Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения йодсодержащей биологически активной добавки к пище

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству биологически активных добавок (БАД) к пище.

Известен способ получения БАД для профилактики йодной недостаточности, включающий йодирование органических соединений, включение йодсодержащего вещества в состав инертной полимерной матрицы, например, из каррагинана, пектина, агарозы или уроновых кислот [Патент РФ №2192150 С1 от 10.11.2002]. Авторами заявлено, что стабилизация йода в составе «Йодказеина» обеспечивается за счет образования ковалентной связи йодид-ионов с фенольными фрагментами аминокислот, входящих в состав казеина.

Однако, как показывают результаты исследований с использованием лазерного наноструктурного анализа, «Иодказеин» образует в водных растворах микрогетерогенные агрегативно неустойчивые системы, склонные к седиментации. При этом диаметр частиц составляет 4,5 мкм [Максютов P.P. Оценка дисперсности йодбиоорганических соединений / P.P. Максютов, М.В. Динякова, С.П. Иванов и др. // Тезисы докладов IX Всероссийской конференции «Химия и медицина» с Молодежной научной школой по органической химии (Уфа-Абзаково 4-8 июня 2013 г.): Уфа. - ИОХ УНЦ РАН. - 2013. - С. 172].

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

Наиболее близким аналогом изобретения является способ получения биологически активной добавки к пище, заключающийся в том, что в раствор йодида калия добавляют молекулярный йод, затем в полученный раствор вводят инулин. Проводят перемешивание ингредиентов в дважды дистиллированной воде при температуре 40-45°С в герметично закрытом сосуде. После этого проводят сушку в тонком слое в эксикаторе над хлористым кальцием до образования клатрата инулина и йода, содержащего, масс. %: калия йодид 25,41; молекулярный йод 19,43; инулин 55,16. При этом молярное соотношение инулина, молекулярного йода и йодида калия составляет 4:1:2, а общее содержание йода в добавке составляет 29,14 масс. % [Патент РФ 2611830, МПК А23L 33/10, опубл. 01.03.2017].

Недостатком известного способа является то, что инулин, природный полисахарид растительного происхождения, представляет собой полифруктозан, который, в зависимости от условий получения, может содержать от 2 до 200 остатков фруктозы, и его свойства, в том числе реакционная способность при взаимодействии с йодом, могут существенно отличаться в зависимости от степени полимеризации.

Задача изобретения - разработка способа получения йодсодержащей композиции, устойчивой при хранении, совместимой с пищевыми технологиями, в которой в качестве матрицы-носителя йода используется биоразлагаемое вещество природного происхождения, имеющее определенный состав, не зависящий от условий его получения.

Технический результат при использовании изобретения - получение устойчивой при хранении йодсодержащей композиции, совместимой с пищевыми технологиями, которая имеет стабильный состав, не зависящий от способа производства матрицы-носителя.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения биологически активной добавки к пище путем йодирования биосовместимой органической матрицы растительного происхождения, включающем перемешивание ингредиентов в дистиллированной воде при повышенной температуре, сушку в эксикаторе над хлористым кальцием до образования комплекса, согласно изобретению в качестве биосовместимой органической матрицы растительного происхождения используют стевиолгликозид ребаудиозид «А» (Re), к водному раствору которого добавляют молекулярный йод, причем перемешивание проводят при температуре 28-32°С в колбе с обратным холодильником в течение 1-2 часов, после чего раствор фильтруют, а сушку проводят до образования комплекса, содержащего, масс. %:

при этом мольное соотношение молекулярного йода и ребаудиозида «А» составляет 1:2.

Композиция ребаудиозида «А» с йодом представляет собой блестящую стекловидную пленку желто-коричневого цвета.

Изобретение иллюстрируется следующими чертежами: на фиг. 1 представлены электронные спектры исходных соединений - молекулярного йода и ребаудиозида «А», а также их смеси при тех же концентрациях, где: 1 - электронный спектр раствора ребаудиозида «А», с=5⋅10^-4 моль/л; 2 - электронный спектр молекулярного йода, с=5⋅10^-4 моль/л; 3 - электронный спектр смеси водных растворов ребаудиозида «А», с=5⋅10^-4 моль/л и йода с=5⋅10^-4 моль/л, l=1,0 см^-1; на фиг. 2 - ИК-спектр ребаудиозида «А» в области 4000 - 400 см^-1 (пленка на KRS); на фиг. 3 - ИК-спектр продукта взаимодействия ребаудиозида «А» с йодом в области 4000 - 400 см^-1 (пленка на KRS).

