Жидкий пищевой продукт, обогащенный кальцием и магнием, и способ его получения (варианты)

Жидкий пищевой продукт, обогащенный кальцием и магнием, и способ его получения (варианты)

Реферат

Область, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области пищевой промышленности и, в частности, касается обогащения воды, соков и напитков кальций-магниевыми лактат-цитратными комплексами, которые не обязательно могут быть стабилизированы углеводами.

Уровень техники

Кальций - наиболее распространенный минеральный элемент организма, это главный компонент, входящий в состав костей и зубов.

Кальций также играет важную роль в некоторых физиологических процессах.

Кальций обеспечивает полноценное формирование зубов и костной ткани в юности и соответствующее его потребление является важным. Недостаточное содержание кальция в организме может быть причиной, вызывающей развитие остеопороза в пожилом возрасте.

Так как организм человека не вырабатывает минеральные элементы, его состояние в целом зависит от поступления кальция извне, как с пищей, так и в виде пищевых добавок. Адекватное потребление кальция считается важным в течение всей жизни человека. Согласно рекомендациям NIH (Комиссия) Consensus Development Panel от 1994 г. рекомендуемые ежедневные нормы потребления кальция для каждой возрастной группы составляет от 800-1200 мг/день до 1500 мг/день.

Было установлено, что кальциевые соли органических кислот являются в целом биологически более ценными, чем неорганические соли. При использовании для обогащения пищевых продуктов цитрат кальция благодаря своей высокой биологической ценности обладает преимуществами по сравнению с другими кальциевыми солями. Цитрат кальция в противоположность кальцию вообще имеет единственный незначительный недостаток, выражающийся в том, что он мешает адсорбции других минералов, в особенности железа. Кроме того, длительный прием кальция в виде лактат-цитратной соли может уменьшать риск образования камней в почках и мочевыводящей системе, т.к. цитратные ионы являются ингибиторами кристаллизации камнеобразующих кальциевых солей.

Магний также играет важную роль в организме человека. В организме взрослого человека содержится 20-28 г магния, приблизительно 60% этого количества приходится на скелетную систему, остальные 40% приходятся на мышцы и мягкие ткани и около 1% - на жидкости организма.

Магний участвует во многих биохимических и физиологических процессах, таких как биосинтез, гликолиз, передача генетического кода, активация ферментов и т.д. Далее экстрацеллюлярный магний крайне необходим для поддержания электрического потенциала мембран нервной и мышечной ткани и для передачи импульсов через нервно-мышечные соединяющие узлы. Общепринятые рекомендуемые диетические нормы потребления (RDA) для взрослых обоих полов составляют 4,5 мг/кг, т.е. 280 мг для женщин и 350 мг в день для мужчин (для тех и других - с 19 лет и старше) (Recommended Dietary Allowances, National Academy Press, Washington, D.C., 1989, 10^th Edition).

Добавление кальция в воду или прозрачные осветленные напитки связано с весьма серьезными проблемами. С одной стороны, при использовании хорошо растворимых источников кальция (хлорид кальция и др.) высокое содержание растворимого кальция приводит к появлению нежелательного вкуса и дестабилизации протеинов. С другой стороны, слабо растворимые источники кальция не будут вызывать дестабилизацию мицелл протеина, но они будут быстро выпадать в осадок. Поэтому растворимость источников кальция следует выбирать в пределах очень небольшого диапазона растворимости.

Исходя из вышесказанного, в настоящее время существует потребность в разработке источников кальция или кальция вместе с магнием для обогащения воды, соков, напитков и других жидких пищевых продуктов, не вызывающих коагуляцию и седиментацию, с улучшенными вкусовыми характеристиками, без горького вкуса или постороннего запаха.

В J09175994 описан содержащий кальций напиток, приготовленный путем растворения источника кальция, карбоната кальция или измельченной в порошок раковины моллюска яблочной и/или лимонной и молочной кислотами, в частности, при соотношении: 1:1-20 с последующей инкубацией при 50-100°С. Его преимуществом является приятный вкус.

В DE 4111040 описан фруктовый сок, обогащенный смесью калий-цитрата, лактата кальция, глюконата магния и глюконата железа. рН предложенного фруктового сока предпочтительно доводят до 4,3 с помощью сока лимона или лайма. Преимущество заключается в использовании минералов, обычно присутствующих в рационе и напитках в незначительных количествах, и в обеспечении приятного вкуса.

