Спосіб одержання водорозчинної форми лікопіну у формі комплексу включення з b-циклодекстрином

Реферат: Винахід належить до харчової біотехнології, зокрема до способу одержання водорозчинної форми лікопіну, що є комплексом включення -циклодекстрину з лікопіном. Відповідно до способу -циклодекстрин розчиняють у воді при 30-60 °С, розчинений -циклодекстрин змішують з лікопіном при їх співвідношенні 1: (1-2), суміш перемішують, після чого відокремлюють осад і висушують його при зниженому тиску. UA 100074 C2 (12) UA 100074 C2 UA 100074 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до харчової біотехнології, зокрема, до способу одержання водорозчинної форми лікопіну, що є комплексом включення -циклодекстрину з лікопіном. Відомий спосіб одержання водорозчинної форми коензиму Q10 у формі комплексу включення з -циклодекстрином [див. патент Російської Федерації на винахід № 2375053, опубл. 27.06.2008]. Відповідно до вказаного патенту -циклодекстрин розчиняють в дистильованій воді при 70 °C. Розчинений -циклодекстрин змішують з коензимом Q10, який беруть у твердому виді, суміш перемішують спочатку при температурі 60-70 °C, протягом ~10 годин, а далі при кімнатній температурі декілька годин. Але, на відміну від заявлюваного, описаним способом одержують водорозчинну форму іншої речовини - коензиму. Як наведено вище, комплекс коензиму Q10 з -циклодекстрином відрізняється від заявлюваного як за структурою, так і за властивостями. Комплекс коензиму Q10 з -циклодекстрином не може бути використаний для профілактики і лікування простатиту і доброякісної гіперплазії простати, підвищення імунітету на клітинному і системному рівнях, попередження розвитку онкологічних захворювань, зменшення ризику розвитку серцево-судинних захворювань. На підставі наведеного, заявник вважає, що патент Російської Федерації на винахід № 2375053 не може бути вибраним як прототип. На дату подання даної заявки заявнику не відомі інформаційні джерела, в яких описаний водорозчинний комплекс лікопіну з -циклодекстрином та спосіб його одержання. В основу винаходу поставлено задачу розробити спосіб одержання водорозчинної форми лікопіну з -циклодекстрином. Поставлена задача вирішена в способі одержання водорозчинної форми лікопіну у формі комплексу включення з -циклодекстрином, тим, що -циклодекстрин розчиняють у воді при 3060 °C, розчинений -циклодекстрин змішують з лікопіном при їх співвідношенні 1:(1-2), суміш перемішують, після чого відокремлюють осад і висушують його при зниженому тиску. Заявлений спосіб одержання водорозчинної форми лікопіну у формі комплексу з циклодекстрином відрізняється від способу одержання водорозчинної форми коензиму Q10 у формі комплексу з -циклодекстрином тим, що: а) різні вихідні субстанції (коензим Q10 і лікопін); б) температура води нижче на 10 °C і складає 30-60 °C; в) співвідношення -циклодекстрину і лікопіну 1:(1-2) відповідно; г) суміш розчиненого -циклодекстрину і лікопіну (за заявленим способом) перемішують при 50-70 °C протягом 20 хвилин, а суміш розчиненого -циклодекстрину і коензиму Q10 (за патентом RU №2375053) перемішують в II етапи: на І етапі при 60-70 °C протягом ~ 10 годин, на II - при кімнатній температурі декілька годин. Відомо, що лікопін є могутнім антиоксидантом, здатним підсилювати захисні функції організму, він сприяє гальмуванню дегенеративних процесів в тканинах, знижує ризик ініціації і розвитку онкологічних захворювань, серцево-судинних та інших патологій. Лікопін розглядається як найважливіший функціональний інгредієнт, що забезпечує профілактику і лікування різних хронічних захворювань. Однак він практично не розчиняється у воді і легко руйнується під дією кисню повітря, світла й окислювачів. Тому пошук водорозчинної форми лікопіну є актуальною задачею. Частота захворювань на рак корелює, в основному, з високим рівнем споживання і високим вмістом в крові лікопіну. Лікопін міститься в багатьох тканинах людського організму в кількостях, більших, ніж інші каротиноїди. Зокрема, в плазмі крові, він становить 25 % всіх присутніх каротиноїдів, що свідчить про його важливе біологічне значення. В основі застосування лікопіновмісних препаратів у медицині лежить здатність лікопіну нейтралізувати так звані вільні радикали. Виявлено, що споживання в їжу продуктів томату призводить до зниження ймовірності виникнення