DE69321826T2 - Verfahren zur versehung eines nahrungsmittel mit selenium - Google Patents
Verfahren zur versehung eines nahrungsmittel mit seleniumInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung von Selen, und zwar inform von Selenat, und Nahrungsmittel, die Selenat enthalten.
- Das Element Selen (Se) tritt in vier verbreiteten Oxidationsstufen auf. Von zweien dieser Oxidationsstufen, von Selenit, das Se(IV) ist, und von Selenat, das Se(VI) ist, wird angenommen, daß sie aus einer biochemischen und medizinischen Sicht zur Verwendung in einem Nahrungsmittel verträglich sind. Elementares Selen Se(0) ist als Quelle für Selen nicht biologisch verfügbar. Selenit, wird durch relativ milde reduzierende Mittel wie beispielsweise Glucose, phosphorige Säure und Jodid sofort in Selenid, das Se(II) ist, und in elementares Selen überführt. Im Gegensatz dazu ist es schwerer, Selenat zu reduzieren als Selenit, weshalb es unwahrscheinlicher ist, ungebundenes Selen oder Selenide einschließlich Wasserstoffselenid zu bilden. Diese Stabilität des Selenats macht ein Selenatsalz zur bevorzugten chemischen Form bei der Selenbezusatzung eines Nahrungsmittels.
- Jedoch wurde zum Zwecke der Selenbezusatzung von Nahrungsmitteln in den Nahrungsmitteln Selenit verwendet. Das Beimengen von Natriumselenit zu einer vorvermischten Kombination aus Bestandteilen zur Verwendung in einem Nahrungsmittel hat viele Schwierigkeiten aufgeworfen. Diese Schwierigkeiten bestanden in der unvollständigen Auflösbarkeit der vorvermischten Kombination der Ingredienzen und in einem abscheulichen Geruch, den die vorvermischte Kombination der Ingredienzen ausströmte. Die Quelle dieser Schwierigkeiten stammte aus der Wechselwirkung von Natriumselenit mit Eisen(II)sulfat und Kupfer(II)sulfat. Beide Salze, bzw. eines von ihnen, bewirkten bei ihrem Vermahlen mit Natriumselenit die Reduktion von Natriumselenit zu einem unlöslichen rötlichen Material, von dem angenommen wird, daß es metallisches Selen ist. Von einem abstoßenden Geruch, der diesem Gemisch entströmte, wurde angenommen, daß es sich um Wasserstoffselenid handelte, das als ein Nebenprodukt derselben Redox-Reaktion gebildet wurde. Diese Schwierigkeiten können beträchtlich vermindert werden, indem besondere Mischverfahren und/oder die Verwendung von Selenat in einer vorvermischten Kombination aus Ingredienzen zur Verwendung in einem Nahrungsmittel verwendet werden.
- Zahlreiche Berichte in der Literatur haben die biologische Verfügbarkeit von Natriumselenit im Vergleich zu anderen Selenformen (Natriumselenat, Selenmethionin, Selencystein) untersucht. Groce et al. Journal of Animal Science, 33, 1149 (1971) und Olson et al. Poultry Science, 53, 403 (1973) erläutern die Instabilität von Selenitsalzen in vorvermischten Kombinationen von Ingredienzen für Nahrungsmittel, sobald die Vormischungen Zucker oder andere organische Substanzen enthalten.
