ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМБИНИРОВАННЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПИЩЕВЫХ ИНГРЕДИЕНТОВ, ВКЛЮЧАЮЩИХ ГИДРОКОЛЛОИДЫ И ЭКСТРАКТЫ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ, ОБОГАЩЕННЫЕ МИНОРНЫМИ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ

ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМБИНИРОВАННЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПИЩЕВЫХ ИНГРЕДИЕНТОВ, ВКЛЮЧАЮЩИХ ГИДРОКОЛЛОИДЫ И ЭКСТРАКТЫ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ, ОБОГАЩЕННЫЕ МИНОРНЫМИ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ

Боков Дмитрий Олегович

канд. фармацевт. наук,  науч. сотр. лаборатории химии пищевых продуктов ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии»,

РФ, г. Москва

Назарова Виктория Александровна

лаборант-исследователь лаборатории химии пищевых продуктов, ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии»,

РФ, г. Москва

Малинкин Алексей Дмитриевич

канд. фармацевт. наук, ст. науч. сотр. лаборатории химии пищевых продуктов ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии»,

РФ, г. Москва

Богачук Мария Николаевна

канд. фармацевт. наук, науч. сотр. лаборатории химии пищевых продуктов, ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии»,

РФ, г. Москва

Бессонов Владимир Владимирович

д-р биол. наук,  заведующий лабораторией химии пищевых продуктов, ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии»,

РФ, г. Москва

TECHNOLOGY FOR THE PRODUCTION OF COMBINED FUNCTIONAL FOOD INGREDIENTS, INCLUDING HYDROCOLLOIDS AND EXTRACTS OF PLANT ORIGIN, ENRICHED WITH MINOR BIOLOGICALLY ACTIVE SUBSTANCES

Dmitry Bokov

candidate of pharmaceutical sciences, Researcher, Laboratory of Food Chemistry, Federal Research Centre of Nutrition, Biotechnology and Food Safety,

Russia, Moscow

Victoria Nazarova

research laboratory assistant, Laboratory of Food Chemistry, Federal Research Centre of Nutrition, Biotechnology and Food Safety,

Russia, Moscow

Alexei Malinkin

candidate of pharmaceutical sciences, Senior Researcher, Laboratory of Food Chemistry, Federal Research Centre of Nutrition, Biotechnology and Food Safety,

Russia, Moscow

Maria  Bogachuk

candidate of pharmaceutical sciences, Researcher, Laboratory of Food Chemistry, Federal Research Centre of Nutrition, Biotechnology and Food Safety,

Russia, Moscow

Vladimir Bessonov

doctor of biological sciences, Head of  Laboratory of Food Chemistry, Federal Research Centre of Nutrition, Biotechnology and Food Safety,

Russia, Moscow

АННОТАЦИЯ

В обзоре представлены данные, обуславливающие целесообразность применения метода совместного измельчения для получения комбинированных функциональных пищевых ингредиентов, включающих гидроколлоиды и экстракты растительного происхождения, обогащенные минорными биологически активными веществами, такими как флавоноиды и экдистероиды.

Рассмотрены способы получения твердых дисперсий их техническое обеспечение.

ABSTRACT

The review presents data that determine the feasibility of using the method of joint grinding to obtain combined functional food ingredients, including hydrocolloids and extracts of plant origin, enriched with minor biologically active substances, such as flavonoids and ecdysteroids. Methods for obtaining solid dispersions and their technical support are considered.

Ключевые слова: функциональные пищевые ингредиенты, гидроколлоиды, полисахариды, минорные биологически активные вещества, твердые дисперсии.

Keywords: functional food ingredients, hydrocolloids, polysaccharides, minor biologically active substances, solid dispersions.

Введение.

В настоящее время перспективным направлением является создание комплексных (комбинированных) функциональных пищевых ингредиентов, которые включают как минорные биологически активные вещества (фенольные соединения, экдистероиды и др.), так и вспомогательные вещества. В числе последних важное место занимают гидроколлоиды (полисахариды) растительного происхождения, которые также обладают некоторыми фармакологическими эффектами. Подобные составы обладают модифицированными физико-химическими свойствами. При их формировании происходят межмолекулярные взаимодействия компонентов системы, которые характерны при синтезе твердых дисперсий.

