СУХАЯ ФОРМА БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНОЙ ДОБАВКИ НА ОСНОВЕ ЦИСТ РАЧКА ARTEMIA SALINA

Полезная модель относится к биологически активным добавкам к пище и может быть использовано в пищевой промышленности, медицине, косметике и бальнеотерапии.
2
2
Несмотря на достижения современной науки, проблема дефицита пищевого протеина, комплексных сбалансированных по витаминам, минеральным добавкам и аминокислотам остается актуальной. Полноценное протеиновое питание определяет качество продуктов питания. Для поддержания этих показателей в пище должно содержаться не только нужное количество протеина, но и требуемый аминокислотный состав. Цисты (яйца) артемии, как показали исследования, содержат до 60,5% протеина, 10-15% жиров и от 3,2 до 4,5 мг% каротиноидов. Средняя калорийность 1 г сухих яиц артемии составляет 4,2-5,2 килокалории. В аминокислотном составе яиц артемии определено наличие 17 свободных аминокислот, в том числе незаменимых Артемия распространена по всему Земному шару. В России она обитает в солевых водоемах побережья южных морей, озерах Кавказа, Киргизии, Западной и Восточной Сибири. Акватория только исследованных водоемов Западной Сибири составляет 2,1 тыс. км, из которых в Алтайском крае 1,1 тыс. км.
Известны составы кремов, мазей, эмульсий на основе экстракта ракообразных Artemia s alina, используемые в косметике для профилактики и лечения кожи и волос (Патент Франции №2817748, МПК А 61 К 35/56, 7/48, опубл. 14.06.2002 г.).
Известно анти-пролиферативное средство на основе водного или спиртового экстракта яиц (цист) ракообразных Artemia salina, которое может использоваться в жидком виде или лиофильно высушено ( Заявка на патент США №20020071878, МПК А 61 К 35/78, 35/12, опубл. 13.06.2002 г.). Средство предлагается использовать в медицине и косметике для лечения и профилактики кожных заболеваний.
Недостатком выше приведенных аналогов является то, что при получении экстракта из яиц (цист) ракообразных Artemia salina теряется значительная часть полезных веществ, например, витаминов, органических кислот, незаменимых аминокислот, а также такой полезный продукт как хитин, что снижает биологические свойства препарата.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является кормовая добавка, в качестве которой используют цельные яйца жаброногого рачка артемии (Artemia Salina (L) в виде сухого порошка, используемой для кормления кур-несушек (Патент РФ №2158519, МПК А 23 К 1/16, 1/00; опубл. 10.11.2000 г.).
Однако цельные яйца артемии покрыты хитиновой оболочкой и могут усваиваться только организмом птиц, которые перетирают данный продукт в соответствующем отделе пищевого тракта. Использовать цельные яйца артемии в качестве пищевой добавки в рационе питания человека или в качестве компонента лекарственного, косметического или бальнеотерапевтического препарата неэффективно в связи с плохой усвояемостью цельных цист Артемии в данной форме.
Техническим результатом предлагаемого технического решения (полезной модели) является создание более усвояемой (биодоступной) биологически активной добавки для использования ее в пище, совместно с лекарствами, в косметике и бальнеотерапии на основе цист (яиц) рачка Артемии (Artemia salina.
Указанный технический результат достигается тем, что в сухой форме биологически активной добавки, включающей цисты (яйца) рачка Артемии (Artemia salina), согласно полезной модели, цисты рачка Артемии измельчены до ультрадисперсного состояния с размером частиц не более 20 мкм и содержанием влаги не более 5,0 мас.%, а сухая форма биологически активной добавки представляет собой таблетку, выполненную в виде монолитного дискообразного твердого тела из порошка цист рачка Артемии, или цилиндрическую пустотелую разъемную капсулу, заполненную порошком цист рачка Артемии, или газонепроницаемый пакет, заполненный порошком цист рачка Артемии под вакуумом.
