BRPI0212399B1 - ENHANCEMENT OF SOLUBILITY OF IRON AMINOACID AND IRON PROTEIN - Google Patents
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Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "REALCE DA SOLUBILIDADE DE QUELADOS DE AMINOÁCIDO DE FERRO E PROTEI-NADOS DE FERRO".Report of the Invention Patent for "ENHANCEMENT OF IRON AMINO ACID CHELES AND IRON PROTECTORS".
Campo da Invenção A presente invenção é atraída para métodos de prolongamento e/ou melhora da solubilidade de quelados de aminoácido de ferro e protei-nados de ferro durante períodos prolongados de tempo, bem como solubili-zar quelados de aminoácido de ferro de outro modo menos solúveis ou insolúveis e proteinados de ferro.Field of the Invention The present invention is drawn to methods of prolonging and / or improving the solubility of iron amino acid chelates and iron proteases over extended periods of time, as well as solubilizing otherwise less iron amino chelates. soluble or insoluble and proteinated iron.
Fundamento da Invenção Os quelados de aminoácido são geralmente produzidos pela reação entre os α-aminoácidos e íons de metal tendo uma valência de dois ou mais para formar uma estrutura de anel. Em uma tal reação, a carga elétrica positiva do íon de metal é neutralizada pelos elétrons disponíveis através dos grupos de amino livre ou carboxilato do a-aminoácido.Background of the Invention Amino acid chelates are generally produced by the reaction between α-amino acids and metal ions having a valence of two or more to form a ring structure. In such a reaction, the positive electrical charge of the metal ion is neutralized by the available electrons through the free amino or carboxylate groups of the α-amino acid.
Tradicionalmente, o termo "quelado" tem sido livremente definido como uma combinação de um íon metálico ligado a um ou mais ligandos formando estruturas de anel heterocíclico. Sob esta definição, a formação de quelado através da neutralização das cargas positivas dos íons de metal divalentes pode ser através da formação de ligação iônica, covalente ou co-valente coordenada. Uma definição mais moderna e alternativa do termo "quelado" requer que o íon de metal seja ligado ao ligando somente por ligações covalentes coordenadas formando um anel heterocíclico. Em quaisquer dos dois casos, ambas definições descrevem um íon de metal e um ligando formando um anel heterocíclico.Traditionally, the term "chelated" has been loosely defined as a combination of a metal ion attached to one or more ligands forming heterocyclic ring structures. Under this definition, chelation formation by neutralizing the positive charges of divalent metal ions can be through coordinated ionic, covalent or co-valiant bond formation. A more modern and alternative definition of the term "chelated" requires that the metal ion be bound to the ligand only by coordinated covalent bonds forming a heterocyclic ring. In either case, both definitions describe a metal ion and a ligand forming a heterocyclic ring.
Um quelado é uma estrutura definida resultante dos requerimentos precisos da síntese. As condições apropriadas devem estar presentes que a quelação ocorra, incluindo relação molar apropriada do ligando para íons de metal, pH, e solubilidade dos reagentes. Para quelação ocorrer, todos os componentes são geralmente dissolvidos na solução e são ou ionizados ou de configuração eletrônica apropriada para que a ligação covalente coordenada e/ou a ligação iônica entre o ligando e o íon de metal ocorra. A quelação pode ser confirmada e diferenciada de misturas de componentes por espectros infravermelhos através da comparação do prolongamento das ligações ou modificação da absorção causada pela formação da ligação. Quando aplicado no campo de nutrição de mineral, existem dois produtos supostamente "quelados" que são comercialmente utilizados. O primeiro é referido como um "proteinado de metal". A Associação Americana de Oficiais de Controle de Alimento (AAFCO) tem definido um "proteinado de metal" como o produto resultante da quelação de um sal solúvel com aminoácidos e/ou proteína parcialmente hidrolisada. Tais produtos são referidos como o proteinado de metal específico, por exemplo, proteinado de cobre, proteinado de zinco, etc. Algumas vezes, os proteinados de metal são ainda referidos como quelados de aminoácidos, contudo esta caracterização não é completamente exata. O segundo produto, referido como "quelados de aminoácido", quando apropriadamente formado, é um produto estável tendo um ou mais anéis de cinco membros formados por uma reação entre o aminoácido e o metal. Especificadamente, o oxigênio de carboxila e o grupo α-amino do aminoácido cada liga-se com o íon de metal. Um tal anel de cinco membros é definido pelo átomo de metal, o oxigênio de carboxila, o carbono de carbonila, o nitrogênio α-amino e α-carbono. A atual estrutura dependerá da relação em mol do ligando para metal e se o oxigênio de carboxila forma uma ligação covalente coordenada ou uma ligação iônica com o íon de metal. Geralmente, a relação molar do ligando para metal é pelo menos 1:1 e é preferivelmente 2:1 ou 3:1. Entretanto, em certos casos, a relação pode ser 4:1. Mais tipicamente, um quelado de aminoácido pode ser representado em uma relação molar de ligando para metal de 2:1 de acordo com a Fórmula I como segue: Fórmula IA chelate is a defined structure resulting from the precise requirements of synthesis. Appropriate conditions should be present for chelation to occur, including appropriate ligand molar ratio for metal ions, pH, and solubility of reagents. For chelation to occur, all components are generally dissolved in the solution and are either ionized or electronically configured so that coordinated covalent bonding and / or ionic bonding between the ligand and the metal ion occurs. Chelation can be confirmed and differentiated from component mixtures by infrared spectra by