Харчовий продукт, який містить комплекс неочищеного кофеїну, та спосіб його одержання

Реферат: Винахід належить до харчового продукту, який складається з харчової основи з ефективною кількістю змішаних у ній функціональних добавок для стимуляції засвоєння глюкози клітинами так само або краще, ніж за допомогою інсуліну, гідрофільної або ліпофільної антиоксидантної активності, протизапальної діяльності та їхньої комбінації, де функціональні добавки включають комплекс неочищеного кофеїну отриманий із діоксину вуглецю в надкритичному стані при декофеїнізації необсмажених зелених кавових зерен, в якому комплекс неочищеного кофеїну містить від 90 до 95 відсотків кофеїну, від 5 до 10 відсотків біологічно активних компонентів на основі кави, і менше ніж 0,01 % хлорогенової кислоти та її лактонових похідних. Винахід належить також до способу одержання вказаного харчового продукту. UA 108361 C2 (12) UA 108361 C2 UA 108361 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Дана заявка претендує на пріоритет згідно з попередньою заявкою на патент США № 61/227,216, поданою 21 липня 2009, яка включена в даний опис за допомогою посилання. ОБЛАСТЬ ТЕХНІКИ ВИНАХОДУ Даний винахід відноситься до комплексу неочищеного кофеїну, покращених продуктів харчування з використанням комплексу неочищеного кофеїну та способів їх застосування. РІВЕНЬ ТЕХНІКИ ВИНАХОДУ Оскільки споживачі починають все більше піклуватися про своє здоров'я, вони часто бажають включити в свій раціон продукти з функціонально оздоровчими перевагами. У деяких випадках дієта може бути корисна для мінімізації або контролю деяких проблем зі здоров'ям. Наприклад, цукровий діабет виникає, коли тіло не виробляє достатню кількість інсуліну, у результаті чого рівень глюкози в крові є підвищеним. У деяких випадках вміст глюкози в крові можна підтримувати в межах норми, дотримуючись дієти й вибираючи тип споживаних продуктів. У інших випадках глюкозу в крові можна контролювати, додаючи додатковий інсулін, який стимулює засвоєння глюкози клітинами. Однак іноді діабетики стають стійкими до інсуліну, і їхнє тіло більше не реагує на його присутність, що призводить до ускладнення контролю рівня глюкози в їхній крові. У зв'язку з цим з'являється бажання знайти додаткові способи, щоб одержати функціонально оздоровчі переваги з продуктів і дієти, такі як, наприклад, альтернативні способи контролю глюкози в крові. Кофеїн або 1,3,7-триметилксантин широко використовується в каві та інших напоях. Він зустрічається в природі в бобах, у листі та плодах деяких рослин, включаючи кавові зерна й листя чаю. У деяких випадках чистий кофеїн, отриманий шляхом декофеїнізації та очищення, використовується як добавка до деяких напоїв, продуктів харчування та ліків. Залишок після процесу очищення, як правило, відкидається як відхід. Неочищений кофеїн є основним побічним продуктом при декофеїнізації зелених зерен кави. Кава без кофеїну нараховує близько 10 % від загального споживання кави, і таким чином щорічно виробляються тисячі тонн неочищеного кофеїну. На додаток до кофеїну, у зелених зернах кави міститься широкий спектр біологічно активних фітохімічних речовин, у тому числі хлорогенові кислоти й кавові олії. Деякі з фітохімічних речовин, які не містять кофеїну, видаляються в процесі декофеїнізації. Неочищений кофеїн є початковим продуктом для виробництва чистого кофеїну, який використовується в напоях, продуктах харчування та ліках. Залишки без кофеїну зазвичай видаляються як відходи. У світлі численних досліджень, які продемонстрували переваги фітохімічних речовин кави для здоров'я, автори припустили, що неочищений кофеїн може теж мати позитивний ефект, оскільки містить у собі ті ж безкофеїнові компоненти. СУТНІСТЬ ВИНАХОДУ Якщо коротко, автори визначили множинну біологічну активність у неочищеному кофеїні, у тому числі сильну антиоксидантну здатність, здатність стимулювати засвоєння глюкози людськими жировими і м'язовими клітинами, а також інгібіторну дію проти запальних ферментів ЦОГ-2. Така активність відбувається завдяки біологічно активним часткам, які виділяються під час процесу декофеїнізації разом з кофеїном. Відповідно до одного з аспектів, покращені їстівні запаси, такі як продукти харчування, продовольчі продукти і напої, містять оптимальну кількість функціональних добавок у вигляді комплексу неочищеного кофеїну, який складається з суміші кофеїну і біологічно активних сполук, отриманих із кавової основи. Було виявлено, що цей комплекс неочищеного кофеїну ефективно стимулює засвоєння глюкози клітинами та забезпечує антиоксидантні властивості і/або протизапальні переваги. У той час як чистий кофеїн часто використовується в ряді продуктів, починаючи від ліків і закінчуючи кофеїновими напоями, він не має функціональних властивостей, виявлених у комплексі неочищеного кофеїну. Насправді, комплекс неочищеного кофеїну демонструє більш виражені функціональні ефекти стосовно стимуляції споживання глюкози, забезпечення антиоксидантами і протизапальними перевагами на грам основи, ніж кофеїнові кава та чай. Вважається, що ці несподівані переваги є результатом достатньої кількості біологічно активних сполук на кавовій основі і/або синергічного ефекту