КАПСУЛИРОВАННЫЙ БЕЛОКСОДЕРЖАЩИЙ ПРОДУКТ (ВАРИАНТЫ)

Область техники
Полезная модель относится к медицинской, химической, фармацевтической, пищевой промышленности, животноводству, рыбной промышленности, диетологии и биотехнологии, и может быть использована при создании капсулированных белоксодержащих продуктов, например, терапевтических препаратов, пищевых продуктов, кормов, диетических продуктов, продуктов или препаратов специального питания, функциональных компонентов специального назначения, белковых и биологически активных веществ, лекарственных препаратов, бактерий и полезных микроорганизмов.
Также полезная модель относится к получению капсулированных белоксодержащих продуктов, защищенных от активного действия пепсинолиза и низкого значения рН среды желудочно-кишечного тракта, в результате чего происходит сохранение нативных свойств белковых веществ, содержащихся в белоксодержащих продуктах.
Известный уровень техники
Известно техническое решение, а именно способ изготовления лекарственного препарата «Линекс». Согласно ему высушенные штаммы бактерий помещают в механически собранную шовную капсулу на основе желатина, которая является контейнером для бактерий. Белоксодержащий продукт готов для потребления. Недостатком этого технического решения является то, что термотропная шовная капсула для микробиологических препаратов не является герметичной, то есть является проницаемой для желудочных секреций ферментам, результатом действия которых является пепсинолиз, а по способу получения она может раскрываться под воздействием температуры тела и среды желудка. При таких условиях штаммы бактерий внутреннего содержимого становятся незащищенными от воздействия среды (особенно при низких значениях рН среды), что существенно снижает эффективность препарата.
Также известно техническое решение, а именно способ получения пищевой зернистой икры из белоксодержащего сырья животного происхождения (Пат. РФ 2035171 МПК6 A23L 1/328, Способ производства пищевой зернистой икры из белоксодержащего сырья животного происхождения. /З.А.Яковлена; Южный научно исследовательский институт морского рыбного хозяйства и океанологии. - №5015500 / Заявл. 09.12.91; Опубл. 20.05.93), согласно которому для получения аналога икры белоксодержащее сырье в виде белоксодержащей смеси, которую получают путем смешивания уваренного до 10…20% бульона из мидий с гелеобразователем желатином и казеинатом натрия, растительным дезодорированным маслом, красителем, поддают экструзии при температуре 45…50°С к охлажденному до 6…10°С маслу с получением шарообразных форм - гранул. Гранулы после промывания водой обрабатывают 0,2% раствором пектина и 0,25% раствором уксуснокислого кальция для получения поверхностной оболочки, а затем добавляют вкусо-ароматические и другие вещества.
Недостатком известного технического решения является то, что, несмотря на то, что гранулы содержат белковые вещества, погруженные в гель и покрытые кальций-пектиновой оболочкой, они являются полностью проницаемыми для ферментов и очевидно поддаются пепсинолизу, инактивируя видовую спецификацию белков, лишая их нативности, поддавая денатурации. Этому также содействует то, что термотропный желатиновый гель гранулы под воздействием температуры меняет свое коллоидное состояние в жидкость, тем самым содействуя нежелательным с точки зрения нативности белков, изменениям белков. Поскольку гранулы являются проницаемыми для пепсина и желудочных кислот, то при низких значениях рН (рН=1,9-2,2) будет проходить интенсивный гидролиз белковых веществ, они утратят свою видовую специфичность и преобразуются на продукты гидролиза.
Также известно техническое решение, а именно капсулированный белоксодержащий продукт (Пат. РФ 94417 МПК A23L 1/328, опубл. 27.05.2010), имеющий внутреннее содержимое и альгиновую оболочку на основании кальция, представляющий собой аналог рыбной икры. Согласно известному техническому решению аналог рыбной икры представляет собой капсулы, оболочка которых содержит альгинат кальция. Инкапсулированная смесь включает рыбный раствор (бульон) - до 30%, загуститель на основе гидроколлоидов и полисахаридов - не более 20%, ароматизаторы - 3%, красители - 1%, хлористый кальций - 2%.
Недостатком известного технического решения является то, что несмотря на то, что создаются капсулы, содержащие белковые вещества и покрытые оболочкой, содержащей альгинат кальция, они легко проницаемы и являются не защищенными от действия пепсина в желудке на фоне значений рН 1,9-2,2.
