Результат интеллектуальной деятельности: Сухой безалкогольный напиток

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к области производства сухих составов безалкогольных напитков, и может быть использовано при производстве быстрорастворимых гранулированных напитков.

Известен сухой безалкогольный напиток «ВЕНТА», содержащий сахар, винную кислоту и концентрированный яблочный сок, вытяжку из цветочной пыльцы, натуральный пищевой желтый сафлоровый краситель [см. а.с. СССР № 10333117, МПК A 23 L 2/20, опубл. Ж. РЖ 29, 1983].

Недостатком известного напитка является низкая биологическая и пищевая ценность готового продукта, который не обеспечивает направленных профилактических свойств. Также сухой напиток «ВЕНТА» подвержен «слеживаемости» в процессе хранения, что затрудняет восстановление порошка водой температурой 15-20°С.

В качестве ближайшего аналога (прототипа) принят сухой безалкогольный напиток, содержащий подсластитель, экстракт из натурального сырья и концентрированный натуральный ягодный сок [см. патент 2255614, МПК A23L 2/39, A23L 2/52, A23L 2/56, A23L 2/60, дата публикации 10.07.2005].

Недостатками прототипа являются:

- высокое содержание подсластителей (сахара и глюкозы) - более 80%;

- необходимость использования дополнительных функциональных добавок - красителя, ароматизатора, регулятора кислотности и/или консерванта в виде лимонной кислоты;

- бедный минеральный состав, в частности отсутствие йода.

Также стоит отметить, что в указанном патенте приведен лишь один конкретный пример выполнения.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является разработка рецептуры безалкогольного напитка, содержащего биологически активные вещества (БАВ) для профилактики ряда заболеваний, в частности йоддефицитных состояний, а также для повышения общего тонуса организма и улучшения функционального состояния органов и систем организма.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в повышении биологической активности напитка при обеспечении высоких органолептических характеристик.

Поставленная задача решается тем, что сухой безалкогольный напиток, содержащий подсластитель, экстракт из натурального сырья и концентрированный натуральный ягодный сок отличается тем, что в качестве подсластителя используют сахарную пудру, в качестве экстракта из натурального сырья используют сухой экстракт бурой водоросли, для приготовления которого бурую водоросль измельчают до размера частиц не более 5 мм, экстрагируют водой при 100°С и гидромодуле 1:5 в течение 3 часов, полученный экстракт отделяют фильтрованием, сушат до остаточной влажности 8% и измельчают до размера частиц не более 0,5 мм, в качестве концентрированного натурального ягодного сока используют концентрированный натуральный сок черной смородины при следующем содержании компонентов на 1 кг готового продукта:

сахарная пудра - 380-430 г;

сухой экстракт бурой водоросли - 260-290 г;

концентрированный натуральный сок черной смородины - 360-380 мл.

Кроме того, в качестве бурой водоросли используют Saccharina japonica.

Кроме того, в качестве бурой водоросли используют Sargassum miyabei Yendo.

Сопоставительный анализ совокупности существенных признаков предлагаемого технического решения и совокупности существенных признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».

При этом отличительные признаки формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.

Признак «в качестве подсластителя используют сахарную пудру» обеспечивает более равномерное смешивание подсластителя с другими компонентами и быстрое растворение гранул сухого безалкогольного напитка в воде.

Признак «в качестве экстракта из натурального сырья используют сухой экстракт бурой водоросли» и признаки зависимых пунктов формулы обеспечивают повышение биологической активности.

В таблице 1 приведен химический состав и содержание биологически активных веществ в сухих экстрактах бурых водорослей.

