Результат интеллектуальной деятельности: БЕЗАЛКОГОЛЬНЫЙ НАПИТОК (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к производству безалкогольных напитков с эмульсионной структурой и может быть использовано для обогащения рациона питания биологически активными веществами с целью профилактики ряда заболеваний и улучшения функционального состояния организма человека.

Наиболее полезными и популярными среди населения являются напитки на основе натуральных растительных экстрактов. Традиционно такие напитки рассматриваются как источник водорастворимых микронутриентов. В то же время в связи с устойчивым стремлением потребителей к снижению калорийности питания за счет уменьшения содержания жировых продуктов в ежедневном рационе и даже полному отказу от них наблюдается дефицит ряда жирорастворимых микронутриентов (витаминов А, D, Е, β-каротина, растительных эфирных масел и др.), обычно поступающих в организм человека с жировыми продуктами. Поэтому возникла необходимость поиска способов введения в гидрофильную среду напитков гидрофобных ингредиентов.

Известны безалкогольные напитки, в составе которых в качестве вкусо-ароматических рецептурных ингредиентов используют эфирные растительные масла, являющиеся гидрофобной средой и участвующие в создании уникальных ароматических композиций.

Известен способ приготовления напитка «Мятный на эфирном масле», включающий сахар, кислоту лимонную, эфирное масло мяты, спирт этиловый ректификованный 96,2% об., индигокармин, тартразин «Ф», двуокись углерода [Сборник рецептур на напитки безалкогольные по ГОСТ 28188-89 «Напитки безалкогольные. Общие технические условия», Москва, 1990, часть 1, дата введения 01.01.1991 г., стр.158].

Известен способ приготовления безалкогольного напитка «Лиса и виноград», включающий сахар, кислоту лимонную, сок виноградный концентрированный (70%), черноплодно-рябиновый сироп, эфирное масло полыни лимонной, спирт этиловый ректификованный 96,2% об., ирисовую эссенцию, бензоат натрия, двуокись углерода [Сборник рецептур на напитки безалкогольные по ГОСТ 28188-89 «Напитки безалкогольные. Общие технические условия», Москва, 1990, часть 1, дата введения 01.01.1991 г., стр.148].

Известен способ получения водно-спиртового напитка на основе эфирных масел растительного сырья и напиток, изготовленный с его использованием [RU 2212442 С1, 20.09.2003]. Способ предусматривает добавление к сахарному сиропу эфирного масла, перемешивание смеси сахарного сиропа с эфирным маслом с формированием эмульсии эфирного масла в сахарном сиропе. В качестве эфирного масла он содержит одно или несколько масел, выбранных из группы, содержащей грейпфрутовое масло, лимонное масло, анисовое масло и масло можжевельника.

Недостатком данных композиций безалкогольных напитков является использование в их составе этилового спирта, необходимого для растворения эфирных масел, являющихся гидрофобными ингредиентами. Это способствует снижению пищевой ценности и увеличению себестоимости напитков. Кроме того, применение искусственных красителей (индигокармин (Е 132), тартразин (Е 102)), а также консерванта бензоата натрия (Е 211) значительно снижает биологическую ценность напитков.

Известны безалкогольные эмульсионные напитки на основе морковного пюре с добавлением различных растительных масел в качестве растворителей жирорастворимого бета-каротина для увеличения его биодоступности [B.C. Житникова. Пищевая ценность эмульсионных напитков на плодовоовощной основе. Хранение и переработка сельхозсырья, №10, 2009]. В качестве стабилизаторов консистенции напитки содержат природные камеди.

Недостатками вышеуказанных напитков являются незначительный спектр биологически активных веществ, обусловленный использованием в качестве плодоовощной основы только морковного пюре, а также отсутствие в рецептурах высокоэффективных эмульгаторов-солюбилизаторов, имеющих высокий гидрофильно-липофильный баланс, обеспечивающий получение устойчивых мицелл и сохранение заданной однородной консистенции изделий. В связи с последним обстоятельством консистенция напитков на основе морковного пюре неоднородна, необходимо вводить стабилизаторы консистенции и перед употреблением их необходимо взбалтывать.