раку передміхурової залози. Дослідження показали, що включення до раціону хворих лікопіну призводить до регресії, зменшення злоякісної пухлини. В результаті шестирічного дослідження 48000 працюючих чоловіків вчені з Гарвардської медичної школи з'ясували, що споживання томатів, томатнихсоусів частіше ніж два рази на тиждень в порівнянні з тими, хто відмовляються вживати ці продукти зменшує ризик раку передміхурової залози на 21-34 %. Вчені Гарвардського Університету з'ясували, що літні люди, у раціоні яких важливе місце займають томати, у два рази рідше вмирають від раку. Дослідження, що проводилося в Аукленді (Нова Зеландія) в період з 1996 по 1997 pp…, показало залежність між виникненням раку передміхурової залози і споживанням лікопіну, а 1 UA 100074 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 також -каротину. У результаті, з'ясувалося, що в даному випадку тільки лікопін здатний певною мірою знизити ризик виникнення раку передміхурової залози. При дослідженнях на клітинному рівні, виявлено, що лікопін накопичується в тканинах простати, причому у великих концентраціях, ніж інші каротиноїди. Виходячи з цього, були проведені дослідження, які показали, що рівень лікопіну в крові у хворих на рак передміхурової залози менше, ніж у здорових людей. Це стало підставою судити про те, що у разі виникнення раку передміхурової залози організм використовує лікопін для запобігання розвитку цієї хвороби. Рак грудей - найбільш поширений вид раку у жінок, Вживання в їжу фруктів і овочів в деякій мірі допомагає справлятися з раком, але вживання томатів і його продуктів більшою мірою запобігає розвитку раку грудей. Саме лікопін, що знаходиться в томатах, інгібує розвиток ракової пухлини. Проведено дослідження, в яких порівнювалася інгібуюча здатність по відношенню до грудних пухлин у лікопіну, альфа-каротину і бета-каротину. Було доведено, що лікопін виявився більш ефективним у даному випадку. У випадку, коли мишам, генетично схильним до розвитку грудної пухлини, давали вживати лікопін, пухлини в кінцевому підсумку придушувалися. Інше випробування показало, що коли щурам вводили лікопін, пухлини зменшувалися в порівнянні з тими щурами, яким лікопін не вводили. Дія -каротину в даному випадку не принесла жодного ефекту. Дослідження раку грудей і легенів, проведені в Ізраїльському Університеті Бен Гуріон показали, що лікопін більш ефективно гальмує розвиток ракових клітин (уповільнює перехід від однієї фази розвитку до іншої), ніж - і -каротин. Це свідчить про те, що лікопін в деяких випадках є більш сильним антиоксидантом, ніж каротин. Що стосується інших поширених жіночих хвороб - раку потилиці і раку яєчників, то і тут лікопін має свій сприятливий вплив. При обстеженнях жінок хворих на рак потилиці, виявлено, що вміст лікопіну в їх крові менше, ніж у здорових жінок. При обстеженні 147 жінок з діагнозом раку потилиці і 191 здорових жінок, виявлено, що вміст лікопіну в сироватці крові було менше у хворих жінок. В іншому дослідженні 32 жінки з раком потилиці і 113 жінок без діагнозу раку, при визначенні мікро-складу крові, з'ясувалося, що ті з жінок, які вживали в їжу більше лікопіну і вітаміну А, рівень лікопіну в крові був вищим і, виходячи з цього, ризик виникнення раку потилиці був нижче у 3 рази. Дослідники Університету штату Іллінойс стверджують, що жінки з високим рівнем лікопіну в організмі мають у 5 разів менший ризик розвитку шийки матки, ніж жінки з низьким рівнем лікопіну. Клінічні дослідження лікопіну показали також, що лікопін зупиняє падіння зору у людей похилого віку (macular degeneration), зменшує ризик серцевих нападів. Крім значення лікопіну як перспективного медичного препарату, цей пігмент передбачається все ширше використовувати як барвник для харчових виробів і в парфумерії. Барвники каротиноїдного типу, поряд з фарбувальною функцією мають самостійне значення як біологічно активні добавки. Заміна хімічних барвників в кондитерських виробах, рослинних оліях, мазях і кремах на природні (зокрема лікопін) забезпечує не тільки забарвлюючий ефект, а й надає готовому продуту оздоровчу дію. Особливо велике його значення при виготовленні ковбас та шинкових виробів, де він може замінити нітрит натрію. Комплекс отримують новим і неочевидним способом, підбираючи, ґрунтуючись на характеристиках -циклодекстрину і