DEVELOPMENT, CHARACTERIZATION AND EFFICIENCY EVALUATION OF NEW GENERATION ENTEROSORBENT
Rubrics: FOOD HYGIENE
Authors:
1.
Kemerovo Institute of Food Science and Technology (University)
2.
Kemerovo State Agricultural Institute
3.
Kemerovo Institute of Food Science and Technology (University)
Type:
Article
Pages:
from 93
to 97
Status:
Published
Received:
30.06.2015
Accepted:
30.06.2015
Published:
30.06.2015
Subject area:
UDK 613.292:66.022.32/39
UDK 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
UDK 60 Прикладные науки. Общие вопросы
UDK 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
UDK 60 Прикладные науки. Общие вопросы
Language:
Russian
Keywords:
Enterosorbent, nanotechnology, biologically active additive, efficiency, functional orientation
Abstract (English):
A nanosorbent has been developed as a biologically active additive (BAA) referred to as «Gutta Viva», with sorption activity due to compositional combination of the two enterosorbents: Polysorbate 95 produced on the basis of modified low-energy citrus pectin and Aerosil produced using nanostructures of silicon dioxide. Based on the study of organoleptic and physical-chemical, sanitary- hygienic and sanitary-toxicological characteristics, regulated BAA quality indices, timing, and storage modes have been defined. Clinical trials of the specialized product by its inclusion in the diet of patients with gastrointestinal salmonellosis have been carried out. A comparative study showed intoxication syndrome reduction in patients with acute infectious gastrointestinal disease while receiving «Gutta Viva» complex. The rate of toxin elimination from the body, because of three-time intake of «Gutta Viva», was significantly superior to that of therapy without the nanosorbent. Intake of the recommended daily serving ensures the supply of 450 mg of soluble dietary fibers, representing 2.3% of the recommended level of consumption. The results proved the efficiency and functional orientation of the tested enterosorbent against endo- and exotoxins, microbial cells adsorbed on its surface and eliminated via the gastrointestinal tract. The technical documentation for the new product has been developed and approved, the expert opinions of the Institute of nutrition of Russian Academy of Medical Sciences and the Russian Ministry of health, were received which served as the basis for its inclusion in the Federal Register of biologically active additives and commercial production.
A nanosorbent has been developed as a biologically active additive (BAA) referred to as «Gutta Viva», with sorption activity due to compositional combination of the two enterosorbents: Polysorbate 95 produced on the basis of modified low-energy citrus pectin and Aerosil produced using nanostructures of silicon dioxide. Based on the study of organoleptic and physical-chemical, sanitary- hygienic and sanitary-toxicological characteristics, regulated BAA quality indices, timing, and storage modes have been defined. Clinical trials of the specialized product by its inclusion in the diet of patients with gastrointestinal salmonellosis have been carried out. A comparative study showed intoxication syndrome reduction in patients with acute infectious gastrointestinal disease while receiving «Gutta Viva» complex. The rate of toxin elimination from the body, because of three-time intake of «Gutta Viva», was significantly superior to that of therapy without the nanosorbent. Intake of the recommended daily serving ensures the supply of 450 mg of soluble dietary fibers, representing 2.3% of the recommended level of consumption. The results proved the efficiency and functional orientation of the tested enterosorbent against endo- and exotoxins, microbial cells adsorbed on its surface and eliminated via the gastrointestinal tract. The technical documentation for the new product has been developed and approved, the expert opinions of the Institute of nutrition of Russian Academy of Medical Sciences and the Russian Ministry of health, were received which served as the basis for its inclusion in the Federal Register of biologically active additives and commercial production.