кофеїну з біологічно активними сполуками на кавовій основі. Ці біологічно активні сполуки зазвичай є залишковим продуктом після декофеїнізації та процесу очищення для одержання чистого кофеїну. Раніше такі біоактивні сполуки знищувалися. Не обмежуючись теорією, вважається, що біологічно активні сполуки на основі кави отримані з початкових кавових зерен і/або потенційно з необсмажених зелених кавових зерен. Таким чином, не очікується, що неочищений кофеїн, отриманий з інших джерел кофеїну, таких як чай, шоколад і т. п., продемонструє ті ж функціональні переваги, що й у комплексів неочищеного кофеїну, описаних тут, тому що чай або шоколад і т. п. джерела 1 UA 108361 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 кофеїну не мають біологічно активних сполук на основі кави. Знову ж, не обмежуючись теорією, вважається, що функціональні переваги комплексу неочищеного кофеїну можуть з'являтися через їх рівень концентрації і/або певні біологічно активні сполуки в комплексі схожих із кофеїном і/або рівень концентрації біологічно активних сполук при відсутності різних ліпідів, сахаридів та інших групових компонентів, представлених у початкових кавових зернах перед декофеїнізацією. У одному випадку було виявлено, що ефективні дози комплексу неочищеного кофеїну і біологічно активних сполук на основі кави, як правило, мають здатність контролювати рівень глюкози в крові так само або навіть краще, ніж штучне використання інсуліну, який стимулює засвоєння глюкози клітинами скелетних м'язів і жирових клітин. Такий рівень засвоєння глюкози клітинами не проявляється при використанні тільки чистого кофеїну. В результаті очікується, що способи й продукти з комплексами неочищеного кофеїну можуть бути використані як заміна інсуліну для контролю рівня глюкози в крові, особливо для тих діабетиків, які стали стійкими до інсуліну. В інших випадках було виявлено, що ефективні дози комплексу неочищеного кофеїну й біологічно активні сполуки можуть мати здатність бути більш ефективними, ніж аспірин у протизапальній дії, і мають властивості антиоксидантів. Тут використовується комплекс неочищеного кофеїну, який складається в основному з неочищеного кофеїну, отриманого як побічний сировинний продукт під час типового процесу декофеїнізації, який перетворює звичайну каву в каву без кофеїну. Відповідно до одного з аспектів даного винаходу, комплекс неочищеного кофеїну складається з великої кількості кофеїну й малої кількості біологічно активних сполук на основі кави. Відповідно до іншого аспекту, комплекс неочищеного кофеїну складається з від 90 % до 95 % неочищеного кофеїну та від 5 % до 10 % біологічно активних сполук, отриманих зі звичайної кави або з зелених зерен кави. Крім того, комплекс неочищеного кофеїну може практично не містити кислот, цукру, білків та інших початкових компонентів кави. Відповідно до ще одного з аспектів даного винаходу, комплекс неочищеного кофеїну складається з менш ніж 0,01 відсотка хлорегенових кислот та їх лактонових похідних, менш ніж 0,1 відсотка цукру і менш ніж 0,01 відсотка білків, що в даному випадку означає, що практично не містить домішок для цілей даного розкриття. Відповідно до одного з аспектів даного винаходу, покращена їжа, продукти харчування або напої можуть містити від 0,05 відсотка до 25 відсотків комплексу неочищеного кофеїну, але його кількість може варіюватися в залежності від конкретної їжі, від бажаної функціональної переваги та інших факторів. Зокрема, від 0,1 до приблизно 15 відсотків комплексу неочищеного кофеїну може бути додано до безалкогольних напоїв, печива, сиру, крекерів, порошкових напоїв, обсмаженої та меленої кави, розчинної кави тощо. Звичайно, це всього кілька прикладів продуктів і напоїв, з якими комплекс неочищеного кофеїну може бути використаний. В одному конкретному випадку комплекс неочищеного кофеїну добре підходить для застосувань із безкофеїновою основою. У іншому випадку комплекс неочищеного кофеїну може прийматися окремо від продуктів харчування, наприклад, у вигляді уколів, заковтування або за допомогою трансдермального пластиру. Комплекс неочищеного кофеїну може бути представлений у вигляді таблеток, капсул, жувальних гумок, плівок тощо. Крім того, біологічно активні сполуки на основі кави можуть бути очищені й відділені від кофеїну та використані окремо від кофеїну. Якщо біологічно активні сполуки використовуються окремо від кофеїну, то очікується, що від 0,1 до 15 відсотків будуть змішані з різними продуктами харчування і напоями, такими як безалкогольні напої, печиво, сир, крекери, і/або обсмаженою і меленою кавою або розчинною кавою тощо. У наступному випадку представлені способи застосування комплексу неочищеного кофеїну. Наприклад, описуються способи стимулювання засвоєння глюкози клітинами, забезпечення антиоксидантними або протизапальними властивостями пацієнтів або організмів, які цього потребують, шляхом застосування достатньої кількості комплексу неочищеного кофеїну або вживання продуктів харчування і напоїв, що містять його. Відповідно до одного з аспектів даного винаходу, комплекс неочищеного кофеїну може бути змішаний із продуктами харчування чи напоями або з початковими речовинами продуктів харчування