Повышение стабильности напитка при хранении комплексами с растворимым лигандом

Повышение стабильности напитка при хранении комплексами с растворимым лигандом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящая заявка имеет приоритет заявки США Сер.№ 61/086850 от 7 августа 2009 года, описание которой включено сюда путем ссылки в полном объеме.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к консервантам для напитков и напиткам, содержащим консерванты. В частности, настоящее изобретение относится к композиции консервантов для напитков, с рецептурой, ингредиенты которой отвечают требованиям безвредности для здоровья и окружающей среды.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Множество пищевых продуктов и напитков включают химические консерванты для продления срока хранения продукта, подавляя рост микроорганизмов, вызывающих порчу (например, плесени, дрожжи, бактерии) в продукте для увеличения срока хранения. Однако было обнаружено, что некоторые используемые в настоящее время консерванты оказывают негативное воздействие на здоровье и/или окружающую среду или недостаточно стабильны. Следовательно, рынок требует пищевых продуктов и напитков, не содержащих эти оказывающие негативное воздействие консерванты, но все же с продленным сроком хранения. Также потребитель требует наличия натуральных ингредиентов в пищевых продуктах и напитках.

Например, традиционно в качестве консервантов используют бензойную кислоту и ее соли. Однако бензойная кислота и ее соли могут реагировать с аскорбиновой кислотой (витамин C) с образованием бензола, который является канцерогеном. Тепло и свет увеличивают скорость этой реакции, таким образом получение и хранение напитков под воздействием тепла или света ускоряют образование бензола. Потребление бензола с питьевой водой является большой проблемой здравоохранения, и Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) и некоторые государственные органы в Соединенных Штатах и Европейском Союзе установили верхний предел содержания бензола в питьевой воде, 10 м.д. (миллионных долей), 5 м.д. и 1 м.д. соответственно.

Этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA) и ее соли также являются традиционными консервантами для напитков. EDTA представляет собой хелатор ионов металла, который блокирует ионы металла и предотвращает их участие в реакциях каталитического окисления. Повышенные концентрации EDTA токсичны для бактерий из-за блокировки необходимых металлов в их внешней мембране. Однако EDTA не биоразложима и не удаляется при обычной очистке сточных вод. Неразлагаемые хелатирующие агенты, такие как EDTA, главным образом, являются проблемными для окружающей среды из-за их устойчивости и выраженных свойств хелатирования металлов. Широкое применение EDTA и ее медленное удаление при различных условиях привело к тому, что она имеет статус самого широко распространенного антропогенного соединения в большинстве поверхностных вод Европы. Сообщается, что концентрация EDTA в реках Европы составляет 10-100 μг/л, а концентрация EDTA в озерах составляет 1-10 μг/л. Сообщается, что концентрация EDTA в грунтовых водах США за счет сброса сточных вод составляет 1-72 μг/л, и было установлено, что EDTA является индикатором сточных вод и более высокая концентрация EDTA соответствует более высокому проценту регенерированной воды в добывающих питьевую воду скважинах.

Присутствие хелатирующих агентов в высоких концентрациях в сточных водах и поверхностных водах потенциально может ремобилизовывать тяжелые металлы из речных отложений и обработанного осадка, хотя считается, что низкие и адекватные природным концентрации оказывают очень незначительное воздействие на растворимость металла. Повышенные концентрации хелатирующих агентов усиливают транспорт металлов (например, Zn, Cd, Ni, Cr, Cu, Pb, Fe) в почве и повышают нежелательный транспорт радиоактивных металлов из мест их захоронения. Низкие концентрации хелатирующих агентов могут стимулировать или увеличивать рост планктона или водорослей, при этом высокие концентрации всегда подавляют активность. Хелатирующий агент не токсичен ко многим формам жизни при сильных разовых воздействиях; эффект долговременного воздействия низких концентраций не известен. Поглощение EDTA в высоких концентрациях млекопитающими ведет к изменению экскреции металлов и может оказать негативное воздействие на проницаемость клеточных мембран.

Другим широко распространенным консервантом для напитков являются полифосфаты. Однако полифосфаты нестабильны в водных растворах и быстро разрушаются при комнатной температуре. Разрушение полифосфатов приводит к неудовлетворительным органолептическим показателям напитков, таким как изменение их кислотности. Также под угрозу может быть поставлен срок хранения напитка из-за снижения антимикробного воздействия при снижении концентрации полифосфата.

