Добавка до фільтруючої рідини для кальяну та спосіб приготування рідинного фільтра

1. Добавка до фільтруючої рідини кальяну, яка відрізняється тим, що містить комплексон та/або продукти з вмістом пектину та/або целюлози. 2. Добавка за п. 1, яка відрізняється тим, що як продукти з вмістом пектину добавка містить буряковий та/або цитрусовий жом, та/або яблучні вичавки, та/або інші продукти, що містять пектин. 3. Добавка за п. 1, яка відрізняється тим, що як продукти з вмістом целюлози добавка містить 3 мікроорганізмів, які населяють дно, відбувається утворення розчинної у воді та токсичної метилртуті. Сполуки хрому (III) викликають дерматити. Сполуки хрому (IV) призводять до різних захворювань людини, в тому числі і онкологічних. Токсичні також іони Zn2+. Свинець та його сполуки також є токсичними. Потрапляючи в організм, свинець накопичується в кістках, викликаючи їхнє руйнування. Розчинні сполуки кадмію після всмоктування у кров вражають центральну нервову систему, печінку та нирки, порушують фосфорно-кальцієвий обмін. Хронічне отруєння призводить до анемії та руйнуванню кісток. Кадмій легко накопичується в клітинах, які швидко розмножуються (наприклад, в пухлинних чи статевих). Він зв'язується з цитоплазматичним та ядерним матеріалом клітин та пошкоджує їх. Він змінює активність багатьох гормонів та ферментів. Це обумовлено здатністю кадмію зв'язувати сульфгідрильні (-SH) групи. Нікель - основна причина алергії (контактного дерматиту) на метали, що контактують зі шкірою (прикраси, годинники, джинсові заклепки). Наприклад, в Євросоюзі обмежений вміст нікелю в продукції, яка контактує зі шкірою людини. Марганець може порушувати роботу печінки, але експерименти показують, що поріг токсичності є дуже високим. З іншого боку, більш ніж 95% марганцю виводиться з організму з жовчю, і будь-яке пошкодження печінки може уповільнити детоксикацію, підвищуючи концентрацію марганцю в плазмі крові. Нейротоксичність марганцю пояснена не до кінця. Є дані, що свідчать про взаємодію марганцю з залізом, цинком, алюмінієм та міддю. На підставі ряду робіт порушення метаболізму заліза вважається можливим механізмом пошкодження нервової системи. При хронічному отруєнні міддю та її солями порушується робота нервової системи, нирок та печінки, руйнується носова перегородка, вражаються зуби, виникають важкі дерматити, гастрити та виразкова хвороба. При отруєнні залізом пошкоджується слизиста оболонка кишечнику, розвивається печінкова недостатність, з'являються нудота і блювота. Бензол є відомою причиною хвороби спинного мозку - лейкозу, а тютюновий дим є головним джерелом виділення бензолу. Серед американських курців 90 відсотків виділень бензолу потрапляє в організм з сигарет. Якщо організм людини піддається тривалій дії бензолу в малих кількостях, наслідки можуть бути дуже серйозними. В цьому випадку хронічне отруєння бензолом може стати причиною лейкемії (раку крові) та анемії (нестачі гемоглобіну в крові). Бензол є сильним канцерогеном. Добре відомо використання води як рідинного фільтра для курців кальяну, наприклад, Shihadeh A. et al. Towards a topographical model of narghile water-pipe cafe smoking: a pilot study in a high socioeconomic status neighborhood of Beirut, Lebanon. Biochemistry, Pharmacology and Behavior, 2004. 79(1): 75-82. 