INVESTIGATION OF PROBIOTICS-SORPTION PROPERTIES OF THE COMPOSITION BASED ON POMACE

Full Text

Актуальность. Для борьбы с различными интоксикациями организма применяется целый комплекс врачебных и доврачебных мероприятий, одним из направлений которых является использование энтеросорбентов. Данные препараты имеют различную эффективность в отношении интоксикаций, в зависимости от вида вызвавшего отравление ядовитого вещества, характеристик самого сорбента, его лекарственной формы, дозировки, способа применения и т.д. В качестве энтеросорбентов широко используются неорганические - инородные для организма человека и животных активированные угли, порошки смектитов, глиноземов, силикагелей, цеолитов. Более биологически совместимыми с организмом являются энтеросорбенты на основе специально обработанных природных растительных волокон - целлюлозы, лигнина, пектинов. Современные исследования показали, что данные вещества, обладают высокой сорбционной активностью по отношению к эндо- и экзотоксинам, а пектин как пребиотик, является субстратом для роста полезных микроорганизмов, обитающих в толстой кишке. По статистическим данным каждый второй житель мегаполиса испытывает недостаток пребиотиков в организме, что приводит к расстройству пищеварения, а в худшем случае - заметному снижению иммунитета и общего самочувствия. На фармацевтическом рынке предлагаются энтеросорбенты с пектином. Однако, производство пектина дорогой и трудоемкий процесс. Наши исследования показывают, что для создания энтеросорбентов можно использовать яблочные выжимки, поскольку пребиотическое волокно находится в яблочной кожуре, а использование вторичного сырья, позволит не только уменьшить его воздействие на окружающую среду, но и извлечь экономические и социальные выгоды [1].

Целью данной работы являлась разработка композиционного препарата на основе яблочных выжимок и проведение сравнительного анализа сорбционной активности предлагаемого препарата и применяемых в фармацевтической практике распространенных сорбентов.

Материал и методы исследования. Для приготовления сорбционной композиции использовали 60 % порошка из яблочных выжимок, полученного по ранее разработанному и запатентованному способу [1], 23 % крахмала, 11 % каолина и 6 % пектина из морской травы зостеры. Все компоненты тщательно перемешивали до получения однородной смеси.

Исследование адсорбционной активности полученной композиции определяли по стандартным методикам [2, 3], широко применяемым для тестирования сорбентов медицинского назначения, основанным на измерении оптической плотности раствора вещества-маркера до и после контакта с навеской сорбента в течение точно заданного времени. В качестве тест-веществ использовали метиленовый синий, производитель Самарамедпром (Россия) и фармацевтический желатин GELITA® (Германия) — продукт гидролиза коллагена.

На основании эксперимента была рассчитана величина сорбционной активности (Х, мг/г) по формуле:

где D₁ – оптическая плотность раствора сравнения тест-вещества; D₂ – оптическая плотность исследуемого раствора тест-вещества после контакта со смесью; V- объем раствора тест-вещества, взятого для осветления, мл; m – масса навески сорбента, г; а – фактическое содержание тест-вещества в растворе сравнения, мг/мл; W – влажность сорбента, %.

Аналогичным образом изучали сорбционную активность энтеросорбентов: Полифепан – порошок, получаемый из гидролизного лигнина (ЗАО Сайтек, С.-Петербург, Россия), Полисорб МП – порошок на основе высокодисперсного кремнезема (АО Полисорб (Россия)), Карбосорб -порошок в состав которого входят активированный уголь (88%) и пектин (12%) (ООО Форсаж плюс (Украина)) и Смекта - порошок на основе смектита диоктаэдрического (БофурИпсенИндастри (Франция)).

Статистическую обработку результатов проводили, используя программы EXCEL. Относительная погрешность экспериментов рассчитывалась на основании количественных показателей, как среднее значения из трех параллельных опытов. Погрешность эксперимента не превышала 5%.

Полученные результаты и их обсуждение. На первом этапе работы был проведен анализ литературных данных и разработан состав порошка, обладающего эффективными сорбционными свойствами и имеющий киселеобразную консистенцию при растворении в воде, что придаст препарату дополнительные лечебно-профилактические свойства. Благодаря своей текстуре, кисель хорошо обволакивает слизистую желудка, тем самым создавая защитный барьер. Он помогает наладить работу желудочно-кишечного тракта, успокаивает слизистую желудка, хорошо насыщает и имеет приятный вкус. Поэтому кисель включён в детский рацион и лечебное меню при заболеваниях желудочно-кишечного тракта: язвах, гастритах, воспалениях и др.

Таким образом для создания пребиотико-сорбционной композиции были выбраны: яблочный порошок, крахмал, каолин и пектин из морской травы зостеры.

