3.4.2 Производство добавки

Способ приготовления «Йодхитозана» осуществляется следующим образом.

В раствор йода, который получен растворением 60 мг кристаллического йода в водном растворе 120 мг йодистого калия, вносят 2,5 г НМ-В геллановой камеди, тщательно перемешивают до получения гелеобразной массы. В полученную массу добавляют 2,5 грамма хитозана низкомолекулярного пищевого водорастворимого и перемешивают до получения гомогенной пластичной массы, которую высушивают при температуре 20-80˚C, а затем измельчают в гомогенизаторе до частиц размерами не более 0,5 мм. Готовый продукт упаковывают в герметичную стеклянную или пластмассовую тару [7].

Приведенный способ производства «Йодхитозана» запатентован (патент РФ № 2380984), также утверждены ТУ и ТИ на хлеб и хлебобулочные изделия с ним.

Авторами работы [8] были исследованы некоторые закономерности комплексообразования системы хитозан-йод-йодид калия. Комплексы хитозан-йод-йодид калия синтезировали двумя способами. В первом случае навеску хитозана предварительно растворяли в азотной кислоте при постоянном перемешивании и нагревании. Отдельно готовили раствор йода с добавлением йодида калия. Соотношение мольных концентраций йода и йодида калия [I2]/[KI] было постоянным и составляло 1:10. Далее смешивали растворы хитозана и йода/йодида калия. Молярные отношения [ХТЗ]/[I2] варьировали от 20/1 до 2/1. Концентрации ХТЗ в растворе составляла 0.005 моль/л. Синтез комплексов хитозана с йодом проводили при температуре −5˚С методом замораживания в течение суток. Об образовании аддукт судили по характерному фиолетовому окрашиванию. В данном случае комплекс образовывался только после выделения фазы хитозана из раствора. Во втором случае мелкоизмельченный порошок ХТЗ всыпали в предварительно подготовленный раствор йода с добавлением йодида калия в азотной кислоте и тщательно перемешивали до полного растворения с помощью магнитной мешалки. Выделенные продукты реакции были проанализированы спектрофотометрическими методами исследования. Электронные спектры растворов смесей «йод-йодид калия» и «хитозан-йод-йодид калия» приведены на рисунке 6.

Рисунок 6 – УФ спектр системы I2/KI (1) и комплекса хитозан-йод (2)

Исходя из данных УФ спектров видно, что при смешении хитозана с йодом в присутствии калия йодида формируется комплекс фиолетового цвета, разрушающийся при нагревании свыше 50˚С. Согласно данным работы, комплекс хитозан-йод формирует агрегат с двухслойной цилиндрической структурой, составленной из внутренней полийодидной цепи, окруженной ансамблем кристаллоподобных протяженных хитозановых цепочек, соединенных сетью межмолекулярных водородных связей.

При температуре выше 50˚С цилиндрическая структура начинает разрушаться и преобразуется в сферическую структуру из свободных хитозановых цепей, что по-видимому, связано с меньшей стабильностью комплекса при повышенной температуре [8].

При комнатной температуре полное разложение комплекса происходит в течение 10 суток (рисунок 7).

Рисунок 7 – Кинетика разложения комплекса хитозан-йод в азотной кислоте при комнатной температуре (λ = 513 нм)

Согласно данным ИК-спектроскопии, основными центрами в хитозане, удерживающими полийодидную цепочку внутри хитозановой спирали, являются как гидроксильные, так и аминогруппы полисахарида.

В работе [9] были изучены механизмы комплексообразования неорганических форм йода с биополимерами, было показано, что модификация хитозана йодом проводит к существенному снижению размеров диспергированных частиц биополимера [9].

Результаты измерений размеров хитозана и йодхитозана в сравнительном аспекте представлены в виде распределения, которое показывает долю частиц с данным диаметром (рисунок 10).

		Медианный диаметр	Модальный диаметр	Средний диаметр	Среднеквадратичное отклонение	Комплексный показатель преломления анализируемой дисперсии
1	Йодхитозан	136,625	141,254	138,318	0,143	1,35-0.00i
2	Хитозан	5,438	4,467	6,957	0,332	1,40-0.00i

Рисунок 10 – Распределение размеров частиц в водном растворе хитозана и йодхитозана

Как показали результаты лазерного наноструктурного анализа, наиболее крупные частицы имеет хитозан – диаметром порядка 141,2 мкм. Модификация хитозана йодом приводит к существенному снижению размеров частиц, образуемой им дисперсии в воде, где диаметр частиц равен 4,5 мкм [9].