94331 4 Але, за нашими даними і за даними, що опубліковані спеціалістами, фільтрація тютюнового диму через рідину, зокрема воду, є малоефективною, і в результаті велика кількість солей важких металів, бензолу та інших токсикантів потрапляє в організм курця кальяну. Сказане підтверджується даними, наведеними в таблицях 2 і 3. Із науково-технічної та патентної літератури не відомі способи приготування рідинного фільтра кальяну, які б включали введення добавок рослинного походження та/або комплексонів, як і самі добавки, які дозволяли б суттєво зменшити кількість шкідливих речовин, що потрапляють в організм курця кальяну. В основу винаходу поставлено задачу створити добавку до фільтруючої рідини кальяну та розробити спосіб приготування рідинного фільтра кальяну, використання яких суттєво знизить потрапляння солей важких металів, бензолу та інших токсикантів в тканини організму активних і пасивних курців кальяну. Поставлена задача вирішена двома винаходами - добавкою до фільтруючої рідини кальяну та способом приготування рідинного фільтра кальяну. В першому винаході поставлена задача вирішена добавкою до фільтруючої рідини кальяну, що містить комплексон та/або продукти з вмістом пектину, та/або целюлози. Як продукти з вмістом пектину добавка може містити буряковий та/або цитрусовий жом, та/або яблучні вичавки, та/або інші продукти, що містять пектин. Як продукти з вмістом целюлози добавка може містити відходи деревообробної та паперової промисловості, що містять целюлозу та/або буряковий, та/або цитрусовий жом, та/або яблучні вичавки, та/або інші харчові продукти, що містять целюлозу. Буряковий жом являє собою вилугувану бурякову стружку, майже повністю позбавлену цукру. До складу жому входять пектинові речовини, клітковина, геміцелюлоза. Є також невелика кількість білка, мінеральних речовин та цукру. Яблучні пектини, що містяться в яблучних вичавках, є комплексоутворювачами по відношенню до іонів стронцію, кобальту, кальцію, алюмінію, лантану, церію, ітрію, цирконію, ніобію, свинцю та ін. Пектинові речовини містяться в жомах всіх цитрусових в кількості до 30% від сухої ваги жому. Практично всі інші жоми та вичавки фруктів та овочів містять пектинові речовини. Нерозчинна клітковина є натуральним ентеросорбентом, сприяє виведенню солей важких металів та радіоактивних ізотопів, абсорбує на себе токсичні речовини, канцерогени. Як комплексон добавка може містити пектин та/або унітіол, та/або трилон "Б" 2,3-димеркаптопропансульфонат натрію (унітіол) має структурну формулу: H CH CH CH2 SO3Na SH SH За механізмом дії - це комплексон. Його активні сульфгідридні групи вступають у реакцію з тіоловими отрутами та утворюють з ними нетоксичні комплекси. Відомо застосування унітіолу як анти 5 доту при отруєнні важкими металами (див. Машковский М.Д. Регистр лекарственных средств России. - М.: Энциклопедия лекарств, изд. 7-е, 2000. С. 949). Застосовують унітіол для лікування гострих та хронічних отруєнь сполуками миш'яку, ртуті, хрому, вісмуту та інших металів, що належать до так званих тіолових отрут, тобто речовин, які здатні вступати у взаємодію з сульфгідридними (тіоловими) групами ферментних білків та інактивувати їх. Трилон Б являє собою натрієву сіль етилендіамінтетраоцетової кислоти у вигляді дрібного порошку білого кольору. За механізмом дії - це комплексон. Добре розчиняється у воді, слабко - у спирті. Окрім того, добавка може містити ароматичний інгредієнт. В другому винаході поставлена задача вирішена в способі приготування рідинного фільтра, що передбачає введення у фільтруючу рідину комплексону та/або продуктів, які містять пектин та/або целюлозу. Пектин вводять у фільтруючу рідину в кількості 1,25-7,0%. Продукти, що містять пектин та/або целюлозу, вводять у фільтруючу рідину в кількості 0,01-15,0%. Унітіол вводять у фільтруючу рідину в кількості до 5,0%. Трилон Б вводять у