Яблочный порошок характеризуется высоким содержанием пищевых волокон (пектин – 10%, целлюлоза и гемицеллюлоза – 13,6%), является источником антиоксидантов, минеральных веществ, аминокислот [4]. По химическому составу яблочный порошок является ценным продуктом, обладающим высокими адаптационными свойствами и физиологической активностью.

Известны свойства пектина, приготовленного из морской травы зостеры (зостерина), которые заключаются не только в смешанном механизме сорбции и большой сорбционной емкости. Зостера имеет в составе уроновые кислоты не меньше 60%, что определяет высокое сорбционное качество к тяжелым металлам, вирусам и бактериям. Наличие сахара апиозы препятствует разрушению пектина из морской травы зостеры ферментами бактерии толстой кишки. Пектин из морской травы зостеры не накапливается в органах и тканях и полностью выводится из организма в течение 24-36 часов [5].

Для устранения слеживания и комкования порошков в разработанный продукт был добавлен каолин (глина белая, Е-559), разрешенный для внутреннего применения согласно СанПиН 2.3.2.1293-03. Каолин также используется в качестве средства этиотропной терапии кишечных инфекций [6].

Картофельный крахмал в фармацевтической промышленности широко используется в качестве вспомогательного вещества при изготовлении порошков, таблеток и других лекарственных форм, так как обладает свойствами разрыхлителя и улучшает скольжение таблеточной массы [7]. В пищевой промышленности картофельный крахмал основной компонент изготовления киселей. Нативный картофельный крахмал проявляет энзиморезистентные свойства, способен противостоять ферментативному гидролизу в тонком кишечнике человека, имеет низкий гликемический индекс, приводит к снижению в крови постпрандиальной концентрации глюкозы, холестерина, триглицеридов и инсулиновой реакции. В картофельном крахмале присутствует семь аминокислот (аланин, глицин, лейцин, пролин, серин, метионин, аспаргиновая кислота) [8].

Таким образом, у разработанного нами энтеросорбента, во-первых, отсутствуют недостатки, возникающие при приеме активированного угля, так как все включенные в состав компоненты лишены отрицательного механического воздействия на организм [9].

Во-вторых, уникален химический состав. Большая часть компонентов содержат клетчатку: растворимую и нерастворимую. Известно, что растворимая клетчатка снижает абсорбцию жиров и помогает регулировать вес; предотвращает расщепление и переваривание части холестерина, поступающего с пищей, и может помочь снизить уровень холестерина или количество свободного холестерина в крови; стабилизирует уровень глюкозы в крови, замедляя всасывание питательных веществ, в том числе и углеводов. Это означает, что пища, содержащая растворимую клетчатку, с меньшей вероятностью вызывает резкие скачки уровня глюкозы в крови и даже, вероятно, может их предотвратить. Растворимая клетчатка – пребиотик, она является субстратом для роста полезных микроорганизмов, обитающих в толстой кишке.

Нерастворимое волокно не усваивается нашим организмом и не ферментируется в толстом кишечнике. Проходя по ЖКТ нерастворимая клетчатка поглощает жидкость и абсорбирует побочные вещества, образующиеся в процессе пищеварения. В присутствии нерастворимой клетчатки усиливается перистальтика и повышается скорость продвижения пищи по желудочно-кишечному тракту, что препятствует развитию запоров. Употребление продуктов, богатых нерастворимой клетчаткой снижает риск развития дивертикулита кишечника, геморроя, может снижать риск развития колоректального рака.

Оба вида клетчатки влияют на возникновение чувства насыщения: растворимая клетчатка замедляет скорость переваривания пищи, а нерастворимые волокна физически заполняют пространство в желудке и кишечнике, способствуя ощущению наполнения. Эти свойства могут помочь людям контролировать аппетит и управлять своим весом.

Благодаря полезным свойствам клетчатки, диета богатая ею, приводит к снижению риска возникновения таких заболеваний как ожирение, сердечно-сосудистые заболевания, диабет, метаболический синдром и другие.

На втором этапе,была изучена сорбционная активность исследуемого препарата и ряда энтеросорбентов, предлагаемых фармацевтическим рынком, относительно выбранных маркерных веществ, а также произведена их сравнительная оценка относительно литературных данных (табл. 1).

Таблица 1 – Сорбционная активность препаратов в отношении веществ-маркеров

Энтеросорбент	Сорбционная активность, мг/г
	Метиленовый синий	Желатин
Карбосорб	243,6 ± 6,8 [2, 10]	40,5 ± 1,3 [2, 10]
	223,6 ± 4,8*	39,5 ± 1,1*
Полисорб	82,1±8,9 [11]; 47,7 ± 2,9 [2, 10]; 35 – 100 [12]	305,8 ± 2,6 [11]; 328,2 ± 3,3 [2, 10]
	71,7 ± 2,9*	289,2 ± 3,5*
Полифепан	38,3 ±1,2 – 57,1±1,5 [13] 72,4 ± 1,7 [11]	32,5 - 50,7 [14]; 52,5 ± 8,5 [11]
	43,9 ± 1,7*	32,5 ± 4,5*
Смекта	125 [9]; 94 – 122 [12]	113 [9]
	120 ± 5,4*	113 ± 2,9*
Исследуемый препарат	201,6 ± 4,2*	187,3 ± 3,9*

Примечение – знаком * выделены собственные данные.