Авторами работы [10] также были изучены некоторые закономерности комплексообразования йода с природным полисахаридом хитозаном, а также было показано, что добавление второго полимера – полисахарида геллановой камеди – способствует стабилизации комплексного соединения и обеспечивает прочное удерживание йода хитозановой матрицей.

Методом ИК-спектрометрии установлено, что главными активными центрами комплексообразования в органоминеральном комплексе «хитозан-геллановая камедь-йод-иодид калия» («Йодхитозан») являются гидроксильные или аминогруппы хитозана, а также карбонильная группа геллановой камеди, способствующие стабилизации комплекса [9].

На основании данных метода молярных отношений был проведен расчет константы устойчивости полученных комплексных соединений. Константы устойчивости комплексных соединений составили 4,4·10⁴ л/моль в комплексе «йод-гелановая камедь» и 8,1·10⁴ л/моль в органоминеральном соединении «йод-хитозан». Константа устойчивости системы «хитозан-геллановая камедь-йод-йодид калия» составила 1,2·10⁵ л/моль. Исследование разбавленных растворов данных полимеров в присутствии системы I₂/KI позволяет утверждать, что устойчивость смешанного комплекса ХТ-ГК-I₂/KI выше, чем комплексов ХТ-I₂/KI и ГК-I₂/KI.

Рисунок 8 – УФ спектры тонкой пленки фиолетового комплекса:

1 – ХТ-I₂/KI и 2, 3 – ХТ-ГК-I₂/KI, анализируемые после выдержки на воздухе в течение одних суток (1, 2) и 10 суток (3).

УФ спектры тонких пленок (рисунок 8), полученных из комплекса ХТ-ГК-I₂/KI, свидетельствуют о повышении интенсивности как трийодидных, так и полийодидных полос поглощения с течением времени, что также говорит в пользу стабилизации смешанного комплекса по сравнению с йодидными комплексами индивидуальных полимеров.

Рисунок 9 – Кинетика выхода ионов йода I₃^– при длине волны 290 нм для комплексов:

1 – ГК-I₂/KI, 2 – ХТ-I₂/KI и 3 – смешанного комплекса.

Кинетика выхода йода из пленочных материалов (рисунок 9) позволяет говорить о том, что именно в смешанном комплексе происходит прочное удерживание йода полимерной матрицей.

3.4.3 Сравнительная характеристика «Йодхитозана» и других йодсодержащих добавок

Известны следующие БАД для профилактики йоддефицита:

«Йодказеин» – содержит казеин (не менее 92%) и йод (не менее 7 – 9%). "Йодказеин" изготавливают на основе молочного белка. Для йодирования используют элементарный йод. «Йодказеин» используют для обогащения хлеба, при выработке молочных продуктов. Недостатком этой биологически активной добавки является наличие в составе ингредиентов, исключающих возможность применения данного вида БАД у той части населения, которая имеет аллергию к белкам коровьего молока, а также то, что длительное применение белков животного происхождения, в частности казеина, способствует сенсибилизации соответствующих систем организма [11].

«Фитойод» – содержит кристаллический йод (3,03 – 9,52%), йодистый калий (6,06 – 19,04%), пектин (30,30 – 47,62%) и дистиллированную воду (23,81 – 60,61%), может добавляться в сырье и полуфабрикаты на технологических стадиях производства хлебобулочных, мясных, колбасных, молочных, овощных и других сложных продуктов питания [12].

Биологически активная добавка «Фитойод» так имеет ряд недостатков:

• отсутствие ингредиентов, обеспечивающих суспендирование минеральных включений в объеме жидкого продукта;

• относительно узкий спектр биологических эффектов пектина, относящегося к полисахаридам растительного генеза.

Йодистый калий по ГОСТ 4232-74 применяется при недостатке йода в организме, для профилактики радиационного заражения, при лечении увеличения щитовидной железы, связанного с дефицитом йода. В пищевой промышленности используется для получения йодированной соли и при производстве йодированного хлеба и других продуктов питания. Недостатком йодистого калия является то, что он содержит йод в неорганической форме, которая крайне неустойчива в окружающей среде и способствует развитию зобных трансформаций [12].