Одним из технологических приемов, позволяющих ввести гидрофобные ингредиенты в водную среду, является солюбилизация - самопроизвольное проникновение низкомолекулярных плохо растворимых или нерастворимых в воде веществ (солюбилизата) внутрь находящихся в растворе мицелл поверхностно-активных веществ (ПАВ) [Русанов, А.И. Мицеллообразование в растворах поверхностно-активных веществ / А.И. Русанов - СПб: Химия, 1992. - 280 с.]. В качестве высокомолекулярных природных ПАВ в пищевой промышленности используют растительные тритерпеновые сапонины, имеющие дифильное строение молекулы [Абрамзон, А.А. Поверхностные явления и поверхностно-активные вещества: Справочник / А.А. Абрамзон, Л.Е. Боброва, Л.П. Зайченко - Л.: Химия, 1984. - 392 с.].

Наиболее известными пищевыми сапонинами являются сапонины коры мыльного дерева Quillaja saponaria Molina (quillaja сапонины) (Е 999), которые официально разрешены и широко используют в качестве натуральных пенообразователей в производстве пищевых и лекарственных эмульсий, а также для введения жирорастворимых ингредиентов в различные пищевые системы [Cheeke P.R. Actual and potential applications of Yucca schidigera and Quilaja saponaria saponins in human and animal nutrition / P.R. Cheeke // In Saponins in food, feedstuffs and medical plants: Proceeding of the Phythochemical Society of Europe. Eds Oleszek W.; Kluwer Academic Publishers. - 2000. - Vol.45. - P.241-254].

В качестве прототипа выбран сапонинсодержащий напиток, который в основе своего состава содержит раздробленную или измельченную кору дерева или древесные части Quillaja saponaria Molina или смесь с порошком или гранулами, приготовленными в результате вакуумной сушки коры дерева, оказывающий профилактическое действие на функции желудочно-кишечного тракта [JP 2238869 А, 21.09.1990].

К недостаткам известного напитка можно отнести низкую биологическую ценность из-за отсутствия в его составе дополнительных источников биологически активных веществ, вследствие чего он имеет узкую функциональную направленность. Сапонины Quillaja saponaria Molina в известном напитке выступают в качестве источника БАВ, а их функционально-технологические свойства (как ПАВ) не используются.

Недостатком прототипа является также использование дорогостоящего импортного растительного сырья - коры дерева Quillaja saponaria Molina (пенное дерево, панамская кора, мыльная кора), произрастающего только в засушливых районах Чили и являющегося практически единственным коммерческим источником сапонинов, разрешенным в США, Японии и ряде стран Европы к использованию в пищевой промышленности.

Задача изобретения - расширение ассортимента безалкогольных напитков с эмульсионной структурой, отличающихся таким качественным и количественным подбором ингредиентов, которые одновременно с технологическими функциями по формированию и улучшению физико-химических и органолептических показателей выполняли бы функцию обеспечения напитков биологически активными веществами, в том числе жирорастворимыми микронутриентами, обеспечивающими их направленное профилактическое действие на организм человека.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, заключается в повышении биологической ценности безалкогольных эмульсионных напитков, в повышении эффективности направленного профилактического и оздоровительного воздействия на организм человека за счет синергизма ингредиентов, входящих в рецептуры напитков в заявленном соотношении, и придании им антиоксидантных, антибактериальных, антивирусных и противовоспалительных свойств, а также антифунгального, гипохолестеринемического и иммуномодулирующего действия.

Технический результат заключается также в улучшении органолептических показателей безалкогольных напитков с эмульсионной структурой за счет использования водного сапонинсодержащего экстракта из красного мыльного корня Saponaria officinalis L. (ЭКМК), что позволяет получить однородный по консистенции напиток, без признаков отделения жирорастворимого компонента на поверхности, который солюбилизируется в мицеллах ПАВ, прочно в них удерживается в течение всего срока хранения.