comparing the prolongation of bonds or modification of absorption caused by bond formation. When applied in the field of mineral nutrition, there are two supposedly "chelated" products that are commercially used. The former is referred to as a "metal protein". The American Association of Food Control Officers (AAFCO) has defined a "metal protein" as the product resulting from the chelation of a soluble salt with amino acids and / or partially hydrolyzed protein. Such products are referred to as metal specific protein, e.g. copper protein, zinc protein, etc. Sometimes metal proteinates are still referred to as amino acid chelates, however this characterization is not completely accurate. The second product, referred to as "amino acid chelates", when appropriately formed, is a stable product having one or more five membered rings formed by a reaction between amino acid and metal. Specifically, the carboxyl oxygen and α-amino group of the amino acid each binds with the metal ion. Such a five membered ring is defined by the metal atom, carboxyl oxygen, carbonyl carbon, α-amino and α-carbon nitrogen. The actual structure will depend on the mol ratio of the ligand to metal and whether the carboxyl oxygen forms a coordinated covalent bond or an ionic bond with the metal ion. Generally, the molar ratio of the ligand to metal is at least 1: 1 and is preferably 2: 1 or 3: 1. However, in certain cases, the ratio may be 4: 1. More typically, an amino acid chelate may be represented in a 2: 1 molar ligand to metal ratio according to Formula I as follows: Formula I
Fórmula XFormula X
Na fórmula acima, as linhas pontilhadas representam as ligações covalentes coordenadas, as ligações covalentes, ou ligações iônicas. Além disso, quando R é Η, o aminoácido é glicina, que é o mais simples dos α-aminoácidos. Entretanto, R pode ser representativo de qualquer outra cadeia lateral resultando em qualquer dos outros vinte ou então aminoácidos de ocorrência natural, derivados de proteínas. Todos os aminoácidos têm a mesma configuração quanto ao posicionamento do oxigênio de carboxila e do nitrogênio α-amino com respeito ao íon de metal. Em outras palavras, o anel quelado é definido pelos mesmos átomos em cada caso, ainda que o grupo da cadeia lateral R possa variar. A Associação Americana de Oficiais de Controle de Alimento (AAFCO) tem também emitido uma definição para quelados de aminoácido. É oficialmente definido como o produto resultante da reação de um íon de metal de um sal de metal solúvel com aminoácidos tendo uma relação molar de um mol de metal para um a três (preferivelmente dois) moles de aminoácidos para formar ligações covalentes coordenadas. O peso médio dos aminoácidos hidrolisados deve ser aproximadamente 150 e o peso molecular resultante do quelado não deve exceder 800. Os produtos são identificados pelo metal específico formando o quelado, por exemplo, quelado de aminoácido de ferro, quelado de aminoácido de cobre, etc. A razão pela qual um átomo de metal pode aceitar ligações além do estado de oxidação do metal é devido à natureza da quelação. Por exemplo, no grupo α-amino de um aminoácido, o nitrogênio contribui igualmente com os elétrons empregados na ligação. Esses elétrons enchem os espaços disponíveis nos d-orbitais formando uma ligação covalente coordenada. Desse modo, um íon de metal com uma valência normal de +2 pode estar ligado por quatro ligações quando totalmente quelado. Neste caso, o quelado pode ser completamente saciado pelos elétrons de ligação e a carga no átomo de metal (bem como na molécula total) pode ser zero. Como anteriormente declarado, é possível que o íon de metal esteja ligado ao oxigênio de carboxila ou pelas ligações covalentes coordenadas ou por ligações iônicas. Entretanto, o íon de metal é preferivelmente ligado ao grupo a- amino por ligações covalentes coordenadas somente.In the above formula, dotted lines represent coordinate covalent bonds, covalent bonds, or ionic bonds. Also, when R is Η, the amino acid is glycine, which is the simplest of α-amino acids. However, R may be representative of any other side chain resulting in any of the other twenty or so naturally occurring amino acids derived from proteins. All amino acids have the same configuration for the positioning of carboxyl oxygen and α-amino nitrogen with respect to metal ion. In other words, the chelated ring is defined by the same atoms in each case, although the side chain group R may vary. The American Association of Food Control Officers (AAFCO) has also issued a definition for amino acid chelates. It is officially defined as the product resulting from the reaction of a metal ion of an amino acid soluble metal salt having a molar ratio of one mol of metal to one to three (preferably two) moles of amino acids to form coordinated covalent bonds. The average weight of hydrolysed amino acids should be approximately 150 and the resulting molecular weight of chelate should not exceed 800. Products are identified by the specific metal forming the chelate, for example iron amino acid chelate, copper amino acid chelate, etc. The reason a metal atom can accept bonds beyond the oxidation state of the metal is due to the nature of chelation. For example, in the α-amino group of an amino acid, nitrogen contributes equally to the electrons employed in the bond. These electrons fill the available spaces in the d-orbitals to form a coordinated covalent bond. Thus, a metal ion with a normal valence of +2 can be bonded by four bonds when fully chelated. In this case, the chelate can be completely quenched by the binding electrons and the charge on the metal atom (as well as the total molecule) can be zero. As stated above, it is possible that the metal ion is bound to carboxyl oxygen or by coordinated covalent bonds or by ionic bonds. However, the metal ion is preferably attached to the α-amino group by coordinated covalent bonds only.