Существуют определенные антимикробные вещества, которые очень эффективны против микроорганизмов, но они не эффективны в напитках, поскольку антимикробные вещества не переходят в раствор. Настоящее изобретение относится к новым системам консервантов и их применению в напитках, которые растворяют антимикробные вещества таким образом, что они становятся в них эффективными.

Настоящее изобретение относится к новым системам консервантов для применения в напитках в качестве заменителей по меньшей мере одного используемого в настоящее время консерванта, оказывающего негативное воздействие на здоровье и окружающую среду или недостаточно стабильного. Дополнительно настоящее изобретение относится к новым системам консервантов для напитков с улучшенными органолептическими показателями. Дополнительно настоящее изобретение относится к консервантам без бензойной кислоты и/или с пониженными концентрациями сорбиновой кислоты. Некоторые страны имеют нормативные ограничения по применению сорбиновой кислоты в пищевых продуктах и напитках, где разрешенные концентрации составляют менее таковых, требующихся для подавления роста микроорганизмов, вызывающих порчу.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Один объект изобретения относится к композиции консервантов для напитков, содержащей антимикробно эффективное количество циклодекстрин-антимикробного комплекса, содержащего циклодекстрин с антимикробным веществом, способным образовывать комплекс с циклодекстрином; pH от 2,5 до 7,5, где система консервантов для напитков предохраняет от порчи микроорганизмами напитка в герметизированном контейнере в течение по меньшей мере 16 недель.

Другой объект настоящего изобретения относится к напитку, содержащему питьевой компонент и систему консервантов для напитка, содержащую антимикробно эффективное количество циклодекстрин-антимикробного комплекса, содержащего циклодекстрин с антимикробным веществом, способным образовывать комплекс с циклодекстрином; pH от 2,5 до 7,5, где система консервантов для напитков предохраняет от порчи микроорганизмами напитка в герметизированном контейнере в течение по меньшей мере 16 недель.

Эти и другие аспекты, признаки и преимущества настоящего изобретения и конкретные варианты его воплощения будут ясны специалисту в области техники, к которой относится настоящее изобретение, из следующего описания и приведенных в качестве примера вариантов его воплощения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Настоящее изобретение относится к системе консервантов, в частности подходящей для напитков с pH не более чем pH 7,5, где напиток законсервирован на период по меньшей мере 16 недель. Система консервантов включает комплекс циклодекстрин-антимикробное вещество. Было установлено, что циклодекстрин может быть использован для растворения определенных неводорастворимых антимикробных веществ, обеспечивая эффективную систему консерванта. Такие нерастворимые антимикробные вещества, используемые в настоящем изобретении, включают, например, пропилпарабен, метоксициннамат и транс, транс 2,4 декадиенал.

Настоящее изобретение, по существу, эффективно для предотвращения порчи напитков, которая может быть инициирована как вегетативными гифами плесени, так и спорами плесени, способными прорастать в вегетативную форму, когда они суспендированы в напитке. Формы грибов, ингибируемых системой консервантов, включают дрожжи, плесени и диморфные формы грибов, такие как Yarrowia, Candida и, возможно, Brettanomyces. Споры плесени могут быть инактивированы системой консервантов по настоящему изобретению, являющейся препятствием их прорастанию из спор, так и из вегетативной формы плесени, препятствуя росту за счет небольшого количества репликационных циклов клетки.

