Результат интеллектуальной деятельности: Биологически активная добавка к пище антиоксидантной направленности и способ производства биологически активной добавки к пище

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к производству биологически активных добавок к пище, и может быть использовано в качестве источников биофлавоноидов - лютеолина и витаминов, обладающих антиоксидантным действием.

Для создания биологически активных добавок, являющихся источником природных биофлавоноидов, рекомендуется использовать растительное сырье, в частности люцерну посевную, черноплодную рябину.

Сочетание люцерны и черноплодной рябины при производстве БАД дает возможность длительного применения без риска возникновения побочных явлений, позволяет часто решать проблему дефицита биофлавоноидов.

Известен биологически активный препарат «Эраконд» на основе экстракта люцерны (патент №2145863), получаемый обработкой растительного сырья люцерны экстрагентом, содержащим смесь солей микроэлементов марганца, бария, олова, кобальта, хрома, ванадия, цинка, железа и меди. Этот препарат выпускается ООО «НПО Эраконд» (республика Башкортостан) под названием БАД Эраконд. БАД зарегистрирована Министерством Здравоохранения РФ (регистрационное удостоверение N000150.P.643.07.98), занесена в реестр продукции, прошедшей государственную регистрацию (свидетельство №77.99.11.У.9568.10.09). Эраконд рекомендуется использовать в качестве источника минеральных веществ и биофлавоноидов - рутина.

Способ получения БАД Эраконд заключается в следующем. Сено люцерны поступает на измельчитель растительного сырья, где измельчается до 3-5 мм. Для приготовления экстрагента используют пароконденсат и растворы солей микроэлементов. Растительное сырье и экстрагент в соотношении 1:8 помещают в смеситель и перемешивают. Температура экстрагента 60-80°С. Продолжительность перемешивания 20 минут. Процесс перемешивания осуществляется с помощью мешалки. Для более эффективного перемешивания в смесителе предусмотрена циркуляция пульпы с помощью встроенного насоса. Процесс циркуляции пульпы длится до истечения общего времени перемешивания. Готовую пульпу из смесителя подают насосом в реактор, оборудованный датчиком давления, температуры и предохранительным клапаном. После загрузки пульпы начинают разогрев реактора паром при давлении (5,4-5,9)×10⁵ Па до температуры 140-150°С в течение 90 минут. Экстракт поступает в емкость за счет разности давлении в реакторе и емкости. Из емкости экстракт после центробежной очистки от взвешенных частиц поступает в выпарной аппарат. Для получения порошкообразной и пластической формы препарата 40% концентрированный экстракт подают в распылительную сушильную установку, куда встречным потоком подается теплоносителем воздух при температуре 250-300°С. Высушенный продукт собирается в приемные контейнеры.

При этом в рецептуру БАД Эраконд входят следующие компоненты, мас. %:

или соли микроэлементов взяты в следующем соотношении мг/кг растительного сырья: марганец - 22,0, барий -13,0, олово - 0,6, кобальт-4,0, хром - 1,0, ванадий - 1,8, цинк - 700,0, железо - 1030,0, селен - 1,0, медь - 1,0, при соотношении растительное сырье: экстрагент 1:8.

Получают порошок или пластическую массу темно-коричневого цвета, которую затем фасуют, упаковывают, хранят при температуре 0-12°С, при влажности воздуха не более 75%.

Существенными недостатками способа получения БАД «Эраконд» является использование в рецептуре малого количества сена люцерны 12,5 мас. % или в соотношении растительного сырья: экстрагент - 1:8, и температура экстрагирования 140-150°C, время экстрагирования - 90 минут, что недостаточно для выхода биофлавоноидов из люцерны в экстракт. Таким образом, используемые технологические режимы и рецептура приводит к низкой концентрации биологически активных веществ, в частности флавоноидов, в полученной БАД.

Недостатком «Эраконда» является в нем наличие солей олова и бария, которые не являются необходимыми организму человека [Методика MP 2.3.11915-04 от 02.07.2004 г.].

