Применение циклодекстринов

Уже отмечалось, что в результате образования комплексов включения циклодекстринов с хими­ческими соединениями происходят радикальные изменения их физических и химических свойств.

Нормативные документы, регламентирующие применение циклодекстринов. Еще в 1976 г. циклодекстрины были разрешены к использованию в Японии в качестве «природных пищевых до­бавок» для пищевой промышленности, а чуть позднее, в Венгрии вошли в категорию инкапсули­рующих агентов «для приготовления сухих ароматизаторов». В настоящее время существуют офи­циальные документы, подтверждающие возможность использования циклодекстринов в пищевой промышленности на территории стран Европейского экономического сообщества. В США, сог­ласно решений FDA (U. S. Food and Drug Administration), гамма- и бета-циклодекстрины введе­ны в категорию безопасных веществ, пригодных для применения в пищевых целях. Разреше­ния GRN 000046 и GRN 000074, выданные на имя компании Wacker Biochem Corporation в 2000-2001 г., регламентируют концентрации бета- и гамма- циклодекстринов в различных про­дуктах, таких как кондитерские изделия, изделиях из соевого молока, в сухих ароматизаторах, витаминных и диетических добавках, жевательной резинке и др.

В России, к сожалению, до сих пор, имеется лишь временное разрешение по использованию бе- та-циклодекстрина в качестве эмульгирующей добавки Е-459 к пищевым продуктам. Ограниче­ния, налагавшиеся на использование бета-циклодекстрина в пищевых целях, были оправданы до середины 1990-х годов, вследствие того, что большая часть продукта доступного на рынке, была синтезирована методами контролируемой конверсии с использованием токсичного толуола, а кон­троль за содержанием микропримесей всегда был непростой задачей. Совершенствование способов получения бета-ЦД, применение бессольвентных методов или технологий с использованием «мяг­ких растворителей» позволяют снять последние ограничительные барьеры, так как получаемый таким способом бета-циклодекстрин, практически не токсичен.

Наиболее востребованным для пищевой промышленности является бета-циклодекстрин. На основе этого циклического сахара и природных эфирных масел растений (лук, чеснок, укроп, и т.д) изготавливаются порошкообразные ароматические добавки, более технологичные по сравнению со спиртовыми и масляными экстрактами. Добавки циклических олигосахаридов улучшают реоло­гические свойства карамельных масс. Сами циклодекстрины являются великолепными эмульга­торами и с успехом могут быть использованы для приготовления низкокалорийного майонеза и маргарина. Растворы ЦД адсорбируют нежелательные запахи (в частности, сырой рыбы, соевых гидролизатов).

Весьма перспективной представляется область приложений, связанная с получением комплек­сов циклодекстринов и ряда фармацевтических препаратов. При этом удается достичь пролонга-

Циклодекстрииы: биотехнология и применение

121

активного начала, улучшить его растворимость, убрать или снизить побочные эффе- дакйе, как гемолитическое и раздражающее действие, неприятный запах или вкус. Очень ча- ^ИИ'”йивает важным изменить фазовое состояние фармакологического ингредиента, приготовить препаративную форму на основе жидкости.

^Я Увеличение физической растворимости гидрофобных лекарств и биологических добавок в воде ймло большой проблемой в фармакологии. Классическим является пример с витаминами

иішвда

nffr" ^А. D, Е, которые применяются лишь в виде масляных растворов. Степень их усвояемости ^Желудочно-кишечного тракта довольно низка, что вынуждает увеличивать дозы этих препара- я®, Приготовление и применение сухих, водорастворимых комплексов витаминов A, D, Е, бета-

. и,причина позволяют решить многие проблемы с растворимостью, усвояемостью, а заодно и суще-

дадавдо повысить стабильность перечисленных субстанций к окислению, сделав их применение

Отдельно следует упомянуть препараты гидроксипропил-бета-циклодекстрина уже доступные и позволяющие достичь великолепных результатов по увеличению растворимости очень

дяяяж труднорастворимых лекарств.

