Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 12
1.1 Биологически активные добавки – классификация, виды, значение и применение 12
1.2 Биологически активные добавки в профилактике нарушения пищевого статуса 20
1.3 Влияние микроэлементов на функционирование макроорганизмов 23
1.4 Биоразлагаемые с пленки и покрытия 34
Глава 2. Экспериментальная часть. Объекты и методы исследований 46
2.1 Объекты и материалы исследования 46
2.2 Методы исследования 58
Глава 3. Результаты исследований и их анализ 76
3.1 Обоснование выбора лигандов и технология получения органических производных меди (II) 76
3.2 Исследование влияния медьсодержащих биологически активных веществ на морфологию внутренних органов в эксперименте 97
3.3 Изучение влияния новых медьсодержащих биологически активных веществ на биохимические показатели крови экспериментальных животных 104
Глава 4. Исследование биологического действия органических производных меди (II) 110
4.1 Изучение противомикробной активности новых медьсодержащих биологически активных соединений 110
4.2 Исследование противогрибковой активности медьсодержащих биологически активных соединений 120
4.3 Исследование иммунотропной активности медьсодержащих биологически активных соединений 122
4.4 Изучение противогипоксических свойств медьсодержащих производных 127
4.5 Изучение «острой» токсичности медьсодержащих производных 133
4.6 Сравнительное изучение «хронической» токсичности медьсодержащих производных 137
Глава 5. Оценка биокорректирующих свойств медьсодержащих биологически активных соединений 141
5.1 Разработка состава и технологии получения глицерогелей, иммобилизированных медьсодержащими производными и их биологическая активность 141
5.2 Разработка полимерных пищевых пленок для промышленности 155
5.3 Практическая реализация результатов исследования 169
5.3.1 Пищевые коллагеновые дисперсии в мясных полуфабрикатах 169
5.3.2 Изучение в области технологии лечебно-профилактических форм 176
Выводы 186
Список использованных источников 188
Приложения 214
- Биологически активные добавки – классификация, виды, значение и применение
- Обоснование выбора лигандов и технология получения органических производных меди (II)
- Изучение противогипоксических свойств медьсодержащих производных
- Изучение в области технологии лечебно-профилактических форм
Введение к работе
Актуальность исследования Политика в области здорового питания
направлена на сохранение и укрепление здоровья населения, профилактику
заболеваний за счет развития производства пищевых продуктов и
биологически активных веществ к пище; разработки и внедрения в пищевую
промышленность инновационных технологий. Одной из важных задач
является обеспечение населения продуктами питания, которые могут
обеспечивать нормальную жизнедеятельность организма человека, так как
из-за неблагоприятной экологической обстановки, стрессов, неправильного
питания в организме человека не хватает внутренних резервов для
поддержания гомеостаза основных функциональных систем. Потребление
биологически активных веществ в составе пищевого рациона позволяет
быстро компенсировать дефицитные вещества и обеспечить
физиологическую потребность человека. Поэтому создание качественно
новых пищевых продуктов, способных в кратчайшие сроки корректировать в
организме человека метаболические процессы, весьма актуально.
Совокупность этих факторов входит в сферу государственных интересов и отражена в Государственной политике РФ в области здорового питания (распоряжение РФ от 25.10.2010г. № 1873-р) и Комплексной программе развития биотехнологий в РФ на период до 2020года, утвержденной постановлением правительства РФ №1853п-178 от 24 апреля 2012 года
Основная проблема современной медицины и ветеринарии заключается в формировании резистентности микроорганизмов, что, в свою очередь, ведет к снижению эффективности противомикробной терапии и развитию различных патологических процессов (Нечаева О.В., Тихомирова Е.И., Пермякова Н.Ф., Заярский Д.А., Швиденко И.Г., Шуб Т.М.). Значительное число публикаций посвящено разработке новых подходов к преодолению резистентности микроорганизмов за счет синтезированных альтернативных биологически активных веществ в субмолекулярном диапазоне размеров -менее 100 нм. (Абаева Л.Ф., Марахова А.И., Жилкина В.Ю.). Особый интерес из различных способов получения наносубстанций представляют методы химического синтеза, наиболее приемлемые для практического применения и выгодные с экономической точки зрения.
Другим приоритетным направлением является проблема экологичной и безотходной пищи. Появилось много исследований по разработке технологических приемов создания принципиально новых биоразлагаемых защитных покрытий, дисперсных систем и т.д., способных обеспечить защиту пищевого продукта от микробных поражений, воздействия кислорода воздуха и предотвратить их усушку в производстве и хранении. Особое внимание привлекают специальные упаковочные материалы к которым относятся водорастворимые пленки и пленки, обладающие бактерицидными или фунгистатическими свойствами и т.д.