Также известно техническое решение, выбранное в качестве прототипа, а именно капсулированный белоксодержащей продукт, имеющий внутреннее содержимое и альгиновую оболочку на основании кальция (см. описание патента РФ 2413434, МПК A23L 1/328, опубл. 10.03.2011). В известном решении внутреннее содержимое (инкапсулянт) содержит 0,2-2,0% расплавленного при температуре 26-65°С гелеобразователя, создающего внутри капсулы при понижении температуры гель, а альгиновая оболочка на основании кальция составляет 10 масс.% по отношению к 100 масс.% внутреннего содержимого.
Недостатком известного технического решения является то, что капсулы легко лопаются и являются не защищенными от действия пепсина в желудке на фоне значений рН 1,9-2,2. Кроме того использование температур 26-65°С приводит к необратимым изменениям белка как результату тепловой коагуляции и денатурации.
Недостатки аналогов и прототипа с точки зрения сохранения нативности белковых веществ внутреннего содержимого капсулированного продукта устраняются при использовании заявляемой полезной модели.
Суть полезной модели
Задачей полезной модели является получение капсулированных белоксодержащих продуктов, защищенных от действия пепсина в желудке на фоне низких значений рН среды (рН 1,9…2,2).
Другие задачи и преимущества заявляемой полезной модели будут рассмотрены ниже по мере изложения настоящего описания.
Для достижения поставленной задачи в известном капсулированном белоксодержащем продукте, имеющем внутреннее содержимое и альгиновую оболочку на основании кальция, согласно первому варианту осуществления заявленной полезной модели, соотношение внутреннее содержимое:оболочка составляет 100:(20÷50) (масс.%/масс.%).
В частном варианте выполнения внутреннее содержимое капсулированного белоксодержащего продукта имеет рН на уровне 7,5…8,5.
Согласно второму варианту осуществления в известном капсулированном белоксодержащем продукте, имеющем внутреннее содержимое и альгиновую оболочку на основании кальция, согласно заявляемой полезной модели, соотношение внутреннее содержимое:оболочка составляет 100:(20÷50) (масс.%/масс.%), при этом внутреннее содержимое имеет рН на уровне 7,5…8,5.
2+
Суть полезной модели заключается в создании альгиновой оболочки с солями кальция, в результате реакции обмена, который происходит благодаря диффузии ионов Са, донором которых являются водорастворимые соли кальция, находящиеся в составе внутреннего содержимого капсулированного белоксодержащего продукта. При этом указанное внутреннее содержимое, имеющее соотношение белок:соль (1÷11):(1,0÷4) (масс.%/масс.%), капсулируется через раствор альгината натрия 0,5…3,0%, в результате чего образуется альгиновая оболочка (с соотношением внутренне содержимое:оболочка 100:(20÷50) (масс.%/масс.%)) ионотропной природы, которая инертна к воздействию пепсина, желудочных кислот и низкого значения рН среды.
Благодаря наличию солей-корректоров рН, которые обеспечивают рН внутреннего содержимого на уровне 7,5…8,5, создается дополнительная защита от действия (воздействия) низкой рН среды на белоксодержащий продукт, а также происходит нейтрализация действия пепсина на белковую составляющую внутреннего содержимого капсулированного продукта.
Предлагаемая полезная модель дает возможность получать новые формы капсулированных белоксодержащих продуктов, защищенных от действия пепсинолиза и низких значений рН среды альгиновой оболочкой (с соотношением внутреннее содержимое:оболочка 100:(20÷50) (масс.%/масс.%)), которая является устойчивой к разрушению в кислых средах при низких значениях рН и непроницаемой для ферментов пепсинолиза.
Целесообразность создания таких белоксодержащих продуктов продиктована в некоторых случаях необходимостью преодоления барьера желудочно-кишечного тракта, который характеризируется низкими значениями рН 1,9…1,1 и высокой активностью пепсина и желудочными кислотами - условиями, которые приводят к гидролизу незащищенных белков, к их инактивации и утрате ними видовой специфичности, функциональных свойств. На этих принципах построена система защиты организма человека и система пищеварения. Но в некоторых случаях необходимо преодолеть эти функции организма с максимальным сохранением белковой составляющей (в том числе белками) нативных свойств.
