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, Д, 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 вкусоароматических рецептурных ингредиентов используют эфирные растительные масла, являющиеся гидрофобной средой и участвующие в создании уникальных ароматических композиций.

Напиток «Мятный на эфирном масле» содержит кислоту лимонную, эфирное масло мяты, спирт этиловый ректификованный 96,2% об., индигокармин, тартразин «Ф», двуокись углерода. Напиток «Лиса и виноград» включает 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, 158].

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.

Известен способ получения безалкогольного напитка с включением хитозана, который предусматривает использование в качестве жидкой основы минеральной (природной) воды со слабощелочной реакцией среды, а также содержит хитозан, витамин Е и может содержать микроэлементы (магний или кальций и магний, или цинк, или железо). Указанный состав обеспечивает получение напитка направленного физиологического действия, обладающего детоксикационно-восстановительными свойствами при снятии синдрома «похмелья» у людей, употребляющих алкогольные напитки [RU 2445804 С2, 2012.03.27].

Недостатками известного напитка является использование его преимущественно для определенной группы людей, страдающих алкогольной зависимостью. Также следует отметить, что не указан способ введения жирорастворимого витамина Е в гидрофильную среду напитка, а простое перемешивание смеси после последовательного введения гидрофильных и гидрофобных ингредиентов в течение 15-20 минут не обеспечивает получение высоких органолептических свойств напитка.

Разработаны витаминизированные фруктовые напитки лечебно-профилактического назначения "PALMA - VIT" с экстрактом красного пальмового масла и БИОФЕНОМ, на основе натуральных соков и пектинов [Витаминизированные фруктовые напитки "PALMA - VIT" - область применения: Корпорация Мир Красоты, 03.2000 [найдено 20.02.2013]. Найдено в Интернет: <http:www.wbcorp.ru/production.html>]. При изготовлении напитков «Palma - Vit» из красного пальмового масла получают концентрат с высоким содержанием витаминов А, Е и Q10. Сам по себе концентрат жирорастворим, но для того чтобы ввести жирорастворимый концентрат (экстракт) в напитки лаборатория компании «Гармония», на основе собственной уникальной технологии, заключает экстракт в водорастворимую микрокапсулу. При попадании капсулы в воду и далее в желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) она растворяется, витамины высвобождаются и оказываются в организме.

Если приготовленный напиток «Palma - Vit» оставить на сутки постоять, то на поверхности напитка появится жировая пленка. Таким образом, недостатками известных напитков являются незначительные сроки хранения (ввиду появления в течение 1 суток хранения на поверхности напитка жировой пленки) и, соответственно, неудовлетворительные органолептические показатели, а также необходимость использования водорастворимых капсул, что будет способствовать удорожанию готового продукта.

Известен витаминный премикс Н30148 (разработан в соответствии с рекомендациями Европейского Экономического Сообщества 90/496 (1990), предназначенный для производства антиоксидативных напитков типа АСЕ, в состав которых входят провитамин А (бета-каротин), витамины С и Е [Обогащение продуктов питания. Безалкогольные напитки - область применения: DSM Nutritional Products, 22.12.2003 [найдено 20.02.2013]. Найдено в Интернет: <http://www.dsm.com/ru_RU/html/dnpru/hnh_food_oovk_noalko.htm>].

Рекомендуемая дневная норма витаминов достигается при растворении 175 мг витаминного премикса на носителе Сахароза DAB в 750 мл напитка. Жирорастворимые бета-каротин и витамин Е содержатся в смеси в вододиспергируемой форме. В этом случае они легко растворяются в напитке. Для переведения жирорастворимых форм витаминов в водорастворимые применяют различные современные технологии; для этого требуются дополнительные трудовые и материальные затраты.

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.].

Известны композиции для функционального напитка, содержащие сапонины женьшеня или экстракт женьшеня, а также растительный концентрат, подсластитель, мед, загуститель, вкусовые добавки и воду [KR 20101125303 А, 2010.03.09].

