КАПСУЛИРОВАННЫЙ БЕЛОКСОДЕРЖАЩИЙ ПРОДУКТ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
ENCAPSULATED PROTEIN-CONTAINING PRODUCT AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF

Область техники
Изобретение относится к медицинской, химической, фармацевтической, пищевой промышленности, животноводству, рыбной промышленности, диетологии и биотехнологии, и может быть использовано 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 изобретение относится к получению капсулированных белоксодержащих продуктов, защищенных от активного действия пепсинолиза и низкого значения pH 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 pH 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, МПК 6 A23L 1/328. Способ производства пищевой зернистой икры из белоксодержащего сырья животного происхождения. / З.А. Яковлева. Южный научно-исследовательский институт морского рыбного хозяйства и океанологии. - №5015500 / Заявл. 09.12.91; Опубл. 20.05.93), выбранный в качестве прототипа. Согласно прототипу 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°C к охлажденному до 6…10°C маслу с получением шароподобных 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 прототипа 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 pH (pH=1,9-2,2) будет проходить интенсивный гидролиз белковых веществ, они утратят свою видовую специфичность и преобразуются на продукты гидролиза.
Недостатки аналогов и прототипа с точки зрения сохранения нативности белковых веществ внутреннего содержимого капсулированного продукта устраняются при использовании заявляемого изобретения.
Суть изобретения
Целью изобретения является получение капсулированных белоксодержащих продуктов, защищенных от действия пепсина в желудке на фоне низких значений pH среды (pH 1,9…1,2).
Другие задачи и преимущества заявляемого изобретения будут рассмотрены ниже по мере изложения настоящего описания.
2+
2+
Суть изобретения заключается в создании альгиновой оболочки вокруг внутреннего содержимого, которое одновременно содержит белоксодержащий продукт, и смесь как минимум двух растворимых солей, одна из которых является солью кальция или бария, а другая солью-корректором pH. В результате реакции обмена, который происходит благодаря диффузии ионов Ca, Ba, донором которых являются водорастворимые соли кальция, бария, находящиеся в составе внутреннего содержимого капсулированного белоксодержащего продукта. Из раствора альгината натрия вокруг внутреннего содержимого формируется альгиновая оболочка при значениях 7,5…8,5 pH внутреннего содержимого. Внутреннее содержимое имеет соотношение белок : смесь солей (1÷11):(1,0÷4). При этом соотношение растворимых солей кальция или бария с солями-корректорами pH составляет (1,0÷3,0):(1÷2). Внутреннее содержимое капсулируется через раствор альгината натрия 0,5…3,0%, в результате чего образуется альгиновая оболочка (с соотношением внутреннее содержимое : оболочка 100:(20÷50) ионотропной природы, которая инертна к воздействию пепсина, желудочных кислот и низкого значения pH среды.
Благодаря наличию солей-корректоров pH, которые обеспечивают pH внутреннего содержимого на уровне 7,5…8,5, создается дополнительная защита от действия (воздействия) низкой pH среды на белоксодержащий продукт, а также происходит нейтрализация действия пепсина на белковую составляющую внутреннего содержимого капсулированного продукта.
Предлагаемый способ дает возможность получать новые формы капсулированных белоксодержащих продуктов, защищенных от действия пепсинолиза и низких значений pH среды альгиновой оболочкой (с соотношением внутреннее содержимое : оболочка 100:(20÷50), которая является устойчивой к разрушению в кислых (низких) значениях pH и непроницаемой для ферментов пепсинолиза.
Целесообразность создания таких белоксодержащих продуктов продиктована в некоторых случаях необходимостью преодоления барьера желудочно-кишечного тракта, который характеризируется низкими значениями pH 1,9…2,2 и высокой активностью пепсина и желудочных кислот - условиями, которые приводят к гидролизу незащищенных белков, к их инактивации и утрате ими 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.
Способ 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, бария или их смеси с получением дисперсии в форме раствора, или коллоидной системы в состоянии золя или дисперсии. К дисперсии добавляют соли-корректоры pH, например, щелочные фосфаты, карбонаты или гидрокарбонат натрия, которые переводят значение pH 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 шарообразный 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 pH 1,9…2,2, характерных для рН желудочно-кишечного тракта. Одновременно наличие под оболочкой солей-корректоров pH (которые обеспечивают pH 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 (pH 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 pH изменяется на слабо щелочной, проницаемость альгинатной оболочки изменяется и содержимое может освободится 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 изобретения разъясняется следующими примерами.
