Разработка технологии лечебно-профилактического питания (гидрогеля) на основе глюкозамина сульфата

Целью данной работы является разработка технологии гранул для ЛПП, содержащих глюкозамина сульфат в сочетании с экстрактом коры ивы (корней лопуха или листьев березы) сухим.

Материал и методика. В работе использовали глюкозамина сульфат [1] и вспомогательные вещества природного происхождения. В качестве гелеобразователей и основы были использованы композиции из пищевых продуктов: пектина яблочного, крахмала, камеди ксантановой, овсяной муки. Пектин яблочный (Е 440) является гелеобра-зователем и синергистом глюкозамина сульфата, так как оказывает выраженное детоксицирующее действие на организм, что весьма важно при терапии генерализованных артрозов. Мука из зерен овса (овсяных хлопьев) – хороший гелеобразователь и идеально подходит для диетического питания во время хронических болезней, для выздоравливающих людей, так как она легко переваривается. Крахмал картофельный, камедь ксантано-вая широко используются в пищевой промышленности при выработке киселей, как загустители супов, соусов, подливок, йогуртов и др. С целью выбора объема вспомогательных веществ в лабораторных условиях были приготовлены модельные смеси на основе глюкозамина сульфата, экстракта корней лопуха сухого (или экстракта коры ивы сухого, или экстракта листьев березы сухого), крахмала картофельного, овсяной муки, пектина цитрусового, камеди ксантановой. Для приготовления гранул в качестве увлажнителей могут быть использованы спирт этиловый, водные растворы синтетических высокомолекулярных веществ (ВМВ), вода очищенная. Однако при распылении спирта этилового на массу в процессе гранулирования возможно образование взрывоопасной смеси и загрязнение окружающей среды парами спирта этилового. При использовании синтетических ВМВ в организм попадают несвойственные ему вещества. Поэтому для технологии гранулирования нами в качестве увлажнителя был предложена вода очищенная. Для подтверждения правильности выбранного состава вспомогательных веществ исследовали степень высвобождения глюко-замина сульфата из модельной смеси in vitro методом диализа через полупроницаемую мембрану.

После выбора состава гелеобразовате-лей производили подбор корригентов вкуса. Для этого в гранулы вводили на 100 г смеси: кислоту лимонную (0,05г), сахар (2,0 г) или его заменители – фруктозу (1,0г), сорбит (2,5 г), или подсластители: сироп стевии (0,5г), аспартам (0,05 г), аспасвит (0,05 г), стевиозид (0,35 г), а также смесь аспасвита и стевиозида в соотношении 1:1. Объективную сравнительную характеристику вкуса гидрогелей проводили по методике А.И. Тенцовой [4]. Далее были проведены эксперименты по изучению стабильности гранул в процессе изготовления, так как известно, что глюкозамина сульфат в водных растворах при нагревании может окисляться до токсичного продукта – оксиметил-фурфурола [3]. Исследования были проведены на модельной смеси (100 г) порошков: овсяных хлопьев (56 г), крахмала (18,5г), пектина (3 г), камеди ксантановой (2.5 г), лимонной кислоты (0,05 г), смеси аспасвита и стевиозида 1:1 (1,25 г), глюкозамина сульфата (12,5 г) и сухого экстракта

(коры ивы, корней лопуха или листьев березы по 7,5 г). Образцы модельной смеси увлажняли равными количествами воды очищенной и растворов стабилизаторов до получения пластичной массы. В качестве стабилизаторов были использованы смеси трилона Б и натрия метабисульфита в соотношениях 1:1; 1:2; 1:3; 1:4; 2:1; 2:2; 2:3; 2:4; 3:1; 3:2; 3:3; 3:4. Затем массы подвергали гранулированию и высушиванию при температуре: 20°С; 25°С; 30°С; 35°С; 40°С; 45°С; 50°С; 55°С; 60°С в течение 18 часов. Высушивание проводилось в инфракрасной сушилке.

На следующем этапе исследований технология гранул была апробирована на промышленном оборудовании. Для изготовления гранул ЛПП был использован пресс-гранулятор «Универсал». Устройство данного гранулятора предусматривает работу машины в 2 режимах: 1-й - получение массы для гранулирования; 2-й - получение гранул. При работе в режиме №1 масса перемешивается с помощью механической мешалки и шнека. При работе в режиме №2 масса с помощью шнека принудительно подается на решетку-гранулятор, продавливается, готовые гранулы обрезаются на выходе с решетки с помощью ножей. Для получения массы в бункер машины загружали все ингредиенты прописи. Массу перемешивали с помощью мешалки и шнека (шнек включали в режиме обратного движения) до получения смеси однородной по окраске. Затем сухую массу при включенных мешалке и шнеке увлажняли раствором стабилизатора до получения влажной массы нужной консистенции. Увлажнение массы производили с помощью распылителя. Затем машину переводили в режим гранулирования. При этом мешалка работала в прежнем режиме, а шнек – в режиме прямого движения, т.е. подавал массу на гранулирующую решетку и обрезающие ножи.