Следует отметить, что «Эраконд» считают источником минеральных веществ: калия, кальция, магния и цинка (реестр продукции, прошедшей государственную регистрацию).

Содержания в нем калия составляет 50,0-60,0 мг/г при норме потребления для взрослого человека в сутки 2500-3500 мг/г; кальция 25,0-50,0 мг/г при норме потребления 1250-2500 мг/г; магния 10,0 -15,0 мг/г при норме потребления 400-800 мг/г; цинка 1,0-2,0 мг/г при норме потребления 12,0-40,0 мг/г (№ MP 2.3.1.1915-04). Следовательно, БАД Эраконд в рекомендуемых дозах приема (1-4 г) обеспечивает в калии на 2,4-9,6%, в кальции - 2-8%, в магнии - 2,5-10% и цинке - 8,3-33,2% суточной потребности взрослого человека.

Недостаток эраконда заключается в том, что в его состав входят минеральные вещества, не являются анитиоксидантами.

Следует отметить, что БАД «Эраконд» заявлен как источник биофлавоноидов, в частности рутина, что и является его недостатком, т.к. содержание в нем рутина составляет 3,5 мг на 1 г БАД при адекватном уровне потребления человека 30 мг в день, а верхний допустимый уровень потребления 100 мг [Рациональное питание. Рекомендуемые уровни потребления пищевых и биологически активных веществ./В.А. Тутельян, А.К. Батурин, О.А. Врженская и др. // Методика MP 2.3.11915-04 от 02.07.2004 г.].

Низкое содержание биофлавоноида рутина в БАД «Эраконде» объясняется невысокой температурой экстрагирования 140-150°С и временем экстрагирования 90 минут, что является недостаточным для извлечения биофлавоноидов из растительного сырья. Указанные режимы тепловой обработки растительного сырья приводит к низкому выходу биофлавоноидов из люцерны в экстракт.

Для приема внутрь «Эраконда» рекомендуется к 20 г БАД «Эраконд» добавить 100 мл теплой кипяченой воды, тщательно размешать и употреблять по 1-2 чайные ложки 2-3 раза в день.

Следовательно, даже из расчета максимальной дозы 6 чайных ложек (30 мл) в день рутин поступает в организм человека в количестве 6,33 мг (21,1% от суточной потребности) при норме 30 мг в день [Рациональное питание. Рекомендуемые уровни потребления пищевых и биологически активных веществ / В.А. Тутельян, А.К. Батурин, О.А. Врженская и др. // Методика МР2.3.11915-04 от 02.07.2004 г.].

При использовании БАД «Эраконд» в капсулах (2 капсулы на 50 мл воды), что составляет 1 г БАД «Эраконд», рутин поступает в организм человека в количестве 3,5 мг (11,6% от суточной потребности).

При использовании БАД «Эраконд» даже в дозе 4 г в день (2 неполных чайных ложки) во время еды, растворив в воде, чае, молоке, соке, рутин поступает в организм человека в количестве 14 мг (46,7% от суточной потребности). (Реестр продукции, прошедшей государственную регистрацию, стр. 4.)

Следовательно, недостатком БАД «Эраконд», является то, что он в рекомендуемых дозах является слабым источником минеральных веществ и биофлавоноидов, т.к. любую БАД рекомендуют использовать с целью восполнения дефицита регламентируемых в ней пищевых веществ в рационе человека в количествах 30-100% физиологической потребности человека.