Keywords:
Enterosorbent, nanotechnology, biologically active additive, efficiency, functional orientation
Enterosorbent, nanotechnology, biologically active additive, efficiency, functional orientation
Введение В настоящее время проблема получения энтеро- сорбентов актуальна и своевременна. Практически значимый энтеросорбент должен быть нетоксич- ным, нетравматичным для слизистых оболочек с хорошей эвакуацией из кишечника, высокой сорб- ционной емкостью по отношению к удаляемым компонентам химуса. Желательно, чтобы примене- ние неизбирательных энтеросорбентов приводило к минимальной потере полезных ингредиентов. По мере прохождения по кишечнику связанные ком- поненты не должны подвергаться десорбции, изме- нять рН среды, благоприятно влиять или воздей- ствовать на процессы секреции и биоценоз микро- флоры кишечника [1]. Применяемые в настоящее время энтеросорбен- ты можно объединить в несколько групп: - углеродные энтеросорбенты на основе акти- вированного угля (карболен, карбоктин); гранули- рованных углей, углеволокнистых материалов (ваулен, актилен и т.д.); - ионообменные материалы или смолы (холе- стирамин); - энтеросорбенты на основе лигнина (поли- пефан); - производные поливинилпирролидона (энтеродез, энтеросорб); - другие (белая глина, альмагель, гастал, цеоли- ты и др.); - природные пищевые волокна (отруби злако- вых, целлюлоза, хитозан, пектины, альгинаты). Одним из быстроразвивающихся направлений создания энтеросорбентов являются нанотехноло- гии. В последнее время активно изучаются поли- мерные нанокомпозиты путем использования неор- ганических дисперсных наночастичек в непрерыв- ной полимерной фазе. Объект и методы исследования Объектом исследования служили лабораторные и опытно-промышленные образцы разрабатывае- мого энтеросорбента, рецептурные компоненты БАД, репрезентативные группы больных для оцен- ки эффективности и функциональной направленно- сти специализированного продукта. В работе ис- пользовались общедоступные и специальные мето- ды оценки качества и безопасности БАД и ее влия- ние в условиях vivo на адсорбцию ксенобиотиков. Полученные материалы обрабатывались с при- менением методов математической статистики и критериев Стьюдента. Результаты и их обсуждение Разработан наносорбент нового поколения «Гутта Вива» в форме биологически активной до- бавки, включающей следующий рецептурный со- став, кг/100 кг сырья: полисорбит - 3,5; гуммиара- бик - 6,0; аэросил 200 - 0,5; фруктоза - 1,0; натрия бензоат - 0,1; калия сорбат - 0,1; вода - 88,8 (поте- ри 1,2). Основные технологические этапы производства включают: подготовку сырья и дозирование; рас- творение и гомогенизацию компонентов; получе- ние рецептурной массы; контроль качества готовой продукции; фасовку, упаковку и маркировку; хра- нение [6]. Сырье проходит входной контроль согласно ра- бочей процедуре руководства по качеству, выдает- ся в количестве, указанном в технологической кар- те, и имеет допуск в виде сигнальной полосы зеле- ного цвета на идентифицирующей этикетке. На следующем этапе сырье дозируется путем взвешивания и фиксируется в технологической карте, затем просеивается через сито № 4. Полученная смесь рецептурных компонентов растворяется в воде и гомогенизируется до получе- ния однородной массы. Эффективность процесса проверяется технологом. Готовый продукт расфасовывают в виде геля путем розлива в вакуумные диспенсеры объемом 30 мл. На этой стадии контролируется вес в индивидуальной упаковке и общий выход продукции, что регистрируется в технической документации. Маркировка осуществляется согласно требованиям ТР ТС [5]. Ниже приводится характеристика основных ре- цептурных компонентов созданной формулы БАД, определяющих ее функциональную направлен- ность. Полисорбовит - новый энтеросорбент, создан- ный на основе специально модифицированного низкоэтерифицированного высококачественного цитрусового пектина (полисорбовит 95). Обладая повышенной сорбционной способностью, полисор- бовит в малых дозах способен активно связываться и прочно удерживать в своей структуре экзо- и эн- догенные токсины, соли тяжелых металлов, радио- нуклиды [2]. 93 ISSN 2074-9414. Техника и технология пищевых производств. 