СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИТЬЕВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ВОДЫ

Предлагаемое изобретение относится к области пищевой промышленности, а именно к технологии изготовления водной основы, содержащей дигидрокверцетин, предназначенной для приготовления восстанавливающих (оздоровительных) напитков с повышенным сроком хранения функциональных (полезных) свойств.

Из уровня техники известна технология получения дигидрокверцетина в виде микроструктурированных трубчатых форм (см. RU2640413, кл. A61P43/00, публ. 2018г. [1]).

Согласно известному способу получения микротрубок дигидрокверцетина [1] используют органический растворитель и воду, при этом воду выдерживают и подготавливают, в дальнейшем смешивая ее с раствором дигидрокверцетина.

В соответствии с изобретением, данная технология позволяет выделить из маточного раствора стабильные при хранении на воздухе микроструктурированные трубчатые формы дигидрокверцетина в твердом агрегатном состоянии.

Однако получаемые данным способом продукты не адаптированы для использования в пищевой промышленности, но успешно применяются при изготовлении лекарственных средств, молекулярных сепараторов, биосенсоров и др.

Таким образом, возможность успешной добавки трубчатых форм дигидрокверцетина, например, в жидкость для питья – неочевидна.

Из уровня техники известен способ получения напитка путем введения дигидрокверцетина в воду (см. RU2521517, кл. C12G3/06, публ. 2014г. [2]).

В соответствии с известной технологией [2] при изготовлении напитка дополнительно добавляют молекулярный водород.

В качестве недостатков получаемого пищевого продукта, производимого с помощью известного способа [2] можно отметить неизвестность формы нахождения дигидрокверцетина в смеси, а следовательно неустановленный период его стабильного действия (функциональности), что ставит под сомнение целесообразность изготовления данных напитков в какой-либо упаковке, подразумевающей длительное хранение продукта, обусловленное необходимостью доставки до потребителя, реализацией, удобством и другими факторами.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ получения раствора стабилизированного дигидрокверцетина (см. RU2498801, кл. A61K31/35, публ. 2013г. [3]).

Согласно известной технологии [3] раздельно производят подготовку водной фазы и раствора дигидрокверцетина, затем смеси перемешивают друг с другом до получения раствора, охлаждают и расфасовывают в тару.

При этом подготовка первой смеси заключается в растворении углеводов и органических кислот или водорастворимых солей в дистиллированной воде, а подготовка второй смеси заключается в приготовлении раствора дигидрокверцетина с 2-гидроксипропил-бета-циклодекстрином.

По указанию автора получаемый раствор стабилизированного дигидрокверцетина имеет длительный срок хранения, однако, данное утверждение может не соответствовать действительности, по указанным ниже причинам.

При реагировании дигидрокверцетина с пищевыми органическими кислотами, например, с лимонной или уксусной кислотой, произойдет его дезактивация как антиоксиданта.

Введение водорастворимых солей (K, Na) смещает показатель pH в сторону щелочной реакции, что приведет к распаду дигидрокверцетина.

Взаимодействие дигидрокверцетинна и применяемого в качестве углевода циклодекстрина приведет к образованию клатратов, что дезактивируют дигидрокверцетин.

Также, очевидно, что содержание в чистом виде дигидрокверцетина в получаемом растворе практически невозможно, ввиду многокомпонентного состава соединений различных классов.

Данный вывод подкрепляется также тем, что в описании известной технологии [3] нет каких-либо пояснений или теоретического обоснования подобного выбора компонентов и роли каждого из них в отдельности или совместно для решения поставленной задачи – создания условий для сохранения целевого действующего вещества дигидрокверцетина.

Технической проблемой предлагаемого изобретения является создание технологии, позволяющей приготавливать напитки на основе H₂O с содержанием раствора дигидрокверцетина устойчивого к внешним воздействиям и, следовательно, с длительным сроком хранения.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение стабилизированного раствора дигидрокверцетина, сохраняющего в питьевой воде характерные функциональные показатели в течении всего периода хранения.

Объективно проявляющийся технический результат и указанная техническая проблема, достигаются в результате того, что способ получения водного раствора дигидрокверцетина с устойчивыми функциональными показателями, включает предварительную подготовку воды методом обратного осмоса с удалением из воды ионов Fe₂ и Fe₃, насыщение полученной воды газообразным CO₂ с последующей ее выдержкой в изолированной системе в течении 8-10 часов, понижение давления при нормальных условиях и повторное выдерживание воды в открытой системе в течении 4-6 часов, достигая равновесного состояния между растворенным CO₂ и содержанием CO₂ в атмосфере с устанавливающимся показателем активной кислотности (pH) в диапазоне от 3 до 6 и добавление аскорбиновой кислоты в количестве 25-70 мг в 1 л воды, как фактора, поддерживающего стабильность дигидрокверцетина, который вводится в воду в форме премикса в виде раствора дигидрокверцетина в пропиленгликоле-1,2 с массовой долей дигидрокверцетина ориентировочно 30,0% по массе в количестве от 50 до 500 мг в 1 л воды.

