Микроэмульгирование и микрокапсулирование ПНЖК класса w-3 для расширения возможностей их использования

УДК 613

Микроэмульгирование и микрокапсулирование ПНЖК класса и-3 для расширения возможностей их использования

B. А. Исаев, д-р биол. наук, профессор

Московский государственный университет технологий и управления имени К. Г. Разумовского

C. В. Симоненко, д-р техн. наук Научно-исследовательский институт детского питания

В последние годы российскими учеными выявлено исключительно полезное действие для здоровья человека высоконепредельных ЖК класса омега-3 [1-3]. На многочисленных конкретных примерах подтверждена способность созданных отечественными специалистами пищевых масел Доканол, Эйконол, Эйферол, полученных из пелагических рыб океана, оказывать не только лечебное и профилактическое антиатероскле-ротическое, а и гепатопротекторное и гипоаллергенное действие [4, 5). Это существенно подняло интерес к этим источникам ПНЖК и-3, в составе которых содержится до 30% ЭПК и ДГК. Необходимость широкого использования Эйконола и Доканола в питании детей и подростков потребовало создания таких его форм, которые были бы в наибольшей степени приближены к традиционным для детей видам пищи, но при этом обогащенных ПНЖК класса и-3.

Созданием технологии продуктов, обогащенных ПНЖК и-3, занимается довольно широкий круг исследователей, однако пути получения этих продуктов из морских организмов достаточно ограниченны. Особенно это касается методов выделения рыбьего жира, используемого в качестве основы для получения конечных продуктов этого класса, а их всего три: 1) высокотемпературное вытапливание жира; 2) действие органических растворителей для экстрагирования жира; 3) физико-механическое воздействие на сырье, позволяющее разрушить мембрану клетки, с последующим

центрифугированием на трикантерах и отделением липидов от остальной части обработанного сырья. Третий способ используется в производстве принятого нами в качестве основы ПНЖК и-3 микрокапсулированного Эйконола, причём температура обработки при этом не превышает 40 °С, а технологическое воздействие на сырье ограничивается применением растворов пищевых кислот низкой концентрации. Эти ограничения позволяют говорить о том, что исключены условия разрушения или инактивации биологически активных соединений, содержащихся в морских организмах, а это позволяет сохранить нативные свойства продукта, его биологическую ценность и специфическую активность, что не раз отмечалось исследователями в ходе биологических и клинических испытаний продукта [6-8].

Ученые НИИ детского питания РАСХН и МГУ технологии и управления имени К. Г. Разумовского в 2015 г. в соответствии с поручениями ФАНО вплотную занялись разработкой технологии производства продуктов для питания детей старше трех лет на основе новых данных об окислительных процессах и-3 жирных кислот в составе микрокапсул в пищевых композициях со сложным составом молочнокислых продуктов (йогурт, творог).

Производство продуктов детского питания, обогащенных микрокапсулами ПНЖК и-3, с учетом необходимости стабилизации лабильных комплексов этих кислот, микроэмульгирования и микрокапсулирования

потребовали значительных усилий и привлечения научных партнеров для получения микрокапсульных форм ПНЖК и-3 - Эйконола с обогащением тонкодисперсными формами зародышей пшеницы и скорлупы яиц.

Интерес к ПНЖК и-3 в микрокапсу-лированной форме постоянно растет и охватывает широкий круг потребителей. В зависимости от конкретного выбора он включает огромный ассортимент пищевых продуктов лечебно-профилактического, функционального и специального назначения для беременных и кормящих женщин, спортсменов, атомщиков, летчиков, десантников, спецназа и многих других категорий людей, подверженных действию опасных факторов среды. За этим разнообразием скрывается множество новых технологических задач, которые пришлось решать и в лабораториях, и в клиниках [9, 10].