Поставленная задача решена безалкогольным напитком, включающим плоды боярышника, листья мелиссы, листья душицы, ягоды клюквы, лимонную кислоту, сахар-песок, эфирное масло бергамота, водный сапонинсодержащий экстракт из красного мыльного корня Saponaria officinalis L., аскорбиновую кислоту и воду при следующем содержании ингредиентов, кг на 100 дал готового напитка:

а также, л:

Во втором варианте исполнения задача решена безалкогольным напитком, включающим мяту перечную (листья), тысячелистник (листья), толокнянку (листья), шиповник (плоды), лимонную кислоту, сахар-песок, эфирное масло бергамота, водный сапонинсодержащий экстракт из красного мыльного корня Saponaria officinalis L., аскорбиновую кислоту и воду, при следующем содержании ингредиентов, кг на 100 дал готового напитка:

а также, л:

В третьем варианте исполнения задача решена безалкогольным напитком, включающим черную смородину (листья), гибискус (цветки), эхинацею (трава), лимонную кислоту, сахар-песок, эфирное масло бергамота, водный сапонинсодержащий экстракт из красного мыльного корня Saponaria officinalis L., аскорбиновую кислоту и воду при следующем содержании ингредиентов, кг на 100 дал готового напитка:

а также, л:

Заявляемые напитки не содержат искусственных ароматизаторов и красителей.

Обеспечиваемый технический результат достигается за счет использования в предлагаемых вариантах безалкогольных напитков композиций ценных видов дикорастущих растений Дальнего Востока (шиповник, боярышник, клюква, мелисса, душица и др.) как источника биологически активных веществ, а также использование эфирного масла бергамота, аскорбиновой и лимонной кислот в заявляемых количественных соотношениях.

Использование в заявляемых напитках эфиромасличных травянистых растений (мелисса обыкновенная, душица обыкновенная, мята перечная), содержащих в своем составе натуральные эфирные масла, определяют вместе с эфирным маслом бергамота улучшенный вкусо-ароматический «букет» готовых изделий.

На достижение вышеперечисленных технических результатов влияет такой существенный отличительный признак, как водный сапонинсодержащий экстракт из красного мыльного корня Saponaria officinalis L. Он известен как эмульгатор [RU 2035878, 27.05.2005].

ЭКМК в заявляемых напитках обеспечивает устойчивую эмульсионную структуру, а также является источником биологически активных веществ.

Заявителем проведены медико-биологические испытания сапонинов красного мыльного корня Saponaria officinalis L. в эксперименте in vivo и in vitro. Показано, что они могут быть использованы в качестве профилактического средства при нарушениях липидного обмена (повышение уровня холестерина в крови) и как модуляторы продукции противовоспалительных цитокинов, оказывающих стимулирующее влияние на факторы врожденного иммунитета. Доказанное гипохолестеринемическое и иммуномодулирующее действие экстрактов из красного мыльного корня, используемого в рецептурах заявляемых безалкогольных напитков, является важным фактором при получении пищевых продуктов профилактической направленности.

Доказана антифунгальная активность сапонинов S. Officinalis. Кроме того, экстракт из красного мыльного корня содержит фенольные вещества, проявляющие антирадикальную и антиоксидантную активность [Ж. Хранение и переработка сельхозсырья, 2004, №2, с.32-34]. Таким образом, водный сапонинсодержащий экстракт из красного мыльного корня Saponaria officinalis L., являясь природным консервантом, влияет на увеличение срока годности заявляемых безалкогольных напитков.

Широкий ареал произрастания мыльного корня Saponaria officinalis L. (семейство гвоздичных Caryophyllaceae) и легкое разведение ее в культуре, а также высокая урожайность корней (10 т с 1 га), максимально короткие сроки культивирования (2 года) и высокое содержание сапонинов в корнях (23-32%) по сравнению с другими коммерческими источниками сапонинов, такими как корни колючелистника A. gypsophiloides (20%) и кора дерева Quillaja saponaria (5%), доказывают экономическую целесообразность использования красного мыльного корня S. Officinalis в качестве источника растительных сапонинов с высокими поверхностно-активными свойствами, используемых в предлагаемых рецептурах безалкогольных напитков.

На основании изучения физиологического действия некоторых ценных видов дикоросов Дальнего Востока (шиповник, боярышник, клюква, мелисса, душица и др.) разработаны три растительные композиции, которые явились основой в составах заявляемых безалкогольных напитков, оказывающих направленное действие на сердечнососудистую, мочевыделительную и иммунную системы организма человека.

Растительная композиция 1 (для сердечнососудистой системы).

