СОНОХИМИЧЕСКАЯ МИКРОНИЗАЦИЯ ДИГИДРОКВЕРЦЕТИНА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЕГО БИОДОСТУПНОСТИ В СОСТАВЕ НАПИТКОВ ДЛЯ СПОРТИВНОГО ПИТАНИЯ

И. Ю. Потороко, Почта irina_potoroko@mail.ru (Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск, Россия), orcid http://orcid.org/0000-0002-3059-8061
И. В. Калинина, Почта irina_potoroko@mail.ru (Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск, Россия), orcid http://orcid.org/0000-0002-6246-9870
Н. В. Науменко, Почта naumenko_natalya@mail.ru (Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск, Россия), orcid http://orcid.org/0000-0002-9520-3251
Р. И. Фаткуллин, Почта irina_potoroko@mail.ru (Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск, Россия), orcid http://orcid.org/0000-0002-1498-0703
А. В. Ненашева, Почта nenashevaav@susu.ru (Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск, Россия), orcid http://orcid.org/0000-0001-7579-0463
Д. Г. Ускова, Почта twins.23@mail.ru (Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск, Россия), orcid http://orcid.org/0000-0002-9339-6264
Ш. Сонавайн, Почта shirish@nitw.ac.in (Национальный технологический институт, г. Варангал, Индия), orcid http://orcid.org/0000-0002-3201-6731
Д. Иванова, Почта dg_ivanova@yahoo.com (Медицинский университет г. Варна, Болгария), orcid http://orcid.org/0000-0002-8336-2925
М. Т. Велямов, Почта vmasim58@mail.ru (Казахский научно-исследовательский институт перерабатывающей и пищевой промышленности, г. Алматы, Республика Казахстан), orcid http://orcid.org/0000-0002-9248-5951

Аннотация


Целью данного исследование являлось преодоление проблемы биодоступности нутриентов в составе напитков для спортсменов, связанной с их низкой проницаемостью в метаболические процессы организма человека. Для достижения этой цели нами использовался подход сонохимической микронизации дигидрокверцетина (ДГК), наиболее эффективного пищевого антиоксиданта. Материалы и методы исследования. Для повышения растворимости и биодоступности ДГК использовалось ультразвуковое воздействие (УЗВ), позволяющее обеспечить условия микронизации ДГК в режиме 20 ± 2 кГц с интенсивностью излучения не менее 10 Вт/см2, мощностью воздействия 170, 400 и 630 Вт при контроле температуры в пределах 50 °С, в течение 5, 15 и 25 мин. Исследование выполнено по комплексу показателей, включающих: микроструктурный анализ, нативного ДГК и его растворов, в том числе, полученных методом сонохимической микронизации; определение дисперсного состава растворов ДГК; их общей антиоксидантной активности; установление степени растворимости ДГК и коллоидной стабильности его растворов. Результаты. Установлено, что сонохимическая микронизация ДГК позволяет получить растворы с преобладанием частиц размерного ряда менее 100 нм. Морфологическая структура частиц раствора ДГК, значительно менялась, частицы характеризовались более однородной и аморфной структурой. Было отмечено некоторое снижение АОА при увеличении мощности УЗВ, в пределах 8–15 %. Процедура оптимизации УЗВ при контролирующем параметре «средний размер частиц» позволила установить наиболее эффективный режим УЗВ (600 Вт, 18 мин), применение которого позволило увеличить коллоидную стабильность раствора ДГК и увеличить растворимость ДГК в 6 раз по сравнению с контролем. Заключение. Метод сонохимической микронизации ДГК следует рассматривать как целесообразный подход в разработке новой формы ДГК с повышенной растворимостью и биодоступностью, который может использоваться при создании напитков для спортсменов.


Ключевые слова


Дигидрокверцетин, сонохимическая микронизация, растворимость, биодоступность, напитки для спортсменов

Полный текст:

PDF (English)