Большой вклад в разработку и рациональное использование пищевых биологически активных добавок, покрытий, биологически активных
ингредиентов и композитов внесли российские ученые Л.В. Антипова, А.Б. Лисицын, Н.Н. Липатов, А.Л. Кудряшов, О.С. Киреева, О.А. Ковалева и др.
Актуальность работы подтверждается ее выполнением в рамках научной платформы медицинской науки «Инновационные фундаментальные технологии в медицине» (приказ МЗРФ от 30 апреля 2013 г. №281) и госбюджетной НИР кафедры биологической и химической технологии Курского государственного медицинского университета «Медико-биологические информационные технологии» (№ госрегистрации ВНТИ Центра 12009565143).
Цель работы
Изучение биологической активности медьсодержащих соединений с целью возможного практического применения в коррекции физиологического состояния и пищевого статуса организма.
Задачи исследования
обоснование и разработка условий получения органической формы медьсодержащих соединений и их характеристика;
исследование биологической активности медьсодержащих соединений в опытах in vitro и in vivo;
оценка биологической безопасности медьсодержащих соединений;
исследование биокорректирующих свойств глицерогелей с медьсодержащими биологически активными соединениями;
разработка способов применения медьсодержащих биологически активных соединений в технологии пищевых продуктов.
Научная новизна
Впервые показана возможность получения органической формы медьсодержащих соединений путем биохимического синтеза с производными диаминопиримидина и 6-пенициллановой кислоты и изучены их физико-химические свойства.
Установлено, что полученные субстанции обладают биологической активностью доказанной в опытах in vitro и in vivo и не оказывают отрицательного влияния на морфологию изучаемых органов относительно контроля и биохимические показатели крови экспериментальных животных.
Полученные медьсодержащие соединения проявляют выраженную противомикробную и противогрибковую активность на биообъектах, относятся к классу малотоксичных веществ, стимулируют формирование гуморального и клеточного иммунного ответа, проявляют антигипоксическое действие, не обладают раздражающим и аллергизирующим действием на кожу и конъюнктиву экспериментальных животных. Это открывает реальные перспективы использования их в технологиях пищевых продуктов с пролонгированными сроками хранения и специальными свойствами, в том числе, лечебно-профилактического назначения.
Разработанные субстанции не оказывают отрицательного действия на функционально-технологические и органолептические свойства пищевых
систем, снижают бактериальную обсемененность полупродуктов и продуктов.
Проведены исследования, позволяют продвинуться в понимании основных закономерностей взаимодействия медьсодержащих биологически активных соединений с клетками и живыми организмами. Эксперименты проведены на биологических объектах разного уровня организации (мыши, крысы, морские свинки). Определено влияние медьсодержащих биологически активных соединений на жизнеспособность и функциональную активность биологических объектов.
Теоретическая и практическая значимость
Теоретические положения и научные результаты значительно расширяют знания в области прикладной биотехнологии и химии пищи, пищевых биологически активных соединений и использованы в учебном процессе при чтении лекций и проведении лабораторных работ при подготовке бакалавров направлений 19.06.01 «Промышленная экология и биотехнология» и 18.03.01«Химическая технология».
Получены молекулярно-органические формы медьсодержащих соединений в разработанных условиях биохимического синтеза. Новизна технологического решения доказана (патент РФ № 154888, 2015 г). Полученные медьсодержащие биологически активные соединения безопасны и перспективны в технологии пищевых продуктов.
Предложено средство, выполненное в виде глицерогеля, обладающее многофакторным воздействием, которое может использоваться в дерматологии, хирургии, оториноларингологии и т.д. и новизна которого доказана (патент РФ № 2481835, 2013 г.)
Основные положения, выносимые на защиту:
получение медьсодержащих соединений в органической форме с использованием производных диаминопиримидина и 6 -пенициллановой кислоты методом биохимического синтеза;
биологические свойства и безопасность медьсодержащих соединений;
- возможные способы применения в пищевых системах для пролонгирования сроков хранения и придания специализированных свойств пищевым продуктам.
Апробация работы
Результаты работы докладывались на научных конференциях Курского государственного медицинского университета (Курск, 2010-2017 гг.), межвузовских конференциях студентов и молодых ученых Курского государственного медицинского университета (Курск, 2010-2016 гг.), Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Биомедицинская инженерия и биотехнология» (Курск, 2008-2018 гг.), межкафедральной конференции Курского государственного медицинского университета (2017 г.)