чи напоїв таким чином, щоб комплекс споживався і, як очікується, забезпечував функціональну користь. З іншого боку, існує думка, що комплекс неочищеного кофеїну можна вживати напряму, щоб досягти засвоєння глюкози. Ще в одному випадку способи стимулювання засвоєння глюкози клітинами скелетного м'яза або жировими клітинами здійснюються при одержанні такими клітинами достатньої кількості комплексу неочищеного кофеїну. Відповідно до одного з аспектів даного винаходу запропоновані способи одержання комплексу неочищеного кофеїну і продукти харчування, отримані такими способами. Один зі способів, наприклад, полягає в тому, що покращені продукти харчування можуть бути отримані 2 UA 108361 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 спочатку декофеїнізацією кави до продукту декофеїнізації й побічного продукту неочищеного кофеїну, який має біологічно активні сполуки на основі кави, як результат коелюції кофеїну під час процесу декофеїнізації. Побічний продукт неочищеного кофеїну потім перетворюється в комплекс неочищеного кофеїну, що містить від 90 до 95 відсотків кофеїну і від 5 до 10 відсотків біологічно активних сполук, який може бути змішаний із продовольством, продуктами харчування і напоями для одержання покращеного продовольства, продуктів харчування і напоїв. Один зі способів одержання комплексу неочищеного кофеїну - декофеїнізація двооксидом вуглецю в рідкій фазі. Комплекс неочищеного кофеїну може бути напряму доданий, впорснутий, введений, підмішаний або іншим чином доданий до продуктів харчування або напоїв, або доданий, впорснутий, введений, підмішаний в початкові продукти або інгредієнти продовольства, продуктів харчування або напоїв. Бажано, щоб до того як комплекс неочищеного кофеїну буде доданий у продукти харчування і напої, його зберігали при кімнатній температурі й у захищеному від денного світла місці. Як було згадано вище, від 0,5 до приблизно 25 відсотків комплексу неочищеного кофеїну може бути змішано з продуктами харчування чи напоями або з початковими продуктами продуктів харчування чи напоїв, що вважається ефективним для одержання описаних вище функціональних переваг. Відповідно до одного з аспектів даного винаходу, комплекс неочищеного кофеїну може бути далі очищений або рафінований, щоб виділити або сконцентрувати деякі біологічно активні сполуки на основі кави. Якщо продовжувати очищення, то біологічно активні сполуки можуть бути сконцентровані до певного рівня або навіть виділені з кофеїну для одержання біологічного екстракту (який складається з біологічно активних сполук на основі кави і, бажано, менше, ніж на 1 % з кофеїну). Цей біологічний екстракт тепер може бути доданий у продукти харчування, напої або фармацевтичну продукцію, щоб збільшити поглинання глюкози, а також антиоксидантні й протизапальні здатності. КОРОТКИЙ ОПИС КРЕСЛЕНЬ ФІГ. 1 – схематичний спосіб виділення неочищеного кофеїну, який знаходиться у їжі як кінцевому продукті; ФІГ. 2 – схематичний спосіб виділення неочищеного кофеїну, який знаходиться у медичних препаратах як кінцевому продукті; ФІГ. 3 – схематичний спосіб виділення неочищеного кофеїну, який знаходиться у косметичних засобах як кінцевому продукті; ФІГ. 4 – схематичний спосіб виділення неочищеного кофеїну, який знаходиться у харчовій добавці як кінцевому продукті; ФІГ. 5 – схематичний спосіб виділення неочищеного кофеїну, який знаходиться у біологічному препараті як кінцевому продукті; ФІГ. 6 – графік засвоєння глюкози людськими жировими клітинами і клітинами скелетних м'язів; ФІГ. 7 – графік протизапального процесу; ФІГ. 8А і 8В – хроматограми комплексу неочищеного кофеїну; ФІГ. 9 – діаграма виділення кофеїну надкритичним СО2 з кави. ДОКЛАДНИЙ ОПИС ВИНАХОДУ Поняття "харчові продукти", згідно з "Федеральним актом про харчові продукти, медичні препарати і косметичні засоби" – це (1) продукти і напої, використовувані людиною в їжу, (2) жувальна гумка і (3) продукт, використовуваний як компонент якого-небудь із цих продуктів. Поняття "медичні препарати", згідно з "Федеральним актом про харчові продукти, медичні препарати і косметичні засоби" – препарати, визнані Фармакопеєю США, Гомеопатичною Фармакопеєю США або Національним Формуляром, або яким-небудь доповненням до одного з них, і призначені для застосування при діагностиці, лікуванні, пом'якшенні наслідків, терапії або профілактиці захворювань у людини або інших живих істот, препарати (крім продуктів харчування), призначені для впливу на структуру і функції людського тіла або яких-небудь інших живих істот, а також препарати, використовувані як компонент якого-небудь із зазначених тут препаратів. Поняття "косметичні засоби", згідно з "Федеральним актом про харчові продукти, медичні препарати і косметичні засоби" – засоби, призначені для протирання, збризкування, посипання або розпилення, введені всередину або нанесені іншим способом на людське тіло або його частини з метою очистити, зробити більш привабливим, підкреслити красу або змінити зовнішній вигляд, а також засоби, використовувані як компонент якого-небудь із цих засобів. Поняття "біологічно активні добавки", згідно з "Федеральним актом про харчові продукти, медичні препарати і косметичні засоби" – це