Известна биологически активная добавка «Эрамин» и ее способ получения (патент №2435455). Способ получения биологически активной добавки «Эрамин» включает подготовку растительного сырья, взвешивание компонентов рецептуры, приготовление раствора из сухой смеси сена люцерны и микроэлементов с содержанием сена люцерны не менее 40 мас. %, экстрагирование при температуре не менее 180°С, при давлении 6×10⁵ Па, продолжительностью не менее 3-4 часов, сушку экстракта в сушильном шкафу при температуре 55-60°С, продолжительностью 4 часа, раствор из сухой смеси сена люцерны и микроэлементов с содержанием сена люцерны не менее 40-60 мас. %, экстрагируют при температуре 180-190°С 5-6 часов. Соотношение компонентов в биологически активной добавке «Эрамин» следующее, мас. %:

Недостатком БАД «Эрамин» низкая экстракция биофлавоноидов из растительного сырья в БАД (10 мг в 1 г), это связано с тем, что температура экстрагирование не менее 180°С при продолжительности экстрагирования не менее 3-4 часов. Высокая температура и длительное экстрагирование частично разрушает биофлавоноиды.

Недостатком БАД «Эрамин» является то, что она получена традиционным водно-паровым методом экстракции биологически активных веществ [Жматова Г.В. Методы интенсификации технологических процессов экстрагирования биологически активных веществ из растительного сырья / Г.В. Жматова, А.Н. Нефедов, А.С. Гордеев, А.Б. Килимник // Вестник ТГТУ. 2005. №3. С. 701-707].

Этот метод является достаточно трудоемким, малоэффективным и энергозатратным: необходимо осуществлять нагрев автоклава до температуры 180-190°С и поддерживать указанную температуру 3-6 часов.

Недостатком БАД «Эрамин» является то, что в ней в качестве источника биофлавоноидов используется только люцерна посевная, содержащая только один биофлавоноид лютеонин7-гликозид и не содержащая другие биофланоиды, в частности рутин, кверцетин и другие.

Недостаток «Эрамина» заключается в том, что он не содержит необходимого количество витамина С, способного определять антиоксидантное действие БАД. Кроме того, все вышеуказанные БАД вырабатываются в форме таблеток, плохо растворяющихся в воде, и имеют низкие вкусовые характеристики (горькие на вкус). Указанные БАД необходимо принимать внутрь, запивая достаточным количеством теплой воды для улучшения растворения и всасывания в желудочно-кишечном тракте.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является БАД «Эравит» антиоксидантной направленности и способ ее приготовления (патент 2456825), содержащая биофлавоноид лютеолин, селен, витамины и дистиллированную воду, лютеолин при следующем соотношении компонентов, мас. %:

- сена люцерны 40-60,

- селена 0,001-0,002,

- дистиллированной воды до 100%.

На 10 мл экстракта люцерны присутствуют 4 г витаминов в виде растворенных биологически активных веществ (мг/4 г порошка): 4 г витаминов при следующем соотношении компонентов, мас. %: витамина А (ретинол) - 0,91, витамина D3-0,009, витамина РР (никотинамид) - 17,0, витамин Е (токоферол) - 12,7, пантотената кальция В5-5,0, витамина В6 (пиридоксин) - 2,0, витамина В2 (рибофлавин) - 1,9, витамин В1 (тиамин) -1,7, фолиевой кислоты - 0,6, витамина К1-0,08, биотина - 0,027, витамина В12 (цианкобаламин) - 0,003, бета-каротина - 1,0, витамина С (аскорбиновая кислота) - 100,0.

Для производства БАД «Эравит» готовят раствор из сена люцерны посевной, селена и дистиллированной воды с содержанием сена люцерны 40-60 мас. %, экстрагирование проводят при температуре не менее 180-190°С и давлении 6×10⁵ Па, продолжительностью не менее 3-4 часа, после экстрагирования и последующего сепарирования экстракт получают в жидкой форме, охлаждают, вносят витаминную смесь из расчета 4 г на 10 мл экстракта люцерны, тщательно перемешивают в течение 30 мин с помощью встроенной в емкость автоматической мешалки и фасуют.

Недостатком БАД «Эравит» является то, проводят экстрагирование при высоких температурах 180-190°С, что разрушает растительные вещества - катехины, лютеолин, геспередин, рутин, кверцетин и другие, обладающие антиоксидантным действием.