Os quelados de aminoácido podem também ser formado empregando ligandos de peptídeo ao invés de aminoácidos únicos. Esses fre-qüentemente estarão na forma de dipeptídeos, tripeptídeos, e algumas vezes, tetrapeptídeos porque os ligandos maiores têm um peso molecular que é muito maior para assimilação direta do quelado formado. Geralmente, os ligandos de peptídeo serão derivados pela hidrólise de proteína. Entretanto, os peptídeos preparados por técnicas sintéticas convencionais ou engenharia genética podem também ser empregados. Quando um ligando é um di-ou tripeptídeo, um radical da fórmula [C(0)CHRNH]c H substituirá um dos hidrogênios ligados ao átomo de nitrogênio na Fórmula 1. R, como definido na Fórmula 1, pode ser H, ou o resíduo de qualquer outro aminoácido de ocorrência natural e e pode ser um número inteiro de 1, 2 ou 3. Quando e for 1 o ligando será um dipeptídeo, quando e for 2 o ligando será um tripeptídeo e assim por diante. A estrutura, química e biodisponibilidade dos quelados de aminoácido são bem documentadas na literatura, por exemplo Ashmead e outros, Chelated Mineral Nutrition (1982), Chas. C. Thomas Publishers, Sprin-gfield, III.; Ashmead e outros, Intestinal Absorption of Metal lons, (1985), Chas. C. Thomas Publishers, Springfield, III.; Ashmead e outros, Foliar Fee-ding of Plants with Amino Acid Chelates, (1986), Noyes Publications, Park Ridge, N.J.; Patentes U.S. Nos 4.020.158, 4.167.564, 4.216.143, 4.216.144, 4.599.152, 4.774.089, 4.830.716, 4.863.898, 4.725.427, e outras.Amino acid chelates may also be formed by employing peptide ligands rather than single amino acids. These will often be in the form of dipeptides, tripeptides, and sometimes tetrapeptides because the larger ligands have a molecular weight that is much higher for direct assimilation of the chelate formed. Generally, peptide ligands will be derived by protein hydrolysis. However, peptides prepared by conventional synthetic techniques or genetic engineering may also be employed. When a ligand is a di- or tripeptide, a radical of the formula [C (O) CHRNH] and H will replace one of the nitrogen-bonded hydrogens in Formula 1. R, as defined in Formula 1, may be H, or the residue of any other naturally occurring amino acid ee may be an integer of 1, 2 or 3. When e is 1 the ligand will be a dipeptide, when e is 2 the ligand will be a tripeptide and so on. The structure, chemistry and bioavailability of amino acid chelates are well documented in the literature, for example Ashmead et al., Chelated Mineral Nutrition (1982), Chas. C. Thomas Publishers, Sprinnfield, III .; Ashmead et al., Intestinal Absorption of Metal Lons, (1985), Chas. C. Thomas Publishers, Springfield, III .; Ashmead et al., Leaf-Fee Ding of Plants with Amino Acid Chelates, (1986), Noyes Publications, Park Ridge, N.J .; U.S. Patents Nos. 4,020,158, 4,167,564, 4,216,143, 4,216,144, 4,599,152, 4,774,089, 4,830,716, 4,863,898, 4,725,427, and others.
Uma vantagem de quelados de aminoácidos no campo de nutrição mineral é atribuída ao fato de que esses quelados são facilmente absorvidos no intestino e células mucosas através do transporte ativo. Em outras palavras os minerais podem ser absorvidos junto com os aminoácidos uma vez que uma única unidade utiliza os aminoácidos como moléculas veículo. Portanto, os problemas associados com a competição de íons para sítios ativos e a supressão de elementos minerais nutritivos específicos por outros podem ser evitados. Isto é especialmente verdadeiro para os compostos tal como sulfato de ferro que são tipicamente liberados em quantidades relati- vamente grandes para que o corpo absorva uma quantidade apropriada. Isto é significante porque grandes quantidades freqüentemente causam náuseas e outros desconfortos bem como produz um paladar indesejável.An advantage of amino acid chelates in the field of mineral nutrition is attributed to the fact that these chelates are easily absorbed in the intestine and mucous cells through active transport. In other words, minerals can be absorbed along with amino acids since a single unit uses amino acids as carrier molecules. Therefore, problems associated with ion competition to active sites and the suppression of specific nutrient minerals by others can be avoided. This is especially true for compounds such as iron sulphate that are typically released in relatively large amounts so that the body absorbs an appropriate amount. This is significant because large amounts often cause nausea and other discomfort as well as produce an undesirable taste.
Na seleção de uma fonte de ferro para fortificação do alimento, a cor e paladar da fonte de ferro é uma consideração principal. Isto é particularmente verdadeiro quando as comidas fortificantes são de cor clara. Tipicamente, o ferro elementar e sais de ferro têm sido empregados para a fortificação do alimento, e ambos têm geralmente produzido alimento sem sabor e sem cor, dependendo da quantidade de fortificante de ferro adicionada. Por causa dessas e outras limitações, mesmo algumas formas altamente biodisponíveis de ferro podem não ser desejáveis para utilizar. Por exemplo, embora os sulfatos ferrosos sejam muito solúveis com biodisponibilidade razoável, eles freqüentemente resultam em comidas sem paladar e sem cor. Isto é porque quando os sais de ferro solúveis são adicionados às matrizes do alimento, particularmente às soluções ou ao alimento úmido, há uma grande propensão do ferro reagir com um ou mais componentes da solução ou alimento úmido. Quando o ferro reage, o sabor e a cor podem ser modificados. Isto torna a inclusão de ferro em soluções ou alimentos muito úmidos um problema significante. Uma vez que a fortificação com ferro é desejável em muitos casos, até mesmo mandatos por lei em alguns casos, seria desejável fornecer um fortificante de ferro que possa ser adicionado na comida, particularmente a uma solução ou comida úmida, sem produzir os efeitos negativos mencionados acima. A quelação pode fornecer essas vantagens. A quelação do ferro com certos ligandos é uma alternativa para manter a solubilidade do ferro. Entretanto, a seleção de um ligando com uma estabilidade desejável constante é importante. Quando o ferro é quela-do com ácido ascórbico ou ácido cítrico, a estabilidade resultante do quela-do é relativamente baixa. Devido à estabilidade ser baixa, a reação indese-jada entre o ferro e certos ingredientes de alimento ocorre. Desse modo o quelado de ferro com ligandos que têm uma estabilidade baixa constante não fornece proteção adequada ao ferro quando misturado com matrizes de alimento, e desse modo, o quelado não reterá solubilidade suficiente.In selecting an iron source for food fortification, the color and taste of the iron source is a major consideration. This is particularly true when fortifying foods are light in color. Typically, elemental iron and iron salts have been employed for food fortification, and both have generally produced tasteless and colorless food, depending on the amount of iron fortifier added. Because of these and other limitations, even some highly bioavailable forms of iron may not be desirable to use. For example, while ferrous sulphates are very soluble with reasonable bioavailability, they often result in tasteless, colorless foods. This is because when soluble iron salts are added to food matrices, particularly solutions or wet food, there is a great propensity for iron to react with one or more components of the wet food solution or food. When iron reacts, the taste and color may change. This makes the inclusion of iron in very moist foods or solutions a significant problem. Since iron fortification is desirable in many cases, even mandates by law in some cases, it would be desirable to provide an iron fortifier that can be added to food, particularly to a solution or wet food, without producing the negative effects mentioned. above. Chelation can provide these advantages. Iron chelation with certain ligands is an alternative to maintain iron solubility. However, selecting a ligand with a constant desirable stability is important. When iron is chelated with ascorbic acid or citric acid, the resulting stability of chelate is relatively low. Because stability is low, the unwanted reaction between iron and certain food ingredients occurs. Thus iron chelate with ligands having a constant low stability does not provide adequate protection to iron when mixed with food matrices, and thus chelate will not retain sufficient solubility.