Таблетка может дополнительно содержать крахмал в количестве не менее 10,0
масс.%, или крахмал и лактозу в соотношении 2:1 в количестве не менее 15 мас.%.
Разъемная пустотелая капсула выполнена из материала плавящегося под действием температуры организма, например из желатина.
Цисты (яйца) артемии, как показали исследования, содержат до 60,5% протеина, 10-15% жиров и от 3,2 до 4,5 мг.% каротиноидов. Средняя калорийность 1 г сухих яиц артемии составляет 4,2-5,2 килокалории. В аминокислотном составе яиц артемии определено наличие 17 свободных аминокислот, в том числе незаменимых. Следует отметить, что как аминокислотный, так и количественный состав по протеину, жирам, каратиноидам может колебаться в зависимости от водоема добычи. Однако особая ценность яиц артемии, как пищевой добавки вытекает из следующего: высокий темп роста рачка, высокая степень использования пищи на прирост массы (до 50%), высокое содержание каратиноидов и протеина при значительном уровне незаменимых аминокислот, высокая плодовитость (100 потомков на каждый 4 дня), наличие репродуктивных гормонов, стимулирующих созревание организмов. Кроме того, полезными свойствами сорбента обладает измельченный хитин, входящий в состав биологически активной добавки.
На фиг.1 изображена таблетированная форма препарата в разрезе. На фиг.2 представлена капсулированная форма препарата. На фиг.3 приведена схема пакета с порошковой формой препарата.
Таблетированная форма биологически активной добавки выполнена в виде дискообразного монолитного тела 1 (фиг.1), распадающегося под действием влаги, органических кислот и температуры организма в желудочно-кишечном тракте. Масса тела 1 таблетки содержит следующие компоненты:
Пример 1
Ультрадисперсный порошок цист рачка Артемии с размером частиц не более 20 мкм и содержанием влаги 5,0 мас.% в количестве 2 г на 1 таблетку.
Пример 2
Смесь ультрадисперсного порошка цист рачка Артемии с размером частиц не более 20 мкм и содержанием влаги 2,0 мас.% с крахмалом в соотношении 10:1 в количестве 3 г на 1 таблетку.
Пример 3
Смесь ультрадисперсного порошка цист рачка Артемии с размером частиц не более 20 мкм и содержанием влаги 1,0 мас.% с крахмалом и лактозой в соотношении 20:2:1 в количестве 3 г на 1 таблетку.
В другом варианте (фиг.2) форма выполнения препарата представляет собой порошкообразную массу 2 ультрадисперсного порошка цист Артемии, которая помещена в желатиновую разъемную капсулу 3, распадающаяся под действием температуры. Порошкообразная масса 2 препарата содержит следующие компоненты:
Пример 4
Ультрадисперсный порошок цист рачка Артемии с размером частиц не более 20 мкм и содержанием влаги 5,0 мас.% в количестве 1,5 г на 1 капсулу.
Пример 5
Ультрадисперсный порошок цист рачка Артемии с размером частиц не более 20 мкм и содержанием влаги 3,0 мас.% в количестве 3 г на 1 капсулу.
В третьем варианте (фиг.3) форма выполнения препарата представляет собой порошкообразную массу 4, которая размещена в пластиковый или бумажный газонепроницаемый герметично закрытый и вакуумированный пакет 5. Порошкообразная масса 4 препарата содержит следующие компоненты (мас.%):
Пример 6
Ультрадисперсный порошок цист рачка Артемии с размером частиц не более 20 мкм и содержанием влаги 1,0 мас.% в количестве 5 г на 1 пакет.
Пример 7
Ультрадисперсный порошок цист рачка Артемии с размером частиц не более 20 мкм и содержанием влаги 3,0 мас.% в количестве 10 г на 1 пакет.
Пример 8
Ультрадисперсный порошок цист рачка Артемии с размером частиц не более 20 мкм и содержанием влаги 5,0 мас.% в количестве 50 г на 1 пакет.