В J55088685 раскрыт состав укрепляющего здоровье напитка, содержащий лактат кальция, уксус, аминокислоты и необязательно молочную кислоту, лимонную кислоту и/или яблочный уксус в водном щелочном растворе. Композиция включает 500-1000 мг лактата кальция и 500-3000 мг обогащенного аминокислотами уксуса в 100 мл раствора, имеет рН 3,6-3,8 и содержание сахара 6,5-10%. Например, в 100 мл раствора содержится 150-500 мг молочной кислоты, 150-500 мг лимонной кислоты и/или 500-2000 мг яблочного уксуса. Необязательно в состав могут быть включены лимонная кислота, мед, ароматизатор и т.д. За счет использования лактата кальция и уксуса, обогащенного аминокислотами, содержание кальция в напитке составляет 1200 ppm. Установлено, что ионы кальция легко поглощаются и напиток предотвращает закисление крови и различные заболевания и расстройства, вызванные дефицитом кальция.

Напитки, содержащие кальций и витамин С, с улучшенной стабильной окраской, описаны в патенте US 5424082. Стабильные укрепляющие напитки, содержащие витаминные и минеральные добавки, описаны в патенте US 4992282.

В WO 995114 описан комплекс, полученный путем взаимодействия нерастворимого источника кальция и раствора лимонной и молочной кислот, а также пищевой продукт, обогащенный эффективным количеством метастабильного комплекса, и способ получения такого продукта.

В WO 9832344 описаны налитки для повышения дозы кальция в рационе.

Изобретение основывается на том, что высокий уровень потребления кальция может быть достигнут за счет использования глицерофосфата кальция в составе низкощелочного (рН 2,8-4,6) напитка.

В WO 9631130 описаны кальциевые добавки в твердой форме в виде концентрата для напитков или в виде жидкой или порошкообразной пищевой добавки, содержащей источник кальция, которым предпочтительно является глицерофосфат кальция, витамин D, растительное масло и гумми.

Подавляющее большинство этих патентных документов не касается вопроса, какое же количество этих напитков обеспечивает рекомендуемое для ежедневного потребления количество кальция и других компонентов.

Кроме того, такие обогащенные добавками напитки утрачивают органолептические свойства, что важно для хорошей оценки их потребления. Приемлемые в биологическом плане соли кальция, такие как карбонат кальция, фосфат кальция и цитрат кальция имеют тенденцию к очень низкой растворимости в воде, что приводит к их осаждению. Большинство растворимых солей кальция имеют очень неприятный горький вкус, тогда как другие (например, глицерофосфат кальция) очень дороги, или же - как лактат кальция - имеют очень низкое содержание кальция.

Таким образом, имеется потребность в обладающих хорошими вкусовыми свойствами питьевой воде (в бутылках), соках и напитках, содержащих кальций в количестве, соответствующем US Рекомендациям ежедневного потребления.

Сущность изобретения

Ранее было установлено, что лактат-цитратные-кальциевые комплексы, полученные путем взаимодействия основного источника кальция, например гидроксида кальция, оксида кальция или карбоната кальция, со смесью молочной и лимонной кислот, необязательно стабилизированные различными углеводами, такими как сахароза, фруктоза, мальтодекстрины, кукурузный сироп и т.д., могут использоваться для обогащения насыщенной углекислым газом и ненасыщенной воды, осветленных соков, напитков с низкими значениями рН, которые стабильны при температуре замораживания, при комнатной и повышенной температурах, а также в циклах замораживания/оттаивания без выпадения осадка и изменения органолептических качеств.

В соответствии с данным изобретением предусматривается жидкий пищевой продукт, включающий воду, сок или напиток с низким рН и обогащающее количество кальциевого лактат-цитратного комплекса, образованного путем взаимодействия основного источника кальция со смесью молочной и лимонной кислот, в котором часть ионов кальция заменена ионами магния.

Комплекс необязательно может быть стабилизирован углеводом, таким как сахароза, фруктоза, кукурузный сироп и т.д.

Более конкретно настоящее изобретение относится к обогащению прозрачных соков и напитков, не требующих использования гумми и др. стабилизаторов.

Основным источником кальция может быть, например, гидроксид кальция, оксид кальция или карбонат кальция, который обычно используется в виде суспензии или сухого порошка. Смесь молочной и лимонной кислот обычно используют в виде раствора, предпочтительно водного раствора.

Кальциевый лактат-цитратный комплекс представляет собой форму кальция, которая значительно более растворима, чем цитрат кальция, сводит к минимуму осаждение солей кальция в обогащенных кальцием напитках. С другой стороны, образование комплекса приводит к уменьшению содержания свободных ионов кальция, повышая тем самым стабильность при повышенной температуре обогащенных кальцием продуктов, а также предотвращая коагуляцию белков во время тепловой обработки напитков, например молока или других продуктов, основой которых является молоко.