- Shils et al., Zusammenfassung des 22nd Annual Meeting of the American Society for Clinical Nutrition, 1982, die im American Journal of Clinical Nutrition, 35, 829 (1982) veröffentlicht wurde, lehrt, daß Selen, das zu vollständigen parenteralen Nährlösungen (hiernach als TPN bezeichnet) als Natriumselenit hinzugegeben wird, zu einer elementaren Form reduziert wird, die unlöslich und biologisch nicht verfügbar ist. Wechselwirkungen mit Ascorbinsäure- und Mineralbestandteilen wie beispielsweise Kupfer(II) mehrerer Mineral- und Vitaminlösungen, die zu TPN hinzugefügt werden, waren nachgewiesenermaßen für die Selenverluste verantwortlich. Levander, Bulletin New York Academy of Medicine, 50, 144 (1984) vergleicht die Eigenschaften verschiedener Formen von Selen (Natriumselenit, Natriumselenat, Selenmethionin), die zur Ergänzung von TPN-Lösungen geeignet sind. Diese Veröffentlichung lehrt, daß der Hauptnachteil von Selenit in einer hohen chemischen Reaktivität begründet liegt, die das Selenit in Formulierungen instabil macht. Hohe Konzentrationen von Ascorbinsäure reduzieren das Selenit in elementares Selen, das als Nährstoffquelle beinahe völlig unverfügbar ist. Diese Reaktion kann durch Kupfer(II)ionen beschleunigt werden und weist nachgewiesenermaßen praktische Bedeutung auf, wenn Selenitlösungen bei Vorhandensein von Kupfer(II) mit einer Multivitaminlösung vermischt werden. Es scheint, als ob Natriumselenat über die meisten der besten Merkmale von beiden - sowohl von Selenit als auch von Selenmethionin - verfügt, da es eine verfügbare Selen-Nährstoffquelle ist und eine gute chemische Stabilität aufweist. Diese Veröffentlichung lehrt, daß die Hauptnachteile von Selenat die sind, daß diese Form von Selen nicht umfangreich untersucht wurde und ihr metabolisches Verhalten nicht gut charakterisiert ist, wenn es intravenös verabreicht wird.
- Korpela, Annals of Nutrition und Metabolism, 32, 347 (1988) lehrt, daß die Auswirkungen von Selenit und Selenat in Bezug auf die Serumselenkonzentrationen von Selen-verarmten Tieren bei seinen Untersuchungen für beide Formen ähnlich waren. Folglich empfiehlt er Selenat als die als geeigneter anzusehende Form zur Selen-Ergänzung, da es stabiler und ungiftiger als Selenit ist.
- Postaire et al., International Journal of Pharmaceutics, 55, 99 (1989) lehrt, daß Ascorbinsäure, vor allem bei vorliegenden Kupfer(II)ionen, Selenit in elementares Selen überführte. Diese Reaktionen wurden als für den vollständigen Verlust von Selenit in TPN-Lösungen verantwortlich angesehen. Es wurde beobachtet, daß die Reduktion von Selenit auch in Traubenzuckerlösungen auftrat, und die Ergebnisse zeigten eine erfaßbare Veränderung in der Selen-Ausbeute an, wenn eine Lösung Elektrolyte wie Phosphatsalze enthält.
- Ganther et al. Journal of Parenteral and Enteral Nutrition, 13, 185 (1989) betrifft eine Untersuchung der Reduktion von Selenit zu elementarem Selen mittels Ascorbinsäure unter Bezugnahme auf die Stabilität von Selenit in TPN-Lösungen.
- Während die vollständige Reduktion von Selenit in Ascorbinsäurelösungen auftrat, gab es keine oder nur eine geringe Reduktion von Selen in vollständigen TPN-Formeln. Diese Veröffentlichung lehrt, daß der Aminosäurebestandteil der TPN- Formel die Reduktion von Selenit in gepufferten Lösungen verhinderte, die einen pH-Wert von 5 oder mehr aufwiesen.
- Selenat wird unter keiner der oben beschriebenen experimentellen Bedingungen durch Ascorbinsäure reduziert.