фільтруючу рідину в кількості до 1,0%. У винаході, що заявляється, комплексон та продукти, що містять пектин та/або целюлозу, пропонується використовувати як добавку до рідинного фільтра кальяну. В даному технічному рішенні добавка дозволяє уловлювати значну частину солей важких металів, бензолу та інших токсикантів і не допускати їхнього потрапляння до організму курця кальяну. Кількість пектину або продуктів з вмістом пектину і целюлози, що вводяться в фільтруючу рідину кальяну, підібрано експериментально та пояснюється наступним. Відомо, що харчові волокна використовуються для зв'язування важких металів in vivo, але авторам невідомо застосування їх з названими цілями зовні живого організму. Нижче буде приведена порівняльна характеристика ефективності зв'язування металів in vivo (низька концентрація волокон) та in vitro, в рідкому фільтрі кальяну, що прокурюється (більш висока концентрація). Зв'язування відбувається під час реакції комплексоутворення, в якій комплексонами служать пектин, геміцелюлоза та інші компоненти харчових волокон. В реакції комплексоутворення, під час пропускання тютюнового диму крізь рідинний фільтр з вказаною нижче концентрацією харчових волокон, утворюється складний ланцюг, що складається з ланцюгів пектину і нерозчинних волокон і катіонів металів, котрі зв'язують ці ланцюги між собою. Таким чином, в ході реакції утворюється новий комплекс (що принципово відрізняється від вихідних волокон), котрий завдяки своїй побудові має підвищену здатність до сорбції, оскільки має сумарно значно більшу питому поверхню, ніж вихідні волокна. Таким чином, можна сказати, що подальше комплексоутворення відбувається не за уча 94331 6 сті окремих молекул, а за участі макрокомплексів. При цьому збільшення площини поверхні збільшує ймовірнісний чинник швидкості реакції, а розмір та відстань між частинками мають великий внесок в швидкість реакції, збільшуючи частоту зіткнень реагуючих частинок. Виникає конфлікт інтересів: з одного боку, чим вище концентрація, тим більші утворюються макрокомплекси; з іншого боку, чим вище концентрація, тим більше ускладнюється проходження бульбашок з тютюновим димом крізь фільтруючий розчин. Згідно з нашими спостереженнями, наявність у рідкому фільтрі добавки, яка містить або бурякового жому до 6%, або цитрусових вичавків 8%, або яблучних вичавків 6%, є граничною, при якій в'язкість розчину ще не ускладнює проходження бульбашок з тютюновим димом, але, разом з тим, площа поверхні, а, значить, і ефективність сорбції є максимальною. При використовуванні розчинів з такою концентрацією збільшується густина розчину в порівнянні з водою. Це призводить до додаткового спротиву проходження бульбашок з тютюновим димом крізь розчин, що збільшує час контакту реагуючих речовин. У відповідності до теорії полімолекулярної адсорбції, молекули кожного попереднього адсорбційного шару служать активними центрами при утворенні наступних шарів; це робить процес сорбції енергетично більш вигідним, що спричиняє підвищення швидкості всього процесу сорбції. Підвищення швидкості сорбції приводить до збільшення швидкості реакції комплексоутворення. Таким чином, при використанні розчинів з концентраціями, які ми пропонуємо, має місце синергічний ефект збільшення швидкості реакції комплексоутворення за рахунок утворення принципово іншого агрегату, який має більшу питому поверхню та більшу кількість шарів, що збільшує швидкість сорбції за рахунок зменшення енергії активації при утворенні подальших адсорбційних шарів та механічного чинника затримки бульбашок газу в рідкому середовищі. Варто