Литература


1. Abad-Garcia B., Garmon-Lobato S., Berrueta L.A. Afragmentation Study of Dihydroquercetin Using Triple Quadrupole Mass Spectrometry and Its Application for Identification of Dihydroflavonols in Citrus Juices. Rapid Commun. Mass Spectrom., 2009, vol. 23, pp. 2785–2792. DOI: 10.1002/rcm.4182
2. Alexander N., Shikova O., Pozharitskaya N. et al. Nanodispersions of Taxifolin: Impact of Solid-State Properties on Dissolution Behavior. International Journal of Pharmaceutics, 2009, vol. 377, pp. 148–152. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2009.04.044
3. Beckman K.B., Ames B.N. Endogenous Oxidative Damage of mtDNA. Mutation Research. Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis, 1999, vol. 424, pp. 51–58. DOI: 10.1016/S0027-5107(99)00007-X
4. Fatkullin R., Popova N., Kalinina I. et al. Application of Ultrasound Waves for the Improvement of Particle Dispersion in Drinks. Agronomy Research, 2017, vol. 15, pp. 1295–1303.
5. Gao L., Liu G., Wang X. et al. Preparation of a Chemically Stable Quercetin Formulation Using Nanosuspension Technology. International Journal of Pharmaceutics, 2011, vol. 404, pp. 231–237. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2010.11.009
6. Krasulya O., Bogush V., Trishina V., Potoroko I. et al. Impact of Acoustic Cavitation on Food Emulsions. Ultrasounds Sonochemistry, 2016, vol. 30, pp. 98–102. DOI: 10.1016/j.ultsonch.2015.11.013
7. Krasulya O., Shestakov S., Bogush V. et al. Applications of Sonochemistry in Russian Food Processing Industry. Ultrasounds Sonochemistry, 2014, vol. 21, pp. 2112–2116. DOI:10.1016/j.ultsonch.2014.03.015
8. Lee C.W., Park N.H., Kim J.W. et al. Study of Skin Anti-Ageing and Anti-Inflammatory Effects of Dihydroquercetin, Natural Triterpenoids, and Their Synthetic Derivatives. Bioorg. Khim., 2012, vol. 38, pp. 374–381.
9. Ley R., Lozupone C.A., Hamady M. et al. Worlds Within Worlds: Evolutionof the Vertebrate Gut Microbiota. Nat. Rev. Microbiol., 2008, vol. 6, pp. 776–788. DOI: 10.1038/nrmicro1978
10. Liang L., Gao C., Luo M. et al. Dihydroquercetin (DHQ) Induced HO-1 and NQO1 Expression Against Oxidative Stress Through the Nrf2-Dependent Antioxidant Pathway. J. Agric. Food Chem., 2013, vol. 61, pp. 2755–2761. DOI:10.1021/jf304768p

11. Mittler R. Oxidative Stress, Antioxidants and Stress Tolerance. Trends in Plant Science, 2002, vol. 7 (9), pp. 405–410. DOI: 10.1016/S1360-1385(02)02312-9
12. Naumenko N.V., Kalinina I.V. Sonochemistry Effects Influence on the Adjustments of Raw Materials and Finished Goods Properties in Food Production. International Conference on Industrial Engineering, 19–20 May 2016, Chelyabinsk, pp. 691–696. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.870.691
13. Pyne D.B., West N.P., Cox A.J. Cripps Probiotics Supplementation for Athletes – Clinical and Physiological Effects. Eur J Sport Sci., 2015, vol. 15, pp. 63–72. DOI: 10.1080/17461391.2014.971879
14. Rasenack N., Müller B.W. Preparation of Microcrystals by in Situ Micronization. Powder Technology, 2004, vol. 143–144, pp. 291–296. DOI: 10.1016/j.powtec.2004.04.021
15. Rogovskii V.S., Matiushin A.I., Shimanovskii N.L. et al. Antiproliferative and Antioxidant Activity of New Dihydroquercetin Derivatives. Eksp. Klin. Farmakol., 2010, vol. 73, pp. 39–42.
16. Scalbert A., Williamson G. Dietary Intake and Bioavailability of Polyphenols. Journal of Nutrition, 2000, vol. 130 (8), pp. 2073–2085. DOI: 10.1093/jn/130.8.2073S
17. Teselkin Y.O., Babenkova I., Kolhir V. et al. Dihydroquercetin as a Means of Antioxidative Defence in Rats with Tetrachloromethane Hepatitis. Phytother. Res., 2000, vol. 14, pp. 160–162. DOI: 10.1002/(SICI)1099-1573(200005)14:3<160::AID-PTR555>3.0.CO;2-Y
18. Wang Y., Wang C., Zhao J., Ding Y. et al. A Cost-Effective Method to Prepare Curcumin Nanosuspensions with Enhanced Oral Bioavailability. Journal of Colloid and Interface Science, 2017, vol. 485, pp. 91–98. DOI: 10.1016/j.jcis.2016.09.003
19. Weidmann A.E. Dihydroquercetin: More Than Just an Impurity? Eur. J. Pharmacol., 2012, vol. 684, pp. 19–26. DOI: 10.1016/j.ejphar.2012.03.035
20. Xia D., Quan P., Piao H. et al. Preparation of Stable Nitrendipine Nanosuspensions Using the Precipitation-Ultrasoundation Method for Enhancement of Dissolution and Oral Bioavailability. European Journal of Pharmaceutical Sciences, 2010, vol. 40, pp. 325–334. DOI: 10.1016/j.ejps.2010.04.006
21. Yanga L.-J., Chenb W., MabSh.-X. et al. Host-Guest System of Taxifolin and Native Cyclodextrin or Its Derivative: Preparation, Characterization, Inclusion Mode, and Solubilization. Carbohydrate Polymers, 2011, vol. 85, pp. 629–637.DOI: 10.1016/j.carbpol.2011.03.029
22. Zhang Z.R., Zaharna A., Wong M. et al. Taxifolin Enhances Andrographolide-Induced Mitotic Arrest and Apoptosis in Human Prostate Cancer Cells via Spindle Assembly Checkpoint Activation. PLoS, 2013, vol. 8, p. 54577. DOI: 10.1371/journal.pone.0054577
23. Zu S., Yang L., Huang J. et al. Micronization of Taxifolin by Supercritical Antisolvent Process and Evaluation of Radical Scavenging Activity. Int. J. Mol. Sci., 2012, vol. 13, pp. 8869–8881. DOI: 10.3390/ijms13078869
24. Zu Y., Wu W., Zhao X. et al. Enhancement of Solubility, Antioxidant Ability and Bioavailability of Taxifolin Nanoparticles by Liquid Antisolvent Precipitation Technique. International Journal of Pharmaceutics, 2014, vol. 471, pp. 366–376. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2014.05.049


