Перспективы применения низкомолекулярных хитозанов в производстве БАД

А.И. Албулов, А.Я. Самуйленко, В.И. Еремец, М.А. Фролова, С.М. Шинкарев, А.С. Фоменко, И.Д. Авдиенко, Д.В. Герасименко, С.В. Немцев, В.П. Варламов.
Всероссийский научно-исследовательский и технологический институт биологической промышленности, г. Щелково, Московская обл., Россия *Центр «Биоинженерия» РАН, г. Москва, Россия

Бурное развитие нетрадиционных морских технологий и, в частности, технологии хитина и хитозана в последние 10 лет выбрасывает на российский рынок все больше продукции, несущей лечебно-профилактические функции. К такой продукции, прежде всего относятся БАДы, лечебно-профилактическая косметика, функциональное питание, адаптогены и др., то есть продукты, несущие профилактическую, лечебную, адаптирующую и реабилитирующую нагрузку, но при этом не являющиеся лекарствами. Заметную часть такого рода продукции занимают средства и продукты, содержащие хитин, хитозан и их модификации. Выпуском хитозансодержащей продукции заняты как известные крупные фирмы, так и множество средних и мелких предприятий как в нашей стране, так и за рубежом, причем количество этих фирм заметно увеличивается в последнее время. Подобные обстоятельства позволяют развивать научные исследования, связанные с изучением и применением хитина, хитозана и их модификаций в широком спектре областей, в том числе и в медицине, пищевой промышленности, биотехнологии и фармакологии.

Известные 'физико-химические свойства высокомолекулярного хитозана давно позволяют применять его в качестве эффективного эмульгатора, структуро- и пленкообразователя, консерванта и бак-териостатика в пищевой, рыбной и мясной промышленности, консервировании и хлебопечении. Высокие сорбционные свойства хитозана позволили разработать на его основе профилактические продукты питания для лиц, получивших отравления тяжелыми металлами и радионкулидамй. Особый интерес в последнее время вызывает использование хитозана в качестве компонента БАД, где этот полимер показывает высокую эффективность как в чистом виде, так и в композиции с растительными компонентами, в том числе водорослями и лекарственными травами, вызывая явный синер-гический эффект при совместном применении. Особенно важным является бактерицидное и бактериостатическое действие хитозана, который при пероральном применении должен подавлять рост болезнетворной микрофлоры, но не оказывать заметного влияния на полезную микрофлору ЖКТ.

Однако в этом вопросе до последнего времени не было полной ясности, так как бактерицидные и бактериостатические свойства хитозана в высокой степени зависят от молекулярной массы полимера и способа его применения. В исследованиях, проведенных В.М. Червинецом [1] показана перспектива применения хитозана в терапии язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки и попутно обнаружено влияние хитозановл различной молекулярной массой на мукозную микрофлору желудка и двенадцатиперстной кишки. Была определена чувствительность и степень адгезии штаммов бактерий, выделенных из биоптатов слизистой оболочки больных язвенной болезнью желудка и двенадцатиперстной кишки к хитозанам с молекулярной массой 80-350 кДа. Кислотораствори-мые хитозаны с такой молекулярной массой давно выпускаются в промышленных масштабах в качестве пищевых полимеров и входят в состав большинства известных в настоящее время хитозан-содержащих БАД. Вместе с тем, широкий разброс молекулярной массы пищевых хитозанов приводит к тому, что они в разной степени воздействуют на различные виды патогенной микрофлоры.

Стандартизировать степень воздействия хитозана на патогенную микрофлору можно контролируя молекулярную массу хитозана, вводимого в рецептуру БАД. Особенно ярко такая возможность проявляется при использовании гидролизованного, низкомолекулярного хитозана. Разработанный в Центре «Биоинженерия» РАН [2] и внедренный в промышленное производство в ЗАО «Биопрогресс» [3] способ ферментативного гидролиза хитозана позволяет в широких пределах регулировать молекулярную массу хитозанов и получать целый спектр низкомолекулярных водорастворимых полимеров для включения их в рецептуры БАД различного назначения.

