Соль минеральных питательных веществ, стабилизированная аминокислотами и/или аммониевой солью, продукт и пищевая добавка, которая ее содержит, и способ получения - RU2411877C2

Чертежи

Описание

Область изобретения

Данное изобретение относится к области химии, и более конкретно к химии, прикладной и пищевой промышленности и диетическим добавкам. Изобретение предусматривает новые соединения, которые являются минеральными солями, которые стабилизированы аминокислотами и/или аммониевыми солями, с более высокой растворимостью в воде, лучшими органолептическими свойствами и большей биологической доступностью.

Описание предшествующего уровня техники

Значимость соответствующей диеты, которая выполняется в дополнение к требованиям незаменимых минералов для животных так же, как и для людей, хорошо подтверждена в литературе. Существуют многочисленные работы, в которых представлены проблемы, вызванные нехваткой незаменимых минералов, и то, как эти проблемы полностью решаются путем приема их внутрь. Минералы необходимы для процессов клеточного метаболизма в качестве кофакторов фермента, являясь частью цепей переноса электронов и др.

Они состоят из группы питательных веществ (около 30), которые не снабжают энергией организм, но обладают важными регуляторными функциями, а также структурной функцией, так как они являются частью многих тканей. Они являются компонентами костей и зубов, они регулируют композицию внутриклеточных и внеклеточных жидкостей и являются частью ферментов и гормонов, незаменимых молекул для жизни. Существует две большие группы: макроэлементы, которые называются так потому, что они должны снабжаться в больших количествах диетой или потому, что они находятся в больших пропорциях в тканях тела: кальций, фосфор, магний, сера, калий, натрий и хлор. Другие, такие как кобальт, медь, железо, хром, фторидный ион, марганец, селен и цинк, также необходимы, но в более низких количествах; поэтому они называются микроэлементами или следовыми элементами.

Таким образом, важным является обеспечение подходящих уровней аминокислот. Аминокислоты являются основой белков. Пища, которую мы употребляем, обеспечивает нас белками. Тем не менее, такие белки обычно не абсорбируются в такой композиции, но они после расщепления ("гидролиз" или разложение), вызванного процессом переваривания, проходят через стенку кишечника в форме аминокислот и пептидов с короткой цепочкой, что известно как "кишечно-печеночная циркуляция". Такие вещества изначально включены в кровоток и из него они доставляются в ткани, которые в них нуждаются для формирования белков, которые расходуются на протяжении жизненного цикла. Хорошо известно, что из 20 известных белковых аминокислот 8 являются необходимыми (или незаменимыми) для человеческой жизни, а 2 являются "наполовину необходимыми". Эти 10 аминокислот должны быть включены в организм при потреблении ежедневной пищи, и, главным образом, когда организм больше всего в них нуждается: при дисфункциях или заболевании. Незаменимыми аминокислотами, которые являются самыми проблемными, являются триптофан, лизин и метионин.

Обычно их не хватает у популяций, у которых основу пищи составляют злаки и клубнеплоды. Нехватка незаменимых аминокислот воздействует больше на детей, чем на взрослых. Стоит упомянуть, что в случае, если одна из них (незаменимых аминокислот) отсутствует, невозможно будет синтезировать никакой из белков, для которых необходима указанная аминокислота. Этот факт может вызывать различные виды нарушения питания, в зависимости от того, какая из аминокислот ограничена.

Примечательным является то, что если для подходящего питания диета должна иметь достаточные уровни незаменимых металлов, большинство способов, в которых в природе обнаружены указанные металлы, не могут применяться, с учетом того факта, что для большинства соединений, содержащих металлы, не существует способа, которым они могут быть абсорбированы, распределены и применяться эффективным способом.

Соли минеральных питательных веществ минеральных или органических кислот, которые применяются для борьбы с синдромами дефицита у людей, животных или овощных культур, имеют некоторые ограничивающие факторы для их применения, такие как металлический привкус, что ограничивает их прием, и/или низкая растворимость в воде, что ограничивает их абсорбцию и биологическую доступность. Абсорбция незаменимых элементов зависит, в большинстве случаев, от растворимости примененных солей. Таким образом, как правило, чем больше растворимость, тем больше абсорбция.

Другим подходящим фактором является биологическое свойство элемента, только что абсорбированного. Это означает, что элемент должен участвовать в тех же метаболических путях, что и известные соли, как предполагает ссылка.