Особое место в этих работах уделяется определению условий и сроков хранения создаваемых пищевых продуктов, содержащих микрокапсули-рованные ПНЖК и-3, ведь большая часть заказчиков хотела бы получать продукты, способные сохранять свои специфические достоинства в течение достаточно длительного времени. Не менее важным было создание такой технологии, которая расширяла бы за счет инновационных процессов производства и снижения себестоимости доступность создаваемых продуктов для широкого, в т. ч. для детского и геродиетического потребления [11, 12].

С учетом расширения знаний о небезопасности многих фармпрепаратов появилась необходимость создания с использованием микрокап-сулированных ПНЖК и-3 (Эйконол и Доканол) таких продуктов, которые

обладали бы способностью оказывать лечебно-профилактическое действие на человека даже при небольших объёмах потребления. Именно этот источник ПНЖК и-3 и был использован для создания технологии их микрокапсулирования. В основе этого процесса лежат последовательное фракционирование сырья, нормализация кислотного и пере-кисного чисел жира оригинальными способами фильтрования под вакуумом, стабилизация и микрокапсули-рование с использованием желатина, крахмала, пектина и антиоксидантов. В качестве пищевого дезодоранта очень удачным оказалось использование тонкодиспергированных в плазменных условиях обезжиренных зародышей пшеницы по ТУ 9295-014-18062042-06 с изм. № 1. Щадящие методы обработки специально подобранного сырья и должны были стать главным фактором обеспечения эффективности микро-капсулированного масла Эйконол в детском питании.

Отмечая своеобразие Эйконола как концентрата полиненасыщенных жирных кислот класса и-3, следует обратить внимание на то, что в этом качестве он подобен ряду зарубежных аналогов. Положительное отличие отечественных продуктов от полученных за рубежом заключается во фракционном составе липидов. При их получении вытапливанием высокотемпературным методом, как правило, отмечается более высокое содержание свободных жирных кислот (кислотное число в 2 раза выше, чем при холодном выделении), более высокое содержание углеводородов (в 3-4 раза), восков (в 1,5 раза), стеринов, а содержание таких важных компонентов рыбных жиров, как триглицериды, в 1,5 раза ниже [13, 14].

В процессе создания новой технологии микроэмульгирования и ми-крокапсулирования выявилась необходимость отработать и способ холодной дезодорации Эйконола, что позволит существенно расширить ареал его применения за счет использования для обогащения традиционных форм пищи (хлебобулочные, молочнокислые, овощные, мясные, рыбные продукты и напитки) новыми функциональными достоинствами.

Заметное влияние на качество ПНЖК и-3 в микрокапсулированной форме оказывает их антиоксидант-

ная стабилизация. В какой-то мере эту задачу может выполнить известный антиоксидант токоферола ацетат (витамин Е), но исследования выявили более высокую активность разработанного в НПП «Тринита» антиок-сиданта с селеном по оригинальной технологии (патент РФ № 2008333) в форме биодобавки ЛАТЛ.

Антиоксидант ЛАТЛ с селеном по ТУ 9197-024-29388404-11 - композитный продукт, содержащий известные витамины и физиологически активные соединения, выделенные из природного сырья. Значимость его активности трудно переоценить, т. к. в условиях повышенной концентрации токсикантов в окружающем воздухе, нехватке в продуктах важнейших микроэлементов, обеспечивающих антиоксидантную защиту организма, именно ЛАТЛ способен предупредить избыточный уровень продуктов свободнорадикального окисления липидов. Это обстоятельство становится особенно важным в связи с тем, что многие лекарственные препараты, применяемые для защиты сердца, в т. ч. кардарон, кардиотропные гормоны (адреналин, норадреналин), при избыточных концентрациях проявляют проокси-дантное действие. А ведь известно, что в основе большинства заболеваний лежит активация процессов свободнорадикального окисления, являющегося одним из самых универсальных механизмов патогенеза. В наибольшей степени это относится к сердечно-сосудистым и онкологическим заболеваниям, на долю которых приходится до 70% всех причин смерти людей в развитых странах. Патогенетический механизм действия продуктов окисления в организме начинается с того, что активация перекисного окисления липидов клеточных мембран вызывает повышение их проницаемости и текучести, сопровождаемое нарушением трансмембранного обмена ионов с накоплением избыточного количества ионов кальция внутри клеток. Особенно это опасно для кар-диомиоцитов, приходящих в состояние повышенной возбудимости и наклонности к аритмиям. Не менее опасен процесс свободнорадикаль-ного окисления и для липопротеидов низкой плотности, которые приобретают антигенные свойства и вовлекаются в иммуновоспалительные реакции с участием макрофагов, Т-клеток

