лечебно-профилактический напиток и способ его приготовления

Формула изобретения

1. Лечебно-профилактический напиток, обладающий двухфазным выделением кислорода в пищеварительном тракте, состоящий из деминерализованной дегазированной воды, этанола, фторуглеродных соединений, антиоксидантов, вкусовых добавок и насыщенный кислородом.

2. Способ приготовления лечебно-профилактического напитка, предусматривающий деминерализацию и дегазирование воды, растворение в ней без доступа воздуха этанола, фторуглеродных соединений, антиоксидантов, вкусовых добавок и насыщение полученного раствора кислородом под избыточным давлением.

Описание изобретения к патенту

Известны газированные напитки, состоящие из воды с растворенными в ней вкусовыми добавками и углекислого газа, насыщающего смесь под давлением, превышающем атмосферное. По давлению газа и его количеству, растворенному в воде, такие напитки разделяют на малогазированные, содержащие менее 0,4 г углекислого газа на литр воды, среднегазированные, содержащие от 0,4 до 0,7 г/л и высокогазированные, содержащие более 0,7 г/л углекислого газа. При давлении более 0,4 МПа углекислый газ химически связывается с водой, образуя углекислоту.

Целью насыщения напитков углекислым газом является придание им шипучих свойств, т. е. способности пениться при наливе в стакан и специфического, слегка жгучего вкуса.

Никакого значения влиянию углекислого газа, содержащегося в газированных им напитках, на живые ткани, органы и организм в целом в настоящее время не придается, хотя токсические эффекты углекислого газа, легко растворяющегося в воде и в живых тканях, известны (1; 2; 3), так же, как и специфическое, прямое действие его на желудок при вдыхании (4; 5).

Примерами малогазированных шипучих напитков являются напитки, полученные путем дрожжевого сбраживания углеводов: квас, пиво, если процесс идет естественно, без дополнительного насыщения углекислым газом. Однако это обязательно производится по современным промышленным технологиям.

Другим примером природного, но уже высокогазированного напитка, является шампанское вино, получаемое по специальной технологии с единственной целью - накопления возможно большего количества углекислого газа.

Кроме этого, благодаря успехам научно-технического прогресса в области сжижения и разделения газов чистый углекислый газ стал применяться для изготовления третьего вида - дешевых искусственных газированных напитков на основе обычной воды и вкусовых добавок. Впервые этот способ был применен в коммерческих целях в одной из аптек США. В последующее время произошло быстрое распространение этой технологии в промышленно развитых странах и потребление таких напитков в них достигло нескольких декалитров на душу населения в год (6).

Таким же способом изготавливаются дешевые сорта шипучих вин, включая так называемое детское шампанское - газированный виноградный сок, формирующее привычку употребления таких напитков в детском возрасте наряду с обычной "газировкой".

Характерным явлением, сопровождающим возрастающее потребление газированных углекислым газом напитков, является возникновение и эпидемическое распространение среди населения промышленно развитых стран заболеваний гастритом и язвенной болезнью желудка (ЯБЖ).

Констатация этого факта является основным критерием определения предмета новизны предлагаемого изобретения, позволяющим определить недостатки прототипа и устранить их в предлагаемом изобретении.

Исторически достоверным фактом является то, что высокогазированный напиток, называемый "шампанское вино", в котором давление углекислого газа превышает 0,4 МПа, изобретено французским монахом Периньоном во Французской провинции Шампань в середине 17 века.

Другим научно достоверным фактом является то, что ЯБЖ, как нозологическая единица, была описана впервые Ж. Крювелье в 1829 - 1834 годах (7). Важно, что болезнь была открыта именно во Франции, где потребление высокогазированных шампанских вин достигло, по-видимому, порогового значения, достаточного для манифестирования заболевания. До конца 19 века эта болезнь описывалась в единичных случаях и не представляла собой массовой проблемы для медицинской практики.

С началом распространения дешевых искусственных газированных напитков заболеваемость ЯБЖ стала нарастать настолько бурно, что проблема ее лечения заняла ведущее место в хирургии и продолжает оставаться актуальной по настоящее время.

