Состав для производства йодосодержащих биологически активных добавок

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к составу биологически активных добавок (БАД) к пище для профилактики йодной недостаточности.

Известна пищевая добавка для йодирования - раствор йодистого калия, вводимая в пищевой продукт в заданной концентрации и выдерживании при температуре 2-4°C [Патент РФ №2142723, кл A23L 1/304, опубл. Бюл. №35, 1999]. Недостатком этой добавки является то, что йодистый калий крайне неустойчив в окружающей среде.

Известен способ стабилизации йода в хитозане, который относится к группе природных полимеров [Мударисова Р.Х., Ершова Н.Р., Кулиш Е.И., Колесов С.В. Образование фиолетового комплекса при взаимодействии хитозана с йодом. Вестник Башкирского университета. - 2010. - Т. 15, №3. - С. 585-586]. Стабилизация йода обеспечивается за счет взаимодействия гидрокси- и/или амино-групп биополимера с йодом, образующийся комплекс имеет достаточно высокую константу устойчивости, которая составляет 611±3 л/моль.

Недостатком известного состава является то, что йодхитозановый комплекс в водных растворах образует частицы довольно крупного диаметра - от 9 до 30 мкм, неоднородно распределенные в дисперсионной среде.

Другим недостатком известного состава является то, что хитозан хорошо растворим в кислой среде, а при повышении значений pH до слабощелочных выпадает в осадок, что вносит ряд ограничений для применения «Йодхитозановых комплексов» в технологиях пищевой индустрии [Хайруллин Р.З., Куликов С.Н., Тихонов В.Е. и др. Зависимость растворимости хитозана от молекулярной массы и значения pH среды. - Вестник Казанского технологического Университета. - 2009. - №7. - С. 148-152].

Известна биологически активная добавка к пище, содержащая гидролизат соединительнотканного белка эластина, йодированного йодидом калия [Патент РФ №2266021 С1, опубл. 20.12.2005]. Недостатком известной БАД является наличие ограничений для применения в пищевой промышленности. Йодированный гидролизат эластина несовместим с технологиями производства цельномолочных, кисломолочных продуктов, а также напитков. Авторами не доказано, что йод находится в стабильной и химически связанной форме с продуктами гидролиза эластина. Кроме того, БАД, представляющая собой порошок, с размерами частиц 0,7 мм, плохо растворяется в воде с образованием неоднородных конгломератов, склонных к выпадению в осадок.

Наиболее близким аналогом изобретения является биологически активная добавка к пище для профилактики йодной недостаточности, содержащая йодистый калий - 0,002-0,001 мас. %, инулин - 33,33-90,90 мас. %, воду дистиллированную - остальное [Патент РФ №2496347, опубл. 27.10.2013].

Недостатком известной БАД является то, что калия йодид, представляющий собой источник анионов йода (I^-), характеризуется относительно низкой степенью биологической активности.

Задача изобретения - разработка состава БАД для профилактики йододефицита, содержащей более широкий спектр неорганических форм йода с повышенной биологической доступностью.

Технический результат при использовании изобретения - повышение содержания йода и его биологической доступности за счет получения комплекса, содержащего устойчивые биологически активные неорганические формы йода.

Указанный технический результат достигается тем, что состав для производства йодосодержащей биологически активной добавки к пище, содержащий калия йодид и инулин, согласно изобретению дополнительно содержит молекулярный йод при следующем соотношении компонентов, масс. %:

при этом молярное соотношение инулина, молекулярного йода и йодида калия составляет 4:1:2, а общее содержание йода составляет 29,14 масс. %.

Изобретение иллюстрируется фигурой, на которой представлены электронные спектры инулина, с=5⋅10^-4 моль/л; йодида калия, с=5⋅10^-5 моль/л; йода с=1⋅10^-4 моль/л; смеси йода с=5⋅10^-5 моль/л и йодида калия, с=1⋅10^-4 моль/л в воде, l=1,0 см, где: 1 - инулин, с=5×10^-4 моль/л; 2 - I₂, с=1×10^-3 моль/л; 3 - KI, с=5×10^-5 моль/л; 4 - I₂, с=5×10^-5 моль/л + KI, с=1×10^-4 моль/л.

Предлагаемый состав для производства БАД к пище получают следующим образом. Сначала в раствор йодида калия добавляют молекулярный йод, затем в полученный раствор вводят инулин, проводят перемешивание ингредиентов в дважды дистиллированной воде при температуре 40-45°C в герметично закрытом сосуде. После этого проводят сушку в тонком слое в эксикаторе над хлористым кальцием до образования клатрата инулина и йода, представляющего собой гелеобразную массу красно-фиолетового цвета, которая эффективно растворяется в воде, образуя равномерно распределенную дисперсную фазу.

Таким образом, биологически активная добавка к пище содержит в своем составе анионы йода (I^-), молекулярный йод (I₂) и инулин (звенья фруктозы) в качестве стабилизатора неорганических форм йода, при этом общее содержание йода составляет 33.4 масс. %.