Для определения таких важных характеристик низкомолекулярного хитозана, как бактерицидность и бактериостатичность, проведены исследования антибактериальной активности низкомолекулярного водорастворимого хитозана с разными молекулярными массами и разной СД на грамотрицательные, грамположительные микроорганизмы и грибки рода Candida. В работе были использованы Bacillus subtilis ВКПМ В-7540, Pseudomonas aureofaciens ВКПМ В-7542, Enterobacter agglomerans ВКПМ В-7541, выделенные нами из почвы, идентифицированные и задепонированные в ВКМ при ИБХМ РАН. Candida krusei была получена из музея института «Вакцин и сывороток» им. Мечникова. Bifidobacterium spp. является коммерческим препаратом. Производитель ЗАО «Экополис», город Ковров. Escherichia coli АТСС 5945, Staphylococcus aureus АТСС 6538-Р, Klebsiella pneumoniae АТСС 5057, Pseudomonas aeruginosa АТСС 9027, Proteus mirabilis АТСС 47, Lactobacillus c50, Bifidobacterium c90 и Candida albicans ATCC 855-653 получены из Международной коллекции ГИСК им. Л.А. Тарасевича. В работе изучали антибактериальные свойства низкомолекулярных водорастворимых крабовых хитозанов с Mv 5кДа, бкДа, 12кДа, 27кДа и пчелиного хитозана

с Mv 15,7кДа. Кроме того, нами исследовано влияние на бактерицидность хитозанов таких показателей, как степень их деацетили-рования и минимальная ингибирующая концентрация.

Механизм антибактериального действия хитозана на микроорганизмы, вероятно, связан с нарушением целостности наружной мембраны,

в состав которой входят липополисахариды, гликопротеиды и фосфо-липиды. Кроме того, показано, что под действием хитозана усиливается проницаемость мембраны клеток до пределов, несовместимых с их жизнедеятельностью. Полученные результаты показали, что у Е. coli АТСС 5945 процент гибели при использовании 1 %-ных водных растворов хитозанов колеблется от 38-88 % в зависимости от Mv испытанных

хитозанов, в то время как у 6. subtilis процент гибели выше - около 100%. Гибель Ps. aureofaciens составляет 80-90 %. Гибель Bifidobacterium spp. составляет 82-99 %. Ent. agglomerans оказался чувствительным ко всем хитозанам, процент гибели составляет около 100 %. В отличие от бактерий, грибок С. krusei оказался менее чувствительным к хитозанам. Видно, что с увеличением Mv хитозанов (краба) процент гибели С. krusei изменяется от 0 % при 5 кДа до 9,6 % при 27 кДа. В случае использования хитозана из пчел с Mv 15,7 «Да процент гибели грибка составлял 15,4 %. Однако этот эффект четко видо-специфичен, так как у другого вида - С. albicans чувствительность ко всем хитозанам с Mv от 5 до 27 кДа очень высокая. Это позволяет рекомендовать применение низкомолекулярных водорастворимых хитозанов против кандидозной инфекции, которая в настоящее время привлекает внимание клиницистов, ибо это одна из современных болезней, которая, развивается вторично от чрезмерного употребления антибиотиков и других препаратов.

В отношении Lactobacillus наиболее щадящее воздействие оказывал хитозан с Mv 6 кДа - 0,5 %, наиболее сильное воздействие

оказывали препараты хитозанов с Mv 27 кДа и 5 кДа: 3-10-5 и

1,2-10~* % соответственно. Данные эксперимента показали отсутствие воздействия хитозанов с Mv 27 кДа и 5 кДа, а также пчелиного хитозана с Mv 15,7 кДа на Bifidobacterium, в то время, как препараты хитозанов с Mv 12 кДа и 6 кДа подавляли рост этих микроорганизмов в концентрациях 5-Ю^1 и 2,5-10-3 % соответственно.

Таким образом, нами показана эффективность применения низкомолекулярных хитозанов против целого ряда патогенных бактерий и грибков рода Candida с одновременной безопасностью тех же хитозанов для полезной микрофлоры ЖКТ [4]. Подобные качества низкомолекулярных водорастворимых хитозанов позволяют рекомендовать их в качестве компонента БАД, чему способствует также их хорошая способность к таблетированию как в чистом виде, так и в составе композиций с растительными ингредиентами.

Хитозаносодержащие БАД на отечественном рынке были вначале представлены только хитозанами таких американских и китайских фирм, как «Ньювейс», «НатураСурс», «Тяньши». В дальнейшем появились препараты, разработанные и изготовленные российскими производителями - компанией «Литораль», ВНИРО, ТИНРО, ООО «Биополимеры», ЗАО «Биопрогресс». В последние годы активное освоение рынка ведут фирмы «Экко плюс», «Эва-лар», «Силмар», «АС-Ком» и другие (табл. 1).