Outros ligandos de quelado, tal como EDTA, mantêm também a solubilidade do ferro e previnem a reação do cátion de ferro com os ingredientes de alimento. Isto é, porque o EDTA forma um quelado com o ferro que tem uma estabilidade muito elevada constante, desse modo mantendo o ferro em uma forma seqüestrada na presença de várias matrizes de comida. Entretanto, o problema associado com os quelados de EDTA de ferro, apesar de favoravelmente absorvido no sangue pelos intestinos, resulta desta estabilidade elevada. Mais especificada mente, a estabilidade é tão elevada que o corpo não pode facilmente retirar o ferro para longe do ligando. Além disso, se o íon de metal e o ligando de EDTA são separados, o EDTA é um tal agente de quelação forte que pode atualmente causar danos ao corpo. Portanto, ainda que um tal quelado evite os prblemas de descoloração e/ou sabor desagradável do alimento fortificado, as desvantagens associadas com o uso de EDTA superam as vantagens.Other chelate ligands, such as EDTA, also maintain iron solubility and prevent the reaction of iron cation with food ingredients. This is because EDTA forms a chelate with iron that has a very high constant stability, thereby keeping the iron in a sequestered form in the presence of various food matrices. However, the problem associated with iron EDTA chelates, although favorably absorbed into the blood by the intestines, results from this high stability. More specifically, the stability is so high that the body cannot easily pull the iron away from the ligand. In addition, if the metal ion and EDTA ligand are separated, EDTA is one such strong chelating agent that can currently cause damage to the body. Therefore, while such a chelate avoids the discoloration and / or unpleasant taste problems of fortified food, the disadvantages associated with the use of EDTA outweigh the advantages.
Quando o ferro é quelado pelos aminoácidos ou peptídeos pequenos, particularmente com ligandos de aminoácido em uma relação molar de ligando para metal de 2:1, esses ligandos tendem a manter o ferro solúvel quando adicionado ao máximo de comida. O corpo é também capaz de absorver e metabolizar essas formas de quelado eficientemente. Entretanto, a solubilidade de um quelado de aminoácido de ferro ou proteinado de ferro tende a diminuir durante um tempo prolongado quando o quelado de aminoácido de ferro ou proteinado de ferro é adicionado a certos alimentos, particularmente aqueles com um teor de umidade elevado. Além disso, os quelados de aminoácido de ferro e proteinados de ferro tendo uma relação molar de ligando para metal de cerca de 3:1 são muito menos solúveis do que os quelados de aminoácido de 2:1.When iron is chelated by small amino acids or peptides, particularly with amino acid ligands at a 2: 1 ligand-to-metal molar ratio, these ligands tend to keep iron soluble when added to maximum food. The body is also able to absorb and metabolize these chelated forms efficiently. However, the solubility of an iron amino acid chelate or iron protein tends to decrease over an extended period of time when iron amino acid chelate or iron protein chelate is added to certain foods, particularly those with a high moisture content. In addition, iron amino acid chelates and iron proteinates having a ligand-to-metal molar ratio of about 3: 1 are much less soluble than 2: 1 amino acid chelates.
Como tal seria desejável fornecer um método para realçar a solubilidade do prolongamento dos quelados de aminoácido de ferro e proteinados de ferro aumentando-se o tempo em que o quelado permanece solúvel e/ou solubiliza de outros modo quelados menos solúveis ou insolúveis, mesmo na presença de um açúcar tal como glicose ou sacarose.As such it would be desirable to provide a method for enhancing the solubility of the prolongation of iron amino acid chelates and iron proteinates by increasing the time that the chelate remains soluble and / or otherwise solubilizes less soluble or insoluble chelates, even in the presence. of a sugar such as glucose or sucrose.
Sumário da Invenção Um método para realçar a solubilidade dos quelados de amino-ácido de ferro e proteinados de ferro é divulgado o qual compreende misturar uma quantidade eficaz de uma agente de solubilização com um quelado de aminoácido de ferro ou proteinado de ferro tendo uma relação molar de ligando para metal de cerca de 1:1 a 4:1, preferivelmente de cerca de 2:1 a 3:1. Alternativamente, um método para realçar a solubilidade de um complexo de açúcar e proteinado de ferro ou quelado de aminoácido de ferro compreende misturar uma quantidade eficaz de um agente de solubilização de ácido orgânico no referido complexo de açúcar e proteinado de ferro ou quelado de aminoácido de ferro. Além disso, um método para realçar a solubilidade de uma solução aquosa contendo proteinado de ferro ou quelado de aminoácido de ferro na presença de um açúcar compreende misturar uma quantidade eficaz de um agente de solubilização de ácido orgânico na solução de proteinado de ferro ou quelado de aminoácido de ferro aquosa antes de adicionar o açúcar à solução.Summary of the Invention A method for enhancing the solubility of iron amino acid chelates and iron proteinates is disclosed which comprises mixing an effective amount of a solubilizing agent with an iron amino acid chelate or iron protein having a molar ratio. of metal ligand from about 1: 1 to 4: 1, preferably from about 2: 1 to 3: 1. Alternatively, a method for enhancing the solubility of an iron or iron amino acid chelate protein and sugar complex comprises mixing an effective amount of an organic acid solubilizing agent in said iron or iron amino chelate sugar and protein complex. iron. In addition, a method for enhancing the solubility of an aqueous solution containing iron protein or iron amino chelate in the presence of a sugar comprises mixing an effective amount of an organic acid solubilizing agent in the iron protein or chelate solution of aqueous iron amino acid before adding sugar to the solution.
