Безалкогольный напиток для профилактики йоддефицитных состояний

Изобретение относится к безалкогольной промышленности и может найти применение в рационе питания различных групп населения для профилактики йоддефицитных состояний.

Проблема ликвидации йоддефицита продолжает оставаться одной из серьезных проблем сохранения здоровья населения во всем мире.

Гормоны щитовидной железы выполняют жизненно важные функции, отвечая за обмен веществ во всем организме, управляя расходом белков, жиров и углеводов, регулируя деятельность мозга, нервной системы, половых и молочных желез, рост и развитие ребенка. Поэтому нехватка йода приводит к распространению таких заболеваний, как эндемический зоб, ожирение, неврологический кретинизм, а также к отставанию детей и взрослых в умственном и физическом развитии, вызывает снижение иммунитета, быструю утомляемость, нарушение развития плода при беременности и т.д.

Согласно медицинской статистике, фактическое среднее потребление йода на человека составляет 40-80 мкг/сутки, в то время как физиологическая потребность в нем для взрослых составляют 150 мкг/сутки, верхний допустимый уровень - 600 мкг/сутки [Guidelines 2.3.1.2432-08. The norms physiological needs for energy and nutrients for different groups of the population of the Russian Federation. Moscow, 2008].

Одной из основных причин, способствующих развитию йодного дефицита, является алиментарный фактор - недостаточное поступление йода с пищей и/или низкая его усвояемость.

Для профилактики нарушений йодного обмена в настоящее время используют разные приемы: йодирование продуктов питания соединениями на основе неорганического йода, употребление органической формы йода, преобладающей в натуральных продуктах питания; прием биологически активных добавок к пище на основе растительных источников йода, а также применение йодсодержащих гормональных препаратов.

При этом следует отметить, что простое добавление неорганических соединении йода, например, калия йодида, не позволяет эффективно решить проблему йодной недостаточности у населения, так как регулировка йодного обмена в организме человека представляет собой достаточно сложный биохимический процесс.

В связи с этим, перспективным направлением в профилактике йодного дефицита является применение в качестве источников йода лекарственного растительного сырья, содержащего большое количество легко усваиваемого йода, связанного с органическими молекулами. В отличие от йода из неорганических соединений, органический йод из йодсодержащего растительного сырья не накапливается в организме, излишки выводятся естественным путем в первые сутки.

Известен способ получения биологически активной добавки [Патент РФ №2212155 С1, МПК A23L 1/30, A23L 1/305, A23L 1/304, A23J 3/08, A23J 3/00, A23J 3/34, A23J 3/32, A23J 1/00. Способ получения биологически активной добавки к пище / Люблинский С.Л., Савчик С.А., Смирнов С.В. (Россия, г. Калуга). №2002119024/13; заявл. 18.07.02; опубл. 20.09.03] для профилактики йододефицита, предусматривающий смешивание белкового сырья с водным раствором неорганического йода с обработкой ферментами. В качестве белкового сырья используют смесь обезжиренного свежего молока и белков различного природного происхождения. Процесс осуществляют при 18-45°С реакционной смесью модифицированных ферментов, иммобилизированных на полупроницаемых мембранах или на инертных носителях, и комплексом минеральных солей с поддержанием рН раствора от 5-8. Далее осуществляют макро-, микро- и диафильтрацию раствора на ультрафильтрационной установке при рН 6,8-7,2. Процесс диафильтрации ведут при постоянном контроле остаточного количества свободного йода в растворе. Затем раствор йодированных белков подвергают стерилизующей микрофильтрации и сублимационной сушке с получением целевого продукта.

К основным недостаткам известной БАД следует отнести наличие в составе белков коровьего молока, способных вызывать аллергические реакции у некоторой части населения, страдающей пищевой аллергией [Фаррель М., Кеттельхат Б. Пищевая аллергия // Клиническая иммунология и аллергия. М., 2000. С. 394-409], а также многоступенчатость технологии производства, что повышает себестоимость готового продукта.

