Биологически активная добавка к пище

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству биологически активной добавки (БАД), обладающей комплексным профилактическим действием.

Широко известно использование в пищу для людей и сельскохозяйственных животных бурых морских водорослей: ламинарии сахаристой, ламинарии пальчато-рассеченной и ламинарии японской, содержащих до 70% углеводородов, до 5-15% белков, макро- и микроэлементы, витамины (Сельскохозяйственная энциклопедия, т. 4. - М.: Советская энциклопедия, 1973, с. 46).

Широко известно использование в качестве кормового продукта таких морских водорослей, как Fucus и Alaria. Они отличаются высоким содержанием йода - до 0,2%, протеина - до 12%, жира - до 4%, клетчатки - до 8% (Ветеринарный энциклопедический словарь. - М.: Гос. изд-во сельскохозяйственной литературы, 1950, с. 157). Указанные водоросли обладают недостаточно высокой питательностью.

Известно использование в качестве пищевой добавки сине-зеленой микроводоросли Спирулины платенсис (Большая Советская Энциклопедия, т. 24. - М.: Советская энциклопедия, 1976, с. 418).

Спирулина содержит белок - до 60-70%, углеводы - до 10-20%, жиры - до 5%, клетчатку - до 2%, пигменты: каратиноиды 0,22-0,34%, хлорофилл - 0,76-0,94%, фикоцианин - 0,80-1,00%, а также витамины: β-каротин (провитамин А), В₁₂, В₅, фолиевую кислоту - В_с, инозитол, ниацин РР, пиродоксин В₆, тиамин В₁, токоферол Е, минералы: кальций, фосфор, железо, натрий, хлор, магний, цинк, калий, жирные кислоты: лауриновую, миристиновую, пальмитиновую, пальмитолеиновую, пальмитолиноленовую, гептадекановую, олеиновую, линолевую, гаммалиноленовую, альфалиноленовую (Берестов В.А. Спирулина - наше здоровье и долголетие, Николаев, 1996, с. 4).

Известен лечебно-профилактический пищевой препарат, используемый в виде пюре, содержащий ламинарию сахаристую, спирулину, мед, сок из мякоти айвы, порошок из корней валерианы в количестве, необходимом для обеспечения организма витаминами и микроэлементами (патент RU №2075950, МПК A23K 1/29, опубл. 27.03.1997).

Известна комплексная пищевая добавка, обладающая радиопротекторным действием, содержащая водоросль - морскую капусту, метионин, аскорбиновую кислоту, бета-каротин, рутин, а также дополнительно аминокислоту - глицин, а из витаминов - токоферолацетат (патент RU №2077231, МПК A23L 1/30, опубл. 20.04.1997).

Указанные композиции обладают узким направленным действием и недостаточно высокой питательностью.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является биологическая добавка к пище, содержащая водоросли и минеральный адсорбент (патент РФ №2131198, МПК A23L 1/30, опубл. 10.06.1999 г.). В качестве водорослей она содержит хлореллу, и/или спирулину, и/или ламинарию, а в качестве минерального адсорбента она содержит цеолиты, или кизельгур, или оксид магния, или тальк, или глину при следующем соотношении компонентов, масс. %: водоросли - 1-90; минеральный адсорбент - остальное. Добавка представляет собой таблетку, или порошок, или пюре, или суспензию.

Однако указанная добавка имеет недостаточные органолептические качества, неполное усвоение биологически активных веществ в организме и узкую область применения.

Техническим результатом является повышение органолептических свойств, более полное усвоение биологически активных веществ пищевой добавки и расширение области ее применения.

Указанный технический результат достигается тем, что биологически активная добавка к пище, включающая микроводоросль, функциональный компонент и воду, согласно изобретению в качестве микроводоросли она содержит Spirulina platensis и/или Chlorella vulgaris, а в качестве функционального компонента - агар-агар при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Для стерилизации и повышения биодоступности компонентов пищевой добавки, ее после фасовки облучают потоком ускоренных электронов, полученных в импульсном линейном ускорителе электронов с энергией ускоренных электронов 2,5-5,0 МэВ и поглощенной дозой излучения не более 20 кГр.

Соотношение Spirulina platensis и Chlorella vulgaris составляет от 2:1 до 1:2. Добавка представляет собой таблетку, или порошок, или гель.

Добавка может дополнительно содержать органолептический компонент, а в качестве микроводоросли Spirulina platensis и/или Chlorella vulgaris - биомассу указанных микроводорослей после промывки и фильтрования при следующем соотношении компонентов, масс. %:

В качестве органолептического компонента добавка содержит сахар, или соль, или мед, или варенье, или концентраты фруктовых соков.

При получении заявляемой биологически активной добавки использовались готовые (покупные) микроводоросли вида Chlorella vulgaris и Spirulina platensis в виде порошка или в виде концентрированной (отфильтрованной) биомассы, полученной в соответствии с примерами 9 и 10.