Descrição Detalhada da Invenção Antes que a presente invenção seja divulgada e descrita, é para ser entendido que, esta invenção não está limitada aos materiais e etapas do processo particular divulgados aqui porque tais materiais e etapas do processo podem variar algumas vezes. É também para ser entendido que a terminologia empregada aqui é empregada para a descrição particular das modalidades somente. Os termos não são pretendidos serem limitantes porque o escopo da presente invenção é pretendido ser limitado somente pelas reivindicações anexas e equivalentes destes.Detailed Description of the Invention Before the present invention is disclosed and described, it is to be understood that this invention is not limited to the particular materials and process steps disclosed herein because such materials and process steps may vary sometimes. It is also to be understood that the terminology employed herein is employed for the particular description of embodiments only. The terms are not intended to be limiting because the scope of the present invention is intended to be limited only by the appended and equivalent claims thereof.
Deve ser observado que, quando empregadas nesta especificação e nas reivindicações anexas, as formas singulares "um" "uma" e "o", "a" incluem plurais referentes a menos que o conteúdo claramente ordene de outro modo. A frase "realçar a solubilidade" refere-se a melhora da solubilidade no prolongamento dos quelados de aminoácido de ferro e proteinados de ferro, mesmo na presença de um açúcar, ou quando complexos com um açúcar. Isto pode ser visível prolongando-se o tempo de solubilidade de um proteinado de ferro ou quelado de aminoácido de ferro solúvel ou solubili-zando um proteinado de ferro ou quelado de aminoácido de ferro de outro modo menos solúvel ou insolúvel. O termo "quelado de aminoácido" é pretendido abranger ambas definições tradicionais e as definições mais modernas de quelados como citadas anteriormente. Especificadamente, para os propósitos da presente invenção, o quelado é pretendido incluir íons de metal ligados a ligandos de aminoácidos ou proteináceos formando anéis heterocíclicos. As ligações podem ser covalentes coordenadas, covalentes, e/ou iônicas no grupo de oxigênio de carboxila. Entretanto, no grupo de α-amino, a ligação é tipicamente uma ligação covalente coordenada. O termo ‘"proteinado" quando referindo-se a um proteinado de ferro é pretendido incluir compostos onde o ferro é quelado ou complexo por proteína parcialmente hidrolisada ou hidrolisada formando um anel heterocí-clico. As ligações covalentes coordenadas, ligações covalentes e/ou ligações iônicas podem estar presentes na estrutura de complexo/ quelado ou quelado. O método da presente invenção envolve realce da solubilidade dos quelados de aminoácido de ferro e proteinados de ferro (a) prolongan-do-se a solubilidade de um proteinado ou quelado de aminoácido de ferro solúvel e/ou (b) solubilizando-se um proteinado ou quelado de aminoácido de ferro de outro modo menos solúvel ou insolúvel. O método para realçar a solubilidade do quelado de aminoácido de ferro e proteinados de ferro compreende misturar uma quantidade eficaz de um agente de solubilização com um ou mais quelados de aminoácido ou proteinado de ferro tendo uma relação molar de ligando para metal de cerca de 1:1 a 4:1, preferivelmente de cerca de 2:1 a 3:1. O agente de solubilização de ácido orgânico pode ser selecionado a partir do grupo consistindo em ácido acético, ácido ascórbico, ácido cítrico, ácido láctico, ácido málico, ácido succínico, e combinações destes.It should be noted that, when employed in this specification and the appended claims, the singular forms "one" "one" and "o", "a" include plural referents unless the content clearly dictates otherwise. The phrase "enhancing solubility" refers to improved solubility in prolonging iron amino acid chelates and iron proteinates, even in the presence of a sugar, or when complexed with a sugar. This can be seen by extending the solubility time of an iron soluble iron amino acid chelate or chelate or by solubilizing an otherwise less soluble or insoluble iron amino acid chelate or protein. The term "amino acid chelate" is intended to encompass both traditional definitions and the most modern definitions of chelates as cited above. Specifically, for the purposes of the present invention, chelation is intended to include metal ions bound to amino acid or proteinaceous ligands forming heterocyclic rings. The bonds may be coordinated, covalent, and / or ionic covalents in the carboxyl oxygen group. However, in the α-amino group, the bond is typically a coordinated covalent bond. The term "protein" when referring to an iron protein is intended to include compounds wherein the iron is chelated or complexed by partially hydrolyzed or hydrolyzed protein forming a heterocyclic ring. Coordinated covalent bonds, covalent bonds and / or ionic bonds may be present in the complex / chelated or chelated structure. The method of the present invention involves enhancing the solubility of iron amino acid chelates and iron proteinates (a) extending the solubility of a soluble iron amino acid protein or chelate and / or (b) solubilizing a proteinate. or otherwise less soluble or insoluble iron amino acid chelate. The method for enhancing the solubility of iron amino acid chelate and iron proteinates comprises mixing an effective amount of a solubilizing agent with one or more amino acid chelates or iron protein having a ligand to metal molar ratio of about 1: 1 to 4: 1, preferably from about 2: 1 to 3: 1. The organic acid solubilizing agent may be selected from the group consisting of acetic acid, ascorbic acid, citric acid, lactic acid, malic acid, succinic acid, and combinations thereof.