продукти, які призначені: для доповнення їжі 3 UA 108361 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 шляхом збільшення споживання харчових речовин і які містять хоча б один із таких інгредієнтів, як вітаміни, мінерали, лікарські трави або інші рослини, амінокислоти, субстанції, призначені для доповнення їжі шляхом збільшення споживання харчових речовин або концентратів, метаболітів і екстрактів, або комбінації будь-яких інгредієнтів, описаних вище. Поняття "біологічний препарат", згідно з Федеральним агентством з контролю харчових продуктів і лікарських засобів – це будь-який вірус, лікувальна сироватка, токсин, антитоксин або аналоговий продукт, застосовуваний для попередження або лікування хвороб чи травм людини. Харчові продукти, згідно з Федеральним агентством з контролю харчових продуктів і лікарських засобів, діляться на наступні основні категорії: хлібобулочні вироби і суміші для випічки, які включають в себе готові до вживання й готові до випікання продукти, борошно і суміші, які вимагають приготування перед подачею на стіл; алкогольні напої, які включають в себе солодовий напій, вина, лікери і коктейлі; безалкогольні напої і напівфабрикати для напоїв, які включають в себе особливі й пряні чаї, газовані напої, замінники кави, желатинові напої з фруктовим і овочевим смаками; каші на сніданок, які включають в себе готові до вживання, моментальні й звичайні гарячі каші; сири, які включають в себе сирний сир і сиворотковоальбумінний сир, вершковий сир, натуральний сир, тертий сир, плавлений сир, м'який плавлений сир та інші сири; жувальна гумка, яка включає в себе всі форми; кава і чай, які включають в себе звичайні, безкофеїнові й розчинні; приправи і спеції, які включають в себе звичайні присмакові соуси, оливки, мариновані огірки та спеції, але не прянощі або трави; кондитерські вироби і глазур, які включають в себе цукерки й ароматизовану глазур, зефір, терте какао, коричневий, грудковий цукор, цукор-кандис, кленовий цукор, цукрову пудру, нерафінований цукор; аналоги молочної продукції, які включають в себе штучне молоко, заморожені або рідкі вершки, забілювач для кави (замінник молока), глазур та інші продукти, що не містять молока; яєчні продукти, які включають в себе рідкі, заморожені або засушені яйця і страви, приготовлені з яєць, наприклад, яєчний рулет, омлет "фу-юнг", яєчний салат та інші страви з заморожених яєць, але не свіжі яйця; жири і олії, які включають в себе маргарин, заправки для салатів, вершкове масло, рослинні олії для салатів, шортенінги і рослинні олії для приготування страв; рибні продукти, які включають в себе готові основні страви, салати, закуски, заморожені страви і паштети, що містять рибу, молюсків та інших водних тварин, але не свіжу рибу; свіжі яйця, які включають приготовані яйця і страви з яєць, зроблені тільки зі свіжих натуральних яєць; свіжа риба, яка включає в себе свіжу і заморожену рибу, молюсків та інших водних тварин; свіжі фрукти і фруктові соки, які включають в себе тільки сирі фрукти, цитрусові, дині, кавуни та ягоди, а також виготовлені в домашніх умовах фруктові напої та пунш, зроблений із них; свіже м'ясо, яке включає в себе свіжу або заморожену в домашніх умовах яловичину, телятину, свинину, ягнятину або баранину і страви, приготовані з м'яса в домашніх умовах, такі як салати, закуски або паштети для бутербродів; свіжа птиця, яка включає в себе тільки свіжу домашню птицю або дичину і приготовані з неї в домашніх умовах страви, такі як салати, закуски або паштети для бутербродів; свіжі овочі, помідори і картопля, які включають в себе свіжі й приготовані в домашніх умовах овочі; заморожені молочні десерти і суміші, які включають в себе морозиво, молочне морозиво, шербети та інші заморожені молочні десерти і делікатеси; фруктовий лід і фруктове морозиво, які включають в себе всі заморожені фрукти і фруктове морозиво; муси, пудинги і начинки, які включають в себе ароматизовані муси, пудинги, заварний крем, парфе, начинки для пирогів, салати на основі желе; зернові продукти і макаронні вироби, які включають в себе макарони і локшину, страви з рису і заморожені страви без м'яса або овочів; підливи і соуси, які включають в себе всі м'ясні соуси та підливи, а також молочні, томатні, вершкові й особливі соуси; карамелі й льодяники від кашлю, які включають в себе всі види карамелей; трави, насіння, прянощі, приправи, суміші, екстракти й ароматизатори, які включають у себе всі натуральні та штучні прянощі, суміші й ароматизатори; джеми і желе, приготовані в домашніх умовах, які включають в себе джеми, желе, повидло, варення і солодкі пасти; магазинні джеми і желе, які включають в себе виготовлені на продаж джеми, желе, повидло, варення і солодкі пасти; м'ясні продукти, які включають в себе м'ясо і всі страви, які містять у собі м'ясо, салати, закуски, заморожені м'ясні страви, начинки для бутербродів, виготовлені на продаж; молоко, цільне й знежирене, яке включає в себе цільне, низької жирності та знежирене молоко; молочні продукти, які включають в себе молоко зі смаковим наповнювачем і молочні напої, сухе молоко, збиті вершки, легкі закуски, пасти, молочні напої для контролю ваги та інші продукти молочного