- Ein erstes Beispiel für eine in der praktischen Anwendung der vorliegenden Erfindung verwendete Vormischung wird in Tabelle 1 vorgestellt, der eine Beschreibung folgt, wie die Vormischung hergestellt wird. TABELLE 1 ZUSAMMENSETZUNG DER NÄHRMITTEL-ULTRASPUREN/SPUREN- MINERALVORMISCHUNG
- Man vermenge Zinksulfat, Chrom(III)chlorid, Natriumselenat und Natriummolybdat trocken mit dem Verdünner. Man mahle die Vormischung bei hoher Geschwindigkeit durch ein Nr. 4 Band mittels Verwendung eines geeigneten Mahlwerks, wie beispielsweise einer Fitzmill. Man überführe die Vormischung in einen V-Mischer und vermenge 15 Minuten lang. Man überführe die Vormischung aus dem V-Mischer bei hoher Geschwindigkeit über ein Nr. 0 Band mittels eines geeigneten Mahlwerks wie beispielsweise einer Fitzmill mit der Prallrichtung nach vorne in einen Polyethylen-beschichteten Behälter (Mischung A). Man vermenge Eisen(II)sulfat, Kupfer(II)sulfat, Mangansulfat und Zitronensäure 15 Minuten lang durch die Verwendung eines Mischers. Man überführe die Materialien im Mischer bei hoher Geschwindigkeit über ein Nr. 0 Band mittels Verwendung eines geeigneten Mahlwerks wie beispielsweise einer Fitzmill mit Prallrichtung nach vorne in einen Polyethylen-beschichteten Behälter (Mischung B). Man vermische die Mischungen A und B eine Stunde lang im V-Mischer trocken. Man überführe die Vormischung in eine Fasertrommel.
- Ein zweites Beispiel für eine in der praktischen Anwendung der vorliegenden Erfindung verwendete Vormischung wird in Tabelle 2 vorgestellt, der eine Beschreibung folgt, wie die Vormischung hergestellt wird. TABELLE 2 ZUSAMMENSETZUNG DER NÄHRMITTEL-ULTRA-SPUREN/SPUREN- MINERALVORMISCHUNG
- Man vermenge etwa die Hälfte des Taurins mit Natriumselenat, Zinksulfat, Biotin und Mangansulfat und etwa der Hälfte des Traubenzuckers. Man mahle mit hoher Geschwindigkeit durch ein Nr. 4 Band, mittels Verwendung eines geeigneten Mahlwerks, wie beispielsweise einer Fitzmill, und überführe die Mischung in einen V-Mischer. Man vermahle den Rest des Taurins bei hoher Geschwindigkeit durch ein Nr. 4 Band mittels Verwendung eines geeigneten Mahlwerks, wie beispielsweise einer Fitzmill, mit Prallrichtung nach vorne in einen V-Mischer und man vermenge 30 Minuten lang. Man überführe die Mischerinhalte bei hoher Geschwindigkeit durch ein 0 Band mittels Verwendung eines geeigneten Mahlwerks, wie beispielsweise einer Fitzmill, mit Prallrichtung nach vorne in einen Polyethylen-beschichteten Behälter (Mischung A). Man vermahle das Niacinamid, das Calciumpantothenat, das Thiamin-Hydrochlorid, das Pyridoxin- Hydrochlorid, das Riboflavin, die Folsäure, das Eisen(II)sulfat, das Kupfer(II)sulfat, das Inositol, das Vitamin B12 und den Rest des Traubenzuckers bei hoher Geschwindigkeit durch ein Nr. 4 Band unter Verwendung eines geeigneten Mahlwerks wie beispielsweise einer Fitzmill mit Prallrichtung nach vorne in einen V-Mischer und man vermenge 30 Minuten lang. Man überführe die Mischerinhalte bei hoher Geschwindigkeit über ein 0 Band unter die Verwendung einer Fitzmill mit Prallrichtung nach vorne in einen Polyethylen-beschichteten Behälter (Mischung B). Man schnellsiebe das gemahlene Material (Mischung A und Mischung B) durch ein 16 Maschensieb in einen V-Mischer und vermenge 60 Minuten lang. Man verpacke die Vormischung.
- Es wurde festgestellt, daß Selenit gleichermaßen biologisch verfügbar wie Selenat ist. Jedoch ist von Selenit bekannt, daß es schneller als Selenat zu elementarem Selen reduziert wird, das biologisch nicht verfügbar ist. Bei einem Versuch zur Ermittlung der bevorzugten Form von Selen zur Bezusatzung von Nahrungsmitteln wurden die Absorption und die Retention von Selenit und Selenat aus einer Vitamin/Mineral- Vormischung und aus zwei behandelten Nahrungsmitteln unter Verwendung eines Rattenmodells untersucht.