Para ilustrar várias modalidades preferidas, os seguintes proce- dimentos são úteis na determinação de quanto de cada ácido orgânico pode ser adicionado ao quelado de ferro a fim de realçar a solubilidade. Se o ácido ascórbico está sendo adicionado ao quelado de aminoácido de ferro ou proteinado de ferro, a relação de teor de ácido ascórbico para ferro pode ser de cerca de 5:1 a 1:1 em peso. Se o ácido cítrico está sendo adicionado ao quelado de aminoácido de ferro ou proteinado de ferro, a relação de teor de ácido cítrico para ferro pode ser de cerca de 3:1 a 1:1 em peso. Do mesmo modo, para ácido acético, a relação de teor de ácido orgânico para ferro pode ser de cerca de 3:1 a 1:1 em peso; para ácido láctico, a relação de teor de ácido orgânico para ferro pode ser de cerca de 3:1 a 1:1 em peso ; para ácido málico, a relação de teor de ácido orgânico para ferro pode ser de cerca de 3:1 a 1:1 em peso; e para ácido succínico, a relação de teor de ácido orgânico para ferro pode ser de cerca de 3:1 as 1:1 em peso.To illustrate various preferred embodiments, the following procedures are useful in determining how much of each organic acid can be added to iron chelate in order to enhance solubility. If ascorbic acid is being added to the iron amino acid chelate or iron protein, the ratio of ascorbic acid to iron content may be from about 5: 1 to 1: 1 by weight. If citric acid is being added to the iron amino acid chelate or iron protein, the ratio of citric acid to iron content may be from about 3: 1 to 1: 1 by weight. Similarly, for acetic acid, the ratio of organic acid to iron content may be from about 3: 1 to 1: 1 by weight; for lactic acid, the ratio of organic acid to iron content may be from about 3: 1 to 1: 1 by weight; for malic acid, the ratio of organic acid to iron content may be from about 3: 1 to 1: 1 by weight; and for succinic acid, the ratio of organic acid to iron content may be from about 3: 1 to 1: 1 by weight.
Embora essas faixas de relação sejam úteis na prática da invenção, a invenção não está limitada por seus valores. Qualquer desses ácidos orgânicos pode ser empregado fora dessas faixas preferidas com uma utilidade mais limitada. Além disso, os ácidos podem ser combinados. Por exemplo, ácido ascórbico e ácido cítrico podem ser adicionado em combinação tendo uma relação molar de ácido ascórbico para ácido cítrico de cerca de 10:1 a 1:1, e onde a relação de teor de peso de agente de solubilização para ferro total é de cerca de 5:1 a 1:1.Although these relationship ranges are useful in the practice of the invention, the invention is not limited by their values. Any of these organic acids may be employed outside these preferred ranges with a more limited utility. In addition, acids can be combined. For example, ascorbic acid and citric acid may be added in combination having a molar ratio of ascorbic acid to citric acid from about 10: 1 to 1: 1, and where the weight ratio of solubilizing agent to total iron is from about 5: 1 to 1: 1.
Preferivelmente, o quelado de aminoácido de ferro ou proteinado de ferro e o agente de solubilização podem ser homogeneamente misturados juntos na forma particulada para serem subseqüentemente hidratados para fortificação do alimento. Entretanto, o quelado de aminoácido de ferro ou proteinado de ferro e o agente de solubilização podem ser hidratados antes da etapa de mistura, formando uma mistura líquida exceto uma mistura particulada. Além disso, outras combinações são também possíveis tal como misturar o quelado de aminoácido de ferro ou proteinado de ferro em uma forma particulada com o agente de solubilização em uma forma líquida, ou inversamente, misturando o quelado de aminoácido de ferro ou proteinado de ferro em uma forma líquida com o agente de solubilização em uma forma particulada.Preferably, the iron amino acid or iron protein chelate and solubilizing agent may be homogeneously mixed together in particulate form to be subsequently hydrated for food fortification. However, the iron amino acid or iron protein chelate and solubilizing agent may be hydrated prior to the mixing step, forming a liquid mixture except a particulate mixture. In addition, other combinations are also possible such as mixing iron amino acid chelate or iron protein in a particulate form with solubilizing agent in a liquid form, or conversely by mixing iron amino acid chelate or iron protein in a liquid form with the solubilizing agent in a particulate form.
Um método para realçar a solubilidade de um complexo de açúcar e proteinado de ferro ou quelado de aminoácido de ferro é também divulgado o qual compreende misturar uma quantidade eficaz de um agente de solubilização de ácido orgânico em um complexo de açúcar e proteinado de ferro ou quelado de aminoácido de ferro. O complexo de açúcar e proteinado de ferro ou quelado de aminoácido de ferro a ser solubilizado geralmente compreende ferro, um aminoácido ou ligando de proteinado, e um açúcar tal como glicose e/ou sacarose.A method for enhancing the solubility of an iron amino acid chelated sugar and protein complex is also disclosed which comprises mixing an effective amount of an organic acid solubilizing agent into an iron or chelated sugar and protein complex. of iron amino acid. The iron and iron amino acid chelate protein and protein complex to be solubilized generally comprises iron, an amino acid or protein ligand, and a sugar such as glucose and / or sucrose.
Adicionalmente, um método para realçar a solubilidade de uma solução aquosa contendo proteinado de ferro ou quelado de aminoácido de ferro na presença de um açúcar é divulgado o qual compreende misturar uma quantidade eficaz de um agente de solubilização de ácido orgânico na solução de proteinado de ferro ou quelado de aminoácido de ferro aquosa antes de adicionar o açúcar à solução.Additionally, a method for enhancing the solubility of an aqueous solution containing iron protein or iron amino chelate in the presence of a sugar is disclosed which comprises mixing an effective amount of an organic acid solubilizing agent in the iron protein solution. or aqueous iron amino acid chelate before adding sugar to the solution.
Em ambos esses métodos envolvendo um quelado de aminoácido de ferro ou proteinado de ferro e um açúcar, a relação molar de ligando para ferro pode ser de cerca de 1:1 a 4:1, preferivelmente 2:1 a 3:1, e a relação molar do teor de açúcar para ferro pode ser de cerca de 1:1 a 3:1. Novamente, o agente de solubilização pode ser selecionado a partir do grupo consistindo em ácido cítrico, ácido acético, ácido ascórbico, ácido láctico, ácido málico, ácido succínico e combinações destes, e a relação em peso de teor de agente de solubilização para ferro pode ser de cerca de 4:1 a 1:1. Exemplos Os seguintes exemplos ilustram este método preparativo. Os seguintes exemplos não devem ser considerados como limitações da presente invenção, porém devem meramente ensinar como fazer o melhor quelado de aminoácido conhecido com base em dados experimentais correntes.In both of these methods involving an iron amino acid or iron protein chelate and a sugar, the molar ratio of ligand to iron may be from about 1: 1 to 4: 1, preferably 2: 1 to 3: 1, and the The molar ratio of sugar to iron content can be from about 1: 1 to 3: 1. Again, the solubilizing agent may be selected from the group consisting of citric acid, acetic acid, ascorbic acid, lactic acid, malic acid, succinic acid and combinations thereof, and the weight ratio of solubilizing agent content to iron may be. be from about 4: 1 to 1: 1. Examples The following examples illustrate this preparative method. The following examples should not be construed as limitations of the present invention, but should merely teach how to make the best known amino acid chelate based on current experimental data.