Известен способ получения БАД для профилактики йодной недостаточности йодированием ряда органических соединений [Патент РФ №2192150 С1, МПК A23L001/304 A23L 001/305 A23L 001/30 A23L 001/29 A23J 001/00 A23J 001/06 A23J 001/08 A23J 001/14 A23J 001/20. Биологически активная добавка к пище для профилактики йодной недостаточности и оптимизации йодного обмена и пищевой продукт, ее содержащий/Андрейчук В.П., Андрейчук Е.В., Андрейчук Д.В., Тигранян Р.А. (Калужская обл., г. Боровск). №2001112481/13; заявл. 14.05.01; опубл. 10.11.02]. Известная биологически активная добавка к пище содержит синтетическое органическое соединение с ковалентно связанным йодом, выбранное из группы: карбоновых кислот, ненасыщенных жирных кислот, липидов, терпенов, алканов, терпеноидов, изопренов, пептидов, полипептидов, аминокислот, белковых гидролизатов, полипептидных гидролизатов, белков растительного, белков животного, белков микробиологического происхождения и их различных смесей. При этом в белках, пептидах, полипептидах, аминокислотах, полипептидных и белковых гидролизатах йод ковалентно связан в 5- и 3- или в 3-м положении фенольного цикла. Причем аминокислоты и белки выбраны из группы аминокислот и белков, не обладающих гормональной тироидной активностью, которые получают в условиях, исключающих конденсацию тирозиновых ядер. Дополнительно БАД к пище может содержать органическое соединение с нековалентно связанным йодом и/или неорганический йод. БАД к пище может представлять собой пролонгированную форму в виде таблеток, порошков, капсул, микрокапсул, драже, растворов или входить в состав витаминно-минеральных комплексов. Вторым объектом известного изобретения является пищевой продукт, содержащий такую БАД к пище, например, молочный продукт, молочнокислый продукт, мясной продукт, хлебобулочный продукт, хлеб, напиток, сок, кондитерское изделие, продукт детского питания.

Недостатком известного способа является сложность технологии получения и низкое лечебно-профилактическое действие БАД из-за наличия в составе таких ингредиентов, как казеин, яичный альбумин, молочные белки и соевый белок, обладающих аллергическими свойствами, а йодсодержащий соевый белок способен вызывать увеличение щитовидной железы.

Известен безалкогольный напиток [Патент РФ №2149570 С1, МПК A23L 2/00. Безалкогольный напиток / Маюрникова Л.А., Жаркова В.Н., Позняковский В.М., Игнатова А.Ю., Швецов В.П. (г. Кемерово). №97121730/13; заявл. 15.12.1997; опубл. 27.05.00], содержащий на 1000 л безалкогольного напитка 90-95 л сиропа "Таволга", 12-13 кг сахара, 0,5-0,6 кг лимонной кислоты, 3,1-3,2 кг углекислоты, 0,00050-0,00055 кг калия йодида и питьевую воду. Содержание йода в напитке после розлива 26-30 мкг/100 мл.

Недостатками известного напитка являются наличие в составе источника йода в неорганической форме (калия йодида), который по данным регистра лекарственных средств (РЛС) России (http://www.rlsnet.ru/mnn_index_id_707.htm) может вызвать негативные реакции со стороны органов ЖКТ, нервной системы и органов чувств. Кроме того, углекислота, входящая в состав напитка, способна оказывать негативное действие на слизистые оболочки желудка и кишечника.

Известен безалкогольный напиток [Патент РФ №184468 С1. Безалкогольный напиток/Чистяков М.А. №2001111555/13; заявл. 28.04.01; опубл. 07.10.02], содержащий 0,1-90 кг вкусоароматической основы, 1,24-6,19 мг йодированного казеина "Йодказеин", 95,0-125,0 кг вещества со сладким вкусом (в пересчете на сахар), 0,15-3,00 кг регулятора кислотности, 0,04-0,20 кг колера, 2,0-5,0 кг диоксида углерода, 0,10-0,17 кг бензоатанатрия и остальное вода до 1000 дм³ готового напитка. В качестве вкусоароматической основы использован компонент "Гренадин 6311" фирмы "DOEHLER" (Германия), или ароматизатор "Тархун 280" фирмы "DOEHLER" (Германия), или лимон 7013 фирмы "DOEHLER" (Германия) и т.д.

Недостатками известного состава являются применение искусственных ароматизаторов, консерванта бензоата натрия, способного накапливаться в организме, угнетать окислительно-восстановительные процессы, вызывая аллергические реакции, а также образовывать мощный канцероген - бензол при взаимодействии с витамином С, что значительно снижает биологическую ценность напитка.

Известен безалкогольный напиток лечебно-профилактического действия (профилактика йодной недостаточности, коррекция обмена веществ у лиц, страдающих сахарным диабетом) [Патент РФ 2158099 С2, МПК A23L2/00. Безалкогольный напиток / Игнатова А.Ю., Маюрникова Л.А., Позняковский В.М. (г. Кемерово). №98121359/13; заявл. 27.11.98; опубл. 27.10.00], содержащий при соответствующем соотношении следующие ингредиенты: экстракт смеси трав бадана, тысячелистника и горца птичьего, аспартам, лимонную и аскорбиновую кислоты, йодид калия, колер, углекислоту и питьевую воду.