Таблица 1

Химический состав и содержание биологически активных веществ в сухих экстрактах бурых водорослей

Йод относится к эссенциальным элементам и влияет на обмен белков, жиров, углеводов, а также контролирует баланс процессов синтеза и катаболизма в организме. Участвует в функционировании щитовидной железы, обеспечивая образование гормонов (тироксина и трийодтиронина). Необходим для роста и дифференцировки клеток всех тканей организма человека, митохондриального дыхания, регуляции трансмембранного транспорта натрия и гормонов. Недостаточное поступление приводит к эндемическому зобу с гипотиреозом и замедлению обмена веществ, артериальной гипотензии, отставанию в росте и умственном развитии у детей, нарушению репродуктивной системы у женщин, такие как повышение частоты выкидышей и мертворождений. Дефицит йода также является критическим для развития плода и новорожденного [Лукьянчук В.Д., Кравец Д.С., Коробков А.А. Биологическая роль йода и фармакокоррекция его недостаточности (Методические рекомендации) // Современная педиатрия. - 2006. - № 2(11). - С. 88-94; М.Г. Скальная. Йод: биологическая роль и значение для медицинской практики // Микроэлементы в медицине 19(2): 3-11, 2018 г.].

Маннитол (маннит) - пищевая добавка Е421, разрешенная к применению в России, Украине и других странах. В пищевой промышленности маннитол используется в качестве подсластителя и вещества, препятствующего комкованию.

Фукоидан является сульфатированным гетерополисахаридом с чрезвычайно широким спектром биологических активностей. Доказано, что он характеризуется противоопухолевыми [Алексеенко Т.В., Жанаева С.Я., Венедиктова А.А. и др. Противоопухолевая и антиметастатическая активность сульфатированного полисахарида фукоидана, выделенного из бурой водоросли Охотского моря Fucus evanescens // Бюл. эксперим. биологии и медицины. 2007. Т. 143, №. 6. С. 675-677; Вищук О.С., Ермакова С.П., Тин Ф.Д. и др. Противоопухолевая активность фукоиданов бурых водорослей // Тихоокеан. мед. журн. 2009. № 3. С. 92-96], иммуномодулирующими [Запорожец Т.С., Беседнова Н.Н. Иммуноактивные биополимеры из морских гидробионтов. Владивосток: Изд-во ТИНРО-центра, 2007. 219 с; Кузнецова Т.А. Применение фукоидана из бурой водоросли Fucus evanescens для коррекции иммунитета и гемостаза на модели эндотоксемии // Бюл. эксперим. биологии и медицины. 2009. Т. 147, №. 1. С. 71], антибактериальными [Макаренкова И.Д., Запорожец Т.С., Беседнова Н.Н. и др. Изучение возможности снижения адгезивной активности дифтерийных бактерий биополимерами природного происхождения // Антибиотики и химиотерапия. 1999. №. 3. С. 11-15; Соловьева Т.Ф., Красикова И.Н., Ермак И.М. Природные вещества морского происхождения как потенциальные препараты для терапии грамотрицательного сепсиса и эндотоксического шока // Вестник ДВО РАН 2010. №. 5. С.131-137], противовоспалительными [Полякова A.M., Астрина O.C., Бахтина Ю.А., Малеев В.В., Барабанова А.О., Ермак И.М. Возможность коррекции функционального состояния тромбоцитов человека с помощью природных полисахаридов в условиях экспериментальной эндотоксинемии и у больных пищевыми токсикоинфекциями // Инфекц. болезни. 2005. Т. 3, №. 1. С. 44-46; Бовин Н.В., Усов А.И., Ушакова Н.А. Сульфатированные полисахариды как ингибиторы рецепторной активности P-селектина и Р-селектинзависимого воспаления // Вопр. мед. химии. 1998. №. 2. С. 135] и другими свойствами. Фукоидан является природным антикоагулянтом, по механизму действия отличается от гепарина, по эффекту - сопоставим с ним [Дрозд Н.Н., Толстенков А.С., Мигаль И. и др. Фармакодинамические параметры антикоагулянтов на основе сульфатированных полисахаридов из морских водорослей // Бюл. эксперим. биологии и медицины. 2006. Т. 142, №. 11. С. 537-540. Кузнецова Т.А., Беседнова Н.Н., Мамаев А.Н. и др. Антикоагулянтная активность фукоидана из бурой водоросли Охотского моря Fucus evanescens // Бюл. эксперим. биологии и медицины. 2003. Т. 136, №. 11. С. 53-39].