References


1. Abad-Garcia B., Garmon-Lobato S., Berrueta L.A. Afragmentation Study of Dihydroquercetin Using Triple Quadrupole Mass Spectrometry and Its Application for Identification of Dihydroflavonols in Citrus Juices. Rapid Commun. Mass Spectrom., 2009, vol. 23, pp. 2785–2792. DOI: 10.1002/rcm.4182
2. Alexander N., Shikova O., Pozharitskaya N. et al. Nanodispersions of Taxifolin: Impact of Solid-State Properties on Dissolution Behavior. International Journal of Pharmaceutics, 2009, vol. 377, pp. 148–152. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2009.04.044
3. Beckman K.B., Ames B.N. Endogenous Oxidative Damage of mtDNA. Mutation Research. Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis, 1999, vol. 424, pp. 51–58. DOI: 10.1016/S0027-5107(99)00007-X
4. Fatkullin R., Popova N., Kalinina I. et al. Application of Ultrasound Waves for the Improvement of Particle Dispersion in Drinks. Agronomy Research, 2017, vol. 15, pp. 1295–1303.
5. Gao L., Liu G., Wang X. et al. Preparation of a Chemically Stable Quercetin Formulation Using Nanosuspension Technology. International Journal of Pharmaceutics, 2011, vol. 404, pp. 231–237. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2010.11.009
6. Krasulya O., Bogush V., Trishina V., Potoroko I. et al. Impact of Acoustic Cavitation on Food Emulsions. Ultrasounds Sonochemistry, 2016, vol. 30, pp. 98–102. DOI: 10.1016/j.ultsonch.2015.11.013
7. Krasulya O., Shestakov S., Bogush V. et al. Applications of Sonochemistry in Russian Food Processing Industry. Ultrasounds Sonochemistry, 2014, vol. 21, pp. 2112–2116. DOI:10.1016/j.ultsonch.2014.03.015
8. Lee C.W., Park N.H., Kim J.W. et al. Study of Skin Anti-Ageing and Anti-Inflammatory Effects of Dihydroquercetin, Natural Triterpenoids, and Their Synthetic Derivatives. Bioorg. Khim., 2012, vol. 38, pp. 374–381.
9. Ley R., Lozupone C.A., Hamady M. et al. Worlds Within Worlds: Evolutionof the Vertebrate Gut Microbiota. Nat. Rev. Microbiol., 2008, vol. 6, pp. 776–788. DOI: 10.1038/nrmicro1978
10. Liang L., Gao C., Luo M. et al. Dihydroquercetin (DHQ) Induced HO-1 and NQO1 Expression Against Oxidative Stress Through the Nrf2-Dependent Antioxidant Pathway. J. Agric. Food Chem., 2013, vol. 61, pp. 2755–2761. DOI:10.1021/jf304768p