походження; горіхи та горіхові продукти, які включають в себе цільні або очищені лісові горіхи, арахіс, кокоси, а також горіхові та арахісові пасти; продукти, що містять білки рослинного походження, які включають в себе категорію "відновлених білків рослинного походження" Національної академії наук/Національної наукової 4 UA 108361 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ради, а також замінники, аналоги м'яса, птиці та риби, отримані з білків рослинного походження; продукція з м'яса птиці, яка включає в себе м'ясо птиці та страви, що містять м'ясо птиці, а також салати, закуски й заморожені страви з м'яса птиці та інгредієнти для бутербродів, приготовані на продаж не в домашніх умовах; консервовані фрукти і фруктові соки, які включають в себе виготовлені на продаж консервовані фрукти, цитруси, ягоди і суміші; салати, соки і фруктові пунші, концентрати, розведені напої, фруктові напої і замінники напоїв, зроблені з них; консервовані овочі й овочеві соки, які включають в себе виготовлені на продаж овочі, овочеві страви, заморожені страви з овочів, а також овочеві соки і суміші; закуски, які включають в себе чіпси, солоні крендельки та інші невеликі закуски; цукерки, які включають в себе цукерки, шоколадні цукерки, помадки, м'ятні льодяникові цукерки та інші жувальні та з нугою цукерки; супи домашнього приготування, які включають в себе м'ясні, рибні, з м'яса птиці, овочів і комбіновані супи; супи і супові суміші, які включають в себе приготовані на продаж супи і супові суміші з м'яса, риби, м'яса птиці, овочів і комбіновані; білий і гранульований цукор, який включає в себе тільки білий і гранульований цукор; замінники цукру, які включають в себе гранульовані, рідкі й таблетовані замінники цукру; солодкі соуси, глазур і сиропи, які включають в себе шоколадний, ягідний, фруктовий, кукурудзяний сироп, а також кленовий солодкий соус і глазур. Відповідно до одного з аспектів даного винаходу, комплекси неочищеного кофеїну з ефективною кількістю певних біологічно активних сполук на основі кави представлені так само, як і їстівні припаси, такі як продукти харчування і напої, які включають в себе комплекси неочищеного кофеїну. Було виявлено, що ці комплекси забезпечують унікальні функціональні переваги, які не були знайдені в чистому кофеїні. Наприклад, було виявлено, що комплекси неочищеного кофеїну проявляють здатність стимулювати засвоєння глюкози клітинами, надають антиоксидантні властивості і/або протизапальні переваги. З іншого боку, чистий кофеїн, який практично на 99 відсотків складається з чистого кофеїну і практично не містить біологічно активних сполук, не проявляє таких функціональних властивостей. Комплекси неочищеного кофеїну особливо підходять для додавання до продуктів не на основі кави як їх інгредієнт, але ці комплекси можуть бути з'єднані зі смаженими, меленими й розчинними кавовими продуктами. Надалі представлені способи застосування комплексу неочищеного кофеїну. Відповідно до одного з аспектів, способи стимулювання засвоєння клітинами глюкози, такими як людські клітини скелетних м'язів або жирові клітини, представлені за допомогою контакту клітин із комплексом неочищеного кофеїну. Відповідно до одного з аспектів, способи зниження глюкози в крові пацієнта або організмі, в яких підвищений рівень глюкози в крові, здійснюються, коли пацієнт або організм контактує чи вживає комплекс неочищеного кофеїну. Для цілей даного винаходу переважно, щоб комплекс неочищеного кофеїну складався з кофеїну, отриманого як сирий і неочищений побічний продукт типового процесу декофеїнізації, під час якого кава перетворюється в безкофеїнову каву. Неочищений кофеїн виділяється до того, як кофеїн починають очищати для одержання чистого кофеїну. Комплекс неочищеного кофеїну містить у собі ефективну кількість певних біологічно активних сполук на основі кави, які елюються разом із кофеїном під час процесу декофеїнізації. Відповідно до одного з аспектів даного винаходу, комплекс неочищеного кофеїну містить велику кількість кофеїну і малу кількість біологічно активних сполук на основі кави. Наприклад, комплекс неочищеного кофеїну може містити від 90 до 95 відсотків кофеїну і від 5 до 10 відсотків біологічно активних сполук, отриманих із кавової основи і/або з необсмажених або зелених кавових зерен. Крім того, комплекс неочищеного кофеїну може практично не містити кислот, таких як хлорогенові кислоти, цукру, білків і катехінів. Практично не містить – у цьому випадку означає менше, ніж 0,1 %, і переважніше менше, ніж 0,01 %. В одному з підходів, наприклад, комплекс неочищеного кофеїну складається з менше, ніж 0,01 відсотка хлорогенових кислот та їх лактонових похідних, менше, ніж 0,1 відсотка цукру і менше, ніж 0,01 відсотка білків. Ці біологічно активні сполуки зазвичай є побічними продуктами процесів декофеїнізації та очищення для одержання чистого кофеїну. До цього біологічно активні сполуки викидалися. Таким чином, тут комплекси демонструють нове застосування продуктів, які до цього викидалися, і побічних продуктів. Вважається, що комплекс неочищеного кофеїну особливо ефективний як функціональні добавки, використовувані в різних продуктах харчування, наприклад у