По одному из частных вариантов реализации способа получения водного раствора дигидрокверцетина полученный продукт обеззараживают путем облучения нефильтрованным ультрафиолетом в потоке.

По одному из предпочтительных вариантов реализации способа получения водного раствора дигидрокверцетина в полученный продукт добавляют природный растворимый экстракт.

Дигидрокверцетин, использующийся в предлагаемом изобретении для приготовления напитков, является одним из самых сильных природных антиоксидантов. В водных растворах дигидрокверцетин может существовать в двух равновесных формах - ионизированной и ковалентной.

Ионизированная форма дигидрокверцетина в H₂O существует как в нейтральной среде (pH 7), так и при более высоких значениях pH (Ph>7). Эта форма отличается высокой реакционной способностью и нестабильностью. Основными продуктами деструкции являются протокатеховая кислота и замещенный остаток уксусный кислоты, при этом антиоксидантная активность (АОА) полностью исчезает.

Однако для достижения обозначенных выше целей, получаемый продукт (готовый к употреблению напиток) должен быть в водном растворе в определенной форме и в определенном количестве, обязательно быть стабильным по pH в течении всего срока хранения и не содержать посторонних примесей, таких как, органические кислоты или их водорастворимые соли, высокомолекулярные соединения, заметные количества органических растворителей (пропиленгликоль, глицерин, твин и т.д.), непосредственное содержание и количественные показатели, которых вдобавок строго регламентированы. Кроме того, получаемый продукт не должен содержать ионов 2×Fe₂, Fe₃, которые образуют с дигидрокверцетином нерастворимые комплексы, снижая его антиоксидантную активность (АОА), а также катализируют процесс окисления дигидрокверцетина в кверцетин, а затем в низкомолекулярные продукты.

Таким образом, допустимой будет считаться неионизированная (ковалентная) форма дигидрокверцетина, которая абсолютно преобладает в водных растворах только при показателе кислотности pH 3,0-6,0. В этих условиях данная форма дигидрокверцетина сохраняется неопределенно долго, полностью сохраняя антиоксидантную активность, т.е. не подвергается окислению или деструкции.

В таблице 1 ниже представлены значения параметров, используемых при реализации предлагаемого способа получения стабилизированного раствора дигидрокверцетина.

Таблица [1]

В таблице [1] приведены значения параметров, при которых проводилась реализация способа получения водного раствора дигидрокверцетина с устойчивыми функциональными показателями. Время выдержки воды в изолированной системе, время выдержки воды в открытой системе, достигаемый показатель активной кислотности (pH), количественный показатель аскорбиновой кислоты, массовая доля содержания дигидрокверцетина в пропиленгликоле и количественный показатель дигидрокверцетина в воде.

Экспериментальным путем установлено, что при первичной выдержке воды в изолированной системе менее 8 часов показатель кислотности pH был допустимый, но нестабильный, а при выдержке воды более 10 часов величина кислотности рН постепенно поднималась и приближалась к исходным значениям, при повторном выдерживании воды в открытой системе менее 4 часов не обеспечивалось достижение стабильного требуемого показателя рН, а при выдержке более 6 показатель pH стабилен, но превышает требуемое значение, при активной кислотности менее 3 pH невозможно получить пригодный для потребления напиток по органолептическим показателям, а при кислотности более 6 pH наблюдалось выпадение осадка и уменьшение количества дигидрокверцетина, при добавлении аскорбиновой кислоты в количестве менее 25мг на 1 л воды не обеспечивалась необходимая стабилизация дигидрокверцетина в растворе, а добавление аскорбиновой кислоты в количестве превышающим 70 мг на 1 л воды может нанести существенный вред здоровью при употреблении напитков, при содержании массовой доли дигидрокверцетина в пропиленгликоле менее 29,94 % происходило изменение органолептических показателей, а при содержании массовой доли дигидрокверцетина в пропиленгликоле более 30,07 наблюдалось выпадение осадка, при содержании раствора дигидрокверцетина в воде менее 50 мг происходило выпадение осадка, а содержание раствора дигидрокверцетина в воде более 500 мг недопустимо, поскольку может нанести вред здоровью при потреблении.