Разработки экспонировались на 41-ой межрегиональной специализированной выставке «Здравоохранение» межрегиональный
диагностический форум (г. Воронеж, 2016 г.) (получен диплом); 43-ей
межрегиональной специализированной выставке «Здравоохранение»
межрегиональный диагностический форум (г. Воронеж, 2017 г.) (получен
диплом); 44-ой межрегиональной специализированной выставке
«Здравоохранение» межрегиональный диагностический форум (г. Воронеж, 2018 г.) (получен диплом).
Публикации. По материалам диссертаций опубликовано 22 работы, в
том числе 4 в журналах из перечня ВАК Минобрнауки России, 2 патента на
изобретение «Устройство для интенсификации реакционных и
массообменных процессов» (патент РФ №154888, 2015 г.) и
«Ранозаживляющее средство для местного применения» (патент РФ №2481835, 2013 г.).
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, объектов и методов исследования, 3 глав собственных исследований, выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 231 странице компьютерного текста, содержит 45 таблиц и 24 рисунка. Библиографический указатель включает 243 наименования.
Биологически активные добавки – классификация, виды, значение и применение
Одним из главных факторов, определяющих нормальную жизнедеятельность организма, его работоспособность и здоровье, является питание. Исследования, проводимые в конце XIX и начале XX веков, заложили основу современных представлений о потребностях человека в пищевых веществах [2]. Были открыты основные незаменимые питательные вещества: аминокислоты, жирные кислоты, витамины и минеральные вещества.
До настоящего времени сохраняет свое значение теория сбалансированного питания, сформулированная в начале XX века, основу которой составляет сбалансированный подход к оценке пищи и режима питания, т.е. поддержание и уравновешивание химического состава организма. Рациональное сбалансированное питание предполагает оптимальное соотношение различных компонентов пищи, обеспечивающее нормальный уровень жизнедеятельности при оптимальном поступлении в организм пластических энергетических и регуляторных веществ [1]. Для поддержания адаптационного потенциала необходим ряд макро- и микрокомпонентов пищи (белки, витамины, минорные биологически активные соединения), которые обязательно должны поступать с рационом питания. Длительное исключение из пищевого рациона одного из основных компонентов (белков, липидов или углеводов) недопустимо [2, 6].
Благодаря теории сбалансированного питания преодолены многие болезни, связанные с недостатком некоторых пищевых компонентов, разработано рациональное питание для населения с учетом возраста и физической активности человека. Однако систематические эпидемиологические исследования, проводимые в разных странах, выявили существенные отклонения рациона питания: недостаток белков; избыток потребления жиров, дефицит полиненасыщенных жирных кислот; дефицит витаминов; дефицит макро- и микроэлементов; дефицит пищевых волокон.
На рисунке 1 указаны факторы, которые приводят к недостаточности питания.
Известно, что нерациональное, не только дефицитное, но и избыточное или несбалансированное по составу и соотношению веществ, питание может привести к дезорганизации обменных процессов в организме и развитию заболеваний. Решение задачи рационализации питания привело к разработке препаратов, которые позволяют восполнить недостаток тех или иных нутриентов, могут оказывать слабое регулирующее влияние на жизнедеятельность организма. Эти препараты получили название биологически активных добавок (БАД).
Биологически активными добавками могут быть как природные, так и синтетические вещества. Они не употребляются как пищевой продукт. Биологически активные добавки могут вноситься на различных этапах технологического цикла производства, хранения, транспортировки готового продукта для улучшения технологического процесса или отдельных его стадий, повышения стойкости продуктов к различным видам порчи, сохранения продукта или улучшения органолептических свойств [7].
Все БАД делятся на две большие группы: нутрицевтики и парафармацевтики. Нутрицевтики - вещества, обладающие преимущественно пищевой ценностью, применяются для коррекции химического состава пищи человека. Их роль заключается в оптимизации питания конкретного человека, восполнении дефицита или недостаточности эссенциальных пищевых компонентов, повышении неспецифической резистентности организма к неблагоприятным факторам и иммуномодулирующем действии.
Цель применения нутрицевтиков - улучшение пищевого рациона населения, профилактика заболеваний населения, рациональное сбалансированное питание.
Вторая группа парафармацевтики – это вещества, стоящие ближе к лекарственным средствам на натуральной основе, чем к пище, которые оказывают целенаправленное воздействие на функции различных органов и систем организма в физиологических границах [8, 9] и обязательно назначаются врачом, что требует от специалиста дополнительных знаний в области фитофармакологии. Парафармацевтики являются натуральными продуктами, содержащими алкалоиды, гликозиды, биофлавоноиды, органические кислоты, эфирные масла и другие вещества. Их роль заключается в регуляции функциональной активности организма, нервной деятельности, микробиоценоза желудочно-кишечного тракта, адаптогенном эффекте.