безкофеїнових продуктах, таких як напої, газовані напої, печиво, сир, крекери, порошкові напої тощо. Також комплекси можуть бути рекомбіновані з обсмаженою або меленою кавою, розчинною кавою і рідкими кавовими напоями. З одного боку, тут можуть бути представлені продукти харчування і напої, які містять в собі ефективну кількість комплексу неочищеного кофеїну як додаткового інгредієнта, здатного надати описані тут функціональні переваги. Комплекс неочищеного 5 UA 108361 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 кофеїну може бути змішаний із продуктами харчування як їхній інгредієнт, або він може бути змішаний з різними початковими речовинами або інгредієнтами продуктів харчування. Точніше кажучи, було виявлено, що засвоєння глюкози клітинами, антиоксидантні властивості й протизапальні здатності, які проявилися в лабораторних дослідженнях комплексу неочищеного кофеїну, описаного тут, який містить унікальний комплекс або суміш неочищеного кофеїну разом із ефективною кількістю певних біологічно активних сполук на основі кави. Чистий кофеїн не демонструє таких властивостей. Не обмежуючись теорією, вважається, що ці несподівані переваги є результатом біологічно активних сполук на основі кави і/або об'єднаної синергетичної переваги неочищеного кофеїну разом із біологічно активними сполуками на основі кави. Як використовується тут, біологічно активні сполуки відносяться до сполук, які елюються разом із кофеїном під час процесу декофеїнізації й ефективно проявляють функціональні переваги, описані тут, або самі собою, або у взаємодії. Не обмежуючись теорією, вважається, що різні сполучення цих біологічно активних сполук можуть відповідати за кожну описану вище функціональну перевагу. Більш детально, було виявлено, що в деяких випадках комплекс неочищеного кофеїну і біологічно активні сполуки на основі кави демонструють здатність контролювати рівень глюкози в крові так само або навіть краще, ніж штучне використання інсуліну, стимулюючи засвоєння глюкози клітинами. Наприклад, лабораторні дослідження показали, що доза близько 0,01 мг/мл комплексів неочищеного кофеїну продемонструвала здатність стимулювати засвоєння глюкози людськими клітинами скелетного м'яза, а також підвищену здатність стимулювати засвоєння глюкози жировими клітинами, що було визначено під час тестування засвоєння глюкози ембріональними клітинами. Відповідно до одного з аспектів даного винаходу, очікується, що приблизно від 0,001 до 0,1 мг/мл комплексу неочищеного кофеїну буде так само ефективним, як 100 нМ інсуліну для стимуляції засвоєння глюкози клітинами. У результаті, очікується, що способи і продукти харчування з комплексами неочищеного кофеїну можуть замінити інсулін для контролю рівня глюкози в крові, особливо у тих діабетиків, які стали несприйнятливі до інсуліну. Такий рівень засвоєння глюкози клітинами не спостерігається при використанні чистого кофеїну. Цей результат був несподіваним, тому що припускалося, що неочищений кофеїн буде демонструвати знижений результат (у порівнянні з чистим кофеїном) через знижений рівень кофеїну. Оскільки неочищений кофеїн містить від 90 до 95 відсотків кофеїну, а чистий кофеїн близько 99 відсотків кофеїну, то очікувалося, що комплекс неочищеного кофеїну продемонструє функціональні переваги від 9 до 4 відсотків нижчі, ніж чистий кофеїн. Нижче буде описано більш докладно, однак дослідження продемонстрували, що комплекс неочищеного кофеїну з низьким вмістом кофеїну (але значно більш високим рівнем біологічно активних сполук) демонструє підвищене поглинання глюкози в порівнянні з чистим кофеїном. Відповідно до одного з аспектів даного винаходу, лабораторні дослідження показали, що комплекс неочищеного кофеїну і біологічно активні сполуки на основі кави можуть бути більш ефективними протизапальними засобами, ніж аспірин. Прийнято вважати, що фермент циклооксигеназа-2 ("ЦОГ-2") синтезує простагландин, який викликає запалення. Звичайне запалення можна контролювати, використовуючи або стероїдні препарати, або нестероїдні протизапальні препарати ("НПЗП"). Дійсно відомо кілька НПЗП інгібіторів ЦОГ-2. Найчастіше НПЗП інгібіторів ЦОГ-2 включають у себе аспірин та ібупрофен. Лабораторні дослідження показали, що комплекси неочищеного кофеїну, описані тут, демонструють більш сильну здатність придушувати активність ЦОГ-2, ніж аспірин. Мінімальна доза неочищеного кофеїну, близько 0,02 мг/мл, так само ефективна, як 0,19 мг/мл аспірину для придушення близько 50 відсотків тестованої ферментативної активності ЦОГ-2. Відповідно до одного з аспектів даного винаходу лабораторні дослідження показали, що комплекси неочищеного кофеїну продемонстрували гідрофільні та гідрофобні властивості антиоксидантів. Чистий кофеїн демонструє мало таких властивостей. Як описано вище, очікується, що комплекс неочищеного кофеїну добре підходить як добавка до продуктів харчування. Таким чином, відповідно до одного з аспектів даного винаходу, покращені продукти харчування і напої, представлені тут, можуть містити від 0,05 відсотка до 25 відсотків комплексу неочищеного кофеїну як ефективної кількості для досягнення описаних вище функціональних переваг, але його кількість може варіюватися залежно від