и антител. В результате происходит уплотнение стенки сосудов, эндотелий теряет свои защитные свойства, формируется атеросклеротическая бляшка. При этом нельзя не заметить и патогенетическую реакцию пере-кисного окисления на ишемизиро-ванные участки миокарда, в которых начинается разрушение клеток с образованием свободных радикалов, попадающих с кровотоком в здоровые ткани миокарда с дальнейшим их повреждением [15-17].

В эксперименте с окисленными жирами уровень пероксидов при использовании комплексного антиоксиданта ЛАТЛ снижался в 5060 раз. При использовании композиции, в которой соотношение этих же компонентов не было сбалансировано, антиоксидантный эффект хотя и сохранился, но оказывался в 10 раз меньшим [8, 9].

Достоинством антиоксиданта ЛАТЛ с селеном является и то, что достаточно приема одной капсулы в день для стабилизации потребляемых с пищей липидов и защиты организма. При этом известные составляющие этой пищевой добавки не оказывают побочного действия и полезны для организма и по другим обстоятельствам. Особенно полезно использование ЛАТЛ в составе микрокапсул ПНЖК и-3 для спортсменов, для лиц с избыточной массой тела, для людей, предрасположенных к сердечно-сосудистым заболеваниям, для работающих и проживающих в условиях повышенной концентрации токсичных веществ в воздухе (химическое и нефтеперерабатывающее производства) и повышенной радиации [15, 16].

Рис. 2. Микрокапсулы ПНЖК и-3; D 2-5 мкм

Технология производства продуктов для питания детей старше трёх лет включает в себя три важных этапа:

микрокапсулирование ПНЖК и-3 с антиоксидантом ЛАТЛ;

микрокапсулирование стабилизированных комплексными антиокси-дантами ПНЖК и-3 (Эйконол);

технология обогащения кисломолочных продуктов микроэмульсиями и микрокапсулами ПНЖК и-3.

Для приготовления микроэмульсии используется смесь: БАД «Эйконол», крахмал, вода соответственно в соотношении 30, 20 и 50% (по массе). При этом крахмал соединяют с водой при тщательном перемешивании миксером на минимальных оборотах (во избежание пенообразования). Раствору дают отстояться = 30 мин и затем при непрерывном медленном перемешивании миксером к раствору добавляют БАД «Эйконол», ЛАТЛ и другие компоненты по рецептуре. Полученная масляная суспензия подвергается гомогенизации ультразвуковым гомогенизатором «Алёна» с частотой ультразвука 22±1,65 кГц до получения однородной эмульсии молочного цвета без видимого разделения фаз вода - масло (=10 мин). Внешний вид микроэмульсии представлен на рис. 1.

Для получения микрокапсул микроэмульсию подвергают распылительной сушке на компактной сушилке «Ангидро» при температуре 180 °С. Выход готового продукта составляет = 90 %. Внешний вид микрокапсул представлен на рис. 2.

Экспериментально установлено, что для получения микрокапсул размером 1 мкм должна использоваться сушилка с встроенным генератором ультразвука, позволяющая микроэмульсию предварительно превращать в туман и отделять

в нем самую легкую фракцию в поверхностном слое. Схема опытной установки запатентована (решение о выдаче патента имеется).

Микрокапсулы Эйконола прошли предварительную экспертизу в ФГБНУ НИИ питания РАМН. По заключению экспертизы, продукт соответствует по всем показателям требованиям, представленным в технической документации изготовителя (ФГБУ НИИ детского питания и ООО НПП «Тринита»).