Настоящее изобретение относится к системам консервантов для напитка и напиткам, содержащим систему консервантов. В системе консервантов используют инертный наполнитель (циклодекстрин) для усиления доступности определенных активных антимикробных веществ к поверхности микроорганизмов. Антимикробная активность любой молекулы поддерживается проявлением ею низкой Полярности Топологической Поверхности (Topological Surface Area Polarity) (TPSA). Другими словами, продемонстрированная молекулой более низкая полярность ведет к более высокой вероятности того, что она будет функционировать как антимикробное вещество. Что касается консервации напитков, то низкая полярность представляет проблему, состоящую в том, что химические реагенты с низкой полярностью проявляют пониженную растворимость в воде. Вода является хорошим растворителем за счет ее полярности. Относительно малый размер молекул воды обычно позволяет множеству молекул воды окружить одну молекулу раствора. Частично отрицательные диполи воды притягиваются к положительно заряженным компонентам раствора. Аналогично, растворы, которые отрицательно заряжены, притягиваются к частично положительно заряженному диполю воды. Следовательно, ионные или полярные вещества (кислоты, спирты и соли) полностью растворимы в водной фазе. Неполярные молекулы «исключены» из взаимодействия с молекулами воды. Молекулы воды обладают тенденцией взаимодействия друг с другом по типу «огораживания» неполярных веществ. Этот феномен отражает, что энергетически более выгодно для молекул воды образовывать водородные связи друг с другом, чем участвовать во взаимодействиях Ван-дер Ваальса с неполярными поверхностями. Чем ниже полярность молекулы, тем выше склонность молекулы к коалесценции или агрегированию при суспендировании в водных системах (напитках). Для некоторых типов соединений агрегация может происходить на границе раздела, где полярные в меньшей степени части молекулы фактически выступают из поверхности в воздух.

В тех случаях, когда происходит такая агрегация, не может быть никакого общепризнанного аналитического или макроскопического свидетельства начала феномена агрегации (разделение фаз или осадок). При таких условиях вещества будут проявлять большую «растворимость» по сравнению с тем, что есть на самом деле. Агрегаты могут быть равномерно распределены в растворе (гомогенно), но не отдельные молекулы. Если молекула обладает антимикробной активностью, этот феномен может быть обобщенно отображен в по-видимому парадоксальном наблюдении, что минимальная ингибирующая концентрация этого соединения превышает рассчитанный предел растворимости соединения. На молекулярном уровне противоречие легко объясняется, если 1) не агрегированные формы соединения демонстрируют антимикробную активность, а агрегированные молекулы нет и 2) число молекул в агрегате заметно превышает число не агрегированных молекул. Если феномен проявляется, он может быть определен в терминах, заметно отличающихся от показателей MIC для соединения в присутствии различных растворителей (вода, DMSO и этанол). DMSO и этанол значительно менее полярны, чем вода и, следовательно, должны быть менее склонны к агрегации молекул.

Существуют свидетельства образования таких агрегатов. Термодинамические ограничения диктуют, что агрегаты могут образовываться только при определенной плотности раствора и что для образования агрегата требуется порядка сотни молекул. Считается, что агрегированные таким образом молекулы не проникают через не размешанный пограничный слой на поверхности организма. В конкретных примерах добавление циклодекстрина приводит к рассеиванию молекул в агрегате и также облегчает прохождение через не размешанный пограничный слой на поверхности микроорганизма.

Было установлено, что когда иное нерастворимое антимикробное вещество является частью циклодекстринового комплекса включения, оно может быть способно растворяться в растворе с прохождением каскада биофизических взаимодействий, которые служат для разрушения метаболизма микроорганизмов, вызывающих порчу, предотвращая таким образом их прорастание. Поскольку циклодекстриновый комплекс включения позволяет антимикробному веществу раствориться в напитке, рост микроорганизмов, вызывающих порчу в напитке, в герметизированном контейнере может быть подавлен на период времени по меньшей мере 16 недель. Дополнительно, поскольку циклодекстрин позволяет антимикробному веществу раствориться, необходима более низкая концентрация антимикробного вещества по сравнению с таковой, необходимой в случае использования традиционных консервантов. Следовательно, воздействие системы консервантов на вкус и аромат напитка может быть снижено или минимизировано, и напиток по настоящему изобретению неожиданно обладает превосходными органолептическими показателями, включая превосходный вкус и аромат и качество по сравнению с напитками, в которых используют традиционные консерванты.

В настоящее время существует растущий спрос на использование различных натуральных веществ в пищевых продуктах и напитках. Циклодекстрины являются натуральными веществами. Соединения, которые могут образовывать комплексы с циклодекстрином, также доступны в их естественном состоянии.

Аспекты настоящего изобретения относятся к взаимодействию между циклодекстрином (лиганд или хозяин) и веществом с антимикробной активностью (субстрат или гость), что в результате приводит к образованию комплекса, где комплекс демонстрирует характеристики, которые делают предпочтительным использование комплекса использованию только одного самого по себе вещества в качестве агента