Пример 9
Ультрадисперсный порошок цист рачка Артемии с размером частиц не более 20 мкм и содержанием влаги 5,0 мас.% в количестве 100 г на 1 пакет.
Для пищевых и медицинских целей препарат целесообразно выпускать в виде таблеток, или капсул, или пакетов по 5 г. Применяют препарат внутрь по 1-2 таблетки или капсулы, или 1 пакету утром и вечером в течение 10-30 дней в зависимости от состояния организма.
Технология получения биологически активной добавки Яйца (цисты) ракообразных Artemia salina добывают из озер Западной Сибири, многократно отмывают в пресной воде отпосторонних примесей, солей и некачественных яиц. Мокрый продукт сушат в воздушном потоке влажностью не более 5 мас.%, при температуре не выше 50°С. Далее порошок перемалывают в вихревой мельнице, разработанной фирмой "Вихревые технологии", г. Новосибирск (патент РФ N 2057588, МКИ В 02 С 19/06, опубл. 10.04.96 г.), которая представляет собой газодинамический измельчитель, использующий энергию сжатого газа для ускорения измельчаемых частиц продукта в вихревом потоке до ультрадисперсного состояния с размером частиц не более 20 мкм и содержанием влаги не более 5,0 мас.%. В качестве измельчителя может также служить шаровая или дисковая мельница или другие технические средства, которые обеспечивают соответствующий дисперсный состав продукта без ухудшения его полезных свойств.
Полученный измельченный продукт может быть стерилизован, например, гамма-излучением с дозой 10-25 кГр при отрицательных температурах (не выше минус 20°С). Обработку гамма-излучением осуществляют дробно с перерывом между этапами облучения Предлагаемый способ стерилизации позволяет полностью инактивировать вирусные и другие микробные объекты с максимальным сохранением качества продукта. Стерилизация может быть проведена на стадии отмывки цельных цист рачка Артемии от солей и посторонних примесей, например, детергентами. Далее полученный продукт может применяться в качестве пищевой добавки
Ниже приведены данные о биохимическом составе рачка-жабронога Artemia salina, в том числе его яиц (цист).
Биохимический состав рачка-жабронога artemia sauna
Ценность Артемии определяется ее химическим составом, который характеризуется достаточно высоким содержанием белков, жиров, незаменимых аминокислот и жирных кислот, витаминов, гормонов, других биологически активных соединений. Состав и соотношение этих компонентов изменяются в процессе онтогенеза ракообразного. Будучи хорошим фильтратором, рачок способен накапливать в больших количествах токсичные вещества, попадающие во внешнюю среду в результате хозяйственной деятельности человека, что необходимо учитывать при использовании его в качестве биологически активных пищевых добавок (БАД).
Количественное содержание основных биогенных элементов и их соотношение заметно изменяются в процессе онтогенеза ракообразного (см. табл.1). Особо следует отметить снижение содержания углерода у науплиев в период развития на стадии 1-4, что объясняется процессами самопереваривания мандибул и спецификой механизма пищеварения. Установлено, что содержание углеводов в процессе онтогенеза рачка увеличивается от 28,42% в цистах до 39,92% в науплиях и 35,99% у взрослых особей. Количество азота изменяется в меньшей степени, имея тенденцию к увеличению: 6,51, 7,82 и 8,54% соответственно. При этом азот, входящий в состав белков, составляет 32,69-45,10% у взрослых и до 57,56% у науплиев. Содержание азота в составе суммы небелковых соединений колеблется по данным различных авторов от 16 до 54,5%, на долю хитина приходится 4%.
Таблица 1Содержание общего углерода, азота и фосфора, % к сухой массе
Стадия развития
углерод
азот
фосфор
Цисты
50,75
6,57
0,57
Науплии, стадия: 1
55,60
9,21
13,4
2
27,50
8,09
1,24
4
9,70
9,05
1,59
8
45,10
8,76
1,42
11
44,40
8,41
1,37
Взрослые
42,90
5,23
1,15
Установлено, что соотношение углерода к азоту и процентное содержание азота и углерода отличаются в цистах Артемии из различных природных источников. Соотношение углерода к азоту также может изменяться в цистах, собранных в одном водоеме, но в различные периоды.