Кальциевый лактат-цитратный комплекс имеет формулу [Ca_p{^-ООС-СН₂-С(OH)(COO^-)-CH₂-COO^-}^q {СН₃-СН(ОН)-СОО^-}_r], где p, q, r означают молярное содержание кальция, лимонной и молочной кислот соответственно. Соотношение p и q могут составлять от 1:20 до 1:0,2, и соотношение р и r - от 1:0,2 до 1:20 соответственно. «Citr» означает -ООС-СН₂-СОН(СОО^-)-СН₂-СОО^-, a «Lact» означает СН₃-СН(ОН)-СОО^-.

Состав кальциевого лактат-цитратного комплекса играет важную роль для обеспечения термостабильности и растворимости продукта. Комплексы с более низким содержанием молочной кислоты являются более термостабильными и более пригодными для продуктов, содержащих цельные белки, из-за более низкого уровня содержания свободного кальция, включенного в систему комплекса.

Кальциевые лактат-цитратные комплексы предпочтительно получают, смешивая суспензию основного источника кальция, например гидроксида кальция, оксида кальция или карбоната кальция, с нужным количеством раствора лимонной и молочной кислот. Более того, определенная последовательность добавления ингредиентов приводит к образованию более стабильного лактат-цитратного комплекса кальция, то есть предпочтительно сначала к источнику кальция добавляют молочную кислоту, а затем добавляют лимонную кислоту. Комплексы по изобретению обладают всеми преимуществами ранее описанного в патенте US 5928691 К₃[CaCitr Lact₂] - комплекса, но имеет минимум или совсем не имеет горечи вследствие исключения калия из состава комплекса. Предпочтительные формулы метастабильных комплексов, не содержащих калия: [Са Citr_0,2 Lact_1,7] и [Са Citr_0,45 Lact_0,95].

Согласно настоящему изобретению часть ионов кальция может быть заменена ионами магния в соответствии с формулой:

[(Ca_xMg_y)_p{^-OOC-CH₂-C(OH)(COO^-)-CH₂-COO^-}_q{CH₃-CH(OH)-COO^-}_r], где х означает молярное содержание кальция, у означает молярное содержание магния, р означает общее молярное содержание кальция и магния, q означает молярное содержание лимонной кислоты, г означает молярное содержание молочной кислоты. Соотношение х и у может составлять от 1:99 от 99:1, наиболее предпочтительно (3,0-3,5):1, соотношение р и q может составлять от 1:20 до 1:0,2 и соотношение р и r может составлять от 1:0,2 до 1:20. Кальций-магниевые лактат-цитратные комплексы, упоминаемые в данном описании, включают комплексы, в которых ионом металла является ион кальция и магния, т.е. комплексы являются кальций-магниевыми лактат-цитратными.

Кальций-магниевые лактат-цитратные комплексы настоящего изобретения предпочтительно получают смешиванием суспензии основного источника кальция, например гидроксида кальция, оксида кальция или карбоната кальция, с соответствующим количеством суспензии основного источника магния, например гидроксидом магния, оксидом магния или карбонатом магния, и затем добавлением желаемого количества раствора лимонной и молочной кислот.

Кальций-магниевые цитрат-лактатные комплексы согласно настоящему изобретению могут успешно использоваться в сочетании с олигосахаридами или олиго- и полисахаридами, такими как инулин или гидролизованный инулин, например Raftilose P95 или Raftilin GR. Количество олигосахаридов или олиго- и полисахаридов может быть от 0,1 до 25%, предпочтительно от 0,2 до 2% и наиболее предпочтительно от 0,5 до 0,7% вес. в расчете на вес комплекса. Такое сочетание комплекса и инулина не снижает стабильности комплекса (осадок не образуется). Однако комбинация комплекса и инулина обеспечивает дополнительное преимущество, т.к. показано, что пищевые волокна повышают абсорбцию кальция.

Количество комплекса, введенного в жидкий пищевой продукт, например воду, напиток с низким рН или сок, может быть от 0,05 до 95%, предпочтительно от 0,1 до 25% и более предпочтительно - от 0,2 до 5% вес. в расчете на вес жидкого пищевого продукта.

Настоящее изобретение предусматривает также способ получения жидкого пищевого продукта, обогащенного кальцием и магнием, например воды, напитка с низким значением рН или сока, который предусматривает добавление обогащающего количества метастабильного кальциевого лактат-цитратного комплекса, полученного взаимодействием основного источника кальция со смесью молочной и лимонной кислот.