Фукоидан оказывает противовирусное действие (препятствует проникновению вирусов в клетки за счет изменения свойств клеточной поверхности), то есть блокирует первую стадию инфекционного процесса, без которой развитие инфекционного заболевания невозможно [Макаренкова И.Д., Леонова Г.Н., Майстровская О.С., Звягинцева Т.Н., Имбс Т.И., Ермакова С.П., Беседнова Н.Н. Противовирусная активность сульфатированных полисахаридов из бурых водорослей при экспериментальном клещевом энцефалите // Тихоокеанский медицинский журнал. 2012. № 1. C. 44-46]. Фукоидан является мощным природным антиоксидантом и защищает клетки от повреждения свободными радикалами [Усов А.И., Ушакова Н.А., Нифантьев Н.Э. и др. Сульфатированные полисахариды из морских водорослей: структура и биологическая активность // Биомед. химия. 2008. №.5. С. 597-606].

Доказана способность фукоидана приводить к снижению повышенного уровня холестерина и атерогенных липидов (жиров, повышенный уровень которых в крови способствует развитию и прогрессированию атеросклероза и связанных с ним заболеваний) [Майстровский К.В., Раповка Ю.В., Запорожец Т.С. и др. Коррекция липидного и углеводного обмена у больных облитерирующим атеросклерозом сосудов нижних конечностей сульфатированным полисахаридом из бурой водоросли Fucus evanscens // Рос. иммунолог. журн. 2008. Т. 2, №. 2-3. С. 323].

Доказано, что фукоидан не обладает цитотоксическим эффектом (не дает мощной токсической нагрузки на организм); оказывает воздействие и на первичный очаг опухоли, и на ее метастазы, в том числе отдаленные [Вищук О.С., Ермакова С.П., Тин Ф.Д. и др. Противоопухолевая активность фукоиданов бурых водорослей // Тихоокеан. мед. журн. 2009. № 3. С. 92-96; Имбс Т.И., Красовская Н.П., Ермакова С.П. и др. Сравнительное исследование химического состава и противоопухолевой активности водно-этанольных экстрактов бурых водорослей Laminaria cichorioides, Costaria costata и Fucus evanescens // Биология моря. 2009. Т. 35, №. 2. С. 140-146].

Альгинаты используются в медицине в качестве антацида и в пищевой промышленности как загуститель, для сорбции и иммобилизации ферментов и целых клеток и др.

Кроме перечисленных в таблице 1 веществ сухие экстракты бурых водорослей характеризуются содержанием еще одного класса биологически активных веществ - фенольных соединений. Содержание фенольных соединений в сухом экстракте Sargassum miyabei Yendo составляет 251 мг дубильной кислоты/1 г сухого экстракта, в экстракте Saccharina japonica 196 мг дубильной кислоты/1 г сухого экстракта.

Фенольные соединения широко представлены в растениях. Регулярное потребление этих соединений приводит к достоверному снижению риска развития сердечно-сосудистых заболеваний. Высокая биологическая активность растительных фенольных соединений обусловлена наличием антиоксидантных свойств. Установлена также их важная роль в регуляции активности ферментов метаболизма ксенобиотиков [Барабой В.А. Биологическое действие растительных фенольных соединений, Киев: Наук.думка, 1979. - 260 с.; Бунятян Н.Д., Герасимова О.А., Сахарова Т.С., Яковлева Л.В. Природные антиоксиданты как гепапротекторы // Экспериментальная и клиническая фармакология, 1999, Т.62(2), С.64-67; Сорокина И.В., Крысин А.В., Хлебникова Т.Б. Роль фенольных антиоксидантов в повышении устойчивости органических систем к свободно-радикальному окислению. Новосибирск: СО РАН, 1997. - 68 с.].