Исследованиями в области клинической эндокринологии показано, что йод поступает в организм в разных его формах: анионов йода (I^-), молекулярного йода (I₂) и органического йода [Эндокринология. - М.: Медицина, 1987. - С. 91]. Установлено, что при прочих равных условиях, молекулярный йод является предпочтительной формой йода для перорального применения [Фармацевтические составы для перорального введения молекулярного йода, патент РФ №2213564, 2003 г.]. Коллективный опыт клиницистов показал, что человек должен получать и молекулярный йод, и йод в виде йодид-иона (I-). Как известно, молекулярный йод, взаимодействуя с водой, образует йодноватистую кислоту (HIO), где йод находится в степени окисления +1 (I+1), что является преимуществом предлагаемого состава [Йод и проблемы жизни. - Ленинград.: Изд. Наука, 1974. - С. 7].

Взаимодействие между молекулами инулина и йода в водной среде изучали методами изомолярных серий и мольных отношений в спектрофотометрическом варианте [Шлефер Г.Л. Комплексообразование в растворах / Г.Л. Шлефер. - Л.: Химия, 1964. - 381 с.]. На фигуре приведены электронные спектры исходных соединений в диапазоне 200-600 нм. Как видно из рисунка, водный раствор инулина имеет слабую полосу поглощения с максимумом в области 220 нм (коэффициент экстинкции ε=750 л/моль⋅см) и практически не поглощает в диапазоне 250-600 нм, что является удобным для использования спектрофотометрических методов при изучении его взаимодействия с йодом. Калия йодид в области 200-600 нм имеет одну интенсивную полосу поглощения с максимумом 223 нм (ε=14000 л/моль⋅см). Водные растворы йода имеют несколько полос поглощения с максимумами при 223 нм, 287 нм, 352 нм и 460 нм. Последняя полоса непосредственно относится к электронным переходам в молекуле I₂, остальные соответствуют возникающим в водных растворах йода ионам в результате взаимодействия I₂ с водой, кислородом и образующимися йодид-ионами. Полоса при 223 нм относится к поглощению йодид-ионов, 287 нм и 352 нм - полосы переноса заряда в трийодид-ионах I₃^- [Pullen, S. Femtosecond studies of the iodine-mesitylene charge-transfer complex / S. Pullen, L. Walker II, R.J. Sension // J. Chem. Phys. - 1995. - Vol. 103(18). - P. 7877-7886]. В электронном спектре раствора смеси йода и йодида калия обнаруживаются полосы поглощения йодид-иона (223 нм) и полосы переноса заряда с участием трийодид-иона (287 и 352 нм), которые в данном случае имеют значительно более выраженную интенсивность вследствие изначального присутствия в растворе йодид-ионов.

С помощью метода молярных отношений было зарегистрировано образование соединений инулина с йодом и йодидом калия состава In:I₂:KI=0.5:1:2, 1:1:2, 4:1:2, 1:1:2 и 3:1:2. Синтезы трехкомпонентных субстанций были проведены при соотношениях реагентов, которые соответствовали полученным результатам. Оказалось, что при соотношениях реагентов In:I₂:KI=0.5:1:2, 1:1:2 и 3:1:2 в процессе препаративного выделения субстанций происходит значительная потеря молекулярного йода. При соотношении реагентов In:I₂:KI=4:1:2 удается сохранить высокое содержание йода в выделенном продукте. Как показали результаты эксперимента (таблица), устойчивый к потере йода продукт был получен также при соотношении реагентов In:I₂:KI=6:1:1.

Для оценки устойчивости образцов измеряли оптическую плотность их свежеприготовленных растворов через 2 суток после синтеза и через 30 дней хранения. Как видно из представленных результатов (таблица), для образцов 1 и 2 наблюдается снижение оптической плотности полос поглощения всех форм йода, существующих в растворе, т.е. происходит уменьшение концентрации йода. Содержание йодид иона уменьшается примерно на 15%, трийодид-иона - в 4-5 раз, молекулярного йода - в 3-4 раза. В то же время в образцах 3 и 4 содержание йода сохраняется, причем отмечается трансформация йодид-иона в трийодид.

На основании полученных данных для производства йодосодержащей БАД было выбрано соединение 3, содержащее биологически активные неорганические формы йода (J^-, J⁺, J₂ и J₃^-).

Инулин в составе БАД повышает растворимость йода, проявляет адъювантные свойства в отношении микроэлементов, стабилизирует йод, совместим с технологиями пищевых производств [Ладнова О.Л. Медико-биологические свойства инулина и его применение в разработке мясных продуктов функционального назначения. - Ученые записки Орловского государственного университета. - 2008. - №2. - С. 142-147].

Пример. Для производства 1 тонны йодированного молока 150 мг молекулярного йода (I₂) растворяется в 300 мг водного раствора калия йодида, содержащего 196,16 мг йодида калия. В полученный раствор добавляется 425,84 мг инулина, перемешивание ингредиентов проводится в дважды дистиллированной воде при температуре 40-45°C в герметично закрытом сосуде. После этого проводится сушка в тонком слое в эксикаторе над хлористым кальцием. В данном составе соблюдается заявленное мольное соотношение: инулин:I₂:KI=4:1:2. При употреблении суточной нормы молока (200 мл), йодированного данным способом, обеспечивается 46% от суточной потребности в йоде, а именно 69,23 мкг.