Однако деление БАДов на нутрицевтики и парафармацевтики несколько условно, так как те и другие в разной степени оптимизируют химический состав пищи человека и поддерживают его функциональную активность [10]. Цель введения пищевых добавок заключается в следующем (рисунок 2): совершенствование технологии подготовки и переработки пищевого сырья, изготовления, фасовки, транспортировки и хранения продуктов питания [7].
Использование биологически активных добавок возможно тогда, когда их длительное употребление не угрожает здоровью человека.
Использование БАД обосновано для следующих целей: рационализация питания для каждого конкретного человека с учетом его физиологических потребностей и энергозатрат; уменьшения калорийности рациона; повышение неспецифической резистентности организма к неблагоприятным факторам; целенаправленное влияние на метаболизм -связывание или выведение из организма токсических и чужеродных веществ; повышение иммунной защиты организма; нормализация кишечной микрофлоры.
В основном биологически активные добавки применяются здоровыми людьми, реже - в состоянии предболезни, также они могут использоваться в состоянии болезни, но только как дополнение к основной терапии. Однако их бесконтрольное и длительное применение может привести к неблагоприятным последствиям, которые специалисты выделяют в следующие группы риска: недостаточная изученность некоторых БАД; неисследованность сочетаемости компонентов БАД, входящих в их состав; риск передозировки; содержание в них сильнодействующих компонентов; неизученность взаимодействия БАД с лекарственными препаратами, назначенными врачом по основной терапии; воздействие БАД на развитие плода во время беременности (этот вопрос практически не изучен и вызывает большое опасение).
БАДы подразделяются на несколько функциональных групп. К ним относятся, прежде всего, соединения, которые вообще не могут синтезироваться в организме (т.е. являются незаменимыми), или их синтез часто невозможен по разным причинам. К этой группе пищевых добавок из наиболее известных и значимых относятся витамины. Под словом «витамины» подразумеваются вещества, поступающие в организм человека в достаточно незначительных количествах и дефицит которых может вызывать различные проблемы со здоровьем, в частности, авитаминозы.
В настоящее время наряду с разнообразными группами витаминов следует учитывать незаменимые жирные кислоты (омега-3 и омега-6 кислоты), содержание которых определяется в некоторых маслах, например, в рыбьем жире, льняном и рапсовом масле, маслах черной смородины, бурачника и энотеры), а также на жизненноважные элементы (кальций, селен, цинк, магний) и незаменимые аминокислоты. Вещества этой группы наиболее полно соответствуют названию «пищевые добавки», поскольку они восполняют дефицит различных веществ в диете. Кроме того, необходимо помнить, что правильный и сбалансированный прием пищи позволяет естественным способом восполнять дефицит жизненноважных веществ. В случае неполноценной диеты, которая не может обеспечить потребность организма в этих веществах, биологически активные добавки являются крайне необходимыми. Так, например, при строгой вегетарианской диете возникает дефицит витамина В12 и кальция, низкожировая диета или увеличенное употребление животных жиров и маргаринов в организме вызывает недостаток незаменимых жирных кислот.
Обоснование выбора лигандов и технология получения органических производных меди (II)
Одной из основных проблем человечества является проблема сохранения и укрепления здоровья, профилактика инфекционных и неинфекционных заболеваний человека.
В настоящее время в области здорового питания населения в России создание качественно новых пищевых продуктов, обогащенных функциональными компонентами, которые способны в кратчайшие сроки корректировать в организме человека процессы метаболизма, повышая его защитные функции, имеет огромное значение [8].
Проблема приобретает особую актуальность в связи с усилением загрязненности окружающей среды, неправильным питанием, сложной и нестабильной обстановкой во многих странах мира, в том числе и в России.
Проблема питания для человеческого общества всегда была одной из первостепенных, так как пища является источником необходимых организму пищевых и биологически активных веществ, оказывающих регулирующее влияние практически на все системы живого организма, в том числе, ответственные за транспорт, метаболизм, обезвреживание и элиминацию ксенобиотиков.
Согласно современным обобщенным данным здоровье человека можно представить (рисунок 7) в виде диаграммы.
