Sonochemical Micronization of Taxifolin Aimed at Improving Its Bioavailability in Drinks for Athletes

Abstract

Aim. The aim of this study is to overcome the problem of nutrient bioavailability in drinks for athletes, which is the result of their low permeability in metabolic processes of the body. For this purpose, we used sonochemical micronization of taxifolin – the most effective antioxidant. Materials and methods. To improve taxifolin solubility and bioavailability we used ultrasound treatment, which allowed us to provide taxifolin micronization on the following conditions: 5-, 15- and 25-minute treatment of 20 ± 2 kHz with radiation intensity of at least 10 W/cm2, power of 170, 400 and 630 W and temperature within 50 °С. The study was conducted using the following methods: microstructural analysis of native taxifolin and its solutions, including those obtained with sonochemical micronization; analysis of the disperse composition of taxifolin solutions; assessment of the total antioxidant activity of these solutions; assessment of taxifolin solubility and colloidal stability of its solutions. Results. We established that sonochemical micronization allows us to obtain solutions with the predominance of particles of no more than 100 nm. The morphological structure of taxifolin particles has significantly changed, particles are characterized by more homogenous and amorphous structure. We noticed some decrease in antioxidant activity under increased ultrasound exposure. Optimization of ultrasound exposure with the controlling parameter “average particle size” allowed us to establish the most effective mode (600 W, 18 minutes), which helped us to improve the colloidal stability of taxifolin solution and taxifolin solubility 6 times in comparison with the control sample. Conclusion. Sonochemical micronization should be regarded as convenient for the development of a new form of taxifolin with increased solubility and bioavailability, which can be used for the production of drinks for athletes. Целью данного исследование являлось преодоление проблемы биодоступности нутриентов в составе напитков для спортсменов, связанной с их низкой проницаемостью в метаболические процессы организма человека. Для достижения этой цели нами использовался подход сонохимической микронизации дигидрокверцетина (ДГК), наиболее эффективного пищевого антиоксиданта. Материалы и методы исследования. Для повышения растворимости и биодоступности ДГК использовалось ультразвуковое воздействие (УЗВ), позволяющее обеспечить условия микронизации ДГК в режиме 20 ± 2 кГц с интенсивностью излучения не менее 10 Вт/см2, мощностью воздействия 170, 400 и 630 Вт при контроле температуры в пределах 50 °С, в течение 5, 15 и 25 мин. Исследование выполнено по комплексу показателей, включающих: микроструктурный анализ, нативного ДГК и его растворов, в том числе, полученных методом сонохимической микронизации; определение дисперсного состава растворов ДГК; их общей антиоксидантной активности; установление степени растворимости ДГК и коллоидной стабильности его растворов. Результаты. Установлено, что сонохимическая микронизация ДГК позволяет получить растворы с преобладанием частиц размерного ряда менее 100 нм. Морфологическая структура частиц раствора ДГК, значительно менялась, частицы характеризовались более однородной и аморфной структурой. Было отмечено некоторое снижение АОА при увеличении мощности УЗВ, в пределах 8–15 %. Процедура оптимизации УЗВ при контролирующем параметре «средний размер частиц» позволила установить наиболее эффективный режим УЗВ (600 Вт, 18 мин), применение которого позволило увеличить коллоидную стабильность раствора ДГК и увеличить растворимость ДГК в 6 раз по сравнению с контролем. Заключение. Метод сонохимической микронизации ДГК следует рассматривать как целесообразный подход в разработке новой формы ДГК с повышенной растворимостью и биодоступностью, который может использоваться при создании напитков для спортсменов.