- Eine Untersuchung wurde entworfen, um die mögliche Reaktivität von Selenit und Selenat aus einer Mineral/Vitamin- Vormischung auszuwerten, und es wurden Formulierungen aus der Vormischung hergestellt, die frisch zubereitet und nach 3 bis 9 Monaten der Lagerung in Ratten geprüft wurden. Bei Vorliegen von reduzierenden Substanzen in der Vormischung können theoretisch sowohl Selenit als auch Selenat zu elementarem Selen reduziert werden. Für gewöhnlich werden Selenit und Selenat beide gut aufgenommen. Solchermaßen spiegelt die kurzzeitige Retention von &sup7;&sup5;Se durch Tiere wahrscheinlich das eingenommene Selenit/Selenat wider, das in einer biologisch verfügbaren Form vorliegt.
- Selenat/Selenit, Zink und Kupfer wurden zu einer Vitamin/Mineral-Vormischung zugesetzt, die der in Tabelle 2 dargestellten ähnelt, und zwar in den folgenden Mengen:
- Ausreichende Mengen der Vormischung wurden zu den Säuglingsnahrungen Similac® mit Eisen und Isomil® hinzugegeben, um etwa 12-30 mcg Se/L im Enderzeugnis zu erzielen (zugegebenes plus enthaltenes). Similac mit Eisen und Isomil® sind im Handel erhältliche Säuglingsnahrungen und werden beide von den Ross Laboratories, einer Abteilung der Abbott Laboratories, Columbus, Ohio, hergestellt.
- Die Ergebnisse der Untersuchung zeigten, daß, wie anhand der Ganzkörper-Retention einen Tag nach der Dosierung abgeschätzt wurde, die offensichtliche Aufnahme von Selenat sowohl aus der Vormischung als auch aus den Produkten im Rahmen der gesamten Untersuchung beträchtlich größer war als die von Selenit (4% bis 15%). Die Ganzkörper-Retention 10 Tage nach der Verabreichung von beidem - Selenit und Selenat - in Ratten, denen alle Diäten verabreicht wurden, nahm während der ersten drei Monate der Lagerungsdauer bedeutend ab. Die Ganzkörper- Retention von Selenit und Selenat aus den Diätformulierungen wurden auch nach neunmonatiger Lagerung untersucht und nahm sichtbar nicht weiter ab als die nach 3 Monaten. Insgesamt lag die Ganzkörper-Retention 10 Tage nach der Selenat-Verabreichung an Ratten für die Vormischungen und die Diätformulierungen im Verlaufe der Lagerungsdauer im Vergleich zu den 42% bis 49%igen Retentionen für Selenit bei 51% bis 61%. Diese Daten bestätigten, daß Selenat für Ratten biologisch besser verfügbar blieb, wenn es der Vormischung und den verarbeiteten Formeln beigemengt wurde. Infolge der Unmöglichkeit, während der handelsüblichen Herstellung der Vormischung das Radioisotop (&sup7;&sup5;Se) beizumengen, wird angenommen, daß die für diesen Bereich der Untersuchung beobachteten Auswirkungen nicht jene erreichen, die wahrscheinlich während der kommerziellen Herstellung der Vormischung auftreten. Die Ergebnisse lassen annehmen, daß während der Verarbeitung und der frühen Lagerung vor allem in den Nahrungsmitteln einige Reaktionen stattfinden, die die sichtbare Aufnahme und Retention von Selenit und Selenat durch Ratten vermindern. In Bezug auf Selenat war dies eine überraschende Entdeckung, da angenommen wurde, daß es verglichen mit Selenit ziemlich unreaktiv sei. Obwohl während der Vormischungs- und Produktherstellung und während der Lagerungszeitspanne offenbar einige Reaktionen aufzutreten scheinen, die sowohl Selenit als auch Selenat betreffen, geben die Ergebnisse der Untersuchung zu verstehen, daß Selenat die bevorzugte Form ist, in der Se, ein Mineral, das von Tieren und Menschen benötigt wird, bereitgestellt wird.