11. Mittler R. Oxidative Stress, Antioxidants and Stress Tolerance. Trends in Plant Science, 2002, vol. 7 (9), pp. 405–410. DOI: 10.1016/S1360-1385(02)02312-9
12. Naumenko N.V., Kalinina I.V. Sonochemistry Effects Influence on the Adjustments of Raw Materials and Finished Goods Properties in Food Production. International Conference on Industrial Engineering, 19–20 May 2016, Chelyabinsk, pp. 691–696. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.870.691
13. Pyne D.B., West N.P., Cox A.J. Cripps Probiotics Supplementation for Athletes – Clinical and Physiological Effects. Eur J Sport Sci., 2015, vol. 15, pp. 63–72. DOI: 10.1080/17461391.2014.971879
14. Rasenack N., Müller B.W. Preparation of Microcrystals by in Situ Micronization. Powder Technology, 2004, vol. 143–144, pp. 291–296. DOI: 10.1016/j.powtec.2004.04.021
15. Rogovskii V.S., Matiushin A.I., Shimanovskii N.L. et al. Antiproliferative and Antioxidant Activity of New Dihydroquercetin Derivatives. Eksp. Klin. Farmakol., 2010, vol. 73, pp. 39–42.
16. Scalbert A., Williamson G. Dietary Intake and Bioavailability of Polyphenols. Journal of Nutrition, 2000, vol. 130 (8), pp. 2073–2085. DOI: 10.1093/jn/130.8.2073S
17. Teselkin Y.O., Babenkova I., Kolhir V. et al. Dihydroquercetin as a Means of Antioxidative Defence in Rats with Tetrachloromethane Hepatitis. Phytother. Res., 2000, vol. 14, pp. 160–162. DOI: 10.1002/(SICI)1099-1573(200005)14:3<160::AID-PTR555>3.0.CO;2-Y
18. Wang Y., Wang C., Zhao J., Ding Y. et al. A Cost-Effective Method to Prepare Curcumin Nanosuspensions with Enhanced Oral Bioavailability. Journal of Colloid and Interface Science, 2017, vol. 485, pp. 91–98. DOI: 10.1016/j.jcis.2016.09.003
19. Weidmann A.E. Dihydroquercetin: More Than Just an Impurity? Eur. J. Pharmacol., 2012, vol. 684, pp. 19–26. DOI: 10.1016/j.ejphar.2012.03.035
20. Xia D., Quan P., Piao H. et al. Preparation of Stable Nitrendipine Nanosuspensions Using the Precipitation-Ultrasoundation Method for Enhancement of Dissolution and Oral Bioavailability. European Journal of Pharmaceutical Sciences, 2010, vol. 40, pp. 325–334. DOI: 10.1016/j.ejps.2010.04.006
21. Yanga L.-J., Chenb W., MabSh.-X. et al. Host-Guest System of Taxifolin and Native Cyclodextrin or Its Derivative: Preparation, Characterization, Inclusion Mode, and Solubilization. Carbohydrate Polymers, 2011, vol. 85, pp. 629–637.DOI: 10.1016/j.carbpol.2011.03.029
22. Zhang Z.R., Zaharna A., Wong M. et al. Taxifolin Enhances Andrographolide-Induced Mitotic Arrest and Apoptosis in Human Prostate Cancer Cells via Spindle Assembly Checkpoint Activation. PLoS, 2013, vol. 8, p. 54577. DOI: 10.1371/journal.pone.0054577
23. Zu S., Yang L., Huang J. et al. Micronization of Taxifolin by Supercritical Antisolvent Process and Evaluation of Radical Scavenging Activity. Int. J. Mol. Sci., 2012, vol. 13, pp. 8869–8881. DOI: 10.3390/ijms13078869
24. Zu Y., Wu W., Zhao X. et al. Enhancement of Solubility, Antioxidant Ability and Bioavailability of Taxifolin Nanoparticles by Liquid Antisolvent Precipitation Technique. International Journal of Pharmaceutics, 2014, vol. 471, pp. 366–376. DOI: 10.1016/j.ijpharm.2014.05.049




DOI (PDF (English)): http://dx.doi.org/10.14529/hsm180309

(c) 2018 ЧЕЛОВЕК. СПОРТ. МЕДИЦИНА

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.