Недостатком является то, что используется только одно растительное сырье (люцерна посевная), имеющее незначительное содержание биофлавоноидов в сравнении с другими источниками биофлавоноидов, например сушеные плоды аронии черноплодной.

В плодах аронии черноплодной содержание рутина выше в 10 и более раз в сравнении с люцерной посевной.

Изобретение направлено на устранение указанных недостатков, увеличение содержания биофлавноида лютеолина в 14-20 раз, рутина в 22,4-32,7 раз, антиоксидантной активности в 11-17 раз, путем введения в рецептуру сухих измельченных плодов аронии черноплодной, замены экстрагирования при температуре не менее 180°С и давлении 6×10⁵ Па, продолжительностью 3-4 часов на обработку раствора из дистиллированной воды, измельченного сена люцерны посевной и плодов аронии черноплодной в гидростате давлением 300-400 МПа в течение 3-5 минут, сокращения времени на производство в 48 раз.

Установка высокого давления (гидростат) состоит из корпуса, выполненного из листовой стали и стального уголка, рабочей камеры высокого давления с дистиллированной водой герметично закрывающей крышкой, гидравлическим насосом, емкостью с рабочей жидкостью, манометром и панелью управления.

В корпусе с открывающимися передними дверцами и съемными боковыми стенками размещены гидравлический насос с электродвигателем, емкость с дистиллированной водой, камера высокого давления, трубопроводы высокого и низкого давления. Корпус имеет поворотные колеса для перемещения установки, на панели управления размещены: пульт для включения и выключения установки, рукоятки для установки режимов давления, создаваемого насосом, вентиль для сброса давления в гидравлической системе, манометр высокого давления, встроенные механические часы, 2 заглушки, одна из которых закрывает отверстия из емкости с рабочей жидкостью, другая заглушка имеет щуп для контроля уровня рабочей жидкости в емкости. Дистиллированная вода заливается в емкость через горловину и фильтр, по трубке попадает в гидравлический насос, подающий ее к форсункам. Вода под высоким давлением поступает к манометру и вентилю сброса жидкости в емкость и вентилю, перекрывающему выход к камере высокого давления с предохранительным клапаном, через который перетекает в емкость. Камера высокого давления изготавливается из прочной стали и состоит из следующих элементов: собственно емкости, закрепляемой в корпусе установки, гидравлического затвора, штуцера с резиновой трубкой для слива избытка рабочей жидкости, штуцера, предназначенного для подвода в рабочий канал жидкости под давлением от насоса. Порядок работы установки следующий: установку подключают к сети переменного тока 220 В, 50 Гц.

Увеличение содержания биофлавоноида лютеолина в 14-20 раз, рутина в 22,4-32,7 раз, антиоксидантной активности достигается за счет того, что приготавливают раствор при следующем соотношении компонентов рецептуры, мас. %:

Приготовленный раствор помещают в рабочую камеру гидростата, герметизируют, создают давление 300-400 МПа в течение 3-5 мин, гидростат разгерметизируют, сливают раствор в емкость-накопитель.

Раствор поступает в сепаратор. После сепарирования раствор перекачивается в накопитель, из которого он подается в емкость.

В полученный раствор вводят витаминный премикс с содержанием биологически активных веществ в 4 г порошка: витамина А (ретинол), мкг - 910, витамина D3, мкг - 9, витамина С (аскорбиновая кислота), мг - 100, витамина РР (никотинамид), мг - 17,0, витамина Е (токоферол), мг.экв. - 12,7, пантотената кальция В5, мг - 5,0, витамина В6 (пиридоксин), мг - 2,0, витамина В2 (рибофлавин), мг - 1,9, витамин В1 (тиамин), мг - 1, 7, фолиевой кислоты, мг - 0,6, витамина К1, мг - 0,08, биотина, мг - 0,027, витамина В12 (цианкобаламин), мкг - 3, бета-каротина, мг - 1,0.