Композиции из дикорастущего сырья для профилактики заболеваний сердечнососудистой системы предусматривают включение в их состав источников веществ, являющихся природными антиоксидантами (фенольные соединения, флавоноиды, дубильные вещества, тимол, широкий спектр минеральных элементов и витаминов С, А, Е, витаминоподобных веществ, особенно каротиноидов и веществ Р-витаминного действия), способных инактивировать кислородсодержащие молекулярные осколки с высокой реагентностью, тем самым предотвращая серьезные изменения основных метаболических процессов клетки и возникновение многих патологических состояний организма - стресс, атеросклероз, инфаркт миокарда и др.

Поэтому использование в рецептуре заявляемого напитка композиции из плодов боярышника, ягоды клюквы, травы мелиссы и душицы, применяемых в качестве профилактических средств при сердечных заболеваниях, бессоннице, головокружении, одышке, для нормализации холестеринового обмена, снижения вероятности тромбообразования, укрепления стенок сосудов головного мозга, повышения прочности и эластичности капилляров, позволяет создать безалкогольный напиток направленного действия.

Растительная композиция 2 (для мочевыделительной системы).

Урологические сборы (композиции) из дикорастущего сырья для профилактики заболеваний мочевыделительной системы (мочекаменная болезнь, цистит, уретрит и др.) предусматривают включение в их состав ингредиентов с высоким содержанием биологически активных микронутриентов, обладающих бактерицидной, противовирусной активностью и диуретическим (мочегонным) действием.

Композиция из плодов шиповника, травы тысячелистника, толокнянки, мяты, используемая в приготовлении заявляемого напитка (вариант 2), содержит значительное количество флавоноидов, минеральных солей, дубильных веществ (танинов), стеролов, кумаринов, горечей, смол, аминокислот.

Растительная композиция 3 (для укрепления иммунитета).

Композиции из дикорастущего сырья для укрепления иммунитета предусматривают включение в их состав ингредиентов с высоким содержанием биологически активных веществ, витаминов (особенно витамина С), витаминоподобных веществ, минеральных элементов, незаменимых аминокислот, микронутриентов антиокисидантной направленности и др.), которые оказывают профилактическое действие на организм человека, повышают его устойчивость к различным экстремальным факторам и инфекционным заболеваниям, способствуют обезвреживанию и выведению токсичных веществ (энтеросорбентные свойства).

Такие дикорастущие растения, как лист смородины черной, гибискус, трава эхинацеи пурпурной, входящие в заявляемый напиток (вариант 3), являются природными антиоксидантами и содержат флавоноиды, антоцианы, дубильные вещества, пектиновые вещества, незаменимые аминокислоты, органические кислоты, полисахариды, эфирные масла, смолы, ферменты, макро- и микроэлементы, витамины С, B₁, B₂, A, P и др. минорные биологически активные вещества, обладающие антибактериальным, гипотензивным, спазмолитическим, антимикробным действием и способствующие стимулированию реакции клеточного и гуморального иммунитета, снижению артериального давления и проявлений аллергических реакций.

Состав композиций растительного сырья, используемых для производства заявляемых безалкогольных напитков, представлен в таблице 1.

Поскольку растительные дикоросы содержат значительное количество природных антиоксидантов, являющихся ингибиторами кислородсодержащих молекулярных осколков с высокой реагентностью и обладающих выраженным физиологическим и лечебно-профилактическим эффектом, то авторы изучали возможные проявления синергизма и антагонизма между различными видами антиоксидантов в растениях и композициях из них.

Показатель суммарного содержания антиоксидантов (ССА) определяли амперометрическим методом на приборе Цвет Яуза-01-АА; результаты представлены в таблицах 2 и 3.

Установлено выраженное проявление синергетического эффекта для всех трех растительных композиций, т.к. ингредиенты, входящие в их состав, в заявляемых количественных соотношениях, взаимно увеличивают антиоксидантные свойства друг друга.

Помимо растительного сырья в предлагаемых композициях безалкогольных напитков используют эфирное масло бергамота (Citrus bergamia) и аскорбиновую кислоту (витамин С). Выделенное из кожуры плодов, цветков и листьев эфирное масло бергамота представляет собой жидкость, обладающую приятным своеобразным запахом и горьковатым вкусом. Главной составляющей этого масла является линалилацетат (35-50%), кроме того, в нем содержатся такие вещества, как линалоол, нерол, терпинеол. цитраль, D-лимонен и др. Специфический приятный аромат масла обусловлен присутствием линалилацетата и свободного линалоола. Эфирное масло бергамота обладает антиоксидантным, антиспазматическим, противовоспалительным, ранозаживляющим, седативным, отхаркивающим, болеутоляющим, жаропонижающим, желчегонным действиями, снижает уровень холестерина в крови, укрепляет стенки сосудов.