Целью настоящего исследования явилось изучение различных модификаций способов получения композиций методом совместного измельчения, позволяющих увеличивать биодоступность входящих в них компонентов.

Методы исследования.

Анализ литературных данных осуществлялся в E-library, Scopus, Web of Science, PubMed, Google^[1] Scholar преимущественно за последние 7 лет по теме настоящей работы.

Результаты и их обсуждение.

Разработка составов комбинированных функциональных пищевых ингредиентов, включающих растительные экстракты и гидроколлоиды, тесно связана с понятием твердых дисперсий. Термин «твердые дисперсии» (ТД) широко известен в фармации. Как правило это би- или многокомпонентные системы, включающие фармацевтическую субстанцию (активный компонент) и вспомогательное вещество. ТД представляют собой высокодиспергированную твердую фазу фармацевтической субстанции или твердый раствор, которые формируют комплексы со вспомогательным веществом [1].

Несмотря на все свои преимущества гидроколлоиды (полисахариды), как правило, достаточно редко используются при синтезе ТД в фармацевтической практике, проигрывая в этом отношении своим более привлекательным с экономической точки зрения синтетическим аналогам. В связи с этим в настоящем исследовании также представлены некоторые работы с компонентами синтетического происхождения, технологические аспекты которых представляют интерес в рамках рассматриваемой темы.

Так, исследователям из Института химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения РАН (г. Новосибирск) методом совместного измельчения (механохимическим методом) были получены ТД флавоноидов (пуэрарина, дигидрокверцетина, генистеина и рутина) с полисахаридом (арабиногалактаном) и глицирризиновой кислотой (в форме динатриевой соли). Механическую обработку композиций проводили, используя шаровую ротационную мельницу. Частота вращения составляла 157 об/мин. В качестве мелющих тел использовались стальные шарики, диаметром 22 мм. Соотношение субстанций флавоноидов к вспомогательным веществам составляло 1 : 10. Продолжительность механической обработки – от 2 до 24 ч [2, 3].

Известна ТД состава «Телапревир + Поливинилпирролидон К30 (ПВП); Полиэтиленгликоль 6000 (ПЭГ); Гидроксипропилметилцеллюлоза (ГПМЦ)». Телапревир – противовирусный препарат, ингибитор сериновой NS3-4A протеазы вируса гепатита С (ВГС). ТД получали путем измельчения при помощи планетарной шаровой мельницы (PM-D0.4L, Droide Instrument & Equipment, Шанхай, Китай). Перед измельчением ПЭГ6000 растирали в ступке в течение нескольких минут и просеивали через сито с размером ячейки 0,18 мм до получения однородного порошка. Приблизительно 1,5 г телапревира смешивали с каждым из полимеров (ПВП, ПЭГ, ГПМЦ) в соотношении 1:1 на протяжении 5 минут при помощи ручного блендера до получения механической смеси. Нативный телапревир вместе с полимерами помещали в сосуд (объем 50 мл) с шлифовальными шариками, диаметром 10 и 30 мм и затем измельчали при комнатной температуре. Скорость вращения диска была установлена на 500 об/мин. Измельчение проводилось интервалами, чтобы ограничить механический нагрев компонентов [4].

В работе [5] была получена ТД, включающая кандесартан цилексетил (антигипертензивное средство) и глицирризиновую кислоту (ГК). Синтез ТД осуществляли путем измельчения в планетарной шаровой мельнице, содержащей размолные стаканы объемом 50 мл. Скорость вращения размолных стаканов составляла 120 об/мин. В качестве мелющих тел использовались стальные шарики, диаметром 12 мм. Для приготовления ТД кандесартан цилексетил смешивали с ГЦ в соотношениях 1:5, 1:10, 1:20 и 1:50. Полученная смесь должна была проходить через сито с размером ячейки 0,15 мм.

Коллегами из Шэньянского фармацевтического университета предложена ТД состава «Азитромицин (антибактериальный препарат широкого спектра действия из группы макролидов-азалидов) + Аэросил 200». ТД азитромицина и аэросила 200 получали путем измельчения в шаровой мельнице (настольная модель), где в качестве мелющих тел использовались шлифовальные шарики диаметром от 1 до 3 см. После предварительного смешивания всех компонентов в течение 5 мин, полученную смесь переносили в размольный стакан и измельчали в течение 24 часов при комнатной температуре. После этого смесь просеивали через сито с размером ячейки 0,18 мм [6].