2015. Т. 37. № 2 Аэросил представляет собой другой энтеросор- бент на основе кремния. Технология получения композиционных сорбентов с использованием ок- сида кремния предполагает формирование пори- стой структуры кремнеземных матриц в присут- ствии органических полимеров - гуммиарабика. Механизм образования пористых органокремне- земных сорбентов в присутствии полимера гумми- арабика представлен как процесс, сопровождаю- щийся формированием корпускулярной структуры кремнеземного остова и включением в данный композит полимера за счет многоточечной адсорб- ции на кислотно-основных центрах поверхности кремнеземного носителя [3]. Непористый кремнезем - аэросил использован в качестве основного структурного компонента, формирующего остов композиционного сорбцион- ного материала, имеющего развитую пористую структуру. Аэросил состоит из шаровидных частиц, которые в зависимости от типа AEROSIL имеют средний диаметр между 7 и 40 нм (рис. 1). Благодаря своей химической природе гуммиа- рабик способен к образованию 4 основных типов связей: ионных, водородных, гидрофобных по типу комплексообразования. Таким образом, БАД «Гутта Вива» представляет по своей сути комбинацию растворимых пищевых волокон и наноструктур диоксида кремния. Проведены органолептические, физико- химические, микробиологические исследования для установления регламентируемых показателей качества, критериев безопасности и сроков реали- зации [7]. Рис. 1. Схематическое изображение гидрофильной части AEROSIL Продукт хранили в течение 27 месяцев при комнатной температуре (~25 °С) и относительной влажности воздуха не выше 70 %. Микробиологическая безопасность оценивалась по содержанию КМАФА НМ, БГКП (колиформ), Е. coli, патогенных микроорганизмов, в том числе сальмонелл, дрожжей и плесеней. Изучение орга- нолептических показателей включает внешний вид, запах и вкус. В рамках оценки показателей качества исследовались также растворимость в во- де, количество пищевых волокон и бензоата натрия [4]. Результаты микробиологических исследований представлены в табл. 1. Таблица 1 Микробиологические показатели безопасности БАД «Гутта Вива» в процессе хранения Показатель Норма Фактические данные при хранении Показатель Норма 0 27 КМАФАнМ, КОЕ/г Не более 5·104 1,4·102 1,5·103 БГКП (колиформы) в 0,1 г Не допускаются Не обнаружены Е. coli в 0,1 г Не допускаются Не обнаружены Патогенные микроорганизмы, в том числе сальмонеллы, в 25 г Не допускаются Не обнаружены Дрожжи и плесени, КОЕ/г Не более 100 0 77 Изучены другие критерии безопасности, соглас- но требованиям действующего нормативного до- кумента [5] (табл. 2). Полученные данные свидетельствуют о сани- тарно-гигиеническом благополучии разработанного продукта по окончании срока хранения, что позво- лило установить сроки годности - не более двух лет при указанных выше условиях (с необходимым «запасом прочности» 3 месяца). Содержание растворимых пищевых волокон по истечении 27 месяцев хранения составила (55,7±0,81) %, бензоата натрия (0,06±0,01) %. Установлены регламентируемые органолепти- ческие и физико-химические показатели качества специализированного продукта (табл. 3). Проведены клинические испытания в качестве доказательства эффективности и функциональной направленности нового продукта [8]. Под наблюдением находились 64 пациента с сальмонеллезом (возбудители S. enetitidis или S. typhimurium) гастроинтестинальной формы (га- строэнтерический вариант, лёгкой и средней степе- ни тяжести, первая степень обезвоживания). В со- став основной группы вошли 34 пациента, которые принимали комплекс «Гутта Вива». Контрольную группу составили 30 пациентов, проходивших тра- диционную терапию, включающую диету № 4 по Певзнеру, этиотропную терапию и регидратацию. Сравнительное исследование показало умень- шение синдрома общей интоксикации у больных с острым инфекционным заболеванием кишечника 94 ISSN 2074-9414. Food Processing: Techniques and Technology. 