конкретних продуктів харчування, бажаного рівня функціональних переваг та інших факторів. У одному конкретному прикладі очікувалося, що від 0,1 до 15 відсотків комплексу неочищеного кофеїну може бути додано до напоїв, газованих напоїв, снеків, цукерок, жувальних гумок, печива, сирів, крекерів, порошкових напоїв тощо. Звичайно, що цей список продуктів харчування, взятих для зразка – це всього лише кілька прикладів того, де комплекс неочищеного кофеїну може бути 6 UA 108361 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 використаний як добавка до їжі. Комплекс неочищеного кофеїну може бути також доданий до обсмаженої або меленої кави, розчинної кави тощо. В інших випадках комплекс неочищеного кофеїну може використовуватися окремо від продуктів харчування, наприклад, у вигляді уколів, прийому всередину у вигляді таблеток, капсул, використовуватися в трансдермальному пластирі тощо. У зв'язку з цим комплекс неочищеного кофеїну може бути в формі таблеток, капсул, пігулок, плівок, емульсій і в інших придатних для вживання формах. Комплекс неочищеного кофеїну може бути отриманий в процесі декофеїнізації необсмажених зелених кавових зерен. Відповідно до одного з аспектів даного винаходу, зелені кавові зерна можуть бути декофеїнізовані для одержання безкофеїнового кавового і неочищеного кофеїну як побічного продукту. Небажані складові, такі як активоване вугілля тощо, можуть бути за бажанням вилучені з продукту, і неочищений кофеїн за бажанням може бути збагачений так, як це потрібно, щоб виділити або сконцентрувати певні біологічно активні добавки, щоб сформувати кінцевий комплекс неочищеного кофеїну, підходящий для додавання в продукти харчування. Відповідно до одного з аспектів даного винаходу, побічний продукт неочищеного кофеїну потім формує комплекс неочищеного кофеїну, який складається з 90-95 відсотків кофеїну і 5-10 відсотків біологічно активних сполук. Комплекс неочищеного кофеїну може бути напряму введений у продукти харчування чи напої або, як вже згадувалося вище, бути змішаний із початковою речовиною або добавкою до продуктів харчування чи напоїв. Як було відзначено, від 0,05 до 25 відсотків комплексу неочищеного кофеїну може бути змішано з продуктами харчування чи напоями або початковими речовинами продуктів харчування чи напоїв для одержання функціональних переваг, описаних вище. Відповідно до одного з аспектів даного винаходу, комплекс неочищеного кофеїну може бути далі очищений, щоб виділити біологічно активні сполуки на основі кави, або збагачений, щоб сконцентрувати певні біологічно активні сполуки, які відповідають за функціональні переваги, описані вище. Якщо продовжувати очищати або збагачувати, то біологічно активні сполуки можуть бути відділені від кофеїну, щоб одержати екстракт чистого кофеїну і біологічно активний екстракт (який складається з біологічно активних сполук), і малу кількість або відсутність кофеїну. За бажанням очищені біологічно активні сполуки на основі кави можуть бути сконцентровані. Цей біологічно активний екстракт може бути потім доданий до продуктів харчування, напоїв або фармацевтичної продукції для збільшення поглинання глюкози, так само як і для антиоксидантних та протизапальних властивостей. Якщо очищені біологічно активні сполуки використовуються окремо від неочищеного кофеїну, то очікується, що від 0,1 до 15 відсотків може бути змішано з різними продуктами харчування або напоями, такими як напої, газовані напої, снеки, цукерки, жувальні гумки, печиво, сири, крекери, порошкові напої, обсмажена і мелена кава, розчинна кава і так далі. Знову ж, це тільки зразковий список продуктів, які вважаються підходящими для комплексу неочищеного кофеїну. Розглянемо фігуру 1, на якій схематично показаний спосіб вилучення і формування комплексу неочищеного кофеїну. Наприклад, початковим матеріалом можуть бути необсмажені зелені кавові зерна 10, які піддаються процесу декофеїнізації 11, щоб одержати безкофеїнові кавові зерна 12 і екстракт неочищеного кофеїну 13 як побічний продукт. Відповідно до одного з аспектів даного винаходу, сирі зелені кавові зерна декофеїнізовані під час процесу декофеїнізації діоксидом вуглецю в надкритичному стані, в якому використаний діоксид у рідкій формі для вилучення кофеїну з кави. Діоксид вуглецю потім можна випарити з комплексу неочищеного кофеїну. Часто екстракт неочищеного кофеїну 13 або утилізується, як відхід, або очищується далі 15, щоб одержати екстракт чистого кофеїну 16. У деяких випадках екстракт неочищеного кофеїну 13 може бути далі очищений, щоб сформувати практично чисті біологічно активні сполуки 17 із залишків на етапі очищення 15. Комплекс неочищеного кофеїну може бути отриманий з побічного продукту 13 безпосередньо під час процесу декофеїнізації, або комплекс неочищеного кофеїну може бути сформований при концентрації, збагаченні, очищенні або навіть змішуванні потрібної кількості залишків 17 (якими є ізольовані біологічно активні сполуки на основі кави) разом із кофеїном у потрібних пропорціях. Комплекс неочищеного кофеїну 18 може бути доданий до різних продуктів харчування, напоїв, лікарських препаратів та іншоїпродовольчої продукції. При іншому підході, комплекс неочищеного кофеїну може