Для объяснения причин возникновения и развития этого заболевания было выдвинуто более 300 теорий, включая знаменитую теорию "стресса" Г. Селье. Однако, по общему мнению, ни одна из них не дает окончательно удовлетворительного ответа.

В то же время нет такой теории, выдвигающей в качестве причинного фактора употребление углекислого газа через желудок в виде газированных им напитков, хотя современные знания в области газообмена в живых тканях позволяют считать этот фактор несомненно нарушающим обмен веществ в тканях желудка и в организме в целом по следующим причинам.

Простой расчет показывает:

1. Нормальная скорость выделения углекислого газа (CO₂) тканями равна 4,8 - 8 мл/кг в 1 мин (8). Это значение относится к организму в целом в условиях свободного обмена и учитывает выделение CO₂ сердцем и мозгом весьма активное. В тканях желудка оно меньше, поэтому примем в расчет нижний предел: 4,8 мл/кг в 1 мин. Масса желудка колеблется от 0,5 до 0,8 кг, в среднем 0,65 кг. Суммарное выделение CO₂ желудком получаем приблизительно 4,8 мл/мин/кг 0,65 кг = 3,02 мл/мин. Примем 3 мл/мин (1).

При выпивании 0,5 л газированной воды с содержанием 0,7 г/л в желудок попадает приблизительно 0,35 г CO₂ (2).

При плотности CO₂ равной 1,98 г/л это составит 0,35 г : 1,98 г/л = 0,177 л (3).

2. Повышение абсолютного и парциального давления CO₂ в желудке до 1 ата и 100%, при превосходстве диффузионной способности CO₂ по сравнению с таковой у кислорода в тканях более чем в 20 раз (8) приводит к почти мгновенному и полному вытеснению кислорода по меньшей мере из слизистой оболочки желудка, клетки которой оказываются в условиях никогда не встречающихся в природе - полностью насыщенной CO₂ атмосферы. Даже при полном прекращении кровообращения в тканях не может эндогенно образоваться такая запредельная концентрация CO₂, какую создают газированные углекислым газом напитки. Но и при этом клетки головного мозга, например, погибают через 3 мин, и клетки скелетных мышц - через 30 мин.

3. Указанное количество CO₂ должно выводиться с приведенной выше (1) скоростью за время: 177 мл : 3 мл/мин = 59 мин (4).

Гладкая мускулатура желудка обладает большей устойчивостью к гипоксии и гиперкапнии, но, очевидно, что и для нее такое грубое нарушение главной константы внутренней среды организма - pH, главным регулятором которой как раз и является CO₂ в составе бикарбонатной буферной системы крови, не может пройти бесследно. Повреждающие воздействия нефизиологических концентраций CO₂, суммируясь, истощают резервные возможности и приводят к тому или иному заболеванию желудка, в зависимости от индивидуальных особенностей организма, а также от особенностей строения желудка.

Желудок состоит на 5...6% его веса из лимфатических образований, продуцирующих иммуноглобулины: лимфоцитов T и B типов, макрофагов, плазматических клеток, которые объединены в сеть, состоящую приблизительно из 30 000 узелков, сконцентрированных главным образом в слизистой оболочке кардии и малой кривизны желудка (9), т.е. в местах типичной локализации рака и язв желудка. Эти лимфатические образования обладают гораздо меньшей устойчивостью к гипоксии и гиперкапнии. Исходя из этого устанавливается связь между типичной локализацией рака и язвы желудка, их распространенностью именно в пределах слизистой оболочки желудка, до границы с гладкой мускулатурой, потреблением газированных углекислым газом напитков и выявлением элементов аутоиммунной реакции при этих заболеваниях.

Выведение CO₂ осуществляется кровотоком в систему воротной вены, откуда он неизбежно попадает в печень, очевидно, нарушая метаболизм и в ней. Учитывая многообразие функций печени, последствия этих нарушений могут быть весьма многообразны и индивидуальны.