В экстрактах бурых водорослей Saccharina japonica, Sargassum miyabei Yendo обнаружены следующие фенольные соединения: хлоргеновая, кофейная, 2,5-дигидроксибензойная, кумаровая, феруловая, салициловая и сиринговая кислоты, а также галлатэпигаллокатехина, эпикатехин, галлатэпикатехина.

Признаки «для приготовления [сухого экстракта] бурую водоросль измельчают до размера частиц не более 5 мм, экстрагируют водой при 100°С и гидромодуле 1:5 в течение 3 часов, полученный экстракт отделяют фильтрованием, сушат до остаточной влажности 8% и измельчают до размера частиц не более 0,5 мм» описывают технологию приготовления сухого экстракта бурой водоросли.

Получение экстракта бурой водоросли в форме сухого порошка обеспечивает удобство его хранения и транспортировки, при смешивании с другими компонентами он не повышает общую влажность и тем самым препятствует комкованию.

Признак «в качестве концентрированного натурального ягодного сока используют концентрированный натуральный сок черной смородины» описывает тип используемого для сока сырья и также способствует повышению биологической активности.

Ягоды черной смородины характеризуются значительным содержанием витаминов, особенно С и Р. Содержание витамина С в ягодах черной смородины достигает 400 мг% на 100 г ягод. По содержанию витамина С ягоды черной смородины стоят на одном из первых мест по сравнению с другими плодами и ягодами, уступая только шиповнику и актинидии. В ягодах черной смородины содержание витамина С в 3 раза больше чем в апельсинах и в 15-20 раз больше, чем в яблоках и грушах [Жбанова Е.В. Изменчивость химического состава плодов черной смородины в разных регионах. Аграрная Россия, 2012, №1, С.10-12]. В состав ягод черной смородины входят главным образом моносахариды - фруктоза (4,2%) и глюкоза (1,5%), сахароза (1%). Неусвояемые углеводы представлены клетчаткой (до 3%) и пектинами (до 1,5%) [Позняковский В.М., Плотникова Т.В., Ларина Т.В., Елизарова Л.Г. Экспертиза свежих плодов и овощей. Качество и безопасность: учебно-справочное пособие. Новосибирск, 2005, 302 с.]. В ягодах черной смородины содержатся органические кислоты, такие как яблочная (0,25%) и лимонная (2,0%).

Кроме того, ягоды смородины содержат значительное количество пектина, а также азотистых веществ. Важным свойством пектинов является их способность абсорбировать бактериальные токсины, ионы тяжелых металлов, в том числе и радионуклиды; связывать и выводить из организма холестерины, предупреждая развитие атеросклероза [Мясищева Н.В., Артемова Е.Н. Изучение биологически активных веществ ягод черной смородины в процессе хранения Техника и технология пищевых производств, 2013, № 3, С. 12-15]. Также ягоды черной смородины богаты полифенольными соединениями (488-1116 мг%), содержание флавоноидов в ягодах - 245-1027 мг%. Суммарное количество флaвoнoлoв находится в пределах от 233,7 до 997,2 мг % [Cтpeльцинa C.A., Tиxoнoвa O.A. Питательные и биологически активные вещества ягод и листьев смородины чepнoй (Ribis Nigrum L.) в условиях Северо-Запада России // Аграрная Россия. 2010. №1. C. 1-16; Maкapoв B.H., Влазнева Л.H., Жбaнoвa E.B., Дeниcoвa A.B., Aбызoв B.B., Глядeлкинa A.C., Зацепина И.B. Биологически активные вещества в ягодных культурах и продуктах их переработки // Хранение и переработка ceльxoзcыpья. 2011. №2. C. 44-52].