Полезная модель осуществляется следующим образом. Приготовляют внутреннее содержимое капсулированного белоксодержащего продукта, для чего белоксодержащую составляющую внутреннего содержимого, в том числе белки, диспергируют в воде, в которой предварительно растворены соли кальция с получением дисперсии в форме раствора, или коллоидной системы в состоянии золя или дисперсии. К дисперсии добавляют соли-корректоры рН, например, щелочные фосфаты, карбонаты или гидрокарбонат натрия, которые переводят значение рН внутреннего содержимого до 7,5…8,5. К внутреннему содержимому могут быть добавлены другие небелковые вещества, например: углеводы, витамины, и т.п. Созданную водную дисперсию (внутреннее содержимое капсулированного продукта) вводят в раствор альгината натрия 0,5…3,0%, в котором внутреннее содержимое покрывается ионотропной альгиновой оболочкой, приобретая при коллоидном состоянии состояние мицеллы. Полученные мицеллы выделяют из избытка раствора альгината натрия и получают белоксодержащий продукт, покрытый альгиновой оболочкой ионотропной природы. Форма капсулированного белоксодержащего продукта зависит от способа введения внутреннего содержимого в альгинат натрия. При введении внутреннего содержимого через трубчатое отверстие в виде непрерывной струи в раствор альгината натрия получают нитеобразный белоксодержащий продукт с защищенной альгиновой оболочкой ионотропной природы, при введении внутреннего содержимого в капельном режиме в раствор альгината натрия получают шароподобный белоксодержащий продукт с защищенной альгиновой оболочкой ионоторопной природы. Но при любой физической форме белковая составляющая будет покрыта альгиновой оболочкой, которая не раскрывается при низких значениях рН 1,9…2,2, характерных для рН желудочно-кишечного тракта. Одновременно наличие под оболочкой солей-корректоров рН (которые обеспечивают рН внутреннего содержимого на уровне 7,5…8,5) в совокупности с белковой составляющей создает буферную емкость, которая будет противостоять случайно попавшим под альгиновую оболочку дозам соляной кислоты. Одновременно в щелочных растворах (рН 7,5…8,5) становится неактивным пепсин. При таких условиях белковое вещество будет защищено от действия секретов желудочно-кишечного тракта. При попадании в отдел тонкого кишечника, где рН изменяется на слабо щелоченный, проницаемость альгиновой оболочки изменяется, и содержимое может освободиться от оболочки, выполняя свое функциональное предназначение.
Покрытие внутреннего содержимого альгиновой оболочкой позволяет доставить в максимально неизмененном состоянии белоксодержащую составляющую внутреннего содержимого до зоны кишечного тракта.
Более полно сущность полезной модели разъясняется следующими примерами.
Пример 1. В 97,5 г воды диспергируют 1 г яичного альбумина и 1,0 г соли-корректора рН бикарбоната кальция, и 0,5 г кальция хлорида. Получают 100 г водного раствора альбумина, в котором соотношение белок:соль составляет 1:1,5 и значение рН составляет 7,5, а соотношение соли-корректора рН к соли кальция составляет 2:1.
Раствор через иголку шприца экструдируют непрерывным потоком в ванную с раствором 0,5% альгината натрия и выдерживают образованные нитеобразные структуры в растворе 30 секунд. После этого их вынимают из раствора, промывают в воде и получают 120 г нитеобразных покрытых полисахаридной оболочкой белков, в которых соотношение внутреннее содержимое: оболочка составляет 100:20. При помещении нитеобразных покрытых оболочкой белков в водный раствор соляной кислоты с рН 1,9, содержащий пепсин, на протяжении 4 минут они сохраняются в неизменном состоянии. Цель полезной модели достигается.