Мною впервые в данной заявке обращается внимание на хронологическую, географическую и количественную связь между употреблением напитков, газированных углекислым газом, и заболеваниями желудка, в частности ЯБЖ и раком, как на влияние техногенного фактора. Здесь я утверждаю, что именно углекислый газ, содержащийся в газированных им напитках, является главным техногенным фактором 20 века, оказывающим решающее отрицательное влияние на здоровье человечества. Ни один другой токсический агент не употребляется человечеством внутрь в таких огромных количествах. Только табакокурение может быть до некоторой степени сравнимо по своему влиянию на возникновение хронического бронхита или рака легких с влиянием газированных углекислым газом напитков на возникновение гастрита или язвенной болезни желудка.

В начале 1960 годов академиком Н.Н. Сироткиным был предложен метод лечения кислородом путем приема через рот пены, получаемой насыщением кислородом раствора, содержащего белок куриного яйца, под давлением выше атмосферного и выпусканием его в стакан в виде пены, для получения которой и применялся белок (10; 11). К этому времени уже имелись наблюдения положительного влияния воды, через которую пропускали кислород, на заживление ран (12). Были предприняты попытки внутрижелудочного введения кислорода при помощи дуоденального зонда, получившие название "энтеральная оксигенация", которые при клиническом использовании давали исключительные результаты, недостижимые другими методами (14). Были получены данные и о повышении содержания при этом кислорода в системе воротной вены, что также дало исключительные положительные результаты, недостижимые другими методами, например, при экспериментальном токсическом гепатите у животных (15) и при лечении хронических заболеваний печени и желчевыводящих путей (14).

Установлена полная безвредность внутрижелудочного введения кислорода даже в повышенных дозах - до 5 литров в течение 3 - 4 недель (16).

Такие же исключительные результаты были достигнуты методом энтеральной оксигенации для нормального обмена веществ при лечении ожирения (17), сахарного диабета (18) и заболеваний почек (19).

В дальнейшем метод был упрощен до получения пены при атмосферном давлении путем пропускания кислорода через раствор белка куриного яйца в открытой емкости с содержанием различных отваров трав (20), применялись минеральная вода и соки (21).

Этим методом приготовления кислородной пены присущи следующие недостатки:

1. Применение белка куриного яйца опасно возможным заражением продукта и потребителя сальмонеллами, часто поражающими яйца кур. Прогревание раствора для дезинфекции невозможно из-за тепловой коагуляции белка. Встречается также индивидуальная непереносимость куриного белка.

2. Применение лечебных препаратов растительного и витаминного характера вместе с кислородом не имеет смысла, т.к. они окисляются кислородом и инактивируются.

3. Применение минеральных вод нецелесообразно, т.к. растворимость кислорода в воде обратно пропорциональна концентрации в ней ионов солей.

4. Ограничена возможность проникновения кислорода в глубокие отделы желудка и 12-перстную кишку из-за физических свойств пены, концентрирующейся в области газового пузыря желудка.

5. Введение кислорода через зонд нефизиологично и не может применяться в быту.

6. Пена не утоляет жажды и не является напитком, следовательно, не может заменить привычные углекислотные напитки.

7. Содержание кислорода в пене невелико, в связи с чем возможности метода используются недостаточно.

8. Нестабильный состав пены не позволяет нормировать содержание кислорода, в связи с чем невозможно наладить промышленное производство, провести клинические испытания и регламентировать применение.

Целью настоящего изобретения является создание напитка, по своим потребительским свойствам сходного с существующими привычными шипучими углекислотными напитками, но лишенного их отрицательного влияния на обмен веществ, с одной стороны, обладающего положительными лечебными качествами кислородной пены, но позволяющего использовать его как обычный напиток для утоления жажды, с другой стороны и, кроме этого, способного доставлять в определенном количестве кислород не только в начальные, но и в глубокие отделы желудка и 12-перстной кишки и в портальную систему печени, а также пригодного для промышленного использования.

Указанная цель достигается тем, что при приготовлении напитка, включающем растворение в воде концентрата и газирование, применяют деминерализованную воду, которую дегазируют, затем без доступа воздуха вводят концентрат, содержащий фторуглеродные соединения, антиоксиданты и вкусовые добавки в виде сока калины и синтетических или природных подсластителей и этиловый спирт, а газирование производят под давлением, превышающем атмосферное, обеспечивающим заданное значение окислительно-восстановительного потенциала, но не ниже 1 МПа, чистым кислородом.