Продукты, сформированные из солей органических или минеральных кислот, которые получены с аминокислотами и/или аммониевыми солями, образуют продукт с более приятным привкусом и с повышенной растворимостью.

Ранее были разработаны различные комплексные соединения незаменимых металлов и аминокислот при соотношении 1:1 для повышения биологической доступности указанных металлов после их употребления (см. патенты №№ 3941818, 3925433, 3950372, 4021569 и 4067994). В указанных патентах образованные соединения формируют хелаты. Хелат является очень простым выражением, которое означает формирование колец, включающих металлический центр в координационных соединениях. Формирование такого вида соединений происходит тогда, когда лиганд с более чем одним "зубом" координируется с тем же металлическим центром.

Соли данного изобретения не являются хелатными соединениями упомянутых выше систем, но они стабилизированы семиполярной связью и они имеют очень высокую растворимость (растворы, более чем 50% от веса или 400 г на литр воды), что позволяет их просто добавлять в пищу без изменения ее водного объема.

Краткое описание изобретения

Таким образом, целью данного изобретения является получение продуктов минеральных солей либо органических, либо неорганических кислот, что связаны с аминокислотой и/или аммониевыми солями, которые имеют общую формулу или структуру:

{[Ас]^n-·Meⁿ⁺← n [Аминокислота/аммониевая соль]}·хН₂О,

где ← представляет собой семиполярную ковалентную связь,

и имеют лучший вкус и более растворимы в воде, что делает их более биологически доступными.

Другой целью данного изобретения является предусмотрение солей минеральных питательных веществ, стабилизированных аминокислотами и/или аммониевой солью, причем металл "Meⁿ⁺" выбран из группы, которая включает следующие катионы: кальция, магния, цинка, железа, меди, марганца, натрия, калия, никеля или кобальта.

Также целью данного изобретения является предусмотрение солей минеральных питательных веществ, стабилизированных аминокислотами и/или аммониевой солью, где кислота выбрана из группы, которая состоит из фумаровой кислоты, яблочной кислоты, соляной кислоты или серной кислоты, чистых или связанных.

Аналогично, другой целью данного изобретения являются соли минеральных питательных веществ, стабилизированных аминокислотами и/или аммониевой солью, где аминокислота выбрана из группы, которая включает аминоуксусную кислоту (глицин) и/или лизин, а аммониевая соль является либо органической, либо неорганической.

Более того, следующей целью данного изобретения является пищевая добавка, включающая минеральные соли, стабилизированные аминокислотами и/или аммониевой солью, которая способна улучшить питание и здоровье людей и животных путем эффективного повышения абсорбции, распределения и использования минералов.

В дополнение, другой целью данного изобретения являются соли минеральных питательных веществ, стабилизированные аминокислотами и/или аммониевыми солями, для которых подходящей средой является, такая как воды, карбонизированные воды, сиропы с натуральными фруктовыми соками или синтетическими соками, жидкие или в форме порошка, йогурты, десертные молочные продукты, масло, сыр и маргарины.

В дополнение, следующей целью данного изобретения являются соли минеральных питательных веществ, стабилизированные аминокислотами и/или аммониевой солью, где среда или выбранная форма включают пилюли, порошок сухого шипучего напитка, порошок, таблетки, конфеты, твердые или мягкие желатиновые капсулы для представления фармацевтического продукта, диетической добавки или применения в ветеринарии.

Более того, другой целью данного изобретения являются соли минеральных питательных веществ, стабилизированные аминокислотами и/или аммониевой солью, которая может быть частью мучных продуктов, таких как хлеб, макароны, крекеры, кондитерские изделия, обезвоженная и концентрированная пища, такая как тушеное блюдо, супы, десерты, желе, пластинчатые злаковые продукты в гранулах или экструдированные, злаковые батончики, цельнозерновая соя или побочные продукты в виде муки, порошка или пластинчатые, и овес.

В дополнение, следующей целью данного изобретения являются соли минеральных питательных веществ, стабилизированные аминокислотами и/или аммониевыми солями, потому что, когда используемая среда является водной, образованный раствор можно применять как лиственное удобрение или другие удобрения.

Таким же образом, другой целью данного изобретения является способ синтеза минеральных солей, стабилизированных аминокислотами и/или аммониевой солью, который отличается тем, что включает следующие стадии, на которых:

a) предварительно образованные соли растворяют в водном растворе аминокислот и/или аммониевой соли;

b) достаточно нагревают и регулируют рН;

c) получают продукт, сформированный в водном растворе; причем продукт можно получить как сухой порошок испарением воды; можно применять раствор продукта или сухой порошок.