 

Исходя из полученных данныхисследуемый препарат способен сорбировать метиленовый синий и желатин, сорбционная активность составляет 201,6 ±4,2 мг/г и 187,3 ± 3,9 мг/г, соответственно. Сравнительный анализ полученных и литературных данных по сорбционной активности исследуемого препарата с применяемыми в медицинской практике энтеросорбентами показал, что предлагаемый препарат не уступает по сорбции низкомолекулярных и высокомолекулярных веществ зарегистрированным препаратам.

На третьем этапе, опытным путем были определены одноразовая и суточная дозы. Одноразовая доза составила 5 г порошка на 100 мл воды. При таком соотношении получается киселеобразная консистенция и приятный вкус напитка. Для получения киселя необходимо 5 г препарата залить 100 мл теплой воды (60-80С), перемешать и настоять 2-3 минуты.

Для расчета суточной дозы необходимо учитывать предельно допустимое количество каждого из компонентов смеси, а также возраст и цель применения препарата. С этой целью нами были учтены: физиологическая потребность организма в пищевых волокнах [15], пектине [16, 17], крахмале [18] и нормы СанПиН 2.3.2.1293-03 по каолину (табл.2).

Таблица 2 – Нормы БАВ и количественный состав предлагаемого препарата

БАВ	Норма, г/сут	Количество в 1 г препарата, г	Количество в 5 г препарата, г
Пищевые волокна	20 (взрослым) и 10 (детям) [15]	0,2016	1,008
Пектин	2 - 4 [17] 10-25 [16]	0,12	0,6
Каолин	5,4 [19]	0,11	0,55
Крахмал	130-330 (взрослым) и 50-150 (детям) [18]	0,23	1,15

 

Исходя из приведенных в таблице 2 данных видно, что для определения суточной дозы необходимо ориентироваться на два компонента смеси – каолин и пектин.

Максимальное количество предлагаемого препарата по каолину соответствует 10 одноразовым дозам, тогда его количество не превышает предельно допустимую норму. Однако, хотя каолин и может приниматься длительно, следует учитывать, что он выводит жирорастворимые витамины (А, Е, Д, К), так как сорбирует жиры. Поэтому, если наблюдается склонность к дефициту жирорастворимых витаминов, нужно использовать минимальную дозу каолина [19].

Рекомендуемая суточная доза употребления пектина в профилактических целях составляет 2-4 г в сутки [17], а в лечебных – 10-25 г [16]. Одноразовая доза должна составлять 15-20 % от суточной нормы [17], предлагаемый препарат отвечает данным рекомендациям. Максимальное количество предлагаемого препарата по пектину в профилактических целях должно соответствовать 3-6 одноразовым дозам, а в лечебных более 10.

Выводы. Разработана пребиотико-сорбционная композиция, включающая 60 г порошка из яблочных выжимок, 23 г крахмала, 11 г каолина и 6 г пектина из морской травы зостеры. Данный препарат обладает эффективными сорбционными свойствами и не уступает распространенным сорбентам. Использование в качестве основы яблочных выжимок позволяет снизить затраты на производство дорогостоящего пектина сделать его более доступным для населения. Одноразовая доза препарата составляет 5 г, при растворении в воде образуется киселеобразная консистенция, что придаёт ему дополнительные лечебно-профилактические свойства. Препарат рекомендуется принимать от 3 до 6 раз в день.

About the authors

Elena I. Ryabinina

ФГБОУ ВО ВГМУ им. Н.Н. Бурденко Минздрава России

Author for correspondence.
Email: ryabinina68@mail.ru
SPIN-code: 4156-0260

к.х.н., доцент каф. клинической лабораторной диагностики

Russian Federation

Elena E. Zotova

ФГБОУ ВО ВГМУ им. Н.Н. Бурденко Минздрава России

Email: zotova1109@yandex.ru
SPIN-code: 9117-4317

к.х.н., доцент каф. клинической лабораторной диагностики

Russian Federation

Tatiana N. Nikitina

ФГБОУ ВО ВГМУ им. Н.Н. Бурденко Минздрава России

Email: ilyushina_t@mail.ru
SPIN-code: 7048-5877

к.х.н., доцент каф. фармацевтической химии и фармацевтической технологии

Russian Federation

Stanislav V. Ryabinin

ООО «Клиника семейной медицины»

Email: stanislav.ryabinin@mail.ru

к.м.н., заместитель главного врача по медицинскому и научному развитию

Russian Federation

References