В микрокапсуле содержание: витамина А - не менее 28 мкг/г, витамина Е - не менее 400 мкг/г, витамина й - не менее 0,4 мкг/г, ПНЖК и-3-12,5 % при нормативе 10 %.

Обогащение кисломолочных продуктов микрокапсулами ПНЖК и-3 проводится их внесением в кисломолочную смесь на стадии заквашивания йогурта и творога с учетом состава технологической линии конкретного изготовителя. Содержание микрокапсул по отношению к массе готового продукта составляет 1 %.

Партия полученных микрокапсул передана на предприятие БИО-ПРОМ для изготовления опытных образцов и их широкой апробации.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ашмарин, И. П. Физиологические аспекты применения Эйконола и других ПНЖК \«-3 при заболеваниях сердечнососудистой системы. Методические рекомендации/ И. П. Ашмарин, В. А. Исаев, М. А. Самсонов. - М.: Изд-во МГУ, 1999. - 21 с.

2. Верткин, А. Л. Новые антиатеро-генные компоненты пищевого рациона. Ж. Клиническая фармакология и терапия/ А. Л. Верткин [и др.]. -1994. - № 3. - С. 23-25.

3. Гичев, Ю. Ю. Новое руководство по микронутриентологии/ Ю. Ю. Гичев, Ю. П. Гичев. - М.: Триада-Х, 2009. -304 с.

4. Исаев, В. А. Эйконол и атеросклероз/ В. А. Исаев. - М.: МИР и СОГЛАСИЕ, 2008. - 350 с.

5. Хавкин, А. И. Природные источники ПНЖК и-3 в лечении детей с аллергическими поражениями кожи и желудочно-кишечного тракта / А. И. Хавкин, В. А. Исаев // Лечащий врач. - 2000. - № 1. - С. 38-39.

6. Исаев, В. А. Незаменимые фак-

торы питания и физиологические аспекты их действия в организме человека/ В. А. Исаев. - М.: МИР и СОГЛАСИЕ, 2008. - 247 с.

7. Исаев, В.А. Физиологические аспекты липидного обмена, ожирения и похудения / В. А. И саев. - М.: МИ Р и СОГЛАСИЕ, 2008. - 114 с.

8. Мартынов, И.В. Применение масла ихтиенового - альтернатива лекарственного лечения дислипи-демии / И. В. Мартынов, В. А. Исаев, А. И. Мартынов, А. Л. Верткин // Кардиология. - 1991. - № 38 (6). -С. 86-92.

9. Меерсон, Ф.З. Влияние тканевого рыбного жира на перекисное окисление липидов, аритмии и летальность при острой ишемии, реперфузии и инфаркте миокарда в эксперименте/ Ф. З. Меерсон [и др.] // Кардиология. - 1993. - № 3. - С. 43-48.

10. Очирова, А.В. О техническом регулировании в социальной сфере / А. В. Очирова, Г. В. Панкина, Г. М. Миняйлик // Компетентность. -2009. - № 2. - С. 9-13.

11. Попов, П. А. Быстрое восстановление физического и психологического здоровья / П. А. Попов. - Владимир: Астрель, 2008. -190 с.

12. Прохорович, Е.А. Лечебно-профилактическое действие Эйконо-ла при ишемической болезни сердца и стенокардии / Е. А. Прохорович,

B. А. Исаев // Труды I межд. форума «Кардиология 99» 28-31.01.99 г. -

C. 312-323.

13. Клатт, Р. Живите долго и с на-слаждением/Р. Клатт. - Киев: Лебедь, 2004. - 244 с.

14. Хироми Шинья. О вреде «здорового питания»/Хироми Шинья. - М.: София, 2007. - 160 с.

15. Разумов, А. Н. Использование лекарственных растений в восстановительной медицине/ А. Н. Разумов, А. И. Вялков. - М.: МДВ, 2008. -376 с.