Таким образом, наиболее целесообразным и предпочтительным в отношении достижения поставленной цели при реализации предлагаемого способа получения водного раствора, является использование следующих существенных технологических приемов, в том числе, обладающих экспериментально установленными необходимыми параметрами, а именно, подготовку воды обратным осмосом с удалением ионов Fe₂ и Fe₃, насыщение воды газообразным CO₂ с последующей ее выдержкой в изолированной системе в течении 8-10 часов, снижение давления и повторное выдерживание воды в открытой системе в течении 4-6 часов, достижение показателя кислотности (pH) в диапазоне 3 до 6, содержания аскорбиновой кислоты в количестве 25-70мг в 1 л воды и непосредственно введение в подготовленную воду раствора дигидрокверцетина в пропиленгликоле-1,2 с массовой долей дигидрокверцетина 30% по массе в количестве от 50 до 500 мг в 1 л воды.

Таким образом, указанные технологические особенности предлагаемого способа получения водного раствора дигидрокверцетина с постоянными функциональными показателями образуют совокупность существенных признаков, необходимых для решения технической проблемы и достижения технического результата.

Предлагаемое изобретение поясняется наилучшим конкретным примером осуществления, с подтверждающими экспериментальными данными, который, однако, не является единственно возможным, но наглядным образом демонстрирует достижение технического результата и решение технической проблемы.

Производство водного раствора дигидрокверцетина происходит следующим образом.

Вначале производят подготовку воды. Подготовка воды включает проведение операции обратного осмоса, вследствие которой из воды удаляются ионы Fe₂ и Fe₃. Далее в отдельной емкости производят насыщение подготовленной воды газообразным CO₂ с последующей ее выдержкой в изолированной системе в виде герметично закрытой купажной емкости в течении 9 часов.

Далее осуществляют понижение давления путем открытия указанной купажной емкости и СО₂ выходит из напитка до баланса с давлением воздуха при нормальных условиях и проводят повторное выдерживание воды в открытой системе в течении 5 часов.

При этом достигается равновесное состояние в открытой купажной емкости между растворенным CO₂ и содержанием CO₂ в атмосфере с устанавливающимся показателем активной кислотности (pH) в диапазоне от 3 до 6.

В завершении подготовки воды добавляют делеровский краситель, отдушку лимон-лайм и аскорбиновую кислоту в количестве 25 мг на 1 л воды. Температура воды и всех ингредиентов должна быть в диапазоне от 22 -24⁰С.

Полученную водную смесь перемешивают и переливают в общую емкость, где будет происходить смешивание с дигидрокверцетином.

В отельной емкости готовят раствор дигидрокверцетина в пропиленгликоле-1,2 с массовой долей дигидрокверцетина приблизительно 30% по массе.

Затем добавляют полученный раствор дигидрокверцетина в упомянутую общую емкость из расчета 150-250 мг на 1 л воды.

Окончательную полученную смесь перемешивают и отправляют на розлив.

Обеззараживание полученного продукта производится путем облучения раствора нефильтрованным ультрафиолетом в потоке, а именно, по трубопроводу напиток направляется на розлив, перед розливом в бутылку на трубе стоит ультрафиолетовая лампа, которая дезинфицирует проходящий по трубопроводу продукт.

В конечный продукт добавляется любой природный растворимый экстракт абрикос, персик, слива, манго, цитрусовые, смородина, клубника, черника, голубика, вишня, шиповник, брусника, клюква, облепиха в количестве от 30-100мг на 1 л воды, что не приводит к изменению pH продукта вследствие большой буферной емкости раствора.

На заключительной стадии производства полученный продукт разливается в пластиковую или стеклянную тару и хранится при соблюдении нормальных условий.

Анализ конечного продукта производился методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) и методом УФ спектрофотометрией.

Эксперимент №1 (Испытание проводилось в течении 50 недель образца № 1, хранение продукта осуществлялось при комнатной температуре 22⁰ С).

таблица 2

Эксперимент № 2 (испытание проводилось в течении 50-и недель образца № 2, хранение продукта осуществлялось при комнатной температуре 22⁰С)

таблица 3

Как следует из приведенных выше таблиц 1 и 2 содержание дигидрокверцетина в исследуемых образцах [1] и [2] стабильно сохранялось на высоком уровне вплоть до 50-ой недели данного эксперимента (77,6%), наличие осадка не наблюдалось, продукт сохранял стабильную прозрачность, цвет практически не изменялся, что свидетельствует об устойчивости к внешним воздействиям и о наличии характерных функциональных показателей у готовых к употреблению продуктов.

Предлагаемое изобретение может быть успешно использовано в пищевой промышленности, в частности, для приготовления восстанавливающих (оздоровительных) напитков с повышенным сроком хранения функциональных (полезных) свойств.