Так как эфирные растительные масла являются гидрофобной средой, то в традиционных рецептурах безалкогольных напитков предусмотрено их растворение в некотором количестве 96,2% этилового спирта [Сборник рецептур на напитки безалкогольные по ГОСТ 28188-89 «Напитки безалкогольные. Общие технические условия»]. Использование сапонинсодержащего экстракта из красного мыльного корня Saponaria qfficinalis L. в качестве солюбилизатора, способного растворять в мицеллах гидрофобный ингредиент (эфирное масло бергамота), позволяет не применять этиловый спирт для приготовления заявляемых безалкогольных напитков.

В их состав входит аскорбиновая кислота, поскольку витамин С играет важную роль в регуляции окислительно-восстановительных процессов, необходим для кроветворения, нормализует проницаемость капилляров, оказывает противовоспалительное и противоаллергическое действие, является фактором защиты организма от последствий стресса, улучшает способность организма выводить токсичные элементы; предохраняет стенки сосудов от отложения окисленных форм холестерина.

Разработку рецептур безалкогольных напитков с эмульсионной структурой проводили в соответствии с требованиями действующей нормативной документации (ГОСТ 28188, Сборник технологических инструкций, правил, методических указаний и нормативных материалов по безалкогольной промышленности).

Количественное содержание ингредиентов напитка заявлено с учетом рекомендуемого уровня их потребления.

Так как витамин С является функциональным ингредиентом, необходимым для ежедневного поступления в рацион питания с пищей, то осуществляли обогащение витамином С опытных образцов безалкогольных напитков (250 мл) по рекомендуемым нормам согласно нормативным документам [Тутельян В.А. Микронутриенты в питании здорового и больного человека: справочное руководство по витаминам и минеральным веществам. - М.: Колос, 2004. с.420], а именно количество функционального пищевого ингредиента - витамина С - в готовом напитке должно составлять не менее 15% суточной потребности в нем организма человека [Изменение №1 к ГОСТ Р 52349-2005]. Количество витамина С рассчитано с учетом частичного разрушения его в процессе приготовления и хранения напитков.

Одним из основных этапов в технологической схеме производства заявляемых безалкогольных напитков с эмульсионной структурой является подготовка водного экстракта из красного мыльного корня S. officinalis, функционально-технологические свойства которого зависят от массовой доли сапонинов.

Для обоснования количественного содержания экстракта при разработке рецептур напитков учитывали данные о степени его токсичности, полученные в эксперименте in vivo. По результатам заключения Научно-исследовательского института эпидемиологии и микробиологии СО РАМН экстракт из красного мыльного корня S. officinalis L. относится к группе практически нетоксичных веществ (IV класс - малотоксичные вещества LD50 перорально >1500 мг/кг). Исследуемые экстракты отнесены к группе малотоксичных веществ, поскольку в дозе 1,75 г/кг веса или (35 мг растворимых сухих веществ на мышь - 20 г) не вызывали гибели животных [ГОСТ12.1.007-76].

В рецептурах напитков использовали 5% водный сапонинсодержащий экстракт мыльного корня, что составляет 0,15 г сухих веществ экстракта на 100 г продукта. Это количество способно растворять жирорастворимые пищевые ингредиенты (эфирное масло бергамота) и соответствует допустимой норме сапонинсодержащего экстракта туркестанского мыльного корня A. gypsophiloides, разрешенного в качестве классического пенообразователя при производстве халвы (ГОСТ 6502-94), а также не превышало допустимых норм (500 мг/кг в пересчете на сухое вещество), установленных Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) для экстракта quillaja, получившего статус «полностью безопасного» (GRAS) при использовании его в указанных концентрациях в качестве пенообразующего агента в пищевых продуктах [WHO Food Additives series: 48. Safety evaluation of certain food additives and contaminants. Quilaia extracts. 2001].