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, 1990.09.21].

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 придания 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 витамина Е на поверхности, который солюбилизируется в мицеллах ПАВ, прочно в них удерживается в течение всего срока хранения напитков. Заявляемые напитки не содержат искусственных ароматизаторов и красителей.

Технический результат достигается за счет синергетического эффекта биологически активных веществ антиоксидантного действия, содержащихся в ценных видах дикорастущих растений Дальнего Востока и жирорастворимого витамина Е в заявляемых количественных соотношениях.

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

а также, л:

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

а также, л:

Водный сапонинсодержащий экстракт из красного мыльного корня Saponaria officinalis L. известен как эмульгатор [RU 2035878, 27.05.2005].

В заявляемых напитках ЭКМК за счет высоких поверхностно-активных свойств 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 также 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 его 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, используемых в предлагаемых рецептурах безалкогольных напитков.

Витамин Е (токоферол) объединяет ряд ненасыщенных спиртов-токоферолов, из которых наиболее активным является альфа-токоферол. Основными функциями витамина Е в организме являются защита клеточных структур от разрушения свободными радикалами, участие в биосинтезе гема; препятствие тромбообразованию; участие в синтезе гормонов. Витамин Е обеспечивает нормальное функционирование мускулатуры, обладает антиканцерогенным эффектом, необходим для поддержания иммунитета. Суточная потребность витамина Е для организма человека составляет 8-10 мг.

Использование сапонинсодержащего экстракта из красного мыльного корня Saponaria officinalis L. в качестве солюбилизатора, способного растворять в мицеллах гидрофобный ингредиент (витамин Е), позволяет не применять этиловый спирт для приготовления заявляемых 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 сердечно-сосудистую, мочевыделительную и иммунную системы организма человека.

Растительная композиция 1 (для сердечно-сосудистой системы).

Композиции из дикорастущего сырья для профилактики заболеваний сердечно-сосудистой 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), способными 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, В₂, А, Р 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. Исследовали также возможность синергетического эффекта антиоксидантных свойств предложенных композиций дикорастущих растений и витамина Е.

Было установлено, что природный антиоксидант витамин Е значительно повышает (в 1,6-2,1 раза) антиоксидантную активность биологически активных веществ дикоросов (для композиции №1 - от 20,7 до 45,0 мг/г по галловой кислоте; для композиции №2 - от 21,5 до 38,0 мг/г по галловой кислоте; для композиции №3 - от 50,9 до 82,0 мг/г по галловой кислоте).

Таким образом, использование предложенного состава микронутриентов позволит получить безалкогольные эмульсионные напитки антиоксидантной направленности с целью повышения эффективности профилактического и оздоровительного воздействия на организм человека.

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.

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 свидетельствуют о пищевой безопасности сапонинов S. officinalis.

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

Способ приготовления растительных экстрактов.

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

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

Витамин Е солюбилизируют (перемешивают при скорости вращения 600 об/мин в течение 20-30 минут) в необходимом количестве ЭКМК с содержанием сухих веществ 5% до образования эмульсионной системы и соединяют с растительными экстрактами из дикоросов, сахарным сиропом с лимонной кислотой, затем тщательно перемешивают 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 сердечно-сосудистой 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, кисло-сладкие, соответствующие композициям из растительного сырья, без посторонних привкусов. Структура напитка оставалась однородной, без признаков отделения гидрофобного компонента (витамина Е). Бальная оценка составила 4,5. Дальнейшее хранение сопровождалось снижением органолептических показателей качества напитков.

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

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 свинец, мышьяк, кадмий, ртуть, бактерии группы кишечной палочки (в 100 см³), патогенные микроорганизмы, в т.ч. сальмонеллы (в 100 см³), а количество дрожжей и плесеней не превышало норм ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевых продуктов» и «Единых санитарно-эпидемиологических и гигиенических требований к товарам, подлежащим 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.