Таблица 1

Биологические активные добавки на основе хитозана Форма выпуска: таблетки, капсулы, порошки

№ п/п	Наименование БАД	Страна	Фирма-изготовитель
1.	Кайтосан файбер	США	«Натура суре»
2.	Хитосорб	США	«Натура суре»
	Хиторич	США	«Нью Вейс»
4.	Хитосан Плюс	США	«Нью Вейс»
5.	Кайтосорб	США	«Нью Вейс»
6.	Хитозан	Китай	Корпорация «Тяньши»
7.	Анике	Россия	ЗАО «Сонат», г. Москва
8.	ХитАн	Россия	ВНИРО-ЗАО «Биопрогресс»,
			г. Щелково
9.	Крусхитозан	Россия	Тинро-Центр, г. Владивосток
10.	Хитозан-Эвалар	Россия	ООО «Эвалар», г. Бийск
11.	Хитозан Альга Плюс	Россия	«Литораль»,
			Санкт-Петербург
12.	Хитозан	Россия	ООО «Экко плюс»,
			г. Протвино
13.	Хитозан янтарный	Россия	ООО «Силмар»,
			г. Владивосток
14.	Фитохитодез 02	Россия	ЗАО «Биопрогресс»,
			г. Щелково
15.	Детокс-Хит	Россия	ООО «Новый Камелот»,
			г. Москва
16.	Олигохит	Россия	ООО «Олигофарм»,
			г. Нижний Новгород
17.	Хитокор	Россия	ЗАО «АС-Ком», г. Москва
18.	Полихит	Россия	ВНИРО-ЗАО «Биопрогресс»,
			г. Щелково

В целом эти БАД отвечают заявленным свойствам, выпускаются на законных основаниях в соответствии с регистрационными удостоверениями Минздрава РФ и являются наиболее востребованными потребителем. Их основное назначение - регулирование веса, выведение шлаков, снижение содержания холестерина в крови, пролонгация действия других лекарственных средств, а также стимулирующее действие на иммунный статус организма.

Как было показано выше, входящие в рецептуру этих БАД высокомолекулярные хитозаны по-разному воздействуют и на патогенную и на полезную микрофлору ЖКТ, а при сравнении молекулярной массы этих хитозанов обнаруживается ее разброс в широких пределах. Все это может породить определенные сложности при курсовом применении того или иного БАД и при попытке замены одного БАД другим. В США регулярно принимают БАД 80 % населения, а в России только 3 %, что свидетельствует о перспективах роста рынка хитозановых БАД внутри нашей страны, так как объективные условия для этого уже созданы и существуют, БАД и другие безрецептурные средства оздоровления будут все больше привлекать внимание отечественного потребителя. На этом фоне очень важно обладать исчерпывающей информацией о дальних и побочных эффектах применения хитозановых БАД и по нашим данным низкомолекулярные водорастворимые хитозаны в этом отношении более эффективны и имеют явные преимущества по сравнению с применяемыми в настоящее время высокомолекулярными хитозанами.

ЛИТЕРАТУРА

1. Червинец В.М., Бондаренко В.М., Албулов А.И., Комаров Б.А. Антимикробная активность хитозана с разной молекулярной массой // Материалы Шестой Международной конференции «Новые достижения в исследовании хитина и хитозана». 2001. С. 252-254.
2. Ilyina A.V., Tatarinova N. Yi., Varlamov V.P. The preparation of low-molecular weight chitosan using chitinolytic complex from Streptomyces kurssanovii // Process Biochemistry. 1999. V. 34. P. 875-878.
3. Немцев СВ., Ильина A.B., Шинкарев СМ., Албулов А.И., Варламов В.П. Получение низкомолекулярного хитозана.// Биотехнология. № 6. 2001 г. С. 37-42.
4. Герасименко Д.В., Авдиенко И.Д., Банникова Г.Е., Ильина А.В., Зуева О.Ю., Варламов В.П. Антибактериальная активность низкомолекулярного хитозана. // Современные перспективы в исследовании хитина и хитозана. Материалы Седьмой Международной конференции. М.: Издательство ВНИРО. 2003 г. С. 390-395.