Таким же образом, другой целью данного изобретения является способ синтеза солей меди, железа или марганца, стабилизированных аминокислотами и/или аммониевой солью, который отличается тем, что включает следующие стадии, на которых:

а) замещают сформированные соли кальция ионами трехвалентного железа или двухвалентного железа, меди или марганца путем включения сульфатов трехвалентного железа или двухвалентного железа, меди или марганца, соответственно;

b) осаждают сформированный сульфат кальция, сохраняя соль трехвалентного железа или двухвалентного железа, меди или марганца того же аниона в растворе, и связывают с аминокислотой и/или аммониевой солью;

c) фильтруют для отделения осажденного сульфата кальция, а сформированный продукт оставляют в водном растворе;

d) выпаривают воду перед получением продукта в виде сухого порошка.

Таким же образом, другой целью данного изобретения является способ синтеза солей, который отличается тем, что включает следующие стадии, на которых:

a) растворяют в водном растворе аминокислоту и/или аммониевую соль в установленном соотношении основной формулы;

b) раствор нагревают и регулируют рН;

c) полученный продукт оставляют в водном растворе, и его можно получить в виде сухого порошка путем испарения воды,

где солями является сульфат меди, сульфат цинка, сульфат калия, сульфат натрия, сульфат марганца, сульфат трехвалентного железа и двухвалентного железа, хлорид натрия, хлорид калия или хлорид кальция.

Краткое описание графических материалов

Фиг.1 показывает образец фумарата цинка, связанного с глицином (Биофумарат Zn), и стандарт глицина.

Фиг.2 показывает образец фумарата цинка, связанного с глицином (Биофумарат Zn), и стандарт глицина после реакции с нингидрином.

Детальное описание изобретения

Были разработаны продукты органических анионов, такие как фумарат, маликат, глюконат, лактат, а также неорганических анионов, такие как сульфаты или хлориды, в чистой форме или в комбинациях катионов, таких как кальций, магний, железо, цинк, медь, марганец, натрий, калий, кобальт и никель, что связаны с аминокислотами, такими как глицин (аминоуксусная кислота) и/или L-лизин, и/или аммониевой солью.

Сформированные соли проявляют заметно более высокую растворимость в воде с приемлемым вкусом по сравнению с неассоциированной солью, которую взяли в качестве стандарта, и с той же концентрацией иона металла, которую необходимо получить.

Данные свойства сформированных продуктов делают их пригодными для обеспечения легкого обогащения и улучшения минеральными макро- и

микропитательными веществами диетических добавок, медицинских продуктов, пищи и напитков.

Общая химическая структура образованных соединений соответствует следующей схеме:

{[Ac]^n-·Meⁿ⁺← n [Аминокислота и/или аммониевая соль]}·хH₂O,

где:

n принимает значения от 1 до 3, и

х принимает значения от 0 до 10.

Металлом Меⁿ⁺ может быть кальций, магний, цинк, железо, медь, марганец, натрий, калий, кобальт или никель.

Кислотой может быть фумаровая кислота, молочная кислота, глюконовая кислота, яблочная кислота, соляная кислота или серная кислота, чистая или связанная.

Аминокислотой может быть аминоуксусная кислота (глицин) и/или лизин. Аммониевая соль может быть органической или неорганической.

Исследование структуры сформированного продукта показало образование продукта, в котором аминный азот аминокислоты и/или аммониевой соли связан с металлом координационной семиполярной связью (см. фиг.1 и 2).

Функциональная идентификация координационной семиполярной связи с аминным азотом аминокислоты отличалась реакцией с нингидрином (см. фиг.1 и 2).

Фиг.1 показывает образец фумарата цинка, связанного с глицином (Биофумарат Zn), и стандарт глицина.

Фиг.2 показывает тот же образец после реакции с нингидрином. Фиолетовый цвет стандарта глицина показывает, что глицин свободен. Желтый цвет соответствует реакции продукта, восстановленного нингидрином, указанная реакция показывает, что карбоксильная группа глицина свободна, в то время как аминная группа связана с металлом (в данном случае Zn). Если глицин свободный, цвет должен быть фиолетовым. Тем не менее, если обе функциональные группы глицина (аминная и карбоксильная) связаны с металлом (как это происходит в случае аминохелатных соединений), не будет никакой реакции с нингидрином, и он будет бесцветным.