К комплексу могут быть с успехом добавлены углеводы, предпочтительно перед тем, как комплекс будет добавлен к обогащаемой воде, напитку с низким значением рН и соку. Количество углеводов (сахарозы, фруктозы, мальтодекстринов, кукурузного сиропа т.д.), вводимых в комплекс, может составлять 1-80%, предпочтительно более 5,20% вес. в расчете на вес комплекса. Углеводы можно также добавлять к обогащенной воде, напитку с низким значением рН или соку в виде водного раствора или в виде сухого порошка.

Кальций-магниевый лактат-цитратный комплекс может быть приготовлен in situ. Поэтому вместо предварительного получения комплекса и последующего его добавления ингредиенты комплекса (основный источник кальция с молочной и лимонной кислотами) могут быть добавлены в обогащаемую воду, напиток с низким значением рН или сок для их обогащения либо сразу же, либо последовательно, один за другим (тогда как кислоты должны быть введены первыми, перед добавлением источника кальция), где они провзаимодействуют с образованием комплекса. В данном варианте один или несколько ингредиентов могут быть добавлены в твердой форме или в виде растворов или дисперсий с получением обогащенной воды, напитка с низким значением рН, или сока.

Настоящее изобретение, кроме того, предусматривает способ получения обогащенных воды, напитка или сока, который предусматривает добавление основного источника кальция вместе с молочной и лимонной кислотами к пищевым продуктам с образованием комплекса в составе пищевого продукта.

Указанные ниже усовершенствования и/или преимущества достигаются использованием вышеописанных комплексов для обогащения воды, напитка или сока в соответствии с настоящим изобретением.

• Растворимость/прозрачность источника кальция.

• Улучшенные вкусовые качества, отсутствие горечи или постороннего запаха.

• Стабильность, отсутствие осадка при замораживании, при комнатной и повышенных (40°С) температурах.

• Термостабильность (пастеризация, UHT пастеризация/стерилизация).

• Устойчивость к замораживанию/оттаиванию.

• Пониженный уровень кальция, что не провоцирует коагуляции белков.

• Возможно приготовление in situ.

• Гидроксид кальция обеспечивает более высокий уровень кальция; 54,09% (для сравнения лактат кальция: 13,0%).

• Возможно использование для обогащения прозрачных или осветленных напитков и полужидких пищевых продуктов (например, желе, йогуртов и т.п.).

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Следующие ниже примеры иллюстрируют настоящее изобретение.

Пример 1

Лимонную кислоту (1,26 г) растворяли в 80 г воды при комнатной температуре, затем добавляли 4,30 г 88% раствора молочной кислоты и при встряхивании добавляли раствор лимонной кислоты. Готовили дисперсию 2,22 г гидроксида кальция в 20 г воды. Соединяли суспензию гидроксида кальция, воды (132,2 г) и раствор двух кислот, перемешивали 5-10 мин до образования комплекса формулы [Са Citr_0,2 Lact_1,25] в виде прозрачного раствора. Содержание кальция в комплексе составляло 5,000 ppm.

Пример 2

Прозрачный комплекс (5,000 ppm Са), полученный в примере 1, добавили в воду до содержания 1000 мг/л и в течение 3-х месяцев хранили при низкой (4°С), комнатной и высокой (40°С) температурах. Выпадения осадка не наблюдалось. Обогащенную воду подвергали обработке «замораживание/оттаивание», выпадения осадка также не наблюдалось.

Пример 3

Прозрачный комплекс данного изобретения получали с содержанием 6,000 ppm Са и стабилизировали раствором 10% сахарозы.. Стабилизированный комплекс добавляли в абрикосовый нектар (Apricot Nectar @ 12) и 25% RDA добавляли до 1000 мг/л без осаждения и четко выраженного послевкусия кальция.

Пример 4

Прозрачный комплекс данного изобретения готовили с содержанием 2,000 ppm Са и стабилизировали его инулином (Raftilose P95 и Raftilin GR). Стабилизированный комплекс добавляли в воду до конечной концентрации Са 400 мг и 3 г инулина на обработку (500 мл).

Далее готовили насыщенные углекислым газом и/или подслащенные/неподслащенные варианты напитков. В течение 6 месяцев хранения при низкой (4°С), комнатной и повышенной (40°С) температурах не обнаруживалось выпадения осадка или явного послевкусия кальция.