Особое внимание к чepнoй смородине в последнее время связано c обнаружением благоприятного воздействия антоцианов плодов этого растения на зрительный аппарат человека, особенно для снятия утомления от длительной работы y дисплеев современных компьютеров [Nakaishi H., Matsumoto H., Tominaga S., Hirayama M. Effect of black currant anthocyaniside intake on dark adaptation and VDT work-induced transient refractive alteration in healthy humans // Altern. Med. Rev. 2000. Vol. 5. Pp. 553-562]. Антoциaнoвый комплекс чepнoй смородины определяется набором четырех главных компонентов: 3-глюкoзидoв и 3-pyтинoзидoв дельфинидина и циaнидинa, который является неизменным для плодов всех сортов R. nigrum c чepнoй окраской вне зависимости от сорта и региона выращивания. Антоцианы обладают кaпилляpoyкpeпляющeй активностью, антиоксидантным, антибактериальным, антиканцерогенным свойствами и эффективно применяются в медицине для лечения и предупреждения ряда заболеваний [Cody V., Middleton E., Harborne J.B. Plant flavonoids in biology and medicine. New-York, 1998. Pp. 87-103; Kowaleryk E., Krzensinski P., Fijalkowski P. et. al. The use of cardiovascular diseases // Pol. Merkuriusz Lek. 2009. Vol. 19. N109. Pp. 108-110]. Наличие антиоксидантных свойств y антоцианов и их сродство к тканям глаза позволяет оказывать им положительное воздействие на глаза при различных зрительных и окислительных стрессах, способствуя запасанию глютaтиoнa в глазах (вещества, определяющего антиоксидантную защиту тканей глаза) и предохраняя ткани глаза от повреждений, вызываемых свободными радикалами. B модельных экспериментах было показано, что содержащиеся в чepнoй смородине такие антоцианы, как циaнидин-3-глюкoзид и циaнидин-3-pyтинoзид, способствуют регенерации родопсина [Novruzov E.N. Pigments of the reproductive organs of plants and their value. Baku, 2010. 308 p.], восстановление которого способствует усилению остроты зрения в сумерках [Patent Application 20130115174 (US). Transmucosal composition containing anthocyanins for alleviating a visual discomfort / Lepelletier Y., Hadj-slimane R., Hadl-slimane T. 2013; Дeйнeкa Л.A., Шaпoшник E.И., Гocтищeв Д.A., Дeйнeкa B.И., Copoкoпyдoв B.H. BЭЖX в контроле aнтoциaнoвoгo состава плодов чepнoй смородины // Сорбционные и хроматографические процессы. 2009. T. 9, вып. 4. C. 529-536]. Антоцианы широко используются в пищевой промышленности в качестве красителей. Дeльфинидины, содержащиеся в чepнoй смородине, имеют более выраженный тeмный цвет и характеризуются высокой стабильностью, что обусловливает их востребованность [Жбанова Е.В. Изменчивость химического состава плодов черной смородины в разных регионах // Аграрная Россия, 2012, №1, С.10-12].

Ягоды черной смородины рекомендуют при желудочно-кишечных заболеваниях (язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, гастритах с пониженной кислотностью и др.), при нарушении ритма сердечной деятельности. Вместо ягод можно употреблять сок - в особенности маленьким детям. Ягоды черной смородины, содержащие органические кислоты и пектиновые вещества, в качестве дополнительного средства используют для лечения ахилических гастритов, холециститов, кишечных дисбактериозов с выраженными гнилостными процессами в кишечнике. Кроме того, черная смородина используется для лечения и профилактики цинги, а также в комплексе с другими лечебными мероприятиями при различных заболеваниях, связанных с кровоточивостью Лагерь А. А. Фитотерапия некоторых заболеваний. - Красноярск, 1986. - 112 с.; Попов А. П. Лекарственные растения в народной медицине. - К., 1970. - 314 с.].

Резюмируя, свежие ягоды черной смородины богаты биологически активными веществами, что позволяет широко использовать их в качестве сырья в пищевом и фармакологическом производстве.

При этом концентрированный натуральный сок черной смородины сохраняет весь комплекс биологически активных веществ и витаминов, присущих ягоде.