Известный напиток обладает следующими недостатками: наличие в составе источника йода в неорганической форме (калия йодида), отсутствие растительного йодсодержащего сырья, неточность дозирования (стаканами), малая стабильность (стойкость напитка всего 20 сут).

Известна композиция из сухого растительного сырья [Патент РФ №2687358. Композиция растительного сырья для профилактики йоддефицитных состояний / Сиюхов Х.Р. и др. зав. №2018135941; от 10.10.2018], представляющая собой смесь, содержащую листья грецкого ореха, эхинацею пурпурную, чабрец и листья смородины черной, измельченные при температуре 18-20°С до размера частиц 1-2 мм. Вместе с тем способ экстрагирования и место произрастания растительного сырья будут оказывать существенное влияние на содержание БАВ, обусловливающих технологические и функциональные свойства напитка.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в разработке нового безалкогольного напитка с оригинальным вкусом и ароматом для профилактики йодной недостаточности.

Техническим результатом является проявление безалкогольным напитком на основе экстракта из йодсодержащего растительного сырья профилактических свойств при йоддефицитных состояниях, а также расширение ассортимента безалкогольных напитков, обеспечивающих устойчивость организма человека к неблагоприятным алиментарным факторам.

Технический результат достигается тем, что безалкогольный напиток, предназначенный для профилактики йоддефицита, содержит в качестве основы растительный экстракт из композиции лекарственного растительного сырья Северного Кавказа включающий листья грецкого ореха, траву эхинацеи пурпурной, траву тимьяна обыкновенного (чабрец), листья смородины черной, а также сахарный сироп, лимонную кислоту, дигидрокверцетин в определенном соотношении, с одновременным обеспечением высоких органолептических характеристик и стандартного срока годности.

Для максимального извлечения из растительной композиции йода и биологически активных соединений, способствующих его лучшему усвоению, применяют ультразвуковое воздействие на экстракт при определенных режимах, что позволяет улучшить органолептические показатели и извлечь БАВ в количестве, регламентируемом ГОСТ для безалкогольных напитков функционального назначения.

В табл. 1 представлен рецептурный состав заявляемого напитка.

В данном безалкогольном напитке подобрано растительное сырье, в составе которого имеется широкий спектр БАВ, включая повышенное содержание йода, о чем свидетельствуют полученные нами экспериментальные данные.

Грецкий орех (лат. Juglansregia L., листья) содержит фенолкарбоновых кислот - 494,8 мг/кг, рутина - 5280 мг/кг, кверцетина - 250 мг/кг, дубильных веществ - 68,0 г/кг, органических кислот - 2425 мг/кг, калия - 4372 мг/кг, натрия - 788 мг/кг, магния - 313 мг/кг, кальция - 327 мг/кг, железа - 4,0 мг/кг, йода - 1,9 мг/кг, растворимого пектина -0,97%, витаминов группы В - 0,4 мг/100 г, витамина С - 20,88 мг/100 г, витамина Е - 92 мг/кг, эфирных масел - 0,028 мг/100 г., что свидетельствуют о высокой биологической ценности в целом, а также о том, что листья грецкого ореха являются перспективным источником йода - 1,9 мг/кг или 190 мкг/100 г(уровень рекомендуемого потребления 150 мкг/сут.)и могут служить ценным сырьем для производства функциональных продуктов, включая напитки.

Эхинацея пурпурная (лат. Echinaceaangustifolia) содержит фенолкарбоновых кислот - 11776,2 мг/кг, рутина - 583,0 мг/кг, кверцетина - 83,7 мг/кг, дубильных веществ - 48,0 г/кг, органических кислот - 3600 мг/кг, калия - 41710 мг/кг, натрия - 1707 мг/кг, магния - 7318 мг/кг, кальция - 6584 мг/кг, железа - 44 мг/кг, йода - 0,1 мг/кг, растворимого пектина - 0,88%, витамина С - 3,96 мг/100 г, витамина Е - 114 мг/кг, эфирных масел - 0,62 мг/100 г.

Эхинацея пурпурная является растением, проявляющим радиоиммуннопротекторное воздействие, способствующее оздоровлению лиц, перенесших воздействие радиации и проживающих в загрязненных зонах. Наиболее характерный компонент эхинацеи пурпурной -цикориевая кислота, обусловливающая иммуномодулирующую и противовирусную активность препаратов на основе сырья данного растения (Wagner, 1991; Брыкалов и др. 2009). К сопутствующим фенилпропаноидам относят также кофейную и хлорогеновую кислоты. Вторая группа действующих веществ - полисахариды, обладающие иммуномодулирующими свойствами. В качестве третьей группы выступают алкиламиды, оказывающие противовоспалительное действие.