Также пищевая безопасность сапонинов S. officinalis была установлена в тест-культуре Tetrahymena pyriformis. Медленное повреждение жизненных функций при высоких концентрациях сапонинов (10-1 мг/мл) указывает на их слабую токсическую активность по отношению к клеткам инфузорий. Отсутствие мутагенных свойств и полная потеря токсического действия в присутствии белка свидетельствует о пищевой безопасности сапонинов S. officinalis.

Подготовка растительного эмульгатора предусматривает разведение сухого экстракта или концентрированного сапонинсодержащего экстракта из красного мыльного корня до массовой доли сухих веществ 5% с последующим фильтрование его для удаления взвесей и осадка.

Способ приготовления растительных экстрактов.

Плоды и листья растений заливают горячей питьевой водой (температура 90-100°C) при соотношении сырье: вода 1:5 и нагревают на кипящей водяной бане или настаивают в течение 10-15 мин (в зависимости от вида сырья), затем охлаждают, процеживают, оставшееся сырье отжимают и фильтруют.

Для приготовления инвертированного сахарного сиропа сахар растворяют в воде, кипятят и вносят расчетное количество кислот.

Эфирное масло бергамота солюбилизируют в необходимом количестве ЭКМК с содержанием сухих веществ 5% и соединяют с растительными экстрактами из композиций дикоросов, сахарным сиропом с лимонной и аскорбиновой кислотами с последующим перемешиванием в течение 30 мин. Готовый напиток фильтруют, разливают в стеклянные бутылки емкостью 0,25 л и пастеризуют в течение 10-20 мин при температуре 75-85°C с последующим охлаждением до 10°C.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения.

Пример 1. Безалкогольный напиток для профилактики заболеваний сердечнососудистой системы.

Для приготовления напитка расход составляющих ингредиентов на 100 дал следующий, кг:

а также в л.:

Пример 2. Безалкогольный напиток для профилактики заболеваний мочевыделительной системы.

Для приготовления напитка расход составляющих ингредиентов на 100 дал следующий, кг:

а также в л.:

Пример 3. Безалкогольный напиток для укрепления иммунитета.

Для приготовления напитка расход составляющих ингредиентов на 100 дал следующий, кг:

а также в л.:

Органолептическую оценку качества опытных образцов в течение 40 суток хранения осуществляли 10 респондентов по разработанной детальной балльной системе (5-балльная) по следующим показателям качества: внешний вид, однородность, цвет, вкус и запах (ГОСТ 28188-89). Результаты представлены в таблице 4.

Таким образом, в течение 30 суток хранения безалкогольных напитков с эмульсионной структурой их органолептические показатели качества практически не изменялись. Цвет оставался выраженным, свойственным растительному сырью, входящему в состав напитков; вкус и аромат приятные, гармоничные, соответствующие композициям из растительного сырья и эфирному маслу бергамота. Структура напитка оставалась однородной, без признаков отделения гидрофобного компонента. Балльная оценка составила 4,7. Дальнейшее хранение сопровождалось снижением органолептических показателей качества.

Физико-химические показатели качества напитков соответствуют требованиям ГОСТ 28188 и представлены в таблице 5.

Содержание витамина С в 250 мл готовых изделий составляет 28,5-30,0% от его суточной нормы, рекомендуемой для нормального функционирования организма.

Динамика показателей безопасности опытных образцов напитков с эмульсионной структурой представлена в таблицах 6 и 7.

Таким образом, при хранении в течение 30 суток при температуре 10±2°C в опытных образцах предлагаемых напитков с эмульсионной структурой отсутствовали мышьяк, кадмий, ртуть, бактерии группы кишечной палочки (в 100 см³), патогенные микроорганизмы, в т.ч. сальмонеллы (в 100 см³), а содержание свинца и количество дрожжей и плесеней не превышало норм ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевых продуктов» и «Единых санитарно-эпидемиологических и гигиенических требований к товарам, подлежащих санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю)», предъявляемым к данной группе пищевых товаров (не более 15 КОЕ/100 см³). Дальнейшее хранение опытных образцов напитков сопровождалось снижением показателей безопасности напитков. Следовательно, срок хранения предлагаемых безалкогольных напитков составляет 30 суток.