Exemplo 1 O ferro ferroso foi quelado em solução por glicina em uma relação molar de glicina para ferro de 2:1 (bisglicinato ferroso). O quelado foi secado por secagem por spray. O quelado final conteve 18% de ferro. O quelado de aminoácido de ferro seco foi dividido em duas amostras. A amostra 1 funciona como o controle. A amostra 2 foi misturada com ácido ascórbico em uma taxa de 30% de ácido ascórbico à 70% de quelado de aminoácido de ferro em peso. Para mostrar que a inclusão de ácido ascórbico promove a solubilidade de quelados de aminoácido de ferro, a amostra 1 foi comparada com a amostra 2 nas duas fases.Example 1 Ferrous iron was chelated in glycine solution at a 2: 1 molar glycine to iron ratio (ferrous bisglycinate). The chelate was spray dried. The final chelate contained 18% iron. The dried iron amino acid chelate was divided into two samples. Sample 1 acts as the control. Sample 2 was mixed with ascorbic acid at a rate of 30% ascorbic acid to 70% iron amino acid chelate by weight. To show that the inclusion of ascorbic acid promotes solubility of iron amino acid chelates, sample 1 was compared with sample 2 in both phases.
Fase 1 Após a hidratação a Amostra 1 e Amostra 2 com uma quantidade de água suficiente para dissolver os respectivos pós e permitindo 4 horas para passar, uma pequena quantidade de cada solução foi colocada no filtro de papel com uma pipeta. Colocando-se as duas soluções no papel desta maneira, as respectivas soluções foram permitidas dispersar para longe do ponto de aplicação ao mesmo tempo em que deixando para trás qualquer sólido que possa ter se formado. O quelado de aminoácido de ferro da Amostra 1 deixou para trás um pequeno torrão de precipitado. O quelado de aminoácido de ferro da amostra 2 não deixou nenhum precipitado visual para trás.Step 1 After hydrating Sample 1 and Sample 2 with sufficient water to dissolve the respective powders and allowing 4 hours to pass, a small amount of each solution was placed on the filter paper with a pipette. By placing the two solutions on paper in this manner, the respective solutions were allowed to disperse away from the point of application while leaving behind any solid that may have formed. The iron amino acid chelate of Sample 1 left behind a small lump of precipitate. The iron amino acid chelate of sample 2 left no visual precipitate behind.
Fase 2 Ambas soluções restantes foram mantidas nos tubos testes durante adicional de 20 horas. No final daquele tempo, um exame visual das duas amostras indicou que aproximadamente 50% da Amostra 1 teve precipitação a partir da solução. Inversamente, a amostra 2 permaneceu na solução.Phase 2 Both remaining solutions were kept in the test tubes for an additional 20 hours. At the end of that time, a visual examination of both samples indicated that approximately 50% of Sample 1 had precipitation from the solution. Conversely, sample 2 remained in solution.
Exemplo 2 O ferro férrico foi quelado por glicina na solução em uma relação molar de glicina para ferro de 3:1 (trisglicinato férrico). O quelado foi secado por secagem por spray. O quelado final conteve 19% de ferro. Tipicamente, o quelado de aminoácido de ferro tem muito pouca solubilidade. Uma mistura de trisglicinato férrico (95% em peso) e ácido cítrico (5% em peso) foi preparada. Esta mistura foi em seguida adicionada a um excesso de água e deixada permanecer. Após 24 horas passadas, 50% do quelado uma vez insolúvel foi feito na solução.Example 2 Ferric iron was chelated by glycine in solution at a 3: 1 molar glycine to iron ratio (ferric trisglycinate). The chelate was spray dried. The final chelate contained 19% iron. Typically, iron amino acid chelate has very little solubility. A mixture of ferric trisglycinate (95 wt%) and citric acid (5 wt%) was prepared. This mixture was then added to excess water and allowed to stand. After 24 hours, 50% of the once insoluble chelate was made into the solution.
Exemplo 3 O bisglicinato de ferro foi preparado e empregado para determinar que os ácidos orgânicos auxiliaram no realce da solubilidade de quela-dos de aminoácido de ferro. A glicose e a sacarose foram também testadas igualmente. O bisglicinato de ferro foi em seguida hidratado, e um nível de pH de cerca de 8 foi medido. O bisglicinato de ferro aquoso foi em seguida colocado em papel de filtro com uma pipeta e os anéis foram caracterizados após secagem. Os anéis marrons alternados foram formados (após a secagem em gotas) do centro e em uma direção visível. Entretanto, nenhum anel notável foi formado na localização onde a zona existiu.Example 3 Iron bisglycinate was prepared and employed to determine that organic acids assisted in enhancing the solubility of iron amino acid chelates. Glucose and sucrose were also tested equally. Iron bisglycinate was then hydrated, and a pH level of about 8 was measured. The aqueous iron bisglycinate was then placed on filter paper with a pipette and the rings were characterized after drying. Alternating brown rings were formed (after drip drying) from the center and in a visible direction. However, no notable rings were formed at the location where the zone existed.
Após caracterizar o bisglicinato de ferro como um controle, ácido cítrico, ácido ascórbico, ácido acético, ácido lático, ácido málico, e ácido succínico foram adicionados para separar as amostras do bisglicinato de ferro. Cada mostrou realce da mobilidade e solubilidade no filtro de papel. Inversamente, a adição de açúcar ao bisglicinato de ferro diminuiu a solubilidade quando caracterizado por uma inspeção visual. Os resultados da inspeção visual e a caracterização do papel de filtro de cada agente de solubili-zação potencial são ilustrados pela Tabela 1 como segue: Tabela 1 Na tabela 1, a relação de cada dos compostos listados para o teor de ferro foi cerca de 1,8:1 em peso. O valor de pH descreve o nível de pH da solu- ção nesta relação. A tabela 1 mostra que a mobilidade e a solubilidade do bisglici-nato de ferro em água, mesmo que em níveis de pH baixo, foi realçada com a adição dos ácidos orgânicos como agentes de solubilização como é evidenciado pela aparência de anéis escuros correspondendo à localização da zona (após secagem). Inversamente, a adição de açúcar diminui a solubilidade como é mostrado pela presença visual de sólidos precipitados.After characterizing iron bisglycinate as a control, citric acid, ascorbic acid, acetic acid, lactic acid, malic acid, and succinic acid were added to separate samples of iron bisglycinate. Each showed enhanced mobility and solubility in the paper filter. Conversely, the addition of sugar to iron bisglycinate decreased solubility when characterized by visual inspection. Visual inspection results and filter paper characterization of each potential solubilizing agent are illustrated by Table 1 as follows: Table 1 In Table 1, the ratio of each of the listed compounds to iron content was about 1 8: 1 by weight. The pH value describes the pH level of the solution in this relationship. Table 1 shows that the mobility and solubility of iron bisglycinate in water, even at low pH levels, was enhanced by the addition of organic acids as solubilizing agents as evidenced by the appearance of dark rings corresponding to the location. zone (after drying). Conversely, the addition of sugar decreases solubility as shown by the visual presence of precipitated solids.
Embora não-mostrado na Tabela 1, onde um dos ácidos orgânicos é adicionado a um precipitado de açúcar de quelado de aminoácido de ferro, os sólidos dissolvem novamente na solução. Além disso, quando um dos ácidos orgânicos é adicionado a um quelado de aminoácido de ferro antes da adição de qualquer açúcar, um precipitado não se formará quando o açúcar é adicionado. Isto sugere que uma solução contendo um quelado de aminoácido de ferro seja estável em um ambiente de açúcar de ácido orgânico tal como aquele apresentado na fruta ou em sucos.Although not shown in Table 1, where one of the organic acids is added to an iron amino acid chelated sugar precipitate, the solids dissolve again in the solution. In addition, when one of the organic acids is added to an iron amino acid chelate before any sugar is added, a precipitate will not form when the sugar is added. This suggests that a solution containing an iron amino acid chelate is stable in an organic acid sugar environment such as that presented in fruit or juices.
Exemplo 4 Um proteinado de ferro ou hidrolisado de proteína de ferro que foi hidrolisado de uma proteína vegetal foi formado tendo um teor de ferro de cerca de 10%. O proteinado foi hidratado e o pH medido em cerca de 3,0. Visualmente, a corda solução foi marrom e conteve particulados. Uma pequena quantidade da solução foi colocada no filtro de papel com uma pipeta. Quando a água evaporou, os anéis alternados marrom foram deixados para trás Em seguida, vários açúcares e ácidos orgânicos diferentes foram adicionados a várias amostras da solução. Cada foi examinada ambas visualmente e colocando-se uma pequena quantidade de solução no filtro de papel com uma pipeta. A tabela 2 abaixo ilustra o que foi observado: Tabela 2 Tabela 2 (Continuação) Na tabela 1, a relação de cada dos compostos listados para o teor de ferro foi cerca de 1:1 em peso. O valor de pH descreve o nível de pH da solução nesta relação. A tabela 2 acima mostra que a mobilidade e a solubilidade do proteinado de ferro em água, ainda em níveis de pH baixo, foi realçada com a adição de ácidos orgânicos como agentes de solubilização. Isto é evidenciado por anéis escuros permanecendo no papel de filtro que corresponde à localização da zona. Entretanto, os anéis deixados para trás após a adição de glicose ou sacarose foram similares aos anéis de proteinado de ferro de controle.Example 4 An iron protein or iron protein hydrolyzate that was hydrolyzed from a vegetable protein was formed having an iron content of about 10%. The protein was hydrated and the pH measured at about 3.0. Visually, the solution rope was brown and contained particulates. A small amount of the solution was placed on the paper filter with a pipette. When the water evaporated, the alternating brown rings were left behind. Then several different sugars and organic acids were added to several samples of the solution. Each was examined both visually and by placing a small amount of solution on the paper filter with a pipette. Table 2 below illustrates what was observed: Table 2 Table 2 (Continued) In Table 1, the ratio of each of the listed compounds to iron content was about 1: 1 by weight. The pH value describes the pH level of the solution in this relationship. Table 2 above shows that the mobility and solubility of iron protein in water, even at low pH levels, was enhanced by the addition of organic acids as solubilizing agents. This is evidenced by dark rings remaining in the filter paper corresponding to the zone location. However, the rings left behind after the addition of glucose or sucrose were similar to the control iron protein rings.
Os exemplos acima mostram que a adição de ácido ascórbico, ácido cítrico, ácido acético, ácido málico e/ou ácido succínico auxilia os quelados de aminoácído de ferro e proteinados de ferro a reterem sua solubilidade, ou alternativamente, auxilia na solubilização de formas de outro modo menos solúveis ou insolúveis de proteinados de ferro e quelados de aminoácidos de ferro. Além disso, mesmo que na presença de um açúcar tal como glicose ou sacarose, os agentes de solubilização de ácido orgânico realçam a solubilidade dos complexos de açúcar e proteinado de ferro e quelado de aminoácido de ferro.The above examples show that the addition of ascorbic acid, citric acid, acetic acid, malic acid and / or succinic acid help iron amino acid chelates and iron protein retain their solubility, or alternatively assist in solubilizing forms of other forms. less soluble or insoluble form of iron proteinates and chelates of iron amino acids. In addition, even in the presence of a sugar such as glucose or sucrose, organic acid solubilizing agents enhance the solubility of sugar and iron protein chelate and amino acid chelate complexes.
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