Как видно на рисунке, питание – превалирующий фактор, где немаловажное значение имеют биологически активные вещества, производимые в виде самостоятельных технологических форм (таблетки, капсулы, порошки и т.д.). В последнее время большое значение придается продуктам питания функционального назначения, когда биологически активные вещества вводят в состав пищевых продуктов. При этом продукты питания не имеют явных товароведческих отличий, но способны корректировать или поддерживать состояние здоровья организма человека [30].
Именно поэтому с целью улучшения качества продуктов в пищевой промышленности применяются как наиболее экономически выгодные и популярные приемы, связанные с применением биологически активных добавок, которые не нарушают потребительских качеств, доступны по цене и положительно влияют на состояние здоровья [21]. Такие добавки представляют собой группу веществ природного или синтетического происхождения, вводимые в пищевые продукты с целью придания им заданных свойств. Применение биологически активных добавок допустимо в тех случаях, когда они не угрожают жизни человека даже при длительном использовании, т.е. основное требование – их безвредность, которая тщательным образом контролируется в установленном порядке.
В последнее время успехи в области биохимии, биотехнологии, микробиологии и т.д. позволили предложить пищевой промышленности большое количество различных биологически активных веществ, но во многих случаях возможность их использования ограничена, а из-за высокой стоимости, дефицита, отсутствия отечественного производства. К этому же эффективность их действия далека от максимально возможного проявления активного начала. Низкомолекулярные биологически активные вещества быстро выводятся или метаболизируются в организме, имея низкую проникающую способность через клеточные мембраны, что для достижения профилактического эффекта приводит к увеличению дозы или длительному применению. Основной недостаток при использовании биологически активных веществ в пищевых системах заключается в том, что большинство из них плохо растворяется в водных средах. Предметом особого внимания ученых – химиков, биологов, фармакологов и др. в последние десятилетия являются комплексные соединения жизненно важных металлов с органическими лигандами, так как это связано с их огромным значением в жизнедеятельности живых организмов и для целей химического анализа. Основной проблемой является изучение на молекулярном уровне взаимодействия жизненно важных металлов с биолигандами с целью установления химической связи в биокомплексах и роли металлов в организме. Этой проблеме посвящено относительно небольшое число работ, и часто мнения авторов противоречивы [43].
Проблема взаимного влияния биолигандов при изучении смешанолигандного комплексообразования является актуальной в связи с тем, что это оказывает влияние на изменение биологической активности комплексов [57].
Важностью и значением перечисленных проблем обусловлен выбор жизненно важного металла - меди (II), в качестве объекта наших исследований, нарушение баланса которого часто сопровождает течение патологических процессов, и лигандов – производных 6-пенициллановой кислоты и диаминопиримидина, никотиновой и янтарной кислот.
По нашему мнению, введение металлов в структуру органических лигандов может способствовать увеличению их биологической активности, а так же восполнению дефицита микроэлементов [57].
Среди веществ, играющих важную роль в организме, значительное место занимают микроэлементы. Они влияют на функции кроветворения, эндокринных желез, защитные реакции организма, микрофлору пищеварительного тракта, регулируют обмен веществ, учавствуют в биосинтезе белка, проницаемости клеточных мембран и т.д. (С.Г.Кузнецов, А.С.Кузнецов, 2003) [203]. Биологическая роль жизненно необходимых микроэлементов сейчас хорошо известна и не вызывает никакого сомнения (Вальдман А.Р., Авцын, Самохин В.Т., 2003) [204].
Из неорганических солей применяют медь сернокислую (CuSO45H2O) (С.Г.Кузнецов, 2003). Медь, как составная часть металлопротеидов, регулирует окислительно-восстановительные процессы в организме, входя в состав гормонов, влияет на рост и развитие, обмен веществ, повышает содержание витамина В12 и С в печени (Цыганов А.Р, 2002) и т.д.
Медь активирует процессы свободного окисления в тканях; катализирует включение железа в структуру гема, регулирует созревание эритроцитов, нормализует обмен кальция и фосфора.
Медь сернокислая в пищевой промышленности используется как пищевая добавка Е519, стабилизатор цвета и консервант, разрешенная к применению в РФ, в детские смеси добавляется как биоэлемент.
Цель первого этапа работы заключалась в получении ряда органических производных (II) меди методом иммобилизации и изучении их биологической активности, так как она является первоочередной задачей в связи с возможностью практического использования, а также в целях теоретического обоснования направленного получения биологически активных веществ с новыми свойствами.
Весьма привлекательным является направление, связанное с расширением возможностей антибиотиков путем использования их в качестве лигандов для синтеза новых соединений.
В последние годы возрос интерес к повышению эффективности и усовершенствованию имеющихся биологически активных веществ, исследованию роли металлов в важнейших процессах, протекающих в живом организме, а также к выявлению особенностей применения их для коррекции различных физиологических состояний, связанных с нарушением эндогенного метаболизма биосубстратов [13, 33, 56]. Направление имеет широкое прикладное значение, в том числе и при производстве продуктов питания, например, в пролонгировании сроков годности и общей хранимоспособности.
Изучение противогипоксических свойств медьсодержащих производных
Проблема фармакологической коррекции гипоксии, являющейся универсальным процессом на уровне клетки при всех критических состояниях, относится к числу приоритетных. Остро стоит проблема защиты организма от осложнений, вызываемых недостатком кислорода. Несмотря на сведения о многочисленных путях адаптации организма к дефициту кислорода, вопрос о механизмах формирования гипоксического состояния и его последствиях остается актуальным и мотивирует исследователей на поиск эффективных средств, способных нейтрализовать последствия перенесенной гипоксии [229].
Одним из перспективных направлений является использование антиоксидантов, которые, как правило, обладают малой токсичностью, не вызывают серьезных побочных эффектов и хорошо сочетаются с различными средами в медицинской практике и при производстве пищевых продуктов.
Наиболее известными природными антиоксидантами считаются витамины Е, С и каротиноиды. Однако они не обладают достаточной активностью для эффективного применения с целью коррекции антиоксидантного статуса человека.
Среди фармакологических препаратов метаболического действия особое место занимает отечественный синтетический антиоксидант – мексидол, который представляет собой сукцинатсодержащее производное 3-оксипиридина и выбранный нами в качестве препарата сравнения. Другим препаратом сравнения нами был выбран наиболее часто используемый натрия оксибутират.
Нами сделаны предположения о том, что медьсодержащие производные диаминопиримидина и 6-пенициллановой кислоты будут оказывать весь спектр биологической активности, присущий производным диаминопиримидина и 6-пенициллановой кислоты, с эффектом противогипоксического действия. Известно, что субстраты окисления, гормоны и витамины влияют на активность металлоэнзимов при гипоксических состояниях. Можно полагать, что в регуляции активности дыхательных металлоэнзимов определяющую роль играют микроэлементы.
При изучении противогипоксической активности изучаемых медьсодержащих производных использовали следующие модели гипоксии: острая гипоксическая гипоксия (гипоксия с гиперкапнией в гермообъеме); острая гемическая гипоксия; острая гистотоксическая гипоксия [170].
Подопытные животные были рандомизированы на 7 групп (по 8 животных в группе) в соответствии с 7 сериями опытов:
I серия – контрольная, которым за 30 минут до эксперимента вводили внутрибрюшинно физиологический раствор натрия хлорида;
II серия – препарат сравнения – натрия оксибутират (животные, которым за 30 минут до эксперимента вводили внутрибрюшинно натрия оксибутират);
III серия – препарат сравнения – мексидол (животные, которым за 30 минут до эксперимента вводили внутрибрюшинно мексидол);
IV серия – опытная группа – производное диаминопиримидина (животные, которым за 30 минут до эксперимента вводили внутрибрюшинно производное диаминопиримидина);
V серия – опытная группа – медьсодержащее производное диаминопиримидина (животные, которым за 30 минут до эксперимента вводили внутрибрюшинно медьсодержащее производнее диаминопиримидина);
VI серия – опытная группа – производное 6-пенициллановой кислоты (животные, которым за 30 минут до эксперимента вводили внутрибрюшинно производное 6-пенициллановой кислоты);
VII серия – опытная группа – медьсодержащее производное 6 пенициллановой кислоты (животные, которым за 30 минут до эксперимента вводили внутрибрюшинно медьсодержащее производное 6-пенициллановой кислоты).
Достаточно адекватной и простой моделью острой гипоксии является дыхание из замкнутого пространства, т.е. респирация. Животное, поглощая кислород из замкнутого пространства вследствие дыхания, испытывает развитие его дефицита гипоксическую гипоксию, что позволяет оценивать исследуемые вещества по интегральным показателям летальности за определенное время наблюдения и устойчивости к дефициту кислорода (максимальной продолжительности жизни). Животные (белые мыши по одиночно) помещались в герметичные сосуды объемом 250 мл. По мере потребления кислорода животными его концентрация в сосуде снижалась, что приводило к их гибели. С помощью секундомера фиксировали максимальную продолжительность жизни и симптомы танатогенеза. Обеспечивали постоянство условий эксперимента (температура +200С,влажность 65-70%). Контролем служили интактные животные, которым вводили физиологический раствор натрия хлорида. Контроль проводили одновременно с опытом. При этом в гермокамеры параллельно размещали опытных и контрольных животных, регистрировали время выживания (ВВ). По этим данным судили об эффективности исследуемых медьсодержащих производных[231]. Продолжительность жизни в %-х относительно контроля представлена в таблицах 21-23.