- Die verbesserte Stabilität und die verminderte Reaktivität in einer Nährvormischung, die der in Tabelle 2 dargestellten ähnelte, wurde mithilfe der Prüfung von zwei Kinderheilkunde-Vormischungen durch unterschiedliche analytische Verfahren bestätigt. Das Gesamt-Se wurde duch die Auflösung in 2% HCl (Rd-Verfahren) gemessen, wohingegen lösliches Se bzw. dasjenige, von dem geglaubt wird, daß es löslich und nach der Zumengung zur Vitamin/Mineral-Vormischung biologisch verfügbar ist, durch die Auflösung in einem Zitronensäurelösungsverfahren (Zitronensäureverfahren) bestimmt wurde. Die Auswertungen der Menge des biologisch verfügbaren Se, das in jeder frisch hergestellten Vormischung vorliegt, die sowohl mit Selenit als auch mit Selenat hergestellt wurde, werden in Tabelle 3 gezeigt. TABELLE 3
- * Durch das Zitronensäureverfahren bestimmte Menge, dividiert durch die durch das Rd-Verfahren bestimmte Menge
- Die Ergebnisse bestätigten, daß, wenn auf ähnliche Weise wie in Tabelle 2 dargestellt, Selenat zu der Vormischung hinzugegeben wurde, nach der Herstellung der Vormischung ein beträchtlich größerer Prozentanteil des hinzugebenen Selens biologisch verfügbar war. Weniger als 5% des Selenats erschien · als unlöslich gewordenes Se, verglichen mit 16% bis 22% des Selenits.
- Bei der praktischen Anwendung der vorliegenden Erfindung wird eine Vormischung aus Selenat und Eisen(II)- und/oder Kupfer(II)salzen, die wasserlöslich sind, mit einer Quelle von Proteinen und/oder Kohlehydraten und/oder Fetten kombiniert, um ein Nahrungsmittel zu bilden. Es versteht sich, daß diese Erfindung durchgeführt werden kann, indem ein Nahrungsmittel hergestellt wird, das beispielsweise nur Kohlenhydrate, jedoch keine Proteine und Fette enthält. Ein solches Erzeugnis kann in einem solchen Zustand verzehrt werden bzw. könnte möglicherweise zum Zeitpunkt des Verzehrs mit zusätzlichen Nährstoffen ergänzt werden. Das bevorzugteste Eisen(II)salz ist Eisensulfat. Das bevorzugteste Kupfer(II)salz ist Kupfersulfat. Bei einer Ausführungsform, die am meisten bevorzugt wird, enthält die Vormischung Selenat, Eisensulfat, Kupfersulfat und Zinksulfat.
Claims (18)
1. Ein Verfahren zum Bereitstellen von Selen in einem
Nahrungsmittel, das die Herstellung einer Vormischung umfaßt,
indem Selenat mit mindestens einer Substanz kombiniert wird, die
aus der Gruppe gewählt ist, die aus wasserlöslichen Eisen(II)-
salzen und wasserlöslichen Kupfer(II)salzen besteht, und wobei
daraufhin die Vormischung mit mindestens einer Nahrungsquelle
kombiniert wird, die aus der Gruppe gewählt ist, die aus
Proteinen, Fetten und Kohlehydraten besteht, um ein
Nahrungsmittel zu bilden.
2. Ein Verfahren nach Anspruch 1 zum Bereitstellen von
Selen in einem Nahrungsmittel, worin Eisen(II)sulfat mit Selenat
kombiniert wird, um eine Vormischung herzustellen.
3. Ein Verfahren nach Anspruch 1 zum Bereitstellen von
Selen in einem Nahrungsmittel, worin Kupfersulfat mit Selenat
kombiniert wird, um eine Vormischung herzustellen.
4. Ein Verfahren nach Anspruch 1 zum Bereitstellen von
Selen in einem Nahrungsmittel, worin Eisen(II)sulfat und
Kupfersulfat mit Selenat kombiniert werden, um eine Vormischung
herzustellen.