Продукт характеризуется как не формирующий хелат, и полученная соль имеет лучшие свойства растворимости и вкуса, чем отдельная соль.

Таким образом, целью данного изобретения является получение продуктов минеральных солей органических или неорганических кислот, связанных с аминокислотой и/или аммониевыми солями, которые имеют общую структуру:

{[Ас]^n-·Meⁿ⁺← n[Аминокислота и/или аммониевая соль]}·хH₂O,

которые обладают лучшим вкусом и большей растворимостью в воде, что делает их более биологически доступными.

При этом может осуществляться формирование:

a) Предварительно образованные соли растворяют в водном растворе аминокислот и/или аммониевой соли, нагревают и регулируют рН подходящим способом. Получают сформированный продукт в водном растворе. Продукт можно получить как сухой порошок испарением воды. Можно применять раствор продукта или сухой порошок.

b) Сформированные соли кальция можно заместить ионами двухвалентного железа или трехвалентного железа, меди или марганца путем добавления сульфата трехвалентного железа или двухвалентного железа, меди или марганца, соответственно. Осаждают сформированный сульфат кальция, сохраняя соль трехвалентного железа или двухвалентного железа, меди или марганца того же аниона в растворе, и связывают с аминокислотой и/или аммониевой солью. Фильтруют для отделения осажденного сульфата кальция, а сформированный продукт оставляют в водном растворе, который можно получить в виде сухого порошка путем выпаривания воды.

c) Соли, такие как сульфат меди, сульфат цинка, сульфат калия, сульфат натрия, сульфат марганца, сульфат трехвалентного железа или сульфат двухвалентного железа, также можно сформировать растворением их в водном растворе аминокислот в установленном соотношении основной формулы путем нагревания раствора и регулирования рН. Полученный продукт оставляют в водном растворе, и его можно получить в виде сухого порошка путем выпаривания воды.

d) Соли, такие как хлорид меди, хлорид цинка, хлорид калия, хлорид натрия, хлорид марганца, хлорид трехвалентного железа или хлорид двухвалентного железа, также можно сформировать путем растворения их в водном растворе аминокислот в установленном соотношении основной формулы нагреванием раствора и регулировкой рН. Сформированный продукт оставляют в водном растворе, а также можно получить в виде сухого порошка путем выпаривания воды.

Сравнительные данные растворимости

1. Фумарат двухвалентного железа (Ссылка 4094 Индекс Мерка XII изд., страница 686) SP (точка размягчения) 169,90, содержание Fe⁺⁺ 32,87%, AW (фактический вес) Fe 55,847.

Растворимость в воде при 25°С составляет 1,4 грамма на литр воды. Это допускает 0,460 г Fe⁺⁺ (двухвалентное железо) на литр воды. Фумарат двухвалентного железа, стабилизированный 2 молями глицина (аминоуксусная кислота), содержит

фумарат двухвалентного железа 169,90 г (53,09%);

глицин (2×75,07) 150,14 г (46,91%);

продукт 320,04 г (17,45% Fe).

Растворимость в воде при 25°С для фумарата двухвалентного железа, стабилизированного 2 молями глицина, составляет 54,6 грамма на литр;

для фумарата двухвалентного железа (53,9%) составляет 29,0 грамм/литр. Это допускает 9,53 грамма Fe⁺⁺ (двухвалентное железо) на литр воды. Повышение растворимости на литр: 20,7 раз (в результате получается: 9,53 г Fe /0,460 г Fe).

Данные четко показывают повышение растворимости в воде соли, такой как фумарат двухвалентного железа, которая применяется как источник минерального микропитательного железа, в диетической добавке в обогащенной пище.

2. Фумарат кальция 3Н₂O (ссылаясь на поставщика Bartek Inc., Canada) SP 208,18; содержание кальция 19,25% (AW (фактический вес) Са 40,08). Растворимость в воде при 25°С составляет 1,22 грамма на литр, что позволяет растворить 0,234 грамма Са⁺⁺/литр воды. Фумарат кальция 3Н₂О стабилизирован 2 молями глицина (аминоуксусная кислота). Фумарат кальция 3Н₂О: 208,18 58,09% 2 Глицин: 2×75,07 150,14 41,91% 358,32 11,18% как кальция. Растворимость в воде фумарата кальция, стабилизированного 2 молями глицина, составляет 50,0 грамм/литр; фумарата кальция составляет 29,045 грамма/литр; как кальция (19,25%) составляет 5,591 г кальция/литр. Увеличение растворимости: 23,9 раз (результат от: 5,591/0,234 г) как кальция.

