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 A23L 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;

- 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, лимонную кислоту 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 голубики при следующем содержании компонентов на 1 кг готового продукта:

сахарная пудра - 360-410 г;

сухой экстракт бурой водоросли - 270-300 г;

концентрированный натуральный сок голубики - 370-390 мл;

лимонная кислота - 0,3-0,5 г.

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.

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 голубики» описывает тип используемого для сока сырья и также способствует повышению биологической активности.

Ягоды голубики содержат сахаров до 8%, органических кислот до 2,7%, пектиновых веществ до 0,6%, белка до 1%, клетчатки до 1,6%, витаминов: С до 63 мг %, В1 до 0,02 мг %, РР до 550 мг %, каротина до 0,25 мг %.

В среднем в 100 г свежих ягод голубики содержится до 3500 мг антоцианов и лейкоантоцианов, около 270 мг катехинов и до 200 мг флавонолов, 150-300 мг хлорогеновых кислот, 300 мг тритерпеновых кислот, довольно значительное количество витамина К1 - 0,26-0,32 мг и от 210 до 510 мг ценного противоатеросклеротического и липотропного вещества - бетаина [Курлович, Т.В. Клюква, голубика, брусника. - Москва: ЮНИОН-паблик, 2007. 200 с.].

Также голубика является источником тритерпеновых соединений, обладающих различными физиологическими свойствами: желчегонное, мочегонное, капилляроукрепляющее.

Свежие ягоды, за счет содержания в них пектиновых веществ, являются хорошим противоцинготным средством, увеличивают желудочную секрецию и переваривающую силу желудочного сока. Рекомендуются при катаре желудка, энтероколитах, пиелите [Лагерь А.А. Фитотерапия некоторых заболеваний. - Красноярск, 1986. - 112 с.; Попов А. П. Лекарственные растения в народной медицине. - К., 1970. - 314 с.]. В народной медицине голубику применяют при дизентерии [Минаева В.Г. Лекарственные растения Сибири. - Новосибирск, 1970. - 272 с.].

Широко известна польза голубики для кровеносной системы: биофлавоноиды, вещества Р-витаминного действия, уменьшают проницаемость и повышают прочность кровеносных капилляров, улучшают процесс кроветворения.

Установлено, что ягоды голубики помогают защищать организм от радиоактивного воздействия, способствуют выведению токсинов и шлаков, солей тяжелых металлов, как следствие голубику используют в качестве профилактического средства в ряде вредных производств, связанных с возможностью попадания в организм человека радиоактивных элементов и тяжелых металлов [Курлович Т.В. «Брусника, голубика, клюква, черника», Москва, Изд. дом МСП, 2005 г].

Положительно влияет голубика и на нервную систему, так как в ней содержится магний, который обладает эффективным успокаивающим действием. Голубика усиливает действие сахаропонижающих препаратов, обладает мощнейшим противомикробным действием [Буткус В.Ф., Буткене З.П. Биологическая и биохимическая характеристика голубики высокорослой // Тр. АН Лит. ССР. - Сер. В. - 1987. - Т. 2(98). - С. 28-36; Курлович Т.В. Клюква, голубика, брусника. - М.: Изд-во Ниола-Пресс; ЮНИОН-паблик, 2007].

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

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

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

сахарная пудра - 360-410 г;

сухой экстракт бурой водоросли - 270-300 г;

концентрированный натуральный сок голубики - 370-390 мл;

лимонная кислота - 0,3-0,5 г» 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 голубики получают упариванием свежего или консервированного натурального сока голубики в вакуум-аппаратах из нержавеющей стали до содержания сухих веществ не менее 57%.

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

В полученную смесь добавляют концентрированный натуральный сок голубики 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.

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

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

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

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 голубики сухих веществ и высокой кислотности.