо використання біологічно активних речовин кореневих бульб якона як функціонального харчового продукту, проте автори вперше запропонували використати кореневі бульби якона у формі стабілізованої суспензії, як основи для створення функціонального харчового продукту, що відповідає критерію "Новизна". Суттєвими відмінностями винаходу є: - використання порошку із висушених кореневих бульб якона як вихідної речовини; - використання біокомплексу на основі продуктів біосинтезу штаму Pseudomonas sp. 17 (PS17). Переваги способу: 1) простий і нетривалий процес виготовлення; 1 UA 112625 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2) рослинна сировинна є невибагливою та добре пристосованою до росту в кліматичних умовах України; 3) стабілізація препарату проводиться при кімнатній температурі, що дозволяє уникнути руйнування біологічно активних речовин; 4) біокомплекс PS-17 є екологічно безпечним, не токсичним та стабільний у широкому діапазоні рН і температури; Отриманий продукт можна використовувати як монотерапію цукрового діабету у поєднанні з дієтотерапією та як допоміжний засіб у поєднанні з пероральними та парентеральними засобами. Фіг. 1. Водні суспензії порошку якона через 15 хвилин після приготування: 1 - контроль (водна суспензія); 2 - водна суспензія порошку якона, до якої додано біокомплекс PS-17 у концентрації 0,00001 г/мл; 3 - водна суспензія порошку якона, до якої додано біокомплекс PS-17 у концентрації 0,00002 г/мл; 3 - водна суспензія порошку якона, до якої додано біокомплекс PS17 у концентрації 0,00003 г/мл. Фіг. 2. Налипання суспензій порошку якона на стінках пробірок: 1 - контроль (водна суспензія); 2 - водна суспензія порошку якона, до якої додано біокомплекс PS-17 у концентрації 0,00001 г/мл; 3 - водна суспензія порошку якону, до якої додано біокомплекс PS-17 у концентрації 0,00002 г/мл; 3 - водна суспензія порошку якона, до якої додано біокомплекс PS-17 у концентрації 0,00003 г/мл. Фіг. 3. Порошок якона: 1 - без обробки розчином біоПАР; 2 - після попередньої обробки розчином біоПАР. Фіг. 4. Порівняння водних суспензій якону без попередньої обробки порошку якону та з нею: 1 - порошок якона у воді (контроль); 2 - порошок якона у воді з додаванням розчину біоПАР у концентрації 0,00001 г/мл; 3 - порошок якона у воді з додаванням біокомплексу PS-17 у концентрації 0,00002 г/мл; 4 - порошок якона у воді з додаванням біокомплексу PS-17 у концентрації 0,00003 г/мл; 5 - порошок якона, який був попередньо оброблений біокомплексом PS-17 з розрахунку 0,00001 г на 0,075 г порошку якона після чого була приготована водна суспензія. Використання водних розчинів порошку, отриманих з рослинної сировини, для різних досліджень вимагає отримання стійких суспензій, що дасть змогу вирішити проблему їх перорального уведення і чіткого дотримування дозування. Отримані водні суспензії порошку -3 -2 якона належать до грубих суспензій з розміром часток 5·10 -1·10 см. Така суспензія є неструктурованою та нестійкою. Для неї характерна швидка седиментація. Відносно великі частинки порошку якона не здатні протистояти дії сили тяжіння і відповідно суспензія швидко розпадається та утворюється осад. Така система є седиментаційно кінетично нестійкою. У таких агрегативно нестійких суспензіях осідання відбувається значно швидше внаслідок утворення великих агрегатів частинок, що між собою злипаються, тобто відбувається їхня коагуляція. Сили зчеплення між ними є співрозмірні з їх силою тяжіння. З фіг. 1 видно, що контрольний препарат швидко розшаровується і частинки порошку якона осідають. Серед широкого спектра перспективних мікроорганізмів-продуцентів поверхнево-активних речовин великої уваги заслуговують представники роду Pseudomonas, які синтезують позаклітинні рамноліпіди з високою поверхневою, емульгувальною та піноутворювальною активністю. Біогенні поверхнево-активні речовини PS-17 є продуктом біосинтезу культури Pseudomonas sp. PS-17 з колекції мікроорганізмів відділення фізико-хімії ГК ІнФОВ ім. Л.