Тимьян обыкновенный (чабрец) (лат. Thimusserpyllum L) содержит фенолкарбоновых кислот - 1792,4 мг/кг, рутина - 391 мг/кг, кверцетина - 22,0 мг/кг, дубильных веществ - 20,0 г/кг, органических кислот - 3220 мг/кг, калия - 17690 мг/кг, натрия - 2531 мг/кг, магния - 2034 мг/кг, кальция - 9692 мг/кг, железа - 140 мг/кг, йода - 0,1 мг/кг, растворимогопектина - 0,32%, витаминов группы В - 1,736 мг/100 г, витамина С - 6,17 мг/100 г, витамина Е - 21 мг/кг, эфирных масел - 0,38 мг/100 г.

Трава тимьяна (чабреца) обладает седативным, болеутоляющим, антиспазматическим, отхаркивающим, противовоспалительным, ранозаживляющим, слабо снотворным действием. Эфирное масло растения обладает дезодорирующими свойствами, оказывает общеукрепляющее действие на организм, особенно при интенсивном умственном труде, бессоннице.

Черная смородина (лaт. Ribesmgrum, листья) содержит фенолкарбоновых кислот - 2252,3 мг/кг, рутина - 39,1 мг/кг, кверцетина - 286 мг/кг, дубильных веществ - 82,0 г/кг, органических кислот - 3480 мг/кг, калия - 14530 мг/кг, натрия - 2493 мг/кг, магния - 3684 мг/кг, кальция - 6014 мг/кг, железа - 41 мг/кг, йода - 0,1 мг/кг, растворимого пектина - 0,51%, витаминов группы В - 0,43 мг/100 г, витамина С - 6,82 мг/100 г, витамина Е - 88 мг/кг, эфирных масел - 2,74 мг/100 г.

Листья черной смородины обладают широким спектром фармакологической активности, в том числе антиоксидантной, противовоспалительной, антимикробной, противоопухолевой, кардиопротекторной, нейропротекторной, антидиабетической, антиостеопорозной, эстрогенной/антиэстрогенной, анксиолитической, обезболивающей и противоаллергической.

В составе вышеперечисленных растений нами идентифицированы соединения, способствующие лучшему усвоению йода, среди которых кальций, железо, а также витамин Е.

В качестве консерванта в предлагаемом напитке используется дигидрокверцетин, являющийся мощнейшим природным антиоксидантом. Дигидрокверцетин способен заменить традиционные консерванты, при этом увеличивать сроки хранения продуктов в 1,5-5 раз, не влияя на первоначальные органолептические показатели [ГОСТ 33504-2015. Добавки пищевые. Дигидрокверцетин. Технические условия. Введ. 2017-01-01. М.: Стандартинформ, 2016].

Рецептурный состав ингредиентов заявляемого безалкогольного напитка подобран авторами с использованием процедуры Планы для поверхностей и смесей с ограничениями модуля Планирование экспериментов пакета STATISTICA 10 [Халафян А.А. Statistica 6. Математическая статистика с элементами теории вероятностей. М.: Бином, 2010. 491 с.], опробирован экспериментально, подтвержден лабораторными анализами.

Заявляемая рецептура напитка оптимизирована по количественному соотношению входящих в него ингредиентов. Увеличение или уменьшение количества какого-либо компонента по сравнению с заявляемым приводит к уменьшению концентрации йода, дисбалансу комплекса БАВ и нарушению вкусовых и ароматических свойств готового продукта.

Предлагаемый безалкогольный напиток готовят по классической схеме производства безалкогольных напитков: экстрагирование, приготовление сахарного сиропа; приготовление купажа; фильтрация купажа и получение отфильтрованного напитка; розлив в бутылки.

Входящее в состав напитка растительное сырье смешивают в определенном соотношении согласно рецептуре. Полученную смесь измельчают при температуре 18°С до размера частиц 2 мм., заливают экстрагентом (водой) t=36±1°C, гидромодуль 1:10. Время экстракции - 60 минут. Для интенсификации процесса экстрагирования БАВ применяют воздействие ультразвуком на экстракт с использованием ультразвукового аппарата «Волна» модели УЗТА -04/22-ОМ.