Для приготовления агар-агара используют три вида сырья: водоросль Ahnfeltia, которая добывается только на Дальнем Востоке, морские растения Gelidium и океанические Gracilaria.

Ниже приведены примеры 1-8 составов биологически активной добавки к пище (масс. %).

Пример 1. Состав в виде порошка (масс. %):

Пример 2. Состав в виде таблетки (масс. %):

Пример 3. Состав в виде таблетки (масс. %):

Пример 4. Продукт в виде гелеобразного напитка (масс. %):

Пример 5. Продукт в виде гелеобразного напитка (масс. %):

Пример 6. Продукт в виде мармелада (масс. %):

Пример 7. Продукт в виде киселя (масс. %):

Пример 8. Продукт в виде холодца (масс. %):

Пример 9. Получение биомассы микроводоросли Chlorella vulgaris

Культивирование проводили в культиваторах из прозрачного силикатного стекла на шейкерах, на которых перемешивание и аэрация суспензии микроорганизмов осуществлялась встряхиванием путем возвратно-поступательного перемещения культиваторов. Для культивирования использовалась культура фотосинтезирующих микроорганизмов Chlorella vulgaris. В культиваторы номинальным объемом 250 см³ вносили питательную среду Тамия, содержащую (мг/л): KNO₃ - 5000; KH₂PO₄ - 2500; MgSO₄⋅7H₂O - 1250; FeSO₄⋅7H₂O - 30; EDTA - 37; H₃BO₃ - 114; ZnSO₄⋅7H₂O - 88; CuSO₄⋅7H₂O - 53; MnCl₂⋅4H₂O - 14; MoO₃ - 6; Co(NO₃)₂⋅4H₂O - 5; Ca(NO₃)₂⋅4H₂O - 177, в количестве 90 см³ и по 10 см³ засевной культуры Chlorella vulgaris.

Модуль шейкеров был изначально освещен 6 люминесцентными лампами по 18 Вт TL-D 18W / 965 DE LUXE PRO 90 G13. Освещенность исходная составляла 3 клк на единицу поверхности. Измерение освещенности производили люксметром «ТКА - ПКМ» (производство НТП-ТКМ, г. Санкт-Петербург) с диапазоном измерений от 10 до 200000 лк. Пределы допускаемой основной относительной погрешности ±8%. Продолжительность выращивания составляла 4 суток. Концентрация сухого остаткав биомассе составляет 5,3-6,0 г/л.

Суспензию фильтруют, отделяют биомассу, тщательно промывают водой.

Полученный продукт представляет собой концентрированную биомассу зеленого цвета. Влажность - около 50%.

Пример 10. Получение биомассы микроводоросли Spirulina platensis

Штамм спирулины Spirulina platensis (Nordst) Geitl Ippas B-437 выращивают в стеклянных сосудах ИФР объемом 250 мл на среде Зарукка при pH 8,0, освещенности 15 тысяч эрг/см² и температуре 30°C. Поддержание pH среды культивируемого объема осуществляют постоянным барботажем углекислотой. Выращивание спирулины проводят до достижения концентрации клеток 0,5 г/л сухого вещества. Контроль осуществляют по значению оптической плотности суспензии при длине волны λ=540 нм по ФЭКу. Культивирование проводят в накопительном режиме в течение 5 суток. Смесь фильтруют, отделяют биомассу, тщательно промывают водой.

Полученный продукт представляет собой концентрированную биомассу темно-зеленого цвета, со специфическим запахом, присущий водорослям. Влажность - около 50%.

Пример 11. Технология получения биологически активной добавки к пище

Биологически активную добавку в виде порошка или таблеток получают путем смешивания в смесителе готовых порошкообразных компонентов агар-агара, микроводорослей Spirulina platensis и/или Chlorella vulgaris в указанных соотношениях в примерах 1-3. Полученную смесь, имеющую влажность 1,0-2,0%, фасуют в пакеты (пример 1) или таблетируют (примеры 2 и 3). Агар-агар выполняет функцию связующего вещества для формования таблетки.

Биологически активную добавку в виде гелеобразного напитка (примеры 4, 5), мармелада (пример 6), киселя (пример 7) и холодца (пример 8) приготавливают следующим образом.

Порошок агар-агара заливают водой и выдерживают в течение нескольких часов для набухания. Затем смесь нагревают до 100°C при перемешивании до полного растворения продукта. В полученный раствор вводят дробно биомассу микроводорослей Spirulina platensis и/или Chlorella vulgaris в указанных в примерах 4-8 соотношениях при перемешивании. Далее готовый продукт разливают в потребительские емкости, закрывают герметично крышками и охлаждают до комнатной температуры.