лікопіну, умови, які роблять можливим формування комплексу включення лікопіну з -циклодекстрином. Істотною особливістю способу приготування комплексу є розчинення -циклодекстрину у воді при підвищеній температурі, а саме при температурі, що перевищує кімнатну, переважно при температурі від 30-60 °C. Потім при інтенсивному перемішуванні додають лікопін. Комплекс включення формується при включенні молекули лікопіну або її частин в одну молекулу або більше молекул циклодекстрину. Відповідно до цього, підібрані відношення лікопіну до -циклодекстрину для того, щоб контролювати співвідношення і ступінь комплексоутворення. Часткове поліпшення розчинності лікопіну і його біологічній засвоюваності досягається навіть в тих випадках, коли кількість циклодекстрину по відношенню до лікопіну нижча еквімолярного (наприклад, в співвідношенні 1:10). Вміст зв'язаного в комплекс лікопіну і ступінь комплексоутворення (відношення кількості молекул -циклодекстрину до молекул лікопіну в комплексі включення) зростають із збільшенням відношення кількості -циклодекстрину до лікопіну, яке практично не має верхньої межі. З цієї причини використовується оптимальне співвідношення між -циклодекстрином і лікопіном, а саме до декількох десятків, переважно до тридцятикратного надлишку  2 UA 100074 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 циклодекстрину, коли необхідно використовувати комплекс спільно з іншими речовинами, схильними до утворення комплексу з -циклодекстрином. Зазвичай використовується співвідношення від 1:10 до 10:1, переважно 1:(1-2), що дає оптимальні результати з погляду властивостей комплексу включення і вартості синтезу. Інтенсивне перемішування продовжують до зникнення лікопіну і початку осадження комплексу включення лікопіну з -циклодекстрином. Реакційну суміш охолоджують і комплекс ізолюють декантацією, фільтруванням або випаровуванням води. За необхідністю комплекс висушують. Його можна застосовувати також і у вигляді розчину або вологого осаду комплексу, якщо подальший виробничий процес здійснюють у водному середовищі. Як наслідок отримана суміш не містить токсичних розчинників. Вихід комплексу практично кількісний. Лікопін у формі отриманого комплексу виявляє підвищену розчинність у водному середовищі. Вона перевищує розчинність, потрібну для денної дози лікопіну, що вводиться дорослим у формі самостійних препаратів або у формі добавок до харчових і інших продуктів або незалежно для харчових, профілактичних або інших цілей. Винахід ілюструється графіками і таблицями, де: фіг. 1 - диференціальний інфрачервоний (ІЧ) спектр комплексу -циклодекстрин: лікопін і фізичної суміші; фіг. 2 - диференціальні інфрачервоні спектри комплексу -циклодекстрин: коензим Q10 та фізичної суміші -БЦД і коензиму Q10; табл. 1 - порівняння хвильових чисел окремих піків в ІЧ спектрі комплексу і фізичної суміші -циклодекстрину і лікопіну та відмінність між поодинокими піками; табл. 2 - вміст -циклодекстрину у комплексі -ЦД: лікопін при різних співвідношеннях компонентів; табл. 3 - вміст лікопіну у комплексі -ЦД: лікопін при різних співвідношеннях компонентів. Оптимальність вибраних параметрів підтверджують приклади виконання винаходу, що заявляється. Приклад 1. -циклодекстрин 1,135 г (1 моль) розчинили в 6 мл води при температурі 60 °C. Розчинений -циклодекстрин змішали з 0,536 г (1 моль) лікопіну і суміш, при їх співвідношенні 1:1, перемішували протягом 20 хвилин при температурі 60 °C. Після перемішування протягом 1 хвилини комплекс лікопіну з -циклодекстрином починав випадати в осад. Кількість осаду збільшувалася протягом 15 хвилин. Отриману суміш центрифугували, розділяли фази і сушили при температурі 30 °C і зниженому тиску. Вихід складав 1,3 г комплексу лікопіну з циклодекстрином у вигляді жовто-оранжевого порошку. Продукт ідентифікували за допомогою інфрачервоної спектроскопії (ІЧ спектроскопії). Порівняння ІЧ спектрів на фіг. 1 і в таблиці 1, що представляють хвильові числа піків, указує на відмінність між фізичною сумішшю -циклодекстрину з лікопіном і комплексом включення. Спектри були отримані на ІЧ спектрометрі Specord 75 R. Ступінь включення лікопіну в порожнину -циклодекстрину оцінювався після центрифугування (n=8000 об/хв.) водних розчинів комплексів з молярним співвідношенням циклодекстрин: лікопін, рівним 1:2, 1:3, 1:4, і визначення вмісту -циклодекстрину та лікопіну в розчині до і після центрифугування (в осаді і надосадочній рідині). Приклад 2. Отримали водорозчинну форму лікопіну у формі комплексу включення з циклодекстрином так, як у прикладі 1, -циклодекстрин і лікопін брали у співвідношенні 1:2. Приклад 3. Отримали водорозчинну форму лікопіну у формі комплексу включення з циклодекстрином так, як у прикладі 1, -циклодекстрин і лікопін брали у співвідношенні 1:3. Приклад 4. Отримали водорозчинну форму лікопіну у формі комплексу включення з циклодекстрином так, як у прикладі 1, -циклодекстрин і лікопін брали у співвідношенні 1:4. Результати наведені в таблицях 2 і 3. Дослідження показали, що в препаратах комплексу із співвідношенням компонентів 1:3 і 1:4 лікопін включається в порожнину -циклодекстрину менш ніж 50 %, тоді як в комплексі при співвідношенні 1:1 і 1:2 близько 80 % лікопіну знаходиться у вигляді стабільного комплексу включення. Приклади, які підтверджують температурний режим розчинення -циклодекстрину, наведені нижче. Приклад 5. Отримали водорозчинну форму лікопіну у формі комплексу включення з циклодекстрином так, як у прикладі 1, але -циклодекстрин розчиняли у воді при температурі 30 °C 3 UA 100074 C2 5 10 15 Приклад 6. Отримали водорозчинну форму лікопіну у формі комплексу включення з циклодекстрином так, як у прикладі 1, але -циклодекстрин розчиняли у воді при температурі 45 °C. -циклодекстрин і лікопін брали у співвідношенні 1:2. Приклад 7. Отримали водорозчинну форму лікопіну у формі комплексу включення з циклодекстрином так, як у прикладі 1, але -циклодекстрин розчиняли у воді при температурі 20 °C. Приклад 8. Отримали водорозчинну форму лікопіну у формі комплексу включення з циклодекстрином так, як у прикладі 1, але -циклодекстрин розчиняли у воді при температурі 80 °C. -циклодекстрин і лікопін брали у співвідношенні 1:2. Проведені експерименти показали, що зменшення температури води, наприклад, до 20 °C, Приклад 7, призводить до суттєвої тривалості процесу - до 40 хв., замість 15 хв. при 60 °C. Збільшення температури води, наприклад, до 80 °C, Приклад 8, недоцільно, через те, що комплекс нестійкий і швидко руйнується. Порівняння хвильових чисел окремих піків в 14 спектрі комплексу і фізичної суміші циклодекстрину і лікопіну 78 відмінність між поодинокими піками Таблиця 1 Порівняння хвильових чисел окремих піків в ІЧ спектрі комплексу і фізичної суміші циклодекстрину і лікопіну та відмінність між поодинокими піками -1 Піки комплексу [см ] 500 575 700 750 820 940 1000 1100 1150 1250 1300 1340 1375 1425 1700 1750 2855 2910 3250 3340 -1 Піки фізичних сумішів [см ] 490 580 690 745 830 925 1010 1110 1125 1245 1320 1350 1400 1425 1700 1750 2825 2900 3250 3330 -1 Зрушення [см ] 10 -5 10 5 -10 15 -10 -10 25 5 -20 -10 -25 / / / 30 10 / 10 Таблиця 2 Вміст -циклодекстрину у комплексі -ЦД: лікопін при різних співвідношеннях компонентів, % Аналізована проба в комплексі 1.Початковий розчин 2.Центрифугат 3.Осад 4.Вільний -ЦД № прикладу 1 100 3 93 4 2 100 2 94 4 4 3 100 2 94 4 4 100 2 94 4 UA 100074 C2 Таблиця 3 Вміст лікопіну у комплексі -ЦД: лікопін при різних співвідношеннях компонентів, % Аналізована проба в комплексі 1.Початковий розчин 2.Центрифугат 3.Осад 4.Вільний лікопін № прикладу 2(1:2) 3(1:3) 100 100 3 20 76 48 21 32 1(1:1) 100 2 80 18 4(1:4) 100 25 29 46 Таблиця 4 Порівняння хвильових чисел окремих піків в ІЧ спектрі комплексу і фізичної суміші циклодекстрину і CoQ10 та відмінність між поодинокими піками -1 -1 Піки CDQ10 [см ] 3390,46 / 2,28 5,59 2,80 730,41 707,40 601,37 579,42 2916,44 1448,43 Зрушення [см ] 28,07 1026,07 995,80 945,45 / 1334,00 1289,78 1230,76 1057,34 1028,35 1001,39 942,65 861,53 -1 Піки фізичних сумішів [см ] 3418,53 2944,11 2913,28. 1446,53 1348,25 1336,56 1287,60 1227,97 3,88 2,77 4,37 2,16 1,9 2,56 2,18 2,79 / / / 703,52 598,60 575,05 444,75 / 411,33 / / 425,17 5 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 Спосіб одержання водорозчинної форми лікопіну у формі комплексу включення з циклодекстрином, який відрізняється тим, що -циклодекстрин розчиняють у воді при 30-60 °С, розчинений -циклодекстрин змішують з лікопіном при їх співвідношенні 1:(1-2), суміш перемішують, після чого відокремлюють осад і висушують його при зниженому тиску. 5 UA 100074 C2 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6