Сахарный сироп готовят горячим способом: подогревают воду до 40-50°С и вносят сахар (соотношение воды и сахара согласно рецептуре на готовый напиток), доводят до кипения и кипятят 30 мин. По достижении концентрации массовой доли сухих веществ в сиропе 60-65% варку прекращают и фильтруют сироп.

Далее приготавливают купаж экстракта, внося в купажнуюемкость ингредиенты, предусмотренные рецептурой, в следующей последовательности: экстракт, лимонная кислота, сахарный сироп, тщательно перемешивают и охлаждают. После внесения каждого ингредиента рецептуры купаж перемешивают для лучшей гомогенизации и распределения ингредиентов в купажной емкости. Готовый купаж охлаждают до 20°С.

Для купажирования напитка к готовому экстракту добавляют по рецептуре необходимое количество подготовленной воды в соотношении 60% экстракта и 40% воды, перемешивают в течение 20 минут. Затем купаж охлаждают до 18°С и фильтруют.

На стадии розлива в напиток вносят дигидрокверцетин в количестве, предусмотренном рецептурой.

Более подробно заявляемый безалкогольный напиток для профилактики йоддефицитных состояний поясняется конкретным примером.

Сухое растительное сырье смешивают в определенном соотношении согласно рецептуре: листья грецкого ореха (60), траву эхинацеи пурпурной (15), траву тимьяна (чабреца) обыкновенного (20), листья смородины черной (5), в количестве 100 г измельчают при температуре 18°С до размера частиц 2 мм, заливают 1 л подготовленной питьевой воды t=36±1°C. Для увеличения выход БАВ применяют ультразвуковое воздействие на экстракт с использованием ультразвукового аппарата «Волна» модели УЗТА -04/22-ОМ, при следующем режиме экстракции:

интенсивность УЗ обработки - 100 Вт/см²;

время У3-обработки - 10 секунд;

дискретность - через каждые 10 минут;

общее время экстрагирования - 60 минут;

температура экстрагирования - 36±1°С;

соотношение растительное сырье/вода - 1:10.

Сахарный сироп готовят горячим способом до достижения концентрации массовой доли сухих веществ в сиропе 60-65%.

Далее экстракт фильтруют и вводят купажные материалы, добавляя на 1 дм³ экстракта: сахарный сироп - 0,1 дм³, лимонную кислоту - 2,0 г., тщательно перемешивают и охлаждают. После каждого вносимого компонента производят интенсивное перемешивание в течение 20 минут. Затем купаж охлаждают до 20°С.

Для купажирования напитка к готовому экстракту добавляют по рецептуре необходимое количество подготовленной воды, в соотношении 60% экстракта и 40% воды, производят интенсивное перемешивание в течение 20 минут и охлаждают до 18°С.

На стадии розлива вносят дигидрокверцетин в количестве, предусмотренном рецептурой в соотношении 25 мг/дм³.

Полученный безалкогольный напиток имеет следующие характеристики (табл. 3)

Из данных табл. 3 следует, что все входящие в состав заявляемого безалкогольного напитка ингредиенты гармонично сочетаются между собой, придавая готовому напитку прекрасные вкусовые качества и высокие органолептические показатели.

В табл. 4 приведены данные, характеризующие профилактические свойства заявляемого напитка.

Данные, приведенные в табл. 4, показывают, что в заявляемом безалкогольном напитке содержится значительное количество йода - 48,0 мкг/100 см³, что составляет 32% от уровня рекомендуемого суточного потребления йода (150 мкг) [MP 2.3.1.2432-08. Рациональное питание. Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации. Методические рекомендации. М., 2008. 39 с.] и позволяет отнести заявляемый безалкогольный напиток к группе функциональных напитков, так как в соответствии с требованиями ГОСТ Р 56543-2015 [ГОСТ Р 56543-2015. Напитки функциональные. Общие технические условия. Введ. 2017-01-01. М.: Стандартинформ, 2016] содержание каждого функционального пищевого ингредиента в 100 см³ напитка или разовой порции должно составлять 15-50% от уровня рекомендуемого суточного потребления.

По показателям безопасности безалкогольный напиток соответствует требованиям ст. 7 TP ТС 021/2011 [TP ТС 021/2011. О безопасности пищевой продукции: технический регламент Таможенного союза: утвержден решением Комиссии Таможенного союза от 09.12.2011 г. №880].

Заявляемый безалкогольный напиток имеет оригинальный вкус и выраженный травяной аромат с легкими тонами сухофруктов, обладает профилактическим действием при йододефицитных состояниях, расширяет ассортимент известных напитков.