Как видно из фиг. 1, водный раствор ребаудиозида «А» имеет слабое поглощение в области 250 нм (коэффициент экстинкции 400 л/моль⋅см) и практически не поглощает в диапазоне 260-600 нм. Водные растворы йода имеют несколько полос поглощения - с максимумами 287 нм, 352 нм и 460 нм. Последняя полоса непосредственно относится к электронным переходам в молекуле йода, полосы с максимумами при 287 нм и 352 нм - это полосы переноса заряда в трийодид-ионах, возникающих в результате взаимодействия йода с водой и кислородом. В присутствии ребаудиозида «А» интенсивность полос переноса заряда значительно увеличивается, что свидетельствует о взаимодействии между молекулами ребаудиозида «А» и йода. Электронный спектр продукта свидетельствует о присутствии в растворе разных форм йода - и молекулярного, и в виде трийодид-ионов. Кроме того, известно, что молекулярный йод, взаимодействуя с водой, образует йодноватистую кислоту (НIO), где йод находится в степени окисления +1. Эта форма является наиболее активной по своим физиологическим свойствам [Иод и проблемы жизни. - Ленинград.: Изд. Наука, 1974. - С. 7]. Коллективный опыт клиницистов показал, что наличие нескольких форм йода в его растворах способствует увеличению его биодоступности.

При сравнении ИК-спектров ребаудиозида «А» - и синтезированного образца можно сделать вывод о сохранении общей структуры молекулы Re. Однако наблюдающиеся изменения подтверждают наличие взаимодействия в системе ребаудиозид «А» - йод (фиг.2, 3). Отнесение полос, сделанное с использованием литературных данных [G. Svehla, Cecil L. Wilson, Analytical infrared spectroscopy in comprehensive analytical chemistry, Ed. G. Svehla, Elsevier Science, 1976 г.; Р.Г. Жбанков. Инфракрасные спектры и структура углеводов, Наука и техника, Минск, 1972 г.], приведено в табл.

В ИК-спектре ребаудиозида «А» наблюдается интенсивная полоса поглощения с максимумами в области 3390-3430 см^-1, по положению которой ее можно отнести к валентным колебаниям гидрокси-групп, связанных меж- и внутримолекулярными водородными связями. В спектре синтезированного продукта эта полоса уширяется и область максимумов располагается в диапазоне 3320-3430 см^-1, что может свидетельствовать об изменении характера водородных связей в молекуле ребаудиозида «А» при взаимодействии с йодом.

Отмечено изменение положения полос поглощения плоскостных деформационных колебаний гидрокси-групп δ ОН (область 1275-1200 см^-1), небольшие изменения валентных и деформационных колебаний групп С-О-С (1130-1100 см^-1), валентных колебаний ν С-О(Н) и ν С-С. В спектре синтезированного продукта отсутствует полоса поглощения валентных колебаний двойной связи (ν С=С), а также деформационных колебаний метиленовой группы при двойной связи δ СН₂. Все это позволяет сделать вывод о включении молекул йода в структуру молекул Re.

Выбранный диапазон температур для проведения реакции является существенным, так как снижение температуры приводит к увеличению времени реакции, а повышение - к потере йода, являющегося летучим компонентом.

Выбранное соотношение реагентов является существенным, так как при увеличении содержания йода в реакционной смеси происходит потеря веса, связанная с улетучиванием данного элемента, а уменьшение соотношения молекулярного йода и ребаудиозида «А» в реакционной смеси приводит к нерациональному использованию стевиолгликозида Re.

Пример. Навеску ребаудиозида «А» 0,192 г (2×10^-4 моль) растворяли в 10 мл дистиллированной воды, далее в этот раствор вносили навеску молекулярного йода 0,027 г (1×10^-4 моль) и перемешивали при 28-32°С в колбе с обратным холодильником в течение 1-2 часов. За ходом реакции следили методом ИК-спектроскопии по уменьшению интенсивности полосы поглощения валентных колебаний двойной связи ν СО при 1647 см^-1. Пробу раствора наносили на стекла KRS и записывали спектр высушенной стекловидной пленки. После исчезновения в ИК-спектре данной полосы поглощения раствор высушивали в тонком слое в эксикаторе над хлористым кальцием. Продукт представлял собой блестящую стекловидную пленку желто-коричневого цвета.