Примеры осуществления

Следующие специфические примеры, что предусмотрены в данном описании, применяются для иллюстрации природы данного изобретения. Эти примеры предназначены только для иллюстративных целей и не должны интерпретироваться как ограничивающие факторы для заявленного изобретения.

Пример 1

Получение соли кальция как фумарата кальция с раствором аминоуксусной кислоты (глицин) приблизительно 5,0%.

1. Лабораторный стакан 2000 СС нужно наполнить очищенной водой: 1800 г. Вес гидроксида кальция (минимум 95%): 24,84 г (проверили на чистоту и количество влаги). Гомогенно распределяют.

2. Взвешивают аминоуксусную кислоту (минимум 98,5%): 47,92 грамма и добавляют ее. Нагревают при перемешивании в водяной бане.

3. Взвешивают фумаровую кислоту (минимум 99,0%): 37,05 грамма и добавляют ее. Продолжают нагревать ее при перемешивании в водяной бане для поддержания раствора при температуре от 60°С до 85°С не дольше 30 минут.

4. Берут образец и регулируют рН раствора до 6,5 5% p/w (6,2-6,8), применяя гидроксид кальция или фумаровую кислоту, когда необходимо.

5. Как только отрегулировали рН, определяют кальций, и в результате должно быть не менее чем 0,56 г% кальция.

6. Полученный раствор фильтруют через бумагу и предпочтительно с продуктом, который помогает фильтрованию, таким образом, получают прозрачный раствор.

7. Полученный раствор можно высушить горячим воздухом, пока он не станет сухим. Порошок может содержать не более чем 15% кристаллизационной воды.

8. Получили от приблизительно 100 до 112 грамм продукта в зависимости от кристаллизационной воды.

9. В промышленном масштабе раствор готовят в подходящих реакторах и сушат его системой распыления.

Пример 2

Получение соли двухвалентного железа как фумарата двухвалентного железа с 10% раствором аминоуксусной кислоты (глицин):

1. Лабораторный стакан 2000 СС наполняют: очищенной водой: 900 мл или г. Взвешивают гидроксид кальция (минимум 95%): 24,84 г (проверяют на чистоту и количество влаги). Гомогенно распределяют перемешиванием.

2. Взвешивают аминоуксусную кислоту (минимум 98,5%): 47,92 грамм и добавляют ее. Нагревают при перемешивании в водяной бане.

3. Взвешивают фумаровую кислоту (минимум 99,0%) 37,05 грамма и добавили ее. Продолжают нагревать при перемешивании в водяной бане для того, чтобы держать раствор при температуре от 60°С и 85°С не дольше чем 30 минут.

4. Берут образец и регулируют рН раствора до 4,55% p/w.

5. Как только отрегулировали рН, добавляют сульфат двухвалентного железа 7Н₂О (минимум 19,8% Fe⁺⁺): 88,74 г. Нагревание прекращают, продолжая перемешивать не менее чем 30 минут.

6. Раствор оставили для осаждения, затем супернатант фильтруют способом фильтрации и получают прозрачный темно-зеленый раствор. Раствор содержит около 1,75% железа и 10% (9,5-10,5%) продукта в растворе.

7. Полученный раствор можно сушить горячим воздухом, пока он не станет сухим. Потеря при сушении при 105-108°С должна быть не более 10%.

8. Получают от около 100 до 115 грамм продукта в зависимости от кристаллизационной воды.

9. В промышленном масштабе раствор готовят в подходящих реакторах и сушат его системой распыления.

Реферат

Изобретение относится к области химии и пищевой промышленности. Предложена соль минеральных питательных веществ, стабилизированная аминокислотами и/или аммониевой солью. При этом соль получена с анионами органических кислот или неорганическими анионами и катионами металла, связанными с аминокислотами и/или аммониевой солью. Причем катионы металла соединены с анионами ионной связью и ковалентной семиполярной связью с аминогруппой аминокислот и/или аммониевой солью. Соль представлена своей общей формулой: ! {[Ac]n-·Men+←n [Аминокислота и/или аммониевая соль]}·xH2O, ! где ← представляет собой ковалентную семиполярную связь. Предложен также продукт и пищевая добавка, в которую включена соль, и способ ее получения. Изобретение позволяет получить соли, обладающие лучшим вкусом и большей растворимостью в воде, что делает их более биологически доступными. 6 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула