РАСТВОР СТАБИЛИЗИРОВАННОГО ДИГИДРОКВЕРЦЕТИНА
STABILISED DIHYDROQUERCETIN SOLUTION

Изобретение относится к составу раствора стабилизированного дигидрокверцетина и может быть использовано в медицинской, пищевой и косметической промышленности, а также в сельском хозяйстве.
1
1
Дигидрокверцетин (ДГК) (таксифолин, 3,5,7,3,4-пента-гидроксифлаванонон) относится к группе флаванонов класса флавоноидных соединений и является одним из наиболее эффективных природных антиоксидантов. ДГК, поступив в организм с пищей, может обрывать цепь перекисной деградации (ПОЛ) в организме и тем самым предотвращать нарушения, вызванные действием неблагоприятных факторов на организм человека в целом, на орган, участок ткани или на отдельные клетки, т.е. на возникновение и развитие патологического процесса.
ДГК тормозит развитие опухолевых клеток, активизирует процессы регенерации слизистой желудка, оказывает антитоксическое действие, улучшает работу сердца, печени, желчного пузыря, желудочно-кишечного тракта, предстательной железы, почек, мочевого пузыря. ДГК проявляет большую антиоксидантную активность, чем токоферолы, каротин и другие природные соединения с антиоксидантными свойствами.
Дигидрокверцетин применяется в пищевой промышленности в качестве антиоксиданта для молочной, мясной, рыбной, кондитерской, хлебобулочной, масло- и жиросодержащей продукции, безалкогольных и алкогольных напитках; в сельском хозяйстве - в производстве кормов, птицеводстве, животноводстве, растениеводстве, хранении зерна; в фармацевтической промышленности - для производства лекарственных средств и биологически-активных добавок к пище.
Основным недостатком при использовании порошкообразного ДГК является невозможность его быстрого растворения в нормальных условиях в воде и масле, а также малый срок хранения в различных полупродуктах и премиксах (мицеллы, наноэмульсии и др.), в составе которых есть растворитель, так как в растворах и растворителях всегда присутствует кислород, который является мишенью для нестабилизированного дигидрокверцетина в силу его высокой антиоксидантной активности.
Известен премикс для пищевых продуктов (WO 2011/112117), включающий дигидрокверцетин и наполнитель - растворитель, выбранный из группы, включающей пропиленгликоль, глицерин, твин-80, при следующем соотношении компонентов мас.%: дигидрокверцетин - 10-90%; наполнитель-растворитель - 90-10%. ДГК в таких растворителях не стабилизирован и его длительное хранение не возможно.
16
20
Известна наноэмульсия типа вода в масле для использования в фармацевтической и пищевой промышленности (патент РФ 2362544, 2009 г.). Для приготовления наноэмульсии готовят путем смешения компонентов гидрофобную фазу в виде прозрачного гомогенного раствора, содержащую 2% ДГК, 48,0% - лабрафил (смесь моно-, ди- и триглицеридов с моно- и диэфирами насыщенных и ненасыщенных жирных кислот (C-C), 34,2% - Твин 80, 8,3% - пропиленгликоль. Одновременно готовят водную фазу, содержащую хлорид натрия. Затем полученные фазы смешивают. Однако такая нанокомпозиция содержит слишком много поверхностно-активных веществ (Твин 80 более 30% и более 45,0% Лабрафила), что является недостатком. Кроме того, указанные значения рН, равные 6-7, не способствуют длительной сохранности ДГК в растворах.
Известен водорастворимый в форме порошка комплекс включения ДГК-бета-циклодекстрин с молярным соотношением компонентов 1:1 (патент РФ №2396077, 2009 г.). Комплекс получают взаимодействием ДГК с бета-циклодекстрином в водной деионизированной среде с последующей кристаллизацей полученного продукта. Полученный комплекс хранят в виде порошка, который перед использованием растворяют в физиологическом растворе в заданной концентрации. Способ получения водорастворимого комплекса многостадиен, дорог и не решает проблемы длительного хранения комплекса в водных растворах.
Недостатками всех перечисленных решений являются нестабильность ДГК при длительных сроках хранения в растворителях (пропиленгликоль, вода и др.) и высокие, небезопасные для здоровья концентрации поверхностно-активных веществ (Твин 80 и др.).
Предлагаемое изобретение позволяет преодолеть указанные недостатки и создать раствор стабилизированного дигидрокверцетина для длительного хранения.
Стабилизация ДГК в растворах достигается совместным внесением в раствор компонентов трех видов: во-первых, внесением более безопасного и более растворимого в воде 2-гидроксипропил-бета-циклодекстрина для получения комплекса включения с ДГК, причем соотношение ДГК с 2-гидроксипропил-бета-циклодекстрином варьируется в широком диапазоне и не зависит от кислотности среды, решая задачу повышения растворимости и стабильности ДГК в воде. Во вторых, внесением в раствор пищевых органических кислот, прежде всего гидроксикислот, способных создавать хелатные комплексы с флавоноидами, частично обеспечивая их дополнительную стабилизацию в растворах. В третьих, внесением в раствор углеводов в таких конценцентрациях, которые создают в водной среде гиперосмолярные растворы, способствующие дополнительной стабилизации комплекса включения ДГК-2-гидроксипропил-бета-циклодекстрина.
Для уменьшения концентрации кислорода в растворах при хранении тару над раствором заполняют инертным газом, преимущественно аргоном.
Согласно изобретению стабилизированный раствор дигидрокверцетина, помимо самого ДГК, включает 2- гидроксипропил-бета-циклодекстрин, пропиленгликоль и/или глицерин и/или ПЭГ-400, пищевые органические кислоты или их водорастворимые соли, углеводы в виде моно- и/или дисахаридов и/или мальтодекстринов и дистиллированную воду при следующем содержании компонентов в мас.%:
дигидрокверцетин
0,1-30,0
2-гидроксипропил-бета-циклодекстрин
0,01-25,0
пропиленгликоль и/или глицерин и/или ПЭГ-400
1,0-70,0
пищевые органические кислоты (соли)
0,1-3,0
углеводы
0,01-30,0
дистиллированная вода
остальное
В настоящем описании термин «дигидрокверцетин» относится к товарному продукту, который может быть фармацевтической, пищевой или косметической чистоты и может содержать в качестве примесей до 20% родственных флавоноидных соединений.
2 - гидроксипропил-бета-циклодекстрин предпочтительно должен иметь степень замещения в интервале 0,4-1,2.
Углеводы выбирают из группы моносахаридов (глюкоза, фруктоза, сорбит, ксилит, галактоза, манноза) и/или дисахаридов (сахароза, лактоза, мальтоза, изомальтоза, лактулоза) и/или мальтодекстринов.
Под пищевыми органическими кислотами следует понимать кислоты, допускаемые для включения в пищевые продукты: янтарная, яблочная, аскорбиновая, изоаскорбиновая, лимонная, молочная, фумаровая, винная, уксусная, сорбиновая, бензойная. Допустимы также их смеси и/или их водорастворимые соли.
Технология приготовления растворов стабилизированного дигидрокверцетина сводится к ряду несложных операций. В одном реакторе готовят водную фазу, для этого в расчетном количестве дистиллированной воды растворяют углеводы и органические кислоты при температуре 40-60°С. В другом реакторе в растворителе готовят раствор дигидрокверцетина с 2-гидроксипропил-бета-циклодекстрином при температуре 70-90°С. Затем в первый реактор переносят раствор дигидрокверцетина с 2-гидроксипропил-бета-циклодекстрином из второго реактора, перемешивают до получения прозрачного раствора и охлаждают до комнатной температуры. Полученный водный раствор стабилизированного дигидрокверцетина фильтруют через стерильный фильтр с диаметром пор 0,22 микрона и расфасовывают в тару. Для длительного хранения тару с раствором стабилизированного ДГК заполняют инертным газом (аргоном или азотом).
В таблице 1 приведены результаты контроля содержания дигидрокверцетина в различных растворах без стабилизаторов, со стабилизаторами и в атмосфере инертного газа (аргона) при хранении. Исследуемые образцы хранили в термостате при температуре 40±2°С в течение 2-3-х месяцев. Концентрацию ДГК в растворах определяли с помощью ВЭЖХ. Полученные экспериментальные данные показали, что необходимым условием получения стабильной формы дигидрокверцетина в водных растворах и растворителях является наличие пищевых органических кислот, углеводов и 2-гидроксипропил-бета-циклодекстрина, образующего с ДГК комплекс включения. Дополнительно для сохранности ДГК при длительном хранении желательно наличие атмосферы инертного газа (аргона или азота) в таре.
В таблице 1 представлены:
Образец 1 - 30% ДГК в пропиленгликоле (контроль).
Образец 2 - 25% ДГК в спирте этиловом (контроль).
Образец 3 - 25% ДГК с 2-гидроксипропил-бета-циклодекстрином (20%) в дистиллированной воде (контроль).
Образец 4 - 0,5% ДГК с 2-гидроксипропил-бета-циклодекстрином (2%) в дистиллированной воде (контроль).
Образец 5 - 1% ДГК с 2-гидроксипропил-бета-циклодекстрином (5%) в водном растворе глюкозы (30%) (контроль).
Образец 6 - 0,5% ДГК с 2-гидроксипропил-бета-циклодекстрином (3,0%), пропиленгликолем (4, 0%), лактозой (20%), аскорбиновой кислотой (1,5%) в минеральной воде.
Образец 7 - 10% ДГК с 2-гидроксипропил-бета-циклодекстрином (0,05%), лимонной кислотой (3,0%) в пропиленгликоле.
Образец 8 - 0,5% ДГК с 2-гидроксипропил-бета-циклодекстрином (2%) в водном растворе глюкозы и фруктозы (30%) и лимонной кислоты (1%).
Образец 9 - 0,3% ДГК с 2-гидроксипропил-бета-циклодекстрином (1,2%) в водном растворе глюкозы (30%) аскорбиновой кислоты (1,5%) и янтарной кислоты (0,1%).
Образец 10 - 6% ДГК с 2-гидроксипропил-бета-циклодекстрином (12%), пропиленгликолем (15%) в водном растворе глюкозы и фруктозы (15%), аскорбиновой кислоты (1,5%) и лимонной кислоты (0,5%).
Образец 11 - 25% ДГК с 2-гидроксипропил-бета-циклодекстрином (10%), пропиленгликолем (40%) в водном растворе глюкозы (5%), и лимонной кислоты (2,0%).
Таблица 1
Сравнение растворов не стабилизированного и стабилизированного ДГК при хранении.
Время определения
Обр. 1 г % (конт.)
Обр. 2 г % (конт.)
Обр. 3 г % (конт.)
Обр. 4 мг % (конт.)
Обр. 5 мг % (конт.)
Обр. 6 мг % *
Обр. 7 мг %
Обр. 8 мг %
Обр. 9 мг %
Обр. 10 мг %
Обр. 11 г % **
исходный
31,33
24,24
25,52
415
857
550
9857
433
306
5810
24,3
Через 1 неделю
31,24
24,20
23,77
377
805
331
9805
427
305
5800
24,2
Через 2 недели
25,70
21,40
21,70
337
682
293
9682
420
305
5800
24,2
Через месяц
25,65
21,30
21,40
271
642
280
9642
419
305
5800
24,1
Через 1,5 месяца
25,10
21,25
21,25
249
596
270
9596
419
304
5630
24,1
Через 2 месяца
24,60
21,10
20,80
230
588
250
9588
412
301
5600
24,0
Через 3 месяца
-
19,50
19,15
-
-
247
9560
405
299
5450
23,9
Потери ДГК при хранении, %
21,5
19,5
23,6
44,5
31,3
55,1
3,0
6,5
2,3
6,2
1,6
* При длительном хранении появляется осадок** Хранение под аргоном
В таблице 2 приведены примеры различных составов раствора стабилизированного дигидрокверцетина.
Таблица 2
Составы раствора стабилизированного дигидрокверцетина.
Наименование компонентов
% мас.
% мас.
% мас.
% мас.
% мас.
% мас.
% мас.
% мас.
% мас.
% мас.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Углеводы:
Моносахариды
30
25
20
8
1
0,01
Дисахариды
25
20
5
Мальтодекстрины
15
Дигидрокверцетин
0,1
0,8
1
2
5
10
15
20
30
27,98
2-Гидроксипропил-бета-циклодекстрин
0,5
4,0
3,6
8,0
15,0
20
25
20
2,0
0,01
Пропиленгликоль
1,0
2,0
4,0
5,0
10,0
25
30
35
60
70
Глицерин
1,0
3,0
ПЭГ 400
10
Органические кисло
ты (пищевые) и их
соли:
янтарная,
1,0
0,5
1,0
яблочная,
1,0
аскорбиновая
1,5
2,0
1,0
1,0
изоаскорбиновая
0,1
лимонная
1,0
0,5
1,5
1,0
молочная
0,1
0,2
фумаровая
2,0
0,1
0,5
винная
0,1
уксусная
0,5
сорбиновая
0,1
бензойная
0,1
Вода дистиллированная
До 100
До 100
До 100
До 100
До 100
До 100
До 100
До 100
До 100
Следы *
* - следы влаги всегда присутствуют в гигроскопических веществах таких, как: ДГК,2-гидроксипропил-бета-циклодекстрин и растворителях (пропиленгликоль, глицерин, ПЭГ 400).
В таблице 3 приведены данные по стабильности ДГК при длительном хранении водных растворов стабилизированного дигидрокверцетина различных составов в зависимости от концентрации ДГК и органических кислот. Исследуемые образцы хранили в термостате при температуре 40±2°С в течение 2-3-х месяцев.
Таблица 3
Сравнение растворов стабилизированного дигидрокверцетина при хранении
Время определе-ния
Обр. 1 г %
Обр. 2 г %
Обр. 3 мг %
Обр. 4 мг %
Обр. 5 мг % **
Обр. 6 мг %
Обр. 7 мг %
Обр. 8 г % **
исходный
24,14
20,61
306
309
309
5810
9857
25,61
Через 1 неделю
23,50
20,29
305
308
308
5800
9805
25,45
Через 2 недели
22,90
20,22
305
307
307
5800
9682
25,17
Через месяц
22,60
20,15
305
290
305
5800
9642
25,05
Через 1,5 месяца
22,45
19,62
304
269
303
5630
9596
24,89
Через 2 месяца
22,30
19,17
301
229
302
5600
9588
24,86
Через 3 месяца
22,25
18,88
299
225
301
5450
9560
24,80
Потери ДГК при хранении, %
7,8
8,3
2,3
27,2
2,6
6,2
3,0
3,2
** Хранение под аргоном
В таблице 3 представлены:
Образец 1 - 25% ДГК с 2-гидроксипропил-бета-циклодекстрином (10%) аскорбиновой кислотой (1,0%), лимонной кислотой (1,0%), пропиленгликолем (40%) и дистиллированной водой.
Образец 2 - 20% ДГК с 2-гидроксипропил-бета-циклодекстрином (15%) аскорбиновой кислотой (1,0%), пропиленгликолем (50%) и дистиллированной водой с ксилитом (2%).
Образец 3 - 0,3% ДГК с 2-гидроксипропил-бета-циклодекстрином (1,2%) в водном растворе глюкозы (30%) аскорбиновой кислоты (1,5%) и янтарной кислоты (0,1%).
Образец 4 - 0,3% ДГК с 2-гидроксипропил-бета-циклодекстрином (1,5%) в водном растворе глюкозы и фруктозы в соотношении 1/2 (30%) и аскорбиновой кислоты (0,1%).
Образец 5 - 0,3% ДГК с 2-гидроксипропил-бета-циклодекстрином (1,5%) в водном растворе глюкозы и фруктозы в соотношении 1/2 (30%), аскорбиновой кислоты (1,5%) и фумаровой кислоты(0,1%).
Образец 6 - 6% ДГК с 2-гидроксипропил-бета-циклодекстрином (12%), пропиленгликолем (15%) в водном растворе глюкозы и фруктозы (15%), аскорбиновой кислоты (1,5%) и лимонной кислоты (0,3%).
Образец 7 - 10% ДГК с 2-гидроксипропил-бета-циклодекстрином (20%), лимонной кислоты (3,0%) в пропиленгликоле.
Образец 8 - 27% ДГК с 2-гидроксипропил-бета-циклодекстрином (0,01%), пропиленгликолем (70%), аскорбиновой кислотой (1,5%), и лимонной кислоты (1%). ** Хранение под аргоном.
Предложенные составы решают проблему длительного хранения ДГК без существенных потерь природного антиоксиданта при сравнении с нестабилизированным ДГК. Потери при хранении в растворителях без стабилизации ДГК составляют 20-45%, тогда как в при стабилизации ДГК в растворителях - 1,5-3,0% (см. Таблицы 1 и 3).
Доказана возможность длительного хранения стабилизированного ДГК в растворителях, включая водные растворы в широком интервале концентраций ДГК, что позволяет эти растворы использовать в различных областях. В частности, низкоконцентрированные водные растворы стабилизированного ДГК в интервале от 0,1% до 5% с углеводами можно использовать с учетом рекомендованной суточной безопасной дозы ДГК (100 мг/сутки) в качестве биологически-активной добавки к пище или нового функционального продукта для спортсменов, или в медицинской практике при пероральном применении.
Более концентрированные системы от 10% до 30% можно также рекомендовать в капельной форме (нескольких капель концентрата на стакан), как функциональную растворимую в воде антиоксидантную добавку в соки, чай, коктейли, супы и др., которая практически сразу растворяется в водной среде.
Концентрированные растворы стабилизированного ДГК в водных растворах и растворителях можно использовать в пищевой отрасли в качестве антиокислителя для широкого круга водорастворимой, масло- и жиросодержащей продукции, молочной, мясной, рыбной, кондитерской, хлебобулочной, безалкогольной и алкогольной продукции для продления срока годности продукции и придания продуктам полезных функциональных свойств. В сельском хозяйстве в производстве кормов, птицеводстве, животноводстве, растениеводстве, хранении зерна и т.д. Для этого перед использованием растворы разбавляют в воде до нужной концентрации и распыляют на корма.
В косметической области, в частности, можно решать проблему защиты от окисления косметических средств с лабильными компонентами.