М. Литвиненка НАН України, одержання якого описано в патенті (патент UA № 71792 A, C12R 1/38, C12N 1/02, 2004). Штам-продуцент культивувують у колбах Ерленмейєра (750 мл), з робочим об'ємом 150 мл на ротаційній качалці (220 об./хв) при температурі 30 °C на рідкому поживному середовищі (г/л): NaNO3-4,0; К2НРО4×3Н2О-2,0; КН2РО4-1,2; MgSO4×7H2O-0,5; цитрат Na-2,0. Джерело вуглецю-гліцерин-30 г/л. Термін культивування - 5 діб. Поверхнево-активний біокомплекс PS виділяють із супернатанту культуральної рідини штаму Pseudomonas sp. PS-17 кислотним осадженням (10 % НСl) при рН 3,0. Отриманий осад витримують при 4 °C протягом ночі, відділяють центрифугуванням (8000 об./хв., 20 хв.), сушать у вакуумі до постійної маси. Згідно з токсикологічним паспортом середньосмертельна доза (ЛД50) біокомплексу PS за умови внутрішньошлункового уведення культуральної рідини для білих щурів і мишей складає 10 г/кг, і належить до речовин 4 класу небезпеки [Токсиколого-гігієнічний паспорт біопрепарату PS (біоПАР PS). - Львів, 2004. – 11 с. (Протокол експертизи Львівського національного медичного університету ім. Данила Галицького, кафедра гігієни та профілактичної токсикології № 01 від 27.01.2004 р.)]. З огляду на це застосовують біокомплекс PS у концентраціях 0,000010,00003 г/мл, що є нетоксичними для тварин і людини. 2 UA 112625 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 З метою отримання стабілізованого функціонального харчового продукту на основі біологічно активних речовин кореневих бульб якона водну суспензію порошку якона змішують з біокомплексом PS-17 в різних концентраціях: 0,00001 г/мл, 0,00002 г/мл, 0,00003 г/мл, що сприяє підвищенню агрегаційної стійкості даної системи. Біогенні поверхнево активні речовини широко застосовуються у фармації, оскільки є екологічно безпечні, не токсичні, стабільні у широкому діапазоні рН і температурі, здатні емульгувати, солюбілізувати, міцелоутворювати. Завдяки дифільній будові молекули ПАР і здатності приєднуватися як до гідрофільних, так і до гідрофобних поверхонь, поверхня часток порошку якона стає більш змочуваною, а отримана суспензія стабілізованою (фіг. 1 (2-4)). Водна суспензія кореневих бульб якона, до якої додають біокомплекс PS-17 у концентрації 0,00001 г/мл, утворює стійку суспензію, яка залишається стабільною упродовж 15 хв. При застосуванні біокомплексу PS-17 у концентраціях 0,00002 г/мл і 0,00003 г/мл виявлено аналогічний ефект. Такий час є абсолютно достатнім для уведення фітопрепарату тварині через зонд. Додавання до водних суспензій біокомплексу PS-17 за всіх досліджених концентрацій зумовлює підвищення змочуваності частинок порошку якона, що перешкоджає їхній адсорбції на стінках скляних пробірок (фіг. 2). Така властивість біокомплексу істотно полегшує уведення отриманих препаратів у шлунково-кишковий тракт піддослідним тваринам без втрати активної субстанції на стінках катетерів і забезпечує відтворюваність експериментів. Іншим способом отримання стабілізованого функціонального харчового продукту на основі біологічно активних речовин кореневих бульб якона є додавання біогенних поверхневоактивних речовин біокомплексу PS-17 до подрібненого порошку кореневих бульб якона з розрахунку 0,00001 г на 0,075 г порошку якона. Порошок після обробки біокомплексом PS-17 не змінює свій вигляд. Це дає можливість уводити біокомплекс PS-17 не тільки до готової водної суспензії якона, але і обробляти порошок якона перед виготовленням водної суспензії. Це також має значення для виготовлення капсул порошку якона, який містить біокомплекс PS-17, з метою отримання препарату із стабільними властивостями (фіг. 3). Обидва способи отримання стабілізованого функціонального харчового продукту на основі біологічно активних речовин кореневих бульб якону (попередня обробка порошку якона біокомплексом PS-17 та додавання біокомплексу до суспензій порошку кореневих бульб якона) дають можливість отримання водної суспензії, яка є стабільна упродовж 15 хв. Тобто, спосіб застосування біокомплексу PS-17 немає особливого значення для отримання стабілізованих суспензій (Фіг. 4). Проте, спосіб обробки порошку є зручнішим для розроблення технології отримання капсульованих форм біопрепаратів. Спосіб можна проілюструвати прикладами: Приклад 1. З літературних джерел (Nascimento da F. Extraction, quantification and degree of polymerization of yacon (Smallanthus sonchifolia) fructans-Brazil. 