Пример 12. Для стерилизации и более длительного хранения порошкообразного или таблетированного продукта (примеры 1-3), напитков (примеры 4, 5) и разрушения супрамолекулярных комплексов в полученных продуктах (для повышения экстрагируемости и биодоступности биологически-активных веществ) проводится их обработка в импульсном линейном ускорителе электронов ИЛУ-10 (http://www.phys.nsu.ru/vestnik/catalogue/2006/02/Vestnik_NSU_06T1V2_p89_p97.pdf или Ткаченко Вадим Олегович. Промышленный ускоритель электронов ИЛУ-10 на энергию 5 МЭВ мощностью 50 квт. // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. г. Новосибирск. - 2003 г.). Для этого выше указанные продукты в упаковках облучают потоком ускоренных электронов с дозой поглощения излучения не более 20 кГр, энергией 2,5-5 МэВ, средней мощностью пучка 50 кВт, средним током пучка 15 мА и потребляемой мощностью 150 кВт. При этом происходит стерилизация ультрадисперсного продукта и разрушение его до супрамолекулярных комплексов и их частей, вследствие чего повышается экстрагируемость и биодоступность биологически-активных веществ в организме человека при употреблении БАД.

В результате обработки по заявляемому способу продукция представляет собой совокупность образований - супрамолекул, состоящих из большого, но обязательно конечного числа молекулярных олигомеров. В то же время супрамолекулярные ансамбли, которые относятся к клатратам, являются полимолекулярными системами, возникающими в результате спонтанной ассоциации компонентов и обладающими определенной пространственной организацией, с которой связаны уникальные физико-химическими свойства. Образование супрамолекул основано на комплементарности (взаимодополняемости применяемых водорослей и других компонентов продукта в результате обработки излучением) ее составляющих. При получении молекул в виде клатратов возникают определенные взаимодействия, за счет которых происходит упорядочение в пространстве молекулярных блоков и формируется супрамолекулярная «архитектура». В супрамолекулах удерживание отдельных фрагментов происходит за счет невалентных межмолекулярных взаимодействий, к которым относятся водородные связи, электростатические силы, лиофильиые и лиофобные взаимодействия. Благодаря этому полученный (заявляемый) продукт в виде геля или порошка сохраняет в биологически доступном виде практически все биологически-активные вещества сырья.

Агар-агар не имеет калорий и увеличивается в объеме в кишечнике, давая ощущение сытости. Кроме того, он стимулируют перистальтику и способствуют быстрому выведению продуктов жизнедеятельности. Эти свойства агара используют для борьбы с лишним весом. Данный продукт содержит большое количество кальция, магния и йода.

Агар-агар нормализует и стимулирует микрофлору кишечника, улучшает работу щитовидной железы и печени, очищает организм от солей и шлаков, снижает вес, понижает уровень холестерина в крови.

В спирулине после облучения ускоренными электронами в более биодоступной форме содержатся следующие полезные вещества. Аргинин - очищает кровь от токсинов и других вредных веществ, а также повышает либидо. Кислота глютаминовая - влияет на умственные возможности человека, помогает людям с алкогольной зависимостью отбить пристрастие к данным напиткам. Тиамин - нормализует сердечный ритм, успокаивает нервы и систему в целом, устраняет симптомы одышки, благоприятно влияет на сон. Инозитол - выводит из организма канцерогены, шлаки и нормализует работу печени. Кислота фолиевая - отвечает за образование гемоглобина в теле человека. Тирозин - замедляет процессы старения. Цистин - поддерживает нормальное функционирование поджелудочной железы. Фикоцианин - единственный в мире компонент, способный затормозить рост опухолей, то есть раковых клеток.

В хлорелле после облучения ускоренными электронами в более биодоступной форме содержатся следующие вещества. Основной компонент хлореллы - хлорофилл. Хлорофилл - макроэлемент, который имеет структуру, схожую с клетками гемоглобина в человеческом организме, и используется в медицине для борьбы с малокровием. Наличие белковых соединений делают хлореллу крайне питательным продуктом. Основные элементы одноклеточной водоросли - полинасыщенные жиры, микроэлементы (кальций, калий, железо), витамины (А, В, С, Е, Д, К).

Регулярное употребление водоросли хлореллы благотворно влияет на процесс перистальтики, клетчатка улучшает работу пищеварительного тракта, уничтожает патогенные клетки, которые провоцируют воспалительные процессы на мягких тканях внутренних органов. Хлорелла является источником протеина растительного происхождения, обладающего дезинтоксикационными свойствами - выводит тяжелые металлы, очищает от токсинов печень, почки и кровеносную систему. Способствует очищению и выведению слизи из бронхов и дыхательных путей. Кальций и калий благотворно влияют на работу мочевого пузыря и почек, препятствуя накоплению песка и образованию камней. Побочный продукт жизнедеятельности водоросли - альгинат, нормализует концентрацию глюкозы в крови и входит в состав препаратов для лечения диабета. Пептиды, входящие в состав хлореллы, положительно влияют на состояние кровеносных сосудов, приводя в норму давление, являясь профилактическим средством от инсультов и инфарктов.

При этом продукт (БАД) получается в виде стабильного комплекса с увеличенным сроком хранения, более высокими органолептическими свойствами, повышенными биологической доступностью и усвояемостью йода и других полезных веществ, пролонгированным действием и с расширенным диапазоном лечебно-профилактических (функциональных) возможностей.