Поливитаминную смесь вносят из расчета 4 г на 10 мл раствора после сепарирования, все тщательно перемешивается в течение 30 мин с помощью встроенной в емкость автоматической мешалки.

Продукцию упаковывают во флаконы из темного стекла емкостью 100 мл, разрешенные для контакта с пищевыми продуктами Роспотребнадзором и хранят при температуре не выше 20-25°С и относительной влажности воздуха не более 75-80%.

Заявленный способ позволяет значительно минимизировать временные затраты и энергетические затраты в 48 раз в ходе процесса переработки растительного сырья. Основным преимуществом обработки раствора из дистиллированной воды, растительного сырья измельченного сена люцерны посевной и измельченных плодов аронии черноплодной давлением 300-400 МПа является тот факт, что в процессе обработки давлением повышается биологическая доступность и концентрация биофлавоноида лютеолина в 14-20 раз, рутина в 22,4-32,7 раз, антиоксидантной активности в 11-17 раз в БАД, что позволяет иметь преимущество в плане сокращения временных и энергетических затрат на время обработки над прототипом. Определены рациональные режимы обработки давлением раствора из дистиллированной воды и растительного сырья (300-400 МПа) и время обработки (3-5 минут), выбор указанных параметров обосновывается повышением эффективности извлечения флавоноидов из растительного сырья в раствор.

Вся технология получения БАД с заявленным техническим результатом детально подобрана и строго выверена заявителем путем изменения технологических параметров (обработка высоким давлением). Благодаря обработке давлением растительного сырья достигается необходимый технический результат.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявленная БАД включает раствор из измельченного сена люцерны посевной, измельченных плодов аронии черноплодной и дистиллированной воды при следующем соотношении компонентов, мас. %: измельченное сено люцерны посевной 35-39, измельченные плоды аронии черноплодной 40-45, дистиллированной воды до 100%.

Способ включает обработку растительного сырья в гидростате при давлении 300-400 МПа в течение 3-5 минут.

Совокупность существенных признаков заявляемого технического решения технология и состав не следует явным образом из изученного уровня техники, т.е. соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Заявленный способ получения БАД найдет широкое применение в пищевой промышленности, т.е. состав и технология являются промышленно применимыми.

Сущность изобретения поясняется примерами.

Пример 1

В основе получения БАД лежит обработка растительного сырья высоким давлением.

Приготавливают раствор при следующем соотношении компонентов рецептуры, мас. %:

Приготовленный раствор помещают в гидростат, герметизируют, создают давление 300 МПа в течение 3 минут, гидростат разгерметизируют, сливают раствор в емкость-накопитель.

Раствор поступает в сепаратор. После сепарирования раствор перекачивается в накопитель, из которого он подается в емкость.

В полученный сепарированный раствор вводят витаминную смесь с содержанием биологически активных веществ в 4 г порошка: витамина А (ретинол), мкг - 910, витамина D3, мкг - 9, витамина С (аскорбиновая кислота), мг - 100, витамина РР (никотинамид), мг - 17,0, витамина Е (токоферол), мг.экв. - 12,7, пантотената кальция В5, мг - 5,0, витамина В6 (пиридоксин), мг - 2,0, витамина В2 (рибофлавин), мг - 1,9, витамин В1 (тиамин), мг - 1,7, фолиевой кислоты, мг - 0,6, витамина К1, мг - 0,08, биотина, мг - 0,027, витамина В12 (цианкобаламин), мкг - 3, бета-каротина, мг - 1,0.

Поливитаминную смесь вносят из расчета 4 г на 10 мл сепарированного раствора, все тщательно перемешивается в течение 30 мин с помощью встроенной в емкость автоматической мешалки, раствор поступает на линию фасовки.

БАД представляет жидкость темно-коричневого цвета. Вкус сладко-кислый.

БАД выпускают в форме раствора во флаконах из темного стекла емкостью 100 мл.