Результаты и их обсуждение. На первом этапе исследования нами установлено, что при совместном присутствии только овсяной муки и пектина масса обладает плохой грану-лируемостью, требует более 50% увлажнителя, долго сохнет, обладает плохими распадаемо-стью и вкусом. При добавлении крахмала картофельного происходит постепенное увеличение свойств массы: улучшается способность к гранулированию, уменьшается объем увлажнителя, сокращается время сушки, улучшаются распадаемость и вкус. В результате био-фармацевтических исследований было показано, что высвобождение глюкозамина сульфата из гидрогеля замедляется практически в 2 раза, т.е. можно ожидать пролонгирование всасывания глюкозамина. В качестве смеси для дальнейшей работы (подбор корригентов вкуса) была выбрана серия, содержащая в качестве вспомогательных веществ на 100 г смеси крахмала картофельного 83,0%, пектина 8,3%, муки овсяной 5,8%, камеди ксантановой 2,9%. При выборе корригентов вкуса было показано, что гранулы, приготовленные на основе смеси аспасвита со стевиозидом 1:1 (1,25 г в 100,0 г гранул), обладали наиболее выраженным вкусом и более полной сладостью по сравнению с сахаром и другими сахарозаменителями. Результаты исследований по изучению стабильности гранул ЛПП в процессе их изготовления показали, что растворы, содержащие смеси стабилизаторов (трилон Б и натрия метабисульфит) в соотношении 2:3; 2:4; 3:3; 3:4 обеспечивают стабилизацию глюкозамина сульфата в диапазоне температуры от 20°С до 55°С. Таким образом, для стабилизации гранул был выбран раствор, имеющий состав: вода очищенная – 50,0 г., трилон Б – 0,02 г., натрия метабисульфит 0,03 г. Однако технологический анализ полученных гранул показал, что гранулы, высушенные при температуре 45°С и выше, были стабильны, но имели плохую распа-даемость (более 15 минут), долго сохли (18 часов), на поверхности гранул образовывалась корка, которая затрудняла и удлиняла процесс высушивания; полученные гранулы имели неудовлетворительную влажность – более 5%. В тоже время гранулы, высушенные при температуре до 45°, были стабильны, имели хорошую распадаемость (менее 15 минут), долго сохли (12 часов); имели удовлетворительную влажность – до 5%. Установлено, что через 4 часа сушки при температуре 30°С влажность гранул достигает 8%. При досушивание гранул при температуре 45°С уже через 4 часа влажность не превышает 5%. Таким образом, предложено сушить гранулы в 2 этапа: 1 этап – высушивание гранул при температуре 30°С в течение 4 часов; 2 этап – высушивание гранул при температуре 45°С в течение 4 часов, общее время сушки при этом сокращается до 8 часов. В качестве упаковки предлагается использовать пакеты-саше, которые предохраняют лекарственный препарат от воздействия солнечного света и исключают проникновение влаги внутрь в процессе хранения. При изучении технологии гранул в опытно-промышленных условиях было установлено: время смешивания сухой массы (достижение однородной окраски) – смесь массой 10 кг становится однородной по цвету через 2 час перемешивания;

время смешивания влажной массы – смесь массой 10 кг равномерно увлажняется через 30 мин перемешивания. В процессе наблюдения было установлено, что с течением времени при одновременной работе мешалки и шнека в режиме № 2 масса изменяет свои свойства: из влажной и рассыпчатой становится гладкой и блестящей, т.е. сбивается в комок. Гранулы, полученные из такой массы, долго сохли, плохо распадались и не соответствовали по свойствам гранулам, полученным ручным способом. Поэтому был проверен режим работы машины, при котором мешалка после получения влажной массы отключалась. Гранулы, полученные при таком режиме работы, полностью соответствовали технологическим показателям, подобранным и достигнутым при ручном формовании гранул.

На основании полученных экспериментальных данных нами была разработана оптимальная лабораторная технологическая схема. В соответствии с разработанной схемой ингредиенты, высушенные до остаточной влажности 2%, с размером частиц не более 0,5 мм загружали в бункер машины-гранулятора. Массу перемешивали с помощью мешалки и шнека (шнек включали в режиме обратного движения) до получения смеси однородной по окраске. Затем сухую массу при включенных мешалке и шнеке увлажняли раствором стабилизатора (вода очищенная, трилон Б, натрия метабисульфит) до получения влажной массы нужной консистенции. Увлажнение массы производили с помощью распылителя. Затем мешалку отключали, машину переводили в режим гранулирования. Полученные влажные гранулы сушили в шкафу «Урал» при температуре 30°С в течение 4 часов; при температуре 45°С в течение 4 часов. Готовые гранулы обеспыливали на сите и фасовали в пакеты. Полученные гранулы были проанализированы по технологическим показателям [14] и полностью удовлетворяли нормативным требованиям.

Выводы: был обоснован выбор и количество вспомогательных веществ для гранул ЛПП с глюкозамина сульфатом: овсяная мука, пектин, крахмал, камедь ксантановая, кислота лимонная, сахарозаменители «Аспасвит» и стевиозид. Проведены исследования по выбору раствора увлажнителя при получении гранул. В качестве увлажнителя выбран раствор трилона Б и натрия метабисульфита в воде очищенной. Проведены экспериментальные исследования по разработке оптимальной технологии гранул, выбран режим сушки гранул.