16. Самсонов, М. А. Применение Эй-конола при заболеваниях сердечнососудистой системы / М. А. Самсонов, М. М. Левачев, В. А. Исаев // Методические рекомендации, утвержденные Минздравом РФ 8.06.1993 г. - М. -29 с.

17. Никитенко, П. Г. Информационные технологии в системе охраны здоровья человека». Ноосферная парадигма/ П. Г. Никитенко, Л. Б. Хру-стицкая //. Проблемы управления. -2014. - № 4 (53). - С. 24-32.

Микроэмульгирование и микрокапсулирование ПНЖК класса и-3 для расширения возможностей их использования

Ключевые слова

адаптация; атеросклероз; гепатопротектор; гипоаллергенность; гомеостаз; ЛАТЛ; микрокапсулирование; микроэмульгирование; ПНЖК и-3; стабилизация; способности мозга; функциональное питание; Эйконол

Реферат

В НИИ детского питания проведены исследования по использованию эйкозапентаеновой и докозагексаеновой жирных кислот в составе Эйконола и антиоксидант ЛАТЛ для стабилизации жирных кислот в производстве микроэмульсий для обогащения молочнокислых продуктов лечебно-профилактического действия в составе рациона питания детей старше 3-летнего возраста. Полученные в ходе экспериментов продукты и полупродукты прошли исследования по жирнокислотному составу методом газожидкостной хроматографии, окислительные процессы оценивали по содержанию малонового диальдегида и пероксидов, показатели гидролитического расщепления по значению кислотного числа жира, вкус и запах - органолептическими методами. Цель работы создать пищевую стабилизированную антиоксидантами форму ПНЖК и-3 морского происхождения, пригодную для обогащения кисломолочных продуктов, которые оказывают оздоровительное действие на организм детей старше 3-летнего возраста, а также развитие интеллекта. Создание технологии производства продуктов для питания детей старше трех лет вызвано заметной обеспокоенностью общества состоянием здоровья детей, серьезными нарушениями процессов формирования детского организма, ухудшением показателей их физического и умственного развития, снижением сопротивляемости детского организма действию негативных факторов среды и окружения. Работа по эмульгированию и микрокапсулированиею ПНЖК и-3 представляла поиск и формирование набора компонентов для эмульгирования с расчетом на последующее использование микрокапсулированных жирных кислот в составе известных для детского питания пищевых продуктов, а затем и для геродиетического питания, а также в качестве лечебно-оздоровительного источника питания. Разработана оригинальная технология микрокапсулирования эйкозапентаено-вой и докозагексаеновой жирных кислот, новизна которых подтверждена Патентом РФ № 2557526 от 25 июня 2015 г. Разработано устройство для ультразвукового распыления жидкостей для получения микрокапсул, новизна которого подтверждена Патентом РФ № 2559285 от 13 июля 2015 г. Заметное влияние на качество ПНЖК и-3 при производстве дезодорированных источников, особенно в микрокапсулированной форме, оказывает их защита от окисления, т.е. стабилизация. В какой-то мере эту задачу может выполнить известный антиоксидант токоферола ацетат (витамин Е), но исследования выявили более высокую активность созданного в НПП «Тринита» (Москва) композиционного антиоксиданта с селеном в форме биодобавки ЛАТЛ, созданной по оригинальной технологии (патент РФ № 2008333). Кисломолочные продукты обогащают микрокапсулами ПНЖК и-3 на стадии внесения компонентов по рецептуре йогурта и творога с учетом состава технологической линии конкретного изготовителя. Содержание микрокапсул по отношению к готовому продукту составляет 1-2 % от массы. Микрокапсулы Эйконола прошли предварительную экспертизу и по заключению экспертизы продукт соответствует по всем показателям требованиям, представленным в технической документации изготовителя. Показатели безопасности и подлинности соответсвуют требованиям ТР ТС 021/2011. ГМО отсутствуют. Микрокапсулы Эйконола рекомендуются для промышленной переработки.