5. Ein Verfahren nach Anspruch 1 zum Bereitstellen von
Selen in einem Nahrungsmittel, worin die Inhaltsstoffe der
Vormischung in Pulverform kombiniert werden.
6. Ein Verfahren nach Anspruch 2 zum Bereitstellen von
Selen in einem Nahrungsmittel, worin die Inhaltsstoffe der
Vormischung in Pulverform kombiniert werden.
7. Ein Verfahren nach Anspruch 3 zum Bereitstellen von
Selen in einem Nahrungsmittel, worin die Inhaltsstoffe der
Vormischung in Pulverform kombiniert werden.
8. Ein Verfahren nach Anspruch 4 zum Bereitstellen von
Selen in einem Nahrungsmittel, worin die Inhaltsstoffe der
Vormischung in Pulverform kombiniert werden.
9. Ein Verfahren nach Anspruch 4 zum Bereitstellen von
Selen in einem Nahrungsmittel, worin Zinksulfat der Vormischung
beigemengt wird; wobei alle Inhaltsstoffe der Vormischung in
Pulverform kombiniert werden.
10. Ein Nahrungsmittel, das Selen inform von Selenat
enthält, wobei das Nahrungsmittel durch folgendes Verfahren
erhältlich ist: Herstellen einer Vormischung, indem Selenat mit
mindestens einer Substanz kombiniert wird, die aus der Gruppe
gewählt ist, die aus wasserlöslichen Eisen(II)salzen und
wasserlöslichen Kupfer(II)salzen besteht, und daraufhin
Kombinieren der Vormischung mit mindestens einer Nahrungsquelle,
die aus der Gruppe gewählt ist, die aus Proteinen, Fetten und
Kohlehydraten besteht, um ein Nahrungsmittel zu bilden.
11. Ein Nahrungsmittel, das Selen inform von Selenat
enthält, und das durch das in Anspruch 10 vorgestellte Verfahren
erhältlich ist, worin Eisen(II)sulfat mit Selenat kombiniert
wird, um eine Vormischung herzustellen.
12. Ein Nahrungsmittel, das Selen inform von Selenat
enthält, und das durch das in Anspruch 10 vorgestellte Verfahren
erhältlich ist, worin Kupfersulfat mit Selenat kombiniert wird,
um eine Vormischung herzustellen.
13. Ein Nahrungsmittel, das Selen inform von Selenat
enthält, und das durch das in Anspruch 10 vorgestellte Verfahren
erhältlich ist, worin Eisen(II)sulfat und Kupfersulfat mit
Selenat kombiniert werden, um eine Vormischung herzustellen.
14. Ein Nahrungsmittel, das Selen inform von Selenat
enthält, und das durch das in Anspruch 10 vorgestellte Verfahren
erhältlich ist, worin die Inhaltsstoffe der Vormischung in
Pulverform kombiniert werden.
15. Ein Nahrungsmittel, das Selen inform von Selenat
enthält, und das durch das in Anspruch 11 vorgestellte Verfahren
erhältlich ist, worin die Inhaltsstoffe der Vormischung in
Pulverform kombiniert werden.
16. Ein Nahrungsmittel, das Selen inform von Selenat
enthält, und das durch, das in Anspruch 12 vorgestellte Verfahren
erhältlich ist, worin die Inhaltsstoffe der Vormischung in
Pulverform kombiniert werden.
17. Ein Nahrungsmittel, das Selen inform von Selenat
enthält, und das durch das in Anspruch 13 vorgestellte Verfahren
erhältlich ist, worin die Inhaltsstoffe der Vormischung in
Pulverform kombiniert werden.
18. Ein Nahrungsmittel, das Selen inform von Selenat
enthält, und das durch das in Anspruch 13 vorgestellte Verfahren
erhältlich ist, worin Zinksulfat der Vormischung beigemengt
wird, wobei alle Inhaltsstoffe der Vormischung in Pulverform
kombiniert werden.
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