відмітити, що використання розчинних або нерозчинних волокон в низьких концентраціях не приводить до утворення макрокомплексів. Вказані нами концентрації максимально стимулюють утворення таких макрокомплексів, котрі і виконують основну роботу по сорбції та подальшому комплексоутворенню. Причому цей процес є полегшеним як енергетично, так і ймовірнісно в порівнянні з малими концентраціями волокон. Утворенням вищезгаданих макрокомплексів з вказаними характеристиками може бути пояснений факт якісно кращого зв'язування бензолу, а також інших органічних речовин. З наукової і патентної літератури заявникам невідомі факти вживання описаних вище макрокомплексів або продуктів, що містять пектин та/або целюлозу для уловлювання бензолу і інших органічних сполук зафіксованих в таблиці №3. Приклади, що підтверджують здійснення і ефективність заявленого винаходу: Приклад 1 - контроль, як рідинний фільтр використовувалася питна вода. 7 94331 Приклад 2. Приготували рідинний фільтр для кальяну згідно з заявленим винаходом. Для цього в колбу кальяну налили 975 мл питної води та додали 25 г пектину. Приклади 3-15 ілюструють приготування рідинного фільтра для кальяну з різним якісним та кількісним вмістом добавок. Дані наведені в таблиці 1. Дослід №1. Як фільтруюча рідина використовувалася питна вода без добавки. Курець викурював кальян, після чого проводили виміри вмісту в воді іонів Hg, Cd, Cu, Zn, Cr, Pb, Fe, Ni, Mn. Також проводили виміри вмісту даних іонів металів в вихідній воді. Різниця між показниками вмісту металів в рідині до і після куріння - це і є показник фільтруючої здатності води. Дані наведені в таблиці 2. Таким же чином обчислюється і фільтруюча здатність рідин, наведених у таблиці 1. Ці результати також відображені в таблиці 2. Досліди №2-10 ілюструють використання як добавку до фільтруючої рідини різних харчових відходів з вмістом пектину та їхню здатність зв'язувати важкі метали. Дані наведені в таблиці 2. Були проведені дослідження з порівнювання вмісту органічних сполук в газовому потоці, що потрапляє в легені курця, залежно від добавок в рідинний кальянний фільтр. Дослідження проводилися методом газорідинної хроматографії. Метод заснований на відмінності в летючості і розчинності (здатності до адсорбції) компонентів суміші продуктів згоряння тютюну, що розділяється. Кожна речовина характеризується різним часом утримування, що дозволяє її ідентифікувати, порівнюючи експериментальний час утримування з наявним в базі даних хроматографа. Дослідження проводилися на газовому хроматографі "Кристаллюкс-4000" з використанням плазмовоіонізаційного детектора. Як газоносій використову 8 вався азот. На підготовчому етапі проводився відбір проб диму в газову піпетку. Для цього за допомогою аспіратора "Тайфун" через колбу кальяну прокачувалося повітря, імітуючи процес куріння. Газова піпетка з'єднана з одного кінця з курильною трубкою, з іншого кінця - з аспіратором "Тайфун". Основний етап вироблявся на газовому хроматографі. Проби вводили в випарник хроматографа. Проба проходила через хроматографічну колонку, поміщену в термостат, необхідний для підтримки і регулювання температури. Після цього компоненти проби потрапляють на детектор. Отримані в результаті дослідження дані занесені в таблицю №3. Одиниця вимірювання - мВт·хв. Чим вище показник, тим більше органічних сполук потрапляє в легені курця кальяну. На підставі отриманих даних можна зробити наступні висновки: 1. Кожна з добавок покращує фільтруючу здатність рідини мінімум по декількох солях металів і органічних сполук. 