Не столь критическим является вопрос качества в отношении препаратов циклических декст- ggstrre- предназначенных, например, для сельского хозяйства. Минимальная себестоимость бета- дизяпжгекстрина технической квалификации сравнима с ценами самого крахмала. Имеется боль- дуимкидаичество разработок по использованию ЦД, в области производства химических средств фятгяпм растений: гербицидов, фунгицидов, инсектицидов, феромонов насекомых. Другая аилнтть сельскохозяйственного применения циклодекстринов — ветеринария, и все, сказанное даайажтносительно аспектов применения цик лодекстринов в фармакологии, справедливо также даЭгя ветеринарных препаратов. Интересны результаты работ по изучению влияния цикло- аскстринов на урожайность растений путем непосредственной обработки семян растений этими ве­ществами перед посевом.

Достаточно быстро развиваются приложения, направленные на использование циклодекстри- ВШв косметической промышленности. ЦД являются хорошей основой для приготовления кремов иевиульсий, повышают стабильность биологически активных компонентов, смягчают их действие Ййигожу.

Циклодекстрииы применяют и в биотехнологии, например, при микробной трансформации окислении) гидрокортизона в преднизолон — эффективное противовоспалительное средство. Добавление бета-ЦД в культуральную среду, где развивается штамм бактерий-окислителей, суще­ственно повышает растворимость гидрокортизона, вследствие чего выход преднизолона на едини­цу: объема биореактора возрастает в три раза, а сам продукт становится более чистым.

В числе других перспективных направлений использования циклических декстринов следует назвать Процессы локальной очистки сточных вод, разделения рацемических смесей оптически активных веществ в тонком органическом синтезе и т.д.

В последние годы весьма активно развивается химия циклодекстринсодержащих ротаксанов, нредставляющих интерес в области технологий создания наномолекулярых электронных устройств.

Дополнительная литература

1- Итоги науки и техники. Серия микробиология. Том 20. ч I. Циклодекстрины./Под ред. Н. С. Его­рова. — м., — 1988.

-Итоги науки и техники. Серия микробиология. Том 22. ч II. Циклодекстрины./Под ред. Н. С. Его­рова; — м., — 1988.

А’бвлян В.А. Циклодекстрииы: Получение и применение./Ереван, — 2002.

„Р^амеР Ф- Соединения включения / Пер. с нем. — М.: Изд-во иностр. лит-ры, — 1958. 169 стр.

J. Cyclodextrin technology./Kluwer Academic Publishers, — 1989.

^ZeJtli J. Cyclodextrins and their inclusion complexes./Budapest: Akademiai Kiado, — 1982.

Контрольные вопросы

1. Назовите основные молекулярные различия между альфа-, бета- и гамма-формами циклодекст­ринов.

2. Какой из циклодекстринов обладает наименьшей растворимостью в воде?

3. Что такое молекула-гость и молекула-хозяин?

4. Сопровождается ли образование комплексов включения возникновением новых ковалентных связей? Насколько стабильны соединения включения, можно ли их разложить на составляющие?

5.

6. Какие микроорганизмы называются циклодекстриногенными?

7. К какому классу ферментов относится циклодекстринглюканотрансфераза, какое ее сокращен­ное название используется, какие типы реакций она катализирует?

8. Что подразумевают, когда говорят о специфичности циклодекстринглюканотрансфераз?

9. Почему получение циклодекстринов организуют в виде отдельного биохимического процесса, а не выделяют эти соединения непосредственно из культуральной жидкости в момент микробной ферментации продуцентов ЦГТазы в крахмалсодержащих средах?

10. Чем отличаются процессы контролируемого биосинтеза циклодекстринов от неконтролируе­мых? В чем их преимущества и недостатки?

11. Какие факторы влияют на выход циклических продуктов в момент ферментативной трансфор мации крахмала в бессольвентных процессах?

12. Какие области применения циклодекстринов Вы можете назвать?

3.