Способ приготовления осуществляют следующим образом. Емкость наполняют приблизительно на 3/4 деминерализованной водой. Дегазацию производят путем кипячения с последующей герметизацией и охлаждением, или путем понижения давления над жидкостью до давления насыщения паров воды при данной температуре (холодное кипячение). Концентрат, содержащий необходимые компоненты, дегазируют холодным кипячением и вводят в емкость с водой под воздействием атмосферного давления, не допуская проникновения воздуха, затем добавляют таким же образом необходимое количество этилового спирта. После этого начинают газирование кислородом, пропуская его так, чтобы он барботировал через толщу воды, начиная от дна сосуда, через специальный распылитель струи кислорода, повышая давление выше атмосферного до желаемого значения окислительно-восстановительного потенциала, но не ниже 1 МПа.

Рекомендуются следующие правила употребления напитка:

1. Температура напитка должна быть от 12 до 16^oC.

2. Выпить в течение 15 - 20 с, после налива в стакан.

Физиологическое действие напитка является многофазным, обусловлено его составом и способом приготовления, а также взаимодействием с внутренней средой организма.

В воде растворяется при рекомендуемой температуре употребления напитка 0,05 мл кислорода на 1 мл воды, или 50 мл кислорода на 1 л воды, при 760 мм рт. ст. и 100% кислорода в атмосфере. В этиловом спирте при тех же условиях растворяется 0,28 мл O₂ на 1 мл спирта, т.е. в 5,6 раза больше. При этом, если спирт добавлен в воду в количествах, принятых для малоалкогольных напитков, до 6 объемных процентов, общая кислородная емкость смеси составит 0,648 мл/мл, т.е. 129% от таковой у чистой воды, что равнозначно повышению давления на 29,6% атмосферного. При повышении давления в сосуде с напитком не ниже 1 МПа, как предлагается, согласно закону Генри, количество растворенного газа в жидкости, в данном случае в водно-спиртовой смеси, увеличится пропорционально давлению, т.е. в 10 раз, и составит 0,648 мл/мл. Т.е. в 1 л кипятка будет содержаться 648 мл кислорода. Для сравнения в артериальной крови 205 мл кислорода на 1 л при 760 мм рт.ст. Однако не все количество кислорода может быть перемещено из сосуда в желудок потребителя в связи с тем, что во время наливания в стакан часть кислорода теряется, элиминируя в атмосферу. Процесс элиминации протекает по времени с определенной скоростью, зависящей от температуры напитка, атмосферного давления и занимает в среднем 1 - 1,5 мин, которых достаточно, чтобы произвести акт глотания, занимающий около 1 - 2 с на глоток. В соответствии с рекомендациями по употреблению напитка он должен быть выпит в течение 15 - 20 с, после налива в стакан. За это время из напитка успевает элиминировать от 30 до 50% кислорода. Т.о. от 453 до 324 мл кислорода на литр напитка попадает в желудок потребителя при соблюдении рекомендаций, или от 90 до 65 мл кислорода на стакан, емкостью 200 мл.

Полезный эффект этилового спирта заключается в удлинении времени элиминации кислорода и увеличении его остаточного количества. Дополнительный полезный эффект этилового спирта состоит в том, что в малых дозах он является сильным регулятором активности простагландиновой системы и таким путем оказывает сильное действие в качестве радиопротектора, т.е. вещества, защищающего от повреждающего действия ионизирующей радиации, чем усиливается общее профилактическое действие напитка.

Процесс элиминации части кислорода является полезным эффектом, обуславливающим вспенивание напитка, т. е. эстетическую привлекательность во время наливания напитка, отличную от вспенивания углекислотных напитков, и органолептически приятный, положительный эффект во время глотания.

Как видно из расчетов, кислородные емкости напитка и артериальной крови сравнима, в связи с чем нет опасности кислородного повреждения тканей повышенной его концентрацией.