Металлы
Содержание металлов в Артемии изменяется в процессе онтогенеза и во многом зависит от места обитания ракообразного (см. табл.2):
Таблица 2Содержание металлов в цистах, науплиях и взрослых особях Артемии (мкг/г сухой массы)
Металл
Цисты
Науплии
Взрослые особи
Железо
1860
70
1846
Цинк
125
104
0
Свинец
17
3.0
0
Медь
14
9.2
0
Кадмий
0.09
0.12
0
Хром
3.7
0.66
0
Никель
4.0
0.09
0
Кобальт
1.6
0.14
0
Скандий
0.4
0
0
Сурьма
0.5
0
0
Цезий
1.2
1.0
0
Рубидий
6.5
7.5
0
Кальций
0
0
2272
Магний
0
0
2802
Кремний
0
0
4211
Алюминий
0
0
6066
Из представленных данных видно, что цисты и взрослые особи имеют высокие концентрации железа. У науплиев этот показатель снижается.
Следует заметить, что содержание металлов варьирует в зависимости от водоема, времени сбора и стадии развития Артемии.
Аминокислотный состав
В белках Артемии обнаружено 18 аминокислот, относительное содержание которых изменяется в процессе развития (табл.3). Количество свободных аминокислот уменьшается у науплиев в период развития. Однако, такие аминокислоты, как пролин, аланин, глицин, серии, остаются в неизменном количестве. Обращает на себя внимание высокое содержание незаменимых аминокислот: треонина, валина, метионина, изолейцина, лейцина, фенилаланина, лизина и гистидина. Как известно, эти аминокислоты имеют большую биологическую ценность, так как они необходимы для полноценного питания организмов и синтеза белков в них. Вместе с тем наибольшее содержание эссенциальных аминокислот отмечено в науплиях по сравнению с соответствующими показателями в цистах и взрослых особях, что определяет достоинства личинок Артемии в качестве эффективного биопродукта.
Таблица 3Содержание общих аминокислот в Артемии на разных стадиях ее развития (%)
Аминокислота
Цисты
Науплии
Взрослые особи
Цистин
1,6-1,8
1,0-3,4
2,3
Аспарагиновая
10,6-22,8
4,7-14,2
9,3
Треонин
0,01 -1,9
4,2-9,5
4,1
Серии
5,8-8,6
3,9-13,1
4.8
Глютаминовая
15,2-19,5
5,9-14,8
14,4
Пролин
4,9-5,9
4,2-11,2
5,3
Глицин
4,9-6,0
5,2-13,5
5,5
Алании
13,7-16,3
3,6-24,0
7,0
Изолейцин
0,01-0,5
0,7-6,5
5,8
Лейцин
0,6-1,4
1,5-9,5
8,2
Тирозин
1,9-8,5
2,6-9,1
4,5
Гистидин
0,8-1,8
0,8-4,2
1,8
Лизин
1,8-2,6
1,8-10,1
7,7
Аргинин
3,2-6,3
1,8-9,9
6,6
Валин
0,02-2,0
2,3-8,3
5,6
Фенилаланин
0,0-0,2
1,7-8,9
4,7
Метионин
-
1,5-3,2
2,7
Таурин
0,01-27,0
0,0-19,8
-
Белки
Артемия характеризуется высоким содержанием белка. Однако этот показатель также варьирует в зависимости от стадии развития ракообразного, расы Артемии и ее пищи (табл.4). При этом доля растворимых белков составляет 29%, нерастворимых - 71%, соотношение высокомолекулярных белков к низкомолекулярным - 43% и 57% соответственно.
Таблица 4Содержание белка в Артемии на разных стадиях ее развития (% к сухой массе)
Цисты
Декапсулированные цисты
Науплии
Взрослые особи
52,35
61,14
48,25
29,87
Содержание белка в цистах Артемии может изменяться в разные годы. Кроме того, для каждой стадии Артемии характерны специфические белки, идентификация которых представляет большой интерес для выяснения их биологической роли и физиологической активности.