Во всех сериях опытов действие исследуемых веществ оценивали с использованием следующих критериев: время жизни животных в опыте, контроле и на фоне введения эталонных препаратов мексидола и натрия оксибутирата.
Коэффициент эффективности действия вещества (продолжительность жизни, %) или коэффициент защиты (Кз) при сравнении с контролем оценивали по соотношению между временем жизни опытных животных (Топ), которым вводили исследуемое вещество к времени жизни животных в контрольной группе (Тк): Кз= Топ/ Тк 100 (%)
При сравнении действия вещества с эталонными препаратами определялся коэффициент сравнительной активности (Кса), то есть соотношение времени жизни опытных животных (Топ), которым вводилось исследуемое вещество и временем жизни животных при введении им эталонного препарата (Тэ): Кса= Топ/ Тэ 100 (%).
Анализ полученных данных показал, что при гемической гипоксии исследуемые вещества (PTmpCu, PAmрCu), достоверно (p 0,05) оказывали защитный эффект, проявляя противогипоксическое действие сопоставимое с мексидолом (препарат сравнения), в отличие от производных диаминопиримидина и 6-пенициллановой кислоты. При этом продолжительность жизни подопытных животных увеличивалась почти в 3 раза по сравнению с контролем и почти в 2 раза относительно натрия оксибутирата. Изучаемые медьсодержащие соединения проявляли антигипоксическую активность и при острой гистотоксической гипоксии, превышая эффект препаратов сравнения (в 1,5 раза) и контроль (в 1,7 раза).
При гипоксии с гиперкапнией в гермообъеме антигипоксическую активность проявляло медьсодержащее производное диаминопиримидина сравнимую с препаратами сравнения. Продолжительность жизни животных при этом виде гипоксии увеличилась в 2,0 раза по отношению к контролю. Несмотря на то, что антигипоксическая активность изучаемого медьсодержащего производного (PAmрCu) уступала на 20% препаратам сравнения (мексидолу и натрия оксибутират), его действие высоко статистически значимо. Кроме того, необходимо отметить, что концентрация медьсодержащего производного диаминопиримидина была в 2 раза ниже, чем концентрация препаратов сравнения.
Изучение в области технологии лечебно-профилактических форм
При коррекции физиологического состояния организма большое значение имеет форма, в которой вводится биологически активное вещество, что особенно актуально для детей.
Такая твердая форма пищевых продуктов, как карамель (леденцы, конфеты), может найти применение для профилактики заболеваний полости рта и может использоваться в качестве лечебно-профилактического средства общеукрепляющего действия. К достоинствам этой формы можно отнести: возможность изменения дозы активного вещества, что, в свою очередь, может оказывать местное воздействие непосредственно на очаг инфекции, а также пролонгированное терапевтическое действии; доступность исходного сырья и хорошие органолептические показатели (внешний вид, вкус, запах, цвет), что имеет существенное значение для педиатрической практики. Поэтому разработка карамельных форм является одним из наиболее перспективных направлений, так как отличается от других способов употребления удобством применения. Дополнительным преимуществом является более высокая стабильность физиологически-активных веществ в карамели по сравнению с другими лечебно-профилактическими формами.
С технологической точки зрения карамель представляет собой кондитерское изделие, состоящие, в основном, из карамельной массы, твёрдого аморфного вещества, получаемого упариванием сахаро-паточного раствора до остаточной влажности 1-3%. Вырабатываемые сорта карамели делятся на основные группы:
леденцовая карамель, изготавливаемая полностью из карамельной массы;
карамель с начинкой, где карамельная масса выступает в качестве начинки.
Последняя подразделяется в зависимости от характера применяемой начинки на подгруппы.
Производство карамели подразделяется на стадии: варка сиропа, варка карамельной массы (в случае карамелей с начинками дополнительно применяется стадия – варка начинки), подготовка карамельной массы к формованию, формование, охлаждение карамели, завёртка или обработка поверхности карамели, расфасовка и упаковка карамели.
При варке карамельной массы важно не допустить образование кристаллов сахарозы, для чего в традиционных технологиях в процессе приготовления карамельной массы добавляют крахмальную патоку или источники инвертного сахара.