Польскими исследователями разработан состав ТД на основе ловастатина (гиполипидемическое средство из группы статинов, ингибитор ГМГ-КоА-редуктазы) и ацетилсалициловой кислоты (АСК). ТД была получена путем тщательного растирания компонентов в агатовой ступке в течение 10 минут. Для приготовления ТД ловастатин смешивали с АСК в соотношениях 1:9, 2:8; 3:7; 4:6; 5:5; 6:4; 7:3; 8:2 и 9:1, соответственно. Полученные смеси просеивали через сито с размером ячейки 0,315 мм [7].

Заключение.

Метод совместного измельчения компонентов функциональных пищевых ингредиентов, а также фармацевтических субстанций и вспомогательных веществ является достаточно эффективным и простым в исполнении. Он не требует сложного лабораторного технического обеспечения. При получении твердых дисперсий используются различные мельницы, в некоторых случаях для измельчения достаточно применения лабораторных ступок. Время и интенсивность измельчения зависят от физико-химической природы компонентов смеси и могут варьировать в широком диапазоне. Следует отметить, что минорные биологически активные вещества, такие как флавоноиды и фитоэкдистероиды, являются компонентами пищевых продуктов (листьев шпината и зерен киноа и др.). В настоящее время освоены технологии их выделения и обогащения ими функциональных пищевых ингредиентов [8, 9]. Исходя из проанализированных данных, можно сделать заключение, что данный способ может с успехом применяться для синтеза твердых дисперсий, включающих полифенольные соединения и полисахаридный компонент.

Финансирование.

Работа проведена за счет средств гранта РНФ №19-16-00107 «Новые функциональные пищевые ингредиенты адаптогенного действия, предназначенные для увеличения работоспособности организма человека и повышения его когнитивного потенциала».

Список литературы:

1. Силаева С. Ю., Беленова А. С., Сливкин А. И., Чупандина Е. Е., Нарышкин С. Р., Краснюк И.И. (мл), Краснюк И. И. Применение твёрдых дисперсных систем в фармации // Конденсированные среды и межфазные границы. 2020. № 22(2). С. 3-11.
2. Kong, Ruiping, et al. Enhanced solubility and bioavailability of simvastatin by mechanochemically obtained complexes. International journal of pharmaceutics. 2017; 534.1-2: 108-118.
3. Сунцова Л. П., Метелева Е. С., Душкин А. В. Механохимическое получение и исследование водорастворимых композиций на основе флавоноидов – генистеина, дигидрокверцетина, рутина. Фундаментальные исследования. 2014;11–10: 2174–2179.
4. Xiong, Xinnuo, et al. Solid dispersions of telaprevir with improved solubility prepared by co-milling: formulation, physicochemical characterization, and cytotoxicity evaluation. Materials Science and Engineering: C 105 (2019): 110012.
5. Lu, J., et al. Enhancing Solubility of Candesartan Cilexetil by Co-milling; Preparation of Candesartan Cilexetil-glycyrrhizic Acid Composite. Indian Journal of Pharmaceutical Sciences. 81.2 (2019): 211-218.
6. Li, Xuechao, et al. Preparation and characterization of azithromycin–Aerosil 200 solid dispersions with enhanced physical stability. International journal of pharmaceutics 486.1-2 (2015): 175-184.
7. Górniak, Agata, et al. Thermal, spectroscopic and dissolution studies of lovastatin solid dispersions with acetylsalicylic acid. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 125.2 (2016): 777-784.
8. Зорин С. Н., Мазо В. К., Сидорова Ю. С., Петров Н. А., Малинкин А. Д., Перова И. Б., Бессонов В. В. Способ получения экстракта из зерен киноа, обогащенного фитоэкдистероидами. Патент на изобретение 2764439 C1, 17.01.2022. Заявка № 2021109798 от 09.04.2021.
9. Zorin S. N., Sidorova Yu. S., Petrov N. A., Perova I. B., Malinkin A. D., Bokov D. O., Bessonov V. V., Mazo V. K. A new functional food ingredient enriched by phytoecdisteroids and polyphenols from quinoa grains (Chenopodium quinoa Willd.). Research Journal of Pharmacy and Technology. 2021. Vol. 14, N 8. P. 4321-4328.