2015. Vol. 37. № 2 на фоне приема комплекса «Гутта Вива». Скорость выведения токсинов из организма в результате трехкратного приема «Гутта Вива» существенно превосходила таковую при терапии без наносорбента. На третий день лечения в группе контроля признаки интоксикации организма исчезали у 56 % больных, в группе пациентов, принимавших ком- плекс «Гутта Вива» - у 70 % (рис. 2). Таблица 2 Санитарно-токсилогические показатели безопасности БАД «Гутта Вива» Показатель Допустимый уровень содержания, мг/кг, не более (для радионуклидов, Бк/кг, не более) Показатель норма фактическое содержание Токсичные элементы Свинец 1,0 0,3±0,02 Токсичные элементы Мышьяк 0,2 0,07±0,01 Токсичные элементы Кадмий 0,1 0,04±0,01 Токсичные элементы Ртуть 0,03 Следы Пестициды ГХЦГ (сумма изомеров) 0,5 0,09±0,02 Пестициды ДДТ и его метаболиты 0,02 Следы Пестициды Гептахлор Не допускается Не обнаружены Пестициды Алдрин Не допускается Не обнаружены Радионуклиды Цезий 137 Бк/кг 200 55,1±2,9 Радионуклиды Стронций 90 Бк/кг 100 23,7±1,4 Таблица 3 Регламентируемые показатели качества БАД «Гутта Вива» Показатель (характеристика) Содержание характеристики Внешний вид густая гелеобразная масса от серого до светлокоричневого цвета Вкус кисло-сладкий с горечью Запах специфический Растворимость в воде полная, допускается опалесценция Содержание растворимых пищевых волокон, % не менее 15 Содержание бензойной кислоты, % не более 0,1 Содержание сорбиновой кислоты, % не более 0,1 Рис. 2. Уменьшение интоксикации у больных с острой кишечной инфекцией в результате приема наносорбента «Гутта Вива» Клиническая картина оценивалась также по ди- намике диареи. На 3-и сутки у добровольцев, при- нимавших комплекс «Гутта Вива», в 98 % случаев не отмечалось указанного симптома, в контрольной группе диареи не наблюдалось в 90 % случаев. На основании проведенных исследований сде- лано заключение, что биоактивный комплекс «Гут- та Вива» обладает высокой сорбционной активно- стью и может применяться для уменьшения симп- тома общей интоксикации. Способ употребления БАД - по 0,1 г (3 надав- ливания на вакуумный диспансер) содержимого флакона, предварительно растворив в 1 стакане воды, 3 раза в день во время приема пищи. Прием рекомендуемой суточной порции обеспечивает поступление 450 мг растворимых пищевых воло- кон, что составляет 2,3 % от рекомендуемого уров- ня их потребления. На новый продукт разработана и утверждена техническая документация, получены экспертные заключения Института питания РАМН и Роспо- требнадзора РФ, что послужило основанием для его включения в Федеральный реестр биологически активных добавок и организации промышленного производства.
1. Politika zdorovogo pitaniya. Federal'nyy i regional'nyy urovni / V.I. Pokrovskiy, G.A. Romanenko, V.A. Knyazhev i dr. - Novosibirsk: Sib. univ. izd-vo, 2002. - 344 s.
2. Avstrievskih, A.N. Produkty zdorovogo pitaniya: novye tehnologii, obespechenie kachestva, effektivnost' primeneniya / A.N. Avstrievskih, A.A. Vekovcev, V.M. Poznyakovskiy. - Novosibirsk: Sib. univ. izd-vo, 2005. - 413 s.
3. Poznyakovskiy, V.M. Biologicheski aktivnye dobavki / V.M. Poznyakovskiy, Yu.G. Gur'yanov, V.V. Bebenin. - Keme- rovo: Kuzbassvuzizdat, 2011. - 280 s.
4. Metodicheskie ukazaniya MUK 2.3.2721-98 «Opredelenie bezopasnosti i effektivnosti biologicheski aktivnyh dobavok k pische». - M.: Minzdrav Rossii, 1999.
5. Tehnicheskiy reglament TS 027/2012. «O bezopasnosti otdel'nyh vidov specializirovannoy pischevoy produkcii, v tom chisle dieticheskogo, lechebnogo i dieticheskogo profilakticheskogo pitaniya»
6. Latkova, E.V. Biologicheski aktivnye dobavki k pische: voprosy tovarnoy ekspertizy / E.V. Latkova // Produkty pitaniya i racional'noe ispol'zovanie syr'evyh resursov: sb. nauch. rabot; Vyp. 20. - Kemerovo, 2009. - S. 57-58.
7. Latkova, E.V. Specializirovannyy produkt pitaniya dlya korrekcii zreniya / E.V. Latkova // Pischevye produkty i zdorov'e cheloveka: materialy III Vseros. konf. studentov, aspirantov i molodyh uchenyh. - Kemerovo, 2010. - S. 34-35.
8. Latkova, E.V Razrabotka tehnologii aktivnogo enterosorbenta: izuchenie potrebitel'skih svoystv / E.V. Latkova // Tehnologii i oborudovanie himicheskoy, biotehnologicheskoy i pischevoy promyshlennosti: materialy 3-y Vseros. nauch.prakt. konf. studentov, aspirantov i molodyh uchenyh s mezhdunar. uchastiem. Ch. 2. - Biysk, 2010. - S. 396-398.