бути також змішаний із різними початковими речовинами продуктів харчування, як описано нижче. Як далі показано на фігурі 1, покращені продукти харчування або продовольчі товари 20 можуть бути також отримані при змішуванні комплексу неочищеного кофеїну 18 або напряму з продовольчими продуктами 20, або при змішуванні комплексу неочищеного кофеїну 18 із інгредієнтами або початковими речовинами 22 продовольчих продуктів. Аналогічною фігурі 1, на якій схематично показаний спосіб вилучення неочищеного кофеїну, у якому кінцевим продуктом є продовольчі продукти, є фігура 2, на якій схематично показаний 7 UA 108361 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 спосіб вилучення неочищеного кофеїну, у якому кінцевим продуктом є лікарські препарати, фігура 3, на якій схематично показаний спосіб вилучення неочищеного кофеїну, в якому кінцевим продуктом є косметичні засоби, фігура 4, на якій схематично показаний спосіб вилучення неочищеного кофеїну, в якому кінцевим продуктом є харчові добавки, фігура 5, на якій схематично показаний спосіб вилучення неочищеного кофеїну, в якому кінцевим продуктом є біологічні препарати. Як на фігурі 1, також і на фігурах 2-5, початковим матеріалом можуть бути необсмажені зелені кавові зерна 10, які піддаються процесу декофеїнізації 11, щоб одержати безкофеїнові кавові зерна 12 і екстракт неочищеного кофеїну 13 як побічний продукт. Відповідно до одного з аспектів даного винаходу, сирі зелені кавові зерна декофеїнізовані під час процесу декофеїнізації діоксидом вуглецю в надкритичному стані, в якому використаний діоксид у рідкій формі для вилучення кофеїну з кави. Діоксид вуглецю потім можна випарити з комплексу неочищеного кофеїну. Часто екстракт неочищеного кофеїну 13 або утилізується, як відхід, або очищається далі 15, щоб одержати екстракт чистого кофеїну 16. У деяких випадках екстракт неочищеного кофеїну 13 може бути далі очищений, щоб сформувати практично чисті біологічно активні сполуки 17 із залишків на етапі очищення 15. Комплекс неочищеного кофеїну 18 може бути отриманий з побічного продукту 13 безпосередньо під час процесу декофеїнізації, або комплекс неочищеного кофеїну може бути сформований при концентрації, збагаченні, очищенні або навіть змішуванні потрібної кількості залишків 17 (якими є ізольовані біологічно активні сполуки на основі кави) разом із кофеїном у потрібних пропорціях. Комплекс неочищеного кофеїну може бути доданий у різні лікарські препарати (ФІГ. 2), косметичні засоби (ФІГ. 3), харчові добавки (ФІГ. 4) і біологічні препарати (ФІГ. 5) у потрібній кількості. У деяких випадках, комплекс неочищеного кофеїну може бути змішаний із різними початковими речовинами лікарських препаратів (ФІГ. 2), косметичних засобів (ФІГ. 3), харчових добавок (ФІГ. 4) і біологічних препаратів (ФІГ. 5). А саме, як далі показано на фігурах, покращені лікарські препарати 220 (ФІГ. 2), косметичні засоби 320 (ФІГ. 3), харчові добавки 420 (ФІГ. 4) і біологічні препарати 520 (ФІГ. 5) можуть бути отримані при змішуванні комплексу неочищеного кофеїну 18 або безпосередньо з лікарськими препаратами 220 (ФІГ. 2), косметичними засобами 320 (ФІГ. 3), харчовими добавками 420 (ФІГ. 4) і біологічними препаратами 520 (ФІГ. 5), або при змішуванні комплексу неочищеного кофеїну 18 з інгредієнтами або початковими речовинами лікарських препаратів 222 (ФІГ. 2), інгредієнтами або початковими речовинами косметичних засобів 322 (ФІГ. 3), інгредієнтами або початковими речовинами харчових добавок 422 (ФІГ. 4), інгредієнтами або початковими речовинами біологічних препаратів 522 (ФІГ. 5), відповідних лікарських препаратів (ФІГ. 2), косметичних засобів (ФІГ. 3), харчових добавок (ФІГ. 4) і біологічних препаратів (ФІГ. 5). У деяких випадках хімічні сполуки, будь то продукти харчування, лікарські препарати, косметичні засоби або біологічні препарати, не відтворюють безкофеїнові кавові зерна чи каву або виробляють звичайну каву. ПРИКЛАДИ Всі процентні кількості представлені відсотками за масою, якщо не зазначено інше. ПРИКЛАД 1 Екстракт неочищеного кофеїну був отриманий при декофеїнізації необсмажених зелених кавових зерен при закритичних умовах (Maximus Coffee Group, Х'юстон, штат Техас). Екстракт неочищеного кофеїну був потім проаналізований, щоб визначити склад неочищеного кофеїну (Silliker, Inc., Південна Голландія, штат Іллінойс). Результати аналізу показують, що концентрація кофеїну становить близько 94,8 %. Таким чином, екстракт містить не більше 5,2 відсотків біологічно активних сполук на основі кави. Був оцінений інший екстракт неочищеного кофеїну, отриманий під час процесу декофеїнізації діоксидом вуглецю в надкритичному стані (sc CO2). У таблиці 1 наведений приблизний склад неочищеного кофеїну. Основні компоненти: кофеїн (95,95 %), волога (1,10 %) і жир (1,04 %); кількість неорганічних залишків, клітковини, білків і цукру була незначна. 8 UA 108361 C2 Таблиця 1. Приблизний склад неочищеного кофеїну Компоненти Кофеїн Волога Жир Неорганічні залишки Загальне число харчової клітковини Харчова клітковина, здатна до розпаду Харчова клітковина, не здатна до розпаду Білок Фруктоза Глюкоза Сахароза Лактоза Мальтоза 5 10 15 20 25 30 35 40 Маса (%) 95,95 1,10 1,04 0,1