Липиды
Содержание липидов в цистах, науплиях и взрослых особях Артемии представлено в таблице 5. в период интенсивного роста, особенно в первые сутки, концентрация липидов снижается в пределах 10-20%. Концентрация жиров в цистах Артемии может меняться в зависимости от времени сбора.
Таблица 5Содержание липидов Артемии на разных стадиях развития (%, к сухой массе)
Цисты
Декапсулированные цисты
Науплии
Взрослые особи
2,96
25,57
15,25
7,64
Таблица 6Липидный состав цист Артемии (% к общему содержанию липидов)
Фосфолипиды
Холестерин
Свободные жирные кислоты
Триглицериды
Эфиры холестерина
14.6
10.6
3.0
59.8
12.0
Из анализа липидного состава цист Артемии видно, что основными компонентами цист Артемии являются триглицериды.
Особое значение имеют жирные кислоты Артемии, входящие в состав липидов и определяющие их свойства. Общее содержание жирных кислот увеличивается в процессе развития ракообразного: в яйцах Артемии содержится 490-704 мг жирных кислот на 1 г липидов, у науплиев этот показатель возрастает до 602-854 мг/г.
В цистах, науплиях и взрослых рачках в относительно больших количествах содержатся незаменимые жирные кислоты - С18:2со6 (линолевая), С18:ЗюЗ (линоленовая) и С20:4 (арахидоновая). Из ненасыщенных жирных кислот у Артемии превалирует пальмитиновая и стеариновая кислоты, из мононенасыщенных - олеиновая и пальмитолеиновая, из полиненасыщенных -эйкозапентаеновая, а у науплиев и цист - линоленовая.
Таким образом, состав и соотношение липидов, и прежде всего жирных кислот, характеризуют Артемию как ценный биопродукт. Углеводы
Содержание углеводов в тканях Артемии в процессе ее развития значительно изменяется (табл.7). Так, например, у развивающихся эмбрионов происходит резкое снижение концентрации углеводов перед вылуплением и при последующем развитии личинки в течение суток. Около 98% общего количества углеводов цист, включая хитин, составляют трегалоза, глицерин и полисахарид, похожий на гликоген. Хитиновые добавки обладают сорбционными и консервирующими свойствами. Хитин защищает организм от радиоактивного излучения; подавляет рост раковых клеток; предупреждает развитие инфарктов и инсультов (усиливает эффект препаратов, разжижающих кровь); повышает иммунитет; регулирует уровень холестерина в крови (помогает при атеросклерозе и ожирении); улучшает пищеварение (снижает кислотность желудочного сока, стимулирует рост полезных бифидобактерий); борется с воспалительными процессами; ускоряет процессы регенерации (восстановления) тканей.
Таблица 7Содержание углеводов в Артемии на различных стадиях развития(%, к сухой массе)
Цисты
Декапсулированные цисты
Науплии
Взрослые особи
7,76
11,05
12,80
20,2
Трегалоза - нередуцированный дисахарид глюкозы, составляет 17% массы цист. Она является важнейшим дыхательным субстратом, а также источником для синтеза глицерина и гликогена.
В цистах Артемии в небольших количествах обнаружена глюкоза, содержание которой составляет менее 1мкг/г сухой массы. В низких концентрациях отмечена молочная кислота, содержание которой не изменяется в процессе развития. До 6% сухой массы взрослой Артемии составляет хитин.
Высокие концентрации незаменимых жирных кислот, репродуктивных, ростовых и адаптивных гормонов, витаминов, каротиноидов, незаменимых аминокислот могут быть с успехом использованы в пищевой, фармакологической промышленности в качестве сырья для получения препаратов биологически активных соединений, восстанавливающих обмен веществ и способствующих нормальному росту и развитию организма человека и животных.