На микрокапсулированный Эйконол получено СГР ФС Роспо-требнадзор РФ за № РИ77.99.32.003.Е.010340.11.15 от 23.11.2015 г.

Авторы

Исаев Вячеслав Арташесович, д-р биол. наук, профессор, Московский государственный университет технологий и управления имени К. Г. Разумовского,109004, Москва, ул. Земляной вал, д. 73, rectorat@mgutu.ru Симоненко Сергей Владимирович, д-р техн. наук, НИИ детского питания, 143500, г. Истра, Московская обл., ул Московская, д. 48, niidp@rambler.ru

Micro Emulsification and Micro-Capsulation of PUFA class rn-3 to Empower their Use

Key words

adaptation; atherosclerosis; gepatoprotektor; hypoallergenic; homeostasis; LATL; microencapsulation; microemulsification; PUFA rn-3; stabilization; abilities of a brain; functional food; Eykonol

Abstracts

In Research Institute of Baby Nutrition conducted research on the use of eicosapentaenoic and docosahexaenoic fatty acids in the composition and antioxidant LATL Eiconol to stabilize the fatty acids in the production of microemulsions for the enrichment of milk products of therapeutic and preventive action as part of the diet of children over 3 years of age. The findings of the experiments, intermediates and products have been studies on the fatty acid composition by gas-liquid chromatography, the oxidation processes were evaluated on the content of malondialdehyde and peroxides indicators hydrolytic cleavage of the acid value of the fat, taste and smell - organoleptic methods. The purpose of the work to create a stable food antioxidants shape rn-3 PUFA of marine origin, suitable for the enrichment of dairy products, which have a healing effect on the body of children over 3 years of age, as well as the development of intelligence. Development of technology for the production of food of children older than three years due to a significant public concern about the health of children, serious violations of the formation of the child's body, deterioration in their physical and mental development, reduced ability to fight child's body action of the negative factors of the environment and surroundings. Work on the emulsification and microencapsulation PUFA rn-3 is a search and a set of components for emulsification with the expectation of subsequent use of microencapsulated fatty acids in the composition of known infant food, and then for the hero-diet, as well as medical and health power source. An original technology of microencapsulation eicosapentaenoic and docosahexaenoic fatty acids, the novelty of which is confirmed by RF patent number 2557526 on 25 June 2015. A device for ultrasonic atomization of liquids to obtain the microcapsules, the novelty of which is confirmed by RF patent number 2,559,285 on July 13, 2015. A significant influence on quality rn-3 PUFA in the production of deodorized sources, particularly in micro-encapsulated form, they provide protection against oxidation, i.e. stabilization. To some extent this problem can perform a known antioxidant tocopherol acetate (vitamin E), but studies have shown a higher activity created in the NPP «Trinita» (Moscow) composite antioxidant selenium in the form of supplements LATL, created by the original technology (RF patent number 2008333). Dairy products enriched of microcapsules rn-3 PUFA in the step of making the components of the formulation of yogurt and cottage cheese given the composition of the production line of a particular manufacturer. The content of the microcapsules in relation to the finished product is 1-2% by weight. The microcapsules Eiconol passed preliminary examination and expert opinion on the product meets all the performance requirements set out in the technical documentation of the manufacturer. Safety and authenticity correspond to the requirements of TR CU 021/2011. No GMO. The microcapsules Eiconol recommended for industrial processing. On microencapsulated Eiconol received PDS FS Federal Service of the Russian Federation of 11.23.2015 № RI77.99.32.003.E.010340.11.15

Authors

Isaev Vyacheslav Artashesovich, Doctor of Biological Science, Professor,

Moscow State University of Technologies and Management named after K.G. Razumovskiy, 73, Zemlyanoy Val St., Moscow, 109004 rectorat@mgutu.ru

Simonenko Sergey Vladimirovich, Doctor of Technical Science, Research Institute of Baby Nutrition, 48, Moskovskaya St., Istra, Moscow Region, 143500, niidp@rambler.ru