Пример 2. В 85 г воды диспергируют 11 г казеина молока, 3,0 г лактата кальция и 1,0 г соли-корректора рН фосфата натрия. Получают 100 г раствора казеина в состоянии золя, в котором соотношение белок:соль составляет 11:4 масс.%/масс.%, а соотношение соли-корректора рН к соли кальция при значении рН 8,5 составляет 1:3 масс.%/масс.%. Раствор через иголку шприца экструдируют в капельном режиме в 3,0% раствор альгината натрия, получают капсулы и выдерживают в растворе на протяжении 30 минут. Создается 150 г капсул, в которых соотношение внутреннее содержимое: оболочка составляет 100:50 масс.%/масс.%. При размещении капсулообразных покрытых оболочкой белков в водный раствор соляной кислоты с рН 2,2, содержащий пепсин, на протяжении 30 минут капсулы остаются в неизменном состоянии, что свидетельствует о защищенности казеина. Цель полезной модели достигается.
Пример 3. В 90 г воды диспергируют 5,0 г высушенного белка инсулина свиного, 2,5 г кальция цитрата и кальция хлорида в ровных соотношениях и 2,5 г соли-корректора рН натрия бикарбоната, в котором соотношение белок:соль составляет 1:1 масс.%/масс.% при соотношении соли кальция к соли-корректору рН 1:1 масс.%/масс.%. Раствор с рН 8,0 через овальное отверстие экструдера добавляют в 1,5% раствор альгината натрия и выдерживают в растворе 15 минут.Образуется 130 г капсулированного овального продукта, в котором соотношение внутреннего содержимого и оболочки составляет 100:30 масс.%/масс.%. Капсулы помещают в раствор соляной кислоты с рН 2,0, содержащий пепсин, и выдерживают 15 минут. Овальные капсулы не изменяют своей формы, что свидетельствует о том, что инсулин находится в защищенном состоянии. Цель полезной модели достигается.
Пример 4. Все как в примере 1, но отличается тем, что во внутреннее содержимое не добавляют 0,5 г бикарбоната натрия, а концентрацию альгината натрия берут 0,4% и выдерживают 1 минуту. При соотношении внутреннее содержимое:оболочка 100:10 масс.%/масс.%, и при отсутствии соли-корректора рН наблюдается в соляной кислоте помутнение раствора, что свидетельствует о проницаемости оболочки. Цель не достигается.
Пример 5. Все как в примере 4, но во внутреннее содержимое добавляют 0,5 г бикарбоната натрия. За счет тонкой оболочки, как результата недостаточной выдержки в формирующем растворе во времени она является частично проницаемой для субстанции желудка. Наблюдается частичное помутнение содержимого. Цель не достигается.
Пример 6. Все как в примере 1, но отличается тем, что берут соли кальция 0,4%, бикарбоната натрия 0,4%, концентрацию альгината натрия 3,1%, а содержимое выдерживают в растворе 40 минут. Получают соотношение внутреннее содержи мое: оболочка - 100:10 масс.%/масс.%, а значение рН содержимого 7,2. Благодаря тому, что соотношение белок:соль меньше указанного, а содержание альгината натрия выше указанного, в результате реакции обмена не возникает требуемое соотношение внутреннее содержимое:оболочка и капсулированный белок видоизменяется в растворе соляной кислоты через 2 минуты. Цель не достигается.
Данные примеров 1-3 приведены в таблице примеров для достижения цели.
Реализация заявляемой полезной модели позволяет получить белоксодержащий продукт, который доставляет внутреннее содержимое в кишечный тракт в неизменном состоянии, что является необходимым в некоторых случаях специального питания или употребления.
Понятно, что выше представлено несколько возможных примеров реализации заявляемой полезной модели. Полезная модель не ограничивается вышеизложенными примерами.
Технический результат
Техническим результатом заявленной полезной модели является получение капсулированных белоксодержащих продуктов, которые являются стойкими к разрушению при низких значениях рН среды (рН 1,9…2,2) и непроницаемыми для ферментов пепсинолиза.
Также техническим результатом заявленной полезной модели является сохранение нативности белковых веществ, содержащихся в белоксодержащих продуктах, под воздействием на них пепсина и низких значений рН среды (рН 1,9…2,2).
Также следует отметить, что преимуществом полезной модели является то, что она может быть осуществлена при нормальной комнатной температуре 20-25°С, без дополнительного нагревания.
Литература
1. Пат. РФ 2035171, МПК А23L 1/328, опубл. 20.05.1993.
2. Пат. РФ 94417, МПК А23L 1/328, опубл. 27.05.2010.
3. Пат. РФ 2413434, МПК A23L 1/328, опубл. 10.03.2011.