ПРОДУКТ НА ОСНОВЕ КОНЪЮГИРОВАННОЙ ЛИНОЛЕВОЙ КИСЛОТЫ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
PRODUCT BASED ON CONJUGATED LINOLEIC ACID AND PRODUCT MANUFACTURE METHOD

Область техники
Настоящее изобретение относится к продукту на основе конъюгированной линолевой кислоты (в дальнейшем обозначена в виде сокращения КЛА) или ее производных, обладающих характеристиками, изложенными в ограничительной части основного пункта формулы изобретения. Изобретение также относится к способу получения этого продукта.
Уровень техники
Общий термин КЛА предназначен для описания смеси геометрических и позиционных конъюгированных диеновых изомеров, выделенных из линолевой кислоты, одновременно в форме свободных жирных кислот (СЖК) и в форме соответствующих солей или других производных, предпочтительно, в форме сложных эфиров.
КЛА в природе представлена в молоке и мясе жвачных животных и образуется в виде промежуточного соединения во время процесса биогидрирования некоторых полиненасыщенных жирных кислот, содержащихся в рационе жвачных животных, предпочтительно, линолевой кислоты и α-линоленовой кислоты. Некоторые из этих промежуточных соединений не подвергаются полному гидрированию и накапливаются в молочных железах. КЛА-изомер, который превалирует в жирной фракции молока жвачных животных, представляет собой цис-9, транс-11, для которого также предполагается механизм эндогенного синтеза (Mahfouz et al., 1980, Pollard et al., 1980, Griinari et al., 2000).
Исследования, проведенные в течение последних трех десятилетий, показали, что этот изомер вместе с изомером транс-10, цис-12 вовлечен во многие физиологические и метаболические функции; это существенно увеличило научный интерес к КЛА и к биохимическим механизмам, в которых она участвует.
В частности, среди многочисленных потенциальных применений КЛА можно назвать следующие: i) ингибирование канцерогенеза; ii) улучшение функции иммунной системы; iii) уменьшение воспаления; iv) уменьшение катаболических эффектов иммунного стимулирования; v) редукция астмы у модельных животных; vi) редукция атеросклероза (уменьшение концентрации LDL (липопротеин низкой плотности) и уменьшение соотношения LDL:HDL (липопротеин высокой плотности)); vii) уменьшение накопления жировой массы тела и увеличение безжировой массы тела; viii) увеличение роста молодняка грызунов; ix) уменьшение симптомов диабета в некоторых экспериментальных моделях; x) уменьшение гипертензии. Не во все из физиологических эффектов, приведенных выше, вносят вклад одновременно вышеуказанные изомеры (что, однако, является верным для ингибирования канцерогенеза молочной железы); в некоторых случаях эффект определяется только одним из двух изомеров (например, транс-10, цис-12 является единственным изомером, который ответственен за уменьшение жировой массы тела, тогда как изомер цис-9, транс-11 улучшает рост и эффективность использования корма у молодняка грызунов), тогда как в других случаях эффект от двух изомеров, по-видимому, представляет собой баланс двух противодействующих функций.
В свете вышеописанных потенциальных преимущественных эффектов созрела необходимость увеличения доступности КЛА одновременно с помощью попытки получения от жвачных животных, молоко которых богато этим соединением, и с помощью попытки получения продукта на основе КЛА для прямого введения людям, который представлен, например, в форме пищевой добавки или примеси, предназначенной для использования в обычном пищевом продукте. В первом случае одна из возможных альтернатив предусматривает добавку к рациону животного синтетически полученной КЛА. Известно также, как синтезировать КЛА в лабораторных условиях, например, из растительных масел, таких как сафлоровое масло или подсолнечное масло; продукт, который, как правило, получают, представляет собой смесь изомеров КЛА в их разнообразных формах, таких как сложные метиловые эфиры или свободные жирные кислоты (СЖК), и продукт может использоваться одновременно в пище людей и животных.
Однако КЛА обладает большими преимуществами в плане стабильности. Фактически, она имеет тенденцию очень легко вступать в реакцию с кислородом и другими окисляющими агентами, такими как холин гидрохлорид или некоторые минералы, предпочтительно, в присутствии света или металлов, таких как медь и железо, при этом быстро деградирует и, таким образом, теряет свою активность. Ее низкая устойчивость к процессам окисления делает ее особенно нестабильной, и с ней гораздо труднее манипулировать, чем с обычными полиненасыщенными жирными кислотами.
КЛА, таким образом, должна быть подходящим образом защищена одновременно от внешней среды (во время периодов, возможно, достаточно продолжительных периодов, которые протекают между процессами ее получения и использования) и от желудочной или до-желудочной среды (во время использования).
Кроме того, высокая степень нестабильности КЛА приводит к необходимости ее защиты, а также накладывает существенные ограничения на процессы производства, фактически, на процессы, в которых требуются высокие температуры в течение достаточно продолжительных периодов времени, которые приведут к ее быстрой деградации.
Известные в настоящий момент методы защиты КЛА предусматривают использование КЛА в форме солей кальция или в форме сложных эфиров, или в форме инкапсулированной молекулы в матрикс казеина, обработанный с помощью формальдегида, или даже микроинкапсулированной в циклодекстрин.
Однако цель получения КЛА с требуемыми рыночными характеристиками стабильности еще не достигнута. Таким образом, все еще существует необходимость по части обладания доступным продуктом на основе КЛА, устойчивость КЛА-содержимого которого к окислению, предпочтительно, остается, по существу неизменной, даже в течение продолжительного периода времени, составляющего порядка нескольких лет, при этом отсутствует необходимость прибегать к использованию антиоксидантов или необходимость хранения в инертной атмосфере, и который, в то же время, также может оставаться стабильным в желудочно-кишечном тракте животных и людей.
Описание изобретения
Задача, лежащая в основе настоящего изобретения, заключается в получении продукта на основе КЛА, а также способа его получения, которые разработаны структурно и функционально для преодоления ограничений, обсуждаемых выше, на основании указанного известного уровня техники. Эта задача решается с помощью настоящего изобретения посредством продукта и способа согласно прилагаемой формуле изобретения.
Продукт, полученный согласно настоящему изобретению, представляет собой инкапсулированный тип и содержит внутреннее ядро, в котором КЛА является, по существу, концентрированной, и содержит покрытие, полностью окружающее внутреннее ядро для создания его оболочки и защиты. Конечный продукт может иметь подходящую форму и размер, но, предпочтительно, его получают в гранулированной форме с размерами, составляющими от 0,15 до 2 миллиметров, где по меньшей мере 80% продукта имеет размер частиц менее чем 0,8 мм. Гранулированный продукт преимущественно получают с помощью процесса микроинкапсулирования посредством метода оросительного охлаждения, который подробно описан ниже.
Используемая КЛА предпочтительно имеет синтетическое происхождение и представлена в форме свободной жирной кислоты и/или в форме сложного метилового эфира. Она представлена в форме маслянистой жидкости, в которой содержание двух главных изомеров КЛА, цис-9, транс-11 и транс-10, цис-12 настолько высокое, насколько возможно, предпочтительно, составляет по массе по меньшей мере 50%. Два изомера обычно представлены почти в эквивалентных количествах.
Содержание двух главных изомеров КЛА, которые представлены в синтетическом масле КЛА, обозначено ниже с помощью термина "КЛА-содержимое". КЛА-содержимое может варьироваться согласно исходному материалу, используемому для его получения (подсолнечное или сафлоровое масло), и может составлять, например, 60% или 80% для использования одновременно в корме животного и в пище человека.
КЛА, используемая для получения продукта согласно изобретению, имеет пероксидное число (измеренное согласно Итальянскому стандарту NGD C 35-1976), которое является настолько низким, насколько возможно, предпочтительно, менее чем 10, и еще более предпочтительно, менее чем 3.
Пероксидное число КЛА представляет собой параметр, который является показателем деградации КЛА; чем более высокое пероксидное число, тем больше степень деградации КЛА. Было обнаружено, что достаточно низкое пероксидное число в КЛА, которая используется в качестве исходного материала продукта согласно изобретению, дает возможность продукту поддерживать его характеристики неизменными в течение продолжительного времени, тогда как исходный материал, который уже является в высокой степени окисленным, продолжает процесс деградации, даже если в очень низкой степени, несмотря на покрытие из липидного матрикса. Подобным образом КЛА, используемая в качестве исходного материала, должна иметь негативную реакцию на пробу Крейса (Kreis) (Итальянский стандарт NGD C 56-1979) для идентификации любых альдегидов, полученных в результате процесса деградации КЛА, и должна показывать количество p-анизидина настолько низкое, насколько возможно.
На первой стадии способа производства продукта по изобретению КЛА, которая является жидкостью при температуре окружающей среды, полностью адсорбируется на твердый субстрат. Последний предпочтительно является неорганическим, так чтобы противостоять явлению деградации в течение продолжительного периода времени. Для уменьшения настолько, насколько возможно, времени, требуемого для завершения этой стадии, она проводится при температуре, составляющей примерно 60-70°C, в высокоскоростной мешалке. При этих условиях нескольких минут обычно достаточно для достижения целевого эффекта.
В особенности предпочтительным твердым субстратом является субстрат на основе диоксида кремния и представлен в порошкообразной форме со средними размерами, составляющими от 10 до 80 микронов, предпочтительно, от 15 до 20 микронов. Используемый диоксид кремния предпочтительно имеет синтетическое происхождение и, по существу, свободен от металлов, так чтобы избежать передачи окислительных процессов и возможного загрязнения КЛА.
Важно подчеркнуть, что так же, как адсорбирование КЛА, диоксид кремния придает подходящую консистенцию смеси, которую получают в последующей технологической стадии для ввода в камеру оросительного охлаждения, так чтобы способствовать корректному образованию конечного гранулированного продукта.
Далее в целях регуляции консистенции смеси, которая вводится в камеру орошения, дополнительно к диоксиду кремния также, необязательно, могут использоваться минеральные агенты, такие как, например, карбонат кальция или дигидрат сульфата кальция. Используемое количество диоксида кремния будет таким, которое достаточно для достижения полной адсорбции КЛА, как правило, от 33% до 55% по отношению к КЛА.
По завершении этой первой стадии способа получают легкосыпучий порошкообразный материал, который будет формировать внутреннее ядро конечного продукта.
Во второй стадии способа, следующей сразу после первой, полученный порошкообразный материал смешивают с липидным матриксом, который будет образовывать покрытие для создания оболочки и защиты внутреннего ядра.
Согласно первому аспекту изобретения липидный матрикс содержит по меньшей мере 80% от его массы глицеридов насыщенных жирных кислот, содержащих 16, 18, 20 и 22 атома углерода (вкратце, C16, C18, C20 и C22).
Термин "насыщенная" не следует понимать в абсолютном смысле, но он предназначен для обозначения жирных кислот, имеющих степень насыщения, составляющую по меньшей мере 99%. Как показано с помощью тестов, проведенных Заявителем и представленных ниже, особенно важно, чтобы жирные кислоты, которые присутствуют в матриксе, по существу, были представлены в форме глицеридов, а не в форме свободных кислот. Для этой цели процентное содержание свободных кислот в липидном матриксе должно составлять менее чем 10% и, предпочтительно, менее чем 1%. Глицериды предпочтительно представлены в форме триглицеридов.
Липидный матрикс по изобретению предпочтительно также содержит насыщенную жирную кислоту C18 в количестве, составляющем более чем 85% по отношению к общему количеству насыщенных жирных кислот, формирующих глицериды.
Эта характеристика совершенно неожиданно представляет липидный матрикс и, следовательно, покрытие, защитный эффект по отношению к КЛА которого гораздо больше, чем эффект матриксов, в которых преобладают другие жирные кислоты из тех, что указаны выше.
Липидный матрикс представляет собой такой, который имеет точку плавления от 60°C до 75°C, предпочтительно, от 65°C до 68°C. Липидный матрикс сначала расплавляют и затем смешивают с порошкообразным материалом, полученным с помощью адсорбции КЛА на диоксид кремния. Смешивание необязательно может иметь место в присутствии подходящих эмульгаторов, так чтобы стимулировать гомогенное диспергирование порошка диоксида кремния в липидном матриксе.
Соотношение между липидным матриксом (триглицериды + эмульгаторы) и КЛА зависит от типа продукта (в особенности, от размера), который будет получен. В предпочтительном воплощении, описанном здесь, соотношение, как правило, составляет от 1,3 до 1,5, предпочтительно, 1,4.
Смешивание проводят в течение периода времени, составляющего примерно 5-20 минут, предпочтительно примерно 10 минут, с получением гомогенной смеси (хотя, более точно, полученная система может быть лучше определена как гомогенная суспензия твердого порошка в липидном матриксе).
Смесь затем сразу инъецируют под высоким давлением посредством насадок подходящей формы в камеру оросительного охлаждения, в которой температура поддерживается в интервале от -2°C до -12°C, так чтобы в течение короткого периода времени, в течение которого частицы смеси остаются на воздухе, липидный матрикс мог преимущественно затвердевать согласно известным процедурам (метод оросительного охлаждения).
Таким образом, получают твердый, гранулированный продукт, содержащий внутреннее ядро, образованное с помощью частиц твердого субстрата, в котором адсорбирована КЛА, и содержащий покрытие, образованное с помощью липидного матрикса, для создания оболочки и защиты внутреннего ядра. После распыления продукт собирают на транспортной ленте и, пока он остается внутри камеры охлаждения, подвергают его искусственной вентиляции, так чтобы он покидал камеру при температуре ниже 25°C. Для предотвращения агглютинации гранулированного продукта его орошают с помощью агента, противодействующего агглютинации, сформированного, например, из диоксида кремния с размером частиц, составляющим от 75 до 80 микронов, в пропорции, составляющей примерно 0,5-2% по отношению к продукту.
Размер гранул зависит от давления в системе подачи и от формы насадки, но, если необходимо, продукт может быть подвергнут сортировке, чтобы сделать его размер соответствующим целевым спецификациям размера.
Посредством определенного метода получения и использования определенного матрикса полученное покрытие располагается непрерывно и единообразно вокруг внутреннего ядра из конъюгированной линолевой кислоты, адсорбированной на диоксиде кремния. Это предотвращает воздействие на КЛА кислорода окружающей среды, света и окисляющих веществ, которые присутствуют в препаратах, предназначенных для использования для человека и/или животного, во время периода хранения перед ее использованием. Кроме того, это предотвращает или уменьшает микробное биогидрирование, которое может иметь место в рубце при использовании в корме жвачных животных. Таким образом, может использоваться микроинкапсулированный продукт согласно дозировке одновременно при получении лекарственных средств и при получении пищевых добавок, которые, в свою очередь, предназначены одновременно для пищи человека и животного.
Другое важное преимущество, достигнутое с помощью способа по настоящему изобретению, заключаются в том, что период времени, в течение которого КЛА подвергается воздействию атмосферы, очень ограничен и составляет порядка 20 минут. Это дает возможность эксплуатации в нормальной атмосфере.
Примеры получения продукта согласно изобретению
Пример 1
34 г КЛА-масла (с содержанием 60%) вводили в миксер с оболочкой, нагретый до температуры 70°C, и адсорбировали с помощью 14,4 г диоксида кремния, к которому добавляли 5 г карбоната кальция с получением легкосыпучего порошкообразного материала.
Липидный матрикс, сформированный с помощью 43,4 г триглицеридов насыщенных жирных кислот C16, C18, C20 и C22, в которых содержание C18 составляло 85%, и с помощью 3 г эмульгаторов, доведенный до температуры 70°C, добавляли к порошкообразному материалу и перемешивали в течение примерно 10 минут с получением гомогенной суспензии.
Таким образом полученную смесь затем поставляли в камеру охлаждения, поддерживаемую при температуре, составляющей примерно -10°C, в которую смесь распыляли с использованием насадки, подходящей для получения целевого размера частиц, так чтобы получались гранулы, содержащие внутреннее ядро на основе КЛА, адсорбированной на диоксиде кремния, покрытое с помощью липидного матрикса. Примерно 0,9 г диоксида кремния диспергировали на микрокапсулы, экстрагированные из камеры охлаждения, и все вместе подвергали сортировке для определения размеров конечного продукта (80% менее чем 800 микронов).
Пример 2
Второй образец продукта получали таким же способом, как и в предыдущем примере с отличием в том, что триглицериды содержали насыщенную жирную кислоту С18 в количестве, составляющем примерно 45%, и насыщенную жирную кислоту C16 в количестве, составляющем примерно 60%.
Пример 3 (сравнительный)
Третий образец продукта получали таким же способом, как и в примере 1 с отличием в том, что используемый матрикс был образован с помощью свободных длинноцепочечных насыщенных жирных кислот с содержанием стеариновой кислоты (C18), составляющим 98%.
Анализ продуктов
Образцы, полученные выше, подвергали первой группе лабораторных тестов, направленных на определение их стабильности с течением времени по отношению к факторам окружающей среды и к различным оксидантам. В частности, разнообразные образцы упаковывали в бумажные пакеты с алюминиевой фольгой и внутренней частью из PE и отправляли на хранение.
Стабильность оценивали путем измерения с течением времени содержания КЛА, и пероксидное число которой, как установлено выше, формировало индекс степени деградации КЛА и липидного матрикса.
Предварительный тест заключался в оценке стабильности с течением времени КЛА, адсорбированной на диоксиде кремния, но без покрытия липидным матриксом. Образец поддерживали в темноте в течение одной недели, к концу которой было замечено 35%-ное уменьшение содержания КЛА, от 19,8% до 12,9%. Этот тест показывает, что присутствие покрытия необходимо для стабильности КЛА.
Тест показал, что образец примера 3, в котором матрикс был образован, по существу, скорее с помощью жирной кислоты C18, чем с помощью других триглицеридов, был несомненно менее стабильным с течением времени. Фактически, он начал терять свое исходное содержание уже через несколько дней после получения; через три месяца концентрация КЛА была равна нулю (исходное содержание 20,35%; содержание после поддержания в течение трех месяцев: 0%) и, в то же время, наблюдали увеличение пероксидного числа от 3,2 до 50.
Продукт также показал заметную тенденцию к агглютинации посредством экзотермической химической реакции между КЛА и матриксом.
Немного улучшенная характеристика по части стабильности была отмечена у образца примера 2, который после хранения в течение шести месяцев показал приблизительно 84%-ную потерю содержания КЛА, которая произошла от исходных 19,98% до 3,19%. Кроме того, КЛА имела тенденцию вытекать из микрокапсул через покрытие.
Оказалось совершенно удивительным, что образец 1, с другой стороны, показал превосходную стабильность на протяжении периода измерения. Фактически, после настолько продолжительного периода, как два года, измеренное уменьшение содержания КЛА составило только 6%, от 20% до 18,8%.
in vivo
Вторую группу тестов осуществляли  на дойных коровах для контроля эффективности защиты КЛА в желудочно-кишечном тракте жвачных животных.
Тест проводили с использованием образцов продукта на основе КЛА, полученного согласно примеру 1 и согласно примеру 3, вводимого различным группам дойных коров в различных дозах в течение периода, составляющего один месяц.
Молоко, полученное от каждой группы животных по завершении обработки, затем анализировали для измерения содержания в нем метилового эфира КЛА, также сравнивая его с образцом молока, взятым от группы коров, которые не были подвергнуты обработке, и с образцом коммерчески доступного упакованного молока. Различные образцы молока затем дополнительно анализировали для идентификации их кислотного профиля с помощью измерений соответствующих фракций насыщенных жирных кислот, мононенасыщенных жирных кислот и полиненасыщенных жирных кислот. Тип вводимого образца для каждой группы животных, вводимые дозы, а также результаты, полученные с помощью анализа образцов молока, суммировали в таблице 1 ниже.
Таблица 1
Группа
1
2
3
4
5*
Доза продукта (г/субъект/день
20
50
50
0
-
Тип продукта
Пр.1
Пр.1
Пр.3
-
-
КЛА (мг/кг молока)
0,95
2,14
1,28
0
0
% насыщенных жирных кислот
67,85
56,8
58,29
77,30
72,30
% мононенасыщенных жирных кислот
30,07
39,54
39,24
20,65
25,20
% полиненасыщенных жирных кислот
2,09
3,67
2,47
2,05
2,07
* образец коммерческого молока
Как можно видеть из этой таблицы, метиловый эфир КЛА не присутствует у животных, которые не были подвергнуты обработке, что подтверждает, что его присутствие имеет место благодаря введению КЛА из внешнего источника. Из сравнения между группой 2 и группой 3 ясно, что матрикс на основе триглицеридов с 85%-ным содержанием жирной кислоты C18 гораздо более эффективен, чем матрикс, содержащий свободную жирную кислоту C18, в защите КЛА от процессов рубцового биогидрирования и в том, чтобы сделать ее, таким образом, доступной для адсорбции в молочных железах.
Кроме того, сравнение между группой 1 и группой 2 показало, что доступность КЛА, была, по существу, пропорциональна вводимому количеству КЛА, независимо от типа питания животного.
Следующий важный эффект, продемонстрированный с помощью вышеописанных тестов, заключается в том, что введение коровам КЛА согласно настоящему изобретению модифицирует кислотный профиль полученного молока с существенным уменьшением фракции насыщенных жирных кислот, присутствующих в молоке, в пользу фракции мононенасыщенных и полиненасыщенных жирных кислот, со всеми проистекающими из этого позитивными последствиями.
Настоящим изобретением, таким образом, разрешается задача, обсуждаемая выше, на основании упомянутого известного уровня техники, и в то же самое время предлагается много дополнительных преимуществ.