Пример 5

8,9 г 88% раствора молочной кислоты добавили к 963 г воды при комнатной температуре, затем 8,9 г лимонной кислоты растворили в этом растворе при встряхивании. 6,9 г гидроксида кальция и 3,0 г гидроксида магния смешали вместе и затем добавили в раствор двух кислот, перемешивали в течение 5-10 мин до образования комплекса формулы [CaMg_0,55 Cutr_0,2 Lact_1,25] в виде прозрачного раствора.

Пример 6

Прозрачный кальций-магниевый комплекс, полученный в примере 5, добавляли в воду до концентрации кальция 900 мг/л и 300 мг/л магния и хранили в течение трех месяцев при низкой (4°С), комнатной и высокой (40°С) температурах. Воду, обогащенную кальцием и магнием, подвергали циклической обработке замораживание/оттаивание, при этом выпадения осадка не наблюдалось.

1. Жидкий пищевой продукт, обогащенный кальцием и магнием, содержащий обогащающее количество кальций-магниевого лактат-цитратного комплекса, полученного путем взаимодействия источника щелочного кальция и источника щелочного магния со смесью лимонной и молочной кислот, имеющего формулу

[(Ca_xMg_y)_p{^-OOC-CH₂-C(OH)(COO^-)-CH₂-COO^-}_q{CH₃-CH(OH)-COO^-}_r],

в которой x означает молярное содержание кальция, у означает молярное содержание магния, p означает общее молярное содержание кальция и магния, q означает молярное содержание лимонной кислоты, г означает молярное содержание молочной кислоты и в которой соотношение x и у составляет от 1:99 до 99:1, соотношение p и q составляет от 1:20 до 1:0,2 и соотношение p и r составляет от 1:0,2 до 1:20.

2. Жидкий пищевой продукт по п.1, отличающийся тем, что соотношение x и у составляет от 3,0:1 до 3,5:1.

3. Жидкий пищевой продукт по п.1, отличающийся тем, что комплекс стабилизируют углеводом.

4. Жидкий пищевой продукт по п.3, отличающийся тем, что в качестве углевода используют сахарозу, фруктозу, глюкозу, кукурузный сироп, мальтодекстрин, олиго- и полисахариды или их смесь.

5. Жидкий пищевой продукт по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что в качестве источника щелочного кальция используют гидроксид кальция, оксид кальция или карбонат кальция.

6. Жидкий пищевой продукт по п.1, отличающийся тем, что источник щелочного кальция и источник щелочного магния используют в виде суспензии или в виде сухого порошка, а смесь лимонной и молочной кислот используют в виде раствора.

7. Жидкий пищевой продукт по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что комплекс дополнительно содержит олигосахариды или олиго- и полисахариды.

8. Жидкий пищевой продукт по п.7, отличающийся тем, что в качестве олигосахарида или полисахарида используют инулин или гидролизованный инулин.

9. Жидкий пищевой продукт по любому из пп.1-8, представляющий собой воду, сок или напиток.

10. Жидкий пищевой продукт по п.9, отличающийся тем, что сок или напиток являются прозрачными.

11. Жидкий пищевой продукт по п.9 или 10, отличающийся тем, что при низком рН жидкого пищевого продукта количество кальций-магниевого лактат-цитратного комплекса составляет от 0,05 до 95% в расчете на вес жидкого пищевого продукта.

12. Способ получения жидкого пищевого продукта, обогащенного кальцием и магнием, включающий добавление к пищевому продукту обогащающего количества кальций-магниевого лактат-цитратного комплекса по любому из пп.1-11, полученного путем взаимодействия источника щелочного кальция и источника щелочного магния со смесью лимонной и молочной кислот.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что комплекс стабилизируется углеводами.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что углеводы добавляются к комплексу в количестве от 1 до 80% в расчете на вес комплекса до его добавления к обогащенному пищевому продукту.

15. Способ по любому из пп.12-14, отличающийся тем, что сначала смешивают молочную кислоту и источник щелочного кальция и источник щелочного магния, затем добавляют лимонную кислоту и полученный комплекс добавляют к обогащенному пищевому продукту.

16. Способ получения жидкого пищевого продукта, обогащенного кальцием и магнием, включающий добавление источника щелочного кальция и источника щелочного магния со смесью лимонной и молочной кислот к пищевому продукту и образование кальций-магниевого лактат-цитратного комплекса в пищевом продукте.

17. Способ по п.16, отличающийся тем, что кислоты одна после другой или смесь кислот добавляют к пищевому продукту перед добавлением порошка или суспензии источников щелочного кальция и щелочного магния.