2015. P. 1783-1789), відомо спосіб одержання водних суспензії кореневих бульб якона, а саме: кореневі бульби якона вагою від 180-500 г інтродуковані у Київській області, збирають восени, ретельно промивають водою, висушують при кімнатній температурі протягом 2 місяців, нарізають дрібними кружальцями діаметром 2-3 см і товщиною 0,2-0,3 см та подрібнюють за допомогою подрібнювача ріжучої і розпилючої дії протягом 3-5 хв. до одержання однорідного порошку. З 1 кг свіжих кореневих бульб якона вихід повітряно-сухої маси кореневих бульб становить 300 г. Отриманий порошок кореневих бульб якона поміщають у воду. Суспензію готують з розрахунку на масу однієї тварини: порошок подрібнених кореневих бульб у кількості, що в перерахунку дорівнює дозі 0,5 г/кг маси тварини поміщають в 1 мл води. До одержаної суспензії кореневих бульб якона додають біокомплекс PS-17 у концентрації 0,00001 г/мл, струшують на вортексі упродовж 5 хв. Одержують стійку емульсію. Приклад 2. Проводять аналогічно першому. Відмінність у тому, що біокомплекс PS-17 додають до вихідної суспензії кореневих бульб якона у концентрації 0,00002 г/мл. Утворюється стійка емульсія. Приклад 3. Проводять аналогічно першому. Відмінність у тому, що біокомплекс PS-17 додають до вихідної суспензії кореневих бульб якона у концентрації 0,00003 г/мл. Утворюється стійка емульсія. Приклад 4. Одержують порошок з кореневих бульб якону згідно з прикладом 1. До одержанного однорідного порошку кореневих бульб якону додають біогенні поверхнево-активні речовини 3 UA 112625 C2 5 10 15 20 біокомплексу PS-17 з розрахунку 0,00001 г на 0,075 г порошку якона, після чого одержаний порошок, у кількості, що в перерахунку дорівнює дозі 0,5 г/кг маси тварини, поміщають в 1 мл води. Завдяки амфіфільній будові молекул мікробні поверхнево активні речовини здатні покращувати розчинність нерозчинних і малорозчинних у воді речовин і переводити їх у більш доступну форму. Для отримання стабілізованих суспензій порошку якона краще застосовувати біокомплекс PS-17 у концентрації - 0,00001 г/ мл. Для утворення стабільної емульсії достатньо обробити порошок якона перед розчиненням у воді біокомплексом PS-17 у відповідній концентрації. Запропонований спосіб достатньо простий, ефективний і дає змогу отримати стабілізований функціональний харчовий продукт на основі біологічно активних речовин кореневих бульб якона у вигляді водної суспензії, яку легко уводити через зонд піддослідним тваринам та підвищити точність дозування і біодоступність діючих речовин. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Спосіб отримання стабілізованого функціонального харчового продукту на основі біологічно активних речовин кореневих бульб якона (Smallanthus Sonchifolius Poepp. & Endl.), причому використовують подрібнені сухі субстанції кореневих бульб якона, який відрізняється тим, що порошок з кореневих бульб якона, у кількості, що в перерахунку дорівнює дозі 0,5 г/кг маси тіла, розчиняють у воді, після чого до отриманої суспензії додають поверхнево-активний біокомплекс на основі продуктів біосинтезу штаму Pseudomonas sp. 17 (PS-17) у концентрації 0,00001 г/мл. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що порошок кореневих бульб якона обробляють біокомплексом PS-17 з розрахунку 0,00001 г на 0,075 г порошку, після чого його додають у воду. 4 UA 112625 C2 5 UA 112625 C2 Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6