Пример 2

Приготавливают раствор при следующем соотношении компонентов рецептуры, мас. %:

Приготовленный раствор помещают в гидростат, герметизируют, создают давление 350 МПа в течение 4 минут, гидростат разгерметизируют, сливают раствор в емкость-накопитель.

В остальном технологический процесс осуществляется, как в примере 1.

Пример 3

Приготавливают раствор при следующем соотношении компонентов рецептуры, мас. %:

Приготовленный раствор помещают в гидростат, герметизируют, создают давление 400 МПа в течение 5 минут, гидростат разгерметизируют, сливают раствор в емкость-накопитель.

В остальном технологический процесс осуществляется, как в примере 1.

Одним из действующих начал БАД являются биофлавоноиды в пересчете на лютеолин-7-гликозид, рутин, кверцетин, обладающие антиоксидантым действием.

Проведены исследования содержания лютеолина, рутина и кверцетин и антиоксидантной активности БАД «Эравит» (прототип) и образцов БАД.

В таблице представлено содержание биофлавоноидов и АОА раствора из дистиллированной воды, измельченного сена люцерны и измельченных плодов аронии черноплодной при разных режимах обработки раствора высоким давлением.

Таблица - содержание биофлавоноидов и АОА раствора из дистиллированной воды, измельченного сена люцерны и измельченных плодов аронии черноплодной при разных режимах обработки раствора высоким давлением

Примечание: достоверно при **Р≤0,01; ***Р≤0,001.

Из данных таблицы следует, что обработка высоким давлением раствора из дистиллированной воды, измельченного сена люцерны посевной и измельченных ягод аронии черноплодной достоверно увеличивает концентрацию. В образцах БАД в первом, втором и третьем примере содержание биофлавоноида лютеолина7-гликозид выше в 14-20 раз, рутина 11-16 раз, АОА в 11-17 раз.

Следовательно, обработка раствора из дистиллированной воды и растительного сырья давлением 300-400 МПа в течение 3-5 минут увеличивает концентрацию биофлавоноидов и АОА в сравнении с прототипом.

На основе проведенных исследований можно заключить, что технический результат заявки, характеризующийся увеличением содержания биофлавоноидов в БАД и ее антиоксидантной активности, что обуславливает перспективность производства биологически активной добавке в пищевой промышленности, обеспечивающего максимально возможный выход биофлавоноидов и антиоксидантов из растительного сырья в полученную БАД.

Использование предлагаемого состава и способа получения БАД в сравнении с существующими способами имеет следующие преимущества.

1. Позволяет увеличить содержание биофлавноида лютеолина в 14-20, рутина 22,4-32,7 в 11-16 раз в рекомендуемой суточной норме потребления БАД (10 мл).

2. Повысить антиоксидантную активность в 11-17 раз в рекомендуемой суточной норме потребления БАД (10 мл).

Источники информации

1. Рациональное питание. Рекомендуемые уровни потребления пищевых и биологически активных веществ / В.А. Тутельян, А.К. Батурин, О.А. Врженская и др. // Методика МР 2.3.11915-04 от 02.07.2004 г.

2. Жматова Г.В. Методы интенсификации технологических процессов экстрагирования биологически активных веществ из растительного сырья / Г.В. Жматова, А.Н. Нефедов, А.С. Гордеев, А.Б. Килимник // Вестник ТГТУ. 2005. №3. С. 701-707.

3. Патент №2431412. Способ получения БАД «Эрамин» к пище и БАД «Эрамин» / Н.В. Тихонова, С.Л. Тихонов, В.М. Позняковский, Е.В. Улитин и др. // Заявка №2010137703. Заявитель: Научно-производственное предприятие «Эраконд-Урал».

4. Патент 2456825. Биологически активная добавка к пище «Эравит» антиоксидантной направленности и способ ее приготовления / В.И. Грачев, Н.В. Тихонова, С.Л. Тихонов // Заявка 20111116220. Заявитель и патентообладатель: ЗАО «Научно-производственная компания «НПК-Аверс» (прототип).