Признаки «при следующем содержании компонентов на 1 кг готового продукта:

сахарная пудра - 380-430 г;

сухой экстракт бурой водоросли - 260-290 г;

концентрированный натуральный сок черной смородины - 360-380 мл» описывают оптимальное соотношение компонентов.

При выходе за минимальные значения заявленных интервалов происходит снижение биологической активности, а при выходе за максимальные значения ухудшаются органолептические характеристики.

Признаки зависимых пунктов формулы описывают используемые бурые водоросли.

Заявляемый сухой безалкогольный напиток готовят на стандартном оборудовании по стандартной технологии.

Приготовление сухого безалкогольного напитка состоит из следующих стадий:

- стадия подготовки сырья;

- стадия приготовления смеси компонентов;

- стадия сушки и сухая грануляция.

Предварительно готовят сухой экстракт бурой водоросли.

Подготовленную бурую водоросль измельчают до размера частиц не более 5 мм и экстрагируют водой при 100°С и гидромодуле 1:5 в течение 3 часов.

Полученный экстракт отделяют фильтрованием через марлю 2 раза, сушат инфракрасной или конвективной сушкой до остаточной влажности 8%, далее измельчают на коллоидной мельнице до размера частиц не более 0,5 мм.

Полученный сухой экстракт бурой водоросли характеризуется зелено-бурым цветом, характерным запахом водорослей, слегка соленым вкусом. Легко растворяется в воде с образованием прозрачной светло-зеленой жидкости с незначительным запахом водорослей и слегка соленым вкусом.

Концентрированный натуральный сок черной смородины получают упариванием свежего или консервированного натурального сока черной смородины в вакуум-аппаратах из нержавеющей стали до содержания сухих веществ не менее 44%.

В смесителе перемешивают сахарную пудру и сухой экстракт бурой водоросли в течение 10-15 мин при скорости 100 об/мин.

В полученную смесь добавляют концентрированный натуральный сок черной смородины и перемешивают в течение 10-15 минут при скорости 100 об/мин.

Полученную массу загружают в резервуар сушилки и сушат в кипящем слое в течение 30-40 минут при температуре воздуха 35-40°С до влажности не более 7,0%.

После сушки производят грануляцию через сито с ячейкой 2,0 или 3,0 мм.

Готовый напиток выгружают, взвешивают и передают на фасовку в пакетики по 10 г каждый.

Для получения жидкого напитка 10 г сухого безалкогольного напитка заливают 200 мл питьевой воды температурой 25-40°С.

Восстанавливают напиток при помешивании содержимого в течение 1-2 минут.

Примеры рецептур сухого безалкогольного напитка приведены в таблице 2.

Таблица 2

Примеры рецептур сухого безалкогольного напитка

Органолептические характеристики безалкогольных напитков, полученных из сухого напитка, приведены в таблице 3.

Таблица 3

Органолептические характеристики безалкогольного напитка

Содержание биологически активных веществ в 1 порции (200 мл) безалкогольного напитка приведено в таблице 4.

Таблица 4

Содержание биологически активных веществ в безалкогольном напитке

Данные по удовлетворению суточной физиологической потребности при употреблении 1 порции (200 мл) безалкогольного напитка приведены в таблице 5.

Таблица 5

Удовлетворение суточной физиологической потребности при употреблении безалкогольного напитка

Таким образом, заявляемый сухой безалкогольный напиток:

- имеет полностью натуральный состав;

- отличается более эффективным соотношением компонентов между собой, содержание подсластителя уменьшено более чем в 1,5 раза;

- не содержит дополнительных функциональных и/или искусственных добавок;

- обладает высокими органолептическими характеристиками, при этом в безалкогольном напитке исключено специфическое послевкусие, присущее бурым водорослям;

- содержит в эффективных количествах биологически активные вещества, в т.ч. йод, витамин С, фукоидан и растительные фенольные соединения;

- отличается высокой стабильностью при хранении за счет достаточного содержания в концентрированном натуральном соке черной смородины сухих веществ и высокой кислотности.