Пример 1. В 97,5 г воды диспергируют 1 г яичного альбумина и смеси солей-корректоров pH бикарбоната натрия 1,0 г и 0,5 г кальция хлорида. Получают 100 г водного раствора альбумина, в котором соотношение белок : смесь солей составляет 1:1,5 и значение pH составляет 7,5, а соотношение соли-корректора pH 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 pH 1,9, содержащий пепсин, на протяжении 4 минут они сохраняются в неизменном состоянии. Цель способа достигается.
Пример 2. В 85 г воды диспергируют 11 г казеина молока, 3,0 г лактата бария и 1,0 г соли-корректора pH фосфата натрия. Получают 100 г раствора казеина в состоянии золя, в котором соотношение белок : смесь солей составляет 11:4, а соотношение соли-корректора pH к соли кальция при значении pH 8,5 составляет 1:3. 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. При размещении капсулообразных покрытых оболочкой белков в водный раствор соляной кислоты с pH 2,2, содержащий пепсин, на протяжении 30 минут капсулы остаются в неизменном состоянии, что свидетельствует о защищенности казеина. Цель изобретения достигается.
Пример 3. В 90 г воды диспергируют 5,0 г высушенного белка инсулина свиного, 2,5 г кальция цитрата и бария хлорида в ровных соотношениях и 2,5 г соли-корректора pH натрия бикарбоната, в котором соотношение белок : смесь солей составляет 1:1, при соотношении соли кальция к соли-корректору рН 1:1. Раствор с pH 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 к оболочке составляет 100:30. Капсулы помещают в раствор соляной кислоты с pH 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 изобретения 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 : смесь солей 100:10, и при отсутствии соли-корректора pH 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 содержимое : смесь солей 100:10, а значение pH содержимого 7,2. Благодаря тому, что соотношение белок : смесь солей 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 заявляемого изобретения 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 заявляемого изобретения. Изобретение не ограничивается вышеизложенными примерами.
Технический результат
Техническим результатом заявленного изобретения является получение капсулированных белоксодержащих продуктов, покрытых альгиновой оболочкой с pH внутреннего содержимого на уровне 7,5…8,5, которые являются стойкими к разрушению при низких значениях pH среды и непроницаемыми для ферментов пепсинолиза.
Также техническим результатом заявленного изобретения является сохранение нативности белковых веществ, содержащихся в белоксодержащих продуктах, под воздействием на них пепсина и низких значений pH среды.
Также следует отметить, что преимуществом изобретения является то, что оно может быть осуществлено при нормальной комнатной температуре 20-25°C, без дополнительного нагревания.
ЛИТЕРАТУРА
7
1. Пат. RU 2223014 C2, МПК A23P 1/04, A23L 1/325, A61K 9/48. Желатиновая основа для капсулирования жирорастворимых пищевых продуктов / Деркач С.Р., Воронько Н.Г., Петров Б.Ф. - 2002102110/13; Заявл. 23.01.2002; Опубл. 10.02.2004.
7
2. Пат. RU 2157192 C1, МПК A61K 9/48. Мягкая желатиновая капсула / Макаров В.Г., Дадали В.А., Шиков А.Н. - 99111660/14; Заявл. 01.06.1999; Опубл. 10.10.2000.
5
3. Пат. SU 1829933 A3, МПК A61K 9/48. Способ получения желатиновых капсул / Иштван Замбо, Эржебет Сабо, Шандор Янчо, Дьердь Ваго, Бела Данош, Пал Капоши, Петер Тетеньи, Дьердь Бача, Жужанна Эмри и Золтан Гомбош. - 4355582/14; Заявл. 15.04.88; Опубл. 23.07.93; Бюл. №27.
3
4. Пат. СССР 1016871, МПК A23L 1/325. Пищевая зернистая икра и способ ее получения / Рогожин С.В., Вайнерман Е.С., Пивоваров П.П., Перцевой Ф.В., Быков В.П., Галкин О.М., Андреев С.М. и Белис Г.Ю. - 3284151/28-13; Заявл. 02.06.81 с присоединением заявки №3284152/28-13, 3284153/28-13, 3284155/28-13.
Таблица примеров для достижения цели