При этом патока и ивнертный сахар не повышают растворимость сахарозы в воде. В их присутствии растворимость сахарозы уменьшается, но увеличивается количество сухих веществ, содержащихся в насыщенном сахоро-паточном и сахаро-инвертном сиропе.
Обычно в технологии карамелей применяют соотношение между сахаром и патокой в рецептуре карамельной массы 100:50 по массе. При этом патока полностью или частично можем быть замена инвертным сахаром.
Процесс приготовления карамельной массы имеет 2-е основные стадии: получение карамельного сиропа и его упаривание в карамельную массу.
Биологически активные вещества, заключенные в инертную газонепроницаемую среду карамели, не подвергаются химическим изменениям. Самые неустойчивые – белки, гормоны, вакцины, интерфероны и т.д., годами сохраняются в сахарном блоке [2]. Кроме того карамельные формы биологически активных веществ характеризуются полнотой их всасывания и более однородным и пролонгированным действием [7]. В качестве источника биологически активных веществ профилактические карамели содержат природные и синтетические вещества (йод [6,238,239], экстракты растений, эфирные масла [7,8], витамины [9]) и карамельную основу (сахар, патоку, лимонную кислоту, ароматические эссенции). [240-242].
В ходе экспериментальных исследований разработан оптимальный состав и технология получения карамелизированных форм для рассасывания.
Как уже отмечалось ранее, одним из путей альтернативного решения поиска новых синтетических биологически активных соединений для целей коррекции нарушения содержания жизненно важных металлов, дефицит которых достоверно установлен при патологических процессах, остается до настоящего времени необходимость в целенаправленном синтезе новых эффективных и малотоксичных биологически активных веществ, позволяющих снизить заболеваемость.
В состав леденцов в качестве биологически активных веществ вводили изучаемые медьсодержащие производные диаминопиримидина, никотиновой и янтарной кислот: лабораторные шифры – РТmpCu, РАmpCu, РNКCu, РYКCu.
В состав карамелей, заметим, дополнительно могут вводиться витамины, макро- и микроэлементы, вещества противовоспалительного действия, субстанции природного происхождения и эфирные масла.
На первом этапе работы обоснован выбор компонентов и разработан состав, а затем произведена модификация существующей технологии получения карамельной основы (карамели–«плацебо») для включения в нее биологически активных веществ.
Леденцовую карамель, получали вывариванием сиропа до карамельной массы влажностью 1-4% с дальнейшим добавлением ароматических и других компонентов перед формованием.
Для поддержания аморфного состояния карамельной массы в течение продолжительного времени к сиропу необходимо добавить вещества, препятствующие процессу кристаллизации сахарозы. Для этого использовали патоку в соотношении на 100 частей сахара 50 частей патоки по массе.
Таким образом, основным сырьем для производства карамельной массы являлся сахарный песок и мальтозная патока. Сахарный песок является основным сырьем для производства всех кондитерских изделий и используется в виде сложного и многокомпонентного раствора в производстве конфет, мармелада, пастилы и т.д.
Исходным сырьем для карамельной массы использовался сахар высшей очистки - рафинад и очищенная вода, а в качестве антикристаллизатора патока.
В опытно-лабораторных условиях осуществляли технологический процесс в соответствии со схемой:
получение карамельного сиропа (основы);
его упаривание;
формирование карамелей;
охлаждение;
фасовка;
упаковка готового продукта.
При нагревании в небольшом количестве воды очищенный сахар растворяли и доводили до кипения. Затем к карамельному сиропу при постоянном перемешивании добавлялись патока и лимонная кислота, смесь снова доводилась до кипения. Полученную массу упаривали до пробы на карамель, контролируя температурный режим (температура плавления сахарной массы - 141-145 С) и зависящую от него консистенцию карамельной массы. Готовая масса быстро разливалась в специальные металлические формы, предварительно смазанные подсолнечным маслом. Формы охлаждались при комнатной температуре в течение 60 минут, затем раскрывались и извлекались готовые карамели, каждая упаковывалась в вощеную бумагу и хранилась по 10 штук в герметичной посуде.
Готовая карамель (карамель - «плацебо») представляла собой прозрачные стекловидные подушечки прямоугольной формы 10 10, высотой 5 мм слегка желтоватого цвета, кисло-сладкого вкуса. Средняя масса карамели составляла 1,8±0,15г, а распадаемость (время полного рассасывания) леденцов около 10-12 минут.
Следующий этап работы заключался в разработке состава и технологии получения лечебно-профилактической карамели, содержащей медьпроизводные меди (II).
Технологическая схема получения леденцов, состоящая из 9 стадий представлена на рисунке 24.