2. Рідинний фільтр, що містить 7% апельсинових вичавків, добре уловлює 6 металів (див. таблицю № 2), в той же час погано уловлює органіку (див. таблицю №3). 3. Рідинний фільтр, що містить пектин 2,5%, добре уловлює 9 органічних сполук, в той же час метали уловлює не набагато краще, ніж вода (див. таблиці №2 та №3). 4. Рідинний фільтр, що містить 8% апельсинових вичавків і 2% яблучних вичавків, добре уловлює 9 органічних сполук (див. таблицю № 3) і 5 металів із списку (див. таблицю № 2). 5. Оптимальним з представлених в описі рідинних фільтрів, автори рахують варіант із застосуванням 4% яблучних вичавків і 0,1% Трилону Б. Цей склад уловлює велику частину металів і органічних сполук (див. таблиці №2 та №3). Таблиця №1 Якісний та кількісний склад рідинного фільтра кальяну (мас. %) Компоненти рідинного фільтра Номер прикладу вода пектин трилон Б унітіол буряковий жом 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 100,0 97,5 99,0 93,0 99,9 94,0 94,0 92,0 95,9 90,0 93,0 96,0 99,8 95,9 91,9 2,5 1,0 7,0 0,1 0,1 0,1 0,2 0,1 6,0 4,0 4,0 цитрусові вичавки 8,0 8,0 7,0 8,0 яблучні вичавки 6,0 4,0 2,0 9 94331 10 Таблиця №2 Зіставлення фільтруючої здатності рідинних фільтрів Вид рідинного № дофільтра (прикласліду ди з таб.1) 1 Вода (приклад 1) Вода + 6% буря2 кового жому (приклад 7) Вода + 2,5% пек3 тину (приклад 2) Вода + 8% апе4 льсинових вичавків (приклад 8) Вода + 8,0% апельсинових 5 вичавків + 2,0% яблучних вичавків (приклад 10) Вода + 7,0% апельсинових 6 вичавків (приклад 11) Вода + 4% яблучних вичавків 7 +трилон Б 0,1% (приклад 9) Вода + 4% буря8 кового жому (приклад 12) Вода + унітіол 9 0,2% (приклад 13) Вода + 8% цитрусові вичавки 10 унітіол 0,1% (приклад 15) Якісні та кількісні показники іонів металів, уловлених рідинними фільтрами кальяну після куріння, мг/л Hg Сr Сu Zn Pb Fe Cd Ni Mn 0,00005 0,023 0,6 0,06 0,07 0,1 0,00005 0,012 0,002 0,00240 0,063 5,1 1,24 0,12 0,2 0,00300 0,012 0,003 0,00050 0,022 0,6 0,11 0,04 0,1 0,00100 0,008 0,002 0,00050 0,020 0,6 0,40 0,12 0,2 0,00200 0.030 0,050 0,00010 0,017 0,5 0,90 0,20 0,2 0,00300 0,012 0,003 0,00022 0,020 5,7 0,30 0,12 0,2 0,00700 0,009 0,030 0,00025 0,070 15,5 0,80 0,14 0,1 0,00500 0,040 0,002 0,00030 0,020 15,0 0,30 0,09 0,1 0,00730 0,010 0,004 0,00035 0,025 0,7 0,08 0,09 0,1 0,00007 0,010 0,003 0,00030 0,020 4,2 0,10 0,09 0,1 0,00230 0,015 0,002 Таблиця №3 Сорбційна здатність фільтруючої рідини кальяну Вода + Вода + 8% апельсиВода + Вода + 6% яблунових вичавОрганічні токВода 8% апельси- 2,5% чних виків + 2,0% сичні речовини (прикл.1) нових вичав- пектину чавків яблучних ків (прикл.8) (прикл.2) (прикл.6) вичавків (прикл.10) 1 2 3 4 5 6 Пентан 0,444 0,130 0,00 0,000 0,165 Гексан 0,213 0,212 4,50 0,228 0,808 Ізооктан 5,020 2,280 21,9 0,500 1,286 Ацетон 1,430 2,500 18,0 1,530 2,693 Етанол 15,20 4,100 65,0 1,600 4,038 Ізопропанол 1,070 0,360 4,90 0,000 0,095 Бензол 24,40 0,370 4,60 2,600 0,351 Пропанол 5,700 1,020 34,0 0,160 0,836 Толуол 1,200 0,510 7,30 0,004 0,486 Вода + 4% яблуВода + 4% Вода + 7% чних вибурякового апельсинових чавків + жому вичавків 0,1% (прикл.12) (прикл.11) трилон Б (прикл.9) 7 8 9 0,460 0,480 0,670 0,200 0,080 0,040 2,600 2,160 4,540 3,300 0,930 2,690 6,140 7,900 10,80 0,000 0,000 1,663 11,50 3,740 1,600 2,180 2,160 2,500 0,900 0,480 0,900 11 94331 12 Продовження таблиці №3 1 Бутилацетат Ізоаміловий спирт Стирол 2 0,188 0,750 0,120 3 0,189 0,120 0,210 Комп’ютерна верстка А. Рябко 4 0,85 2,40 0,25 5 0,216 0,000 0,000 6 0,890 0,000 0,000 Підписне 7 0,000 0,000 0,000 8 0,410 0,400 0,000 9 1,020 0,260 0,000 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601