После проглатывания напитка, во время прохождения им ротовой полости и пищевода температура его повышается, в связи с чем растворимость кислорода падает и он начинает выделяться в полости рта, в пищеводе и в желудке. Эффект его действия на ткани этих органов зависит от времени контакта с ними, поэтому наибольший эффект проявляется в желудке, где напиток, являясь жидкостью, сразу проникает в фундальный и препилорический отделы, продвигаясь по так называемой "пищевой дорожке" малой кривизны, насыщая кислородом типичные места локализации язв на слизистой оболочке. Избыточный, не усвоенный тканями кислород поступает в капиллярное русло, где связывается с гемоглобином эритроцитов, превращая венозную кровь в артериальную, и таким образом через портальную систему улучшает кислородный баланс печени, что положительно влияет на обмен веществ в организме в целом.

Кроме этого, положительный эффект по траспортированию кислорода в нижележащую 12-перстную кишку дает включенное в состав напитка одно из кислородопоглощающих веществ фторуглеродного типа. Особенностью этих веществ является то, что их способность связывать кислород и отдавать его зависит от кислотно-щелочного состояния среды. В кислой среде, при pH ниже 7,4 они связывают кислород, а в щелочной при pH выше 7,4, они отдают его. С этой их особенностью связаны неудачи клинического применения т.н. "искусственной" или "голубой" крови, когда их применяли для лечения кровопотери. В этом состоянии, называемом "геморрагический шок", в организме закономерно развивается ацидоз - сдвиг pH ниже 7,4 в кислую сторону. Введение в этом состоянии в кровь таких веществ вызывает обратный эффект, они начинают связывать кислород крови и тканей, усугубляя тканевую гипоксию, уже вызванную геморрагическим шоком.

Для решения задач, поставленных данным изобретением, фторуглеродные вещества подходят наилучшим образом ввиду того, что желудочно-кишечный тракт имеет на своем протяжении участки с резко различающимися по pH-показателю условиям. В желудке, где выделяется соляная кислота, имеется резко кислая реакция среды и кислород в некоторой части, зависящий от содержания фторуглеродистых соединений, оказывается связанным с ними до того момента, когда вместе с содержимым желудка они не перейдут в 12-перстную кишку. Здесь pH среды резко меняется в щелочную сторону - соляная кислота желудка нейтрализуется пищеварительными соками самой кишки, печени и поджелудочной железы таким образом, что pH становится значительно выше 7,4. В этих условиях фторуглеродные соединения освобождают кислород, который становится доступным для использования 12-перстной кишки.

Таким образом, фторуглеродные соединения дают дополнительный положительный эффект доставки кислорода в 12-перстную кишку.

Следующий положительный эффект дают содержащиеся в напитке антиоксиданты. Одним из физиологических эффектов этих соединений является облегчение деоксигенации крови в тканях: с одной стороны, происходит увеличение способности крови отдавать кислород тканям, а с другой - увеличение способности тканей использовать его (22). Таким образом, активируется тканевой метаболизм, чем достигается очищение организма от недоокисленных продуктов обмена веществ - свободных радикалов, являющихся одним из факторов старения организма и возникновения раковых опухолей. Свободные радикалы биологически инактивируются связыванием их с кислородом, изобилие которого в тканях и создает предлагаемый напиток.

Таким образом, присутствие антиоксидантов одновременно с достаточным количеством кислорода в предлагаемом напитке дает дополнительный положительный эффект уменьшения количества свободных радикалов в тканях организма.

Среди различных видов антиоксидантов известны производные индолов и фенолов (Лабори с соавт. 23). Полифенолы встречаются в растительных плодах, имеющих красную окраску, которую они и обуславливают, например, в красных сортах винограда, на которых они в настоящее время производятся некоторыми фирмами в виде таблетированных препаратов для профилактики атеросклероза и рака. Преимуществом антиоксидантов данного типа является их устойчивость к кислороду, что удовлетворяет целям настоящего изобретения.

Применение сока плодов калины обусловлено оригинальностью придаваемого им вкуса и отсутствие его промышленного применения.

Присутствие фторуглеродных соединений, связывающих кислород в количестве, зависящем от их концентрации, реакции среды и давления газа, позволяет регулировать соотношение растворенного и связанного кислорода так, что окислительно-восстановительный потенциал смеси становится фактором, позволяющим оценивать общее количество напитка, например, поляриметрическим способом.

Необходимость создания достаточного эффекта вспенивания обуславливает минимально необходимое давление кислорода в 1 МПа.

Широкое применение напитка с профилактической целью в быту позволит резко сократить заболеваемость населения гастритом и язвенной болезнью, а также раком желудка и другими заболеваниями, связанными с нарушениями функций печени.

Показаниями к лечебному применению напитка являются:

- гастриты и язвенная болезнь 12-перстной кишки;

- холециститы, холангиты;

- цирроз печени;

- панкреатит и сахарный диабет;

- гипертоническая болезнь;

- нефрозы и нефриты;

- ожирение и атеросклероз.

Напиток полезен спортсменам, т.к. улучшает кислородный баланс печени, ускоряя этим синтез гликогена и белков.

В качестве средства профилактики и лечения лучевой болезни напиток полезен ввиду его способности ускорять нейтрализацию свободных радикалов, однако с этими целями он должен применяться только после устранения прямого воздействия ионизирующего излучения.

Список использованной литературы

1. А.А. Алдашев, Г.В. Левин, Л.П. Царевский. Гиперкапния и витамин "C". (Методические рекомендации). Алма-Ата, 1987.

2. В.А. Кудрова и др. Изменение антихолинэстеразной активности. Саратов, 1976.

3. Cazter, McDonald. Там же.

4. А.А. Гречихина. О повреждающем эффекте гиперкапнии на слизистую оболочку желудка. Труды Куйбышевского мединститута, 1973, т. 75, с. 107 - 111.

5. А.А. Гречихина. Секреторный ответ изолированного желудочка в условиях гиперкапнии. Там же, с. 112 - 115.

6. М. А. Чукмасова, В.В. Рудольф. Технология пива и безалкогольных напитков. М. 1971.

7. Л.С. Гребнева. К 150 летию описания Крювелье простой хронической язвы желудка. Клиническая медицина. 1981, N 5, с. 112 - 114.

8. Ю.Ф. Исаков, В.А. Михельсон, М.И. Анохин. Оксигенотерапия и ГБО у детей. М. 1981.

9. М.Р. Сапин. Иммунные структуры пищеварительной системы. М. Мир. 1987.

10. Н.Н. Сиротинин. В кн.: "Механизмы старения". Киев. 1963, с. 341.

11. Н.С. Заноздра и др. Врачебное дело. 1965, N 3, с. 13.

12. В.А. Лукашев и др. Врачебное дело. 1969, N 2, с. 137 - 139.

14. О. В. Нежданова, М.А. Ващенко. Энтеральная оксигенация при лечении хронических заболеваний печени и желчевыводящих путей. Врачебное дело. 1968, N 1, с. 120 - 121.

15. Юлдашев А.А. Тканевое дыхание органов при экспериментальном токсическом гепатите и его изменения под влиянием оксигенотерапии. Автореф. дисс. канд. Ташкент, 1970.

16. Е. М. Нейко, К.Н. Кравец. Влияние кислорода, введенного в желудочно-кишечный тракт. Врачебное дело, 1966, N 8, с. 15 - 17.

17. В.С. Данилишина. Комплексное лечение больных ожирением с применением метода энтеральной беззондовой оксигеотерапии. Автореф. дисс. канд. Львов, 1972.

18. Л.Н. Куперман. Функциональное состояние внешнего дыхания и энтеральная оксигенотерапия у больных сахарным диабетом. Автореф. дисс. канд. Ворошиловград, 1972.

19. Т.А. Юшко. Влияние ингаляционной и беззондовой интрагастральной окгенотерапии на функцию почек и гемодинамику у больных гипертонической болезнью. Автореф. дисс. канд. Ивано-Франковск, 1973.

20. Л.Д. Файгельсон. Способ лечения кислородной взвесью по Файгельсону. АС N 159261 от 14.07.62. Бюл. изобретений и тов. знаков, 1963, N 24, с. 40.

21. Е.А. Толмачева. Пенный способ кислородной терапии. Вопросы питания. т. 27, 1968, N 2, с. 75 - 76.

22. Е.Я. Каплан, В.И. Шубин, И.М. Эпштейн. Космическая биология и медицина, 1973, т. 1, N 1, с. 9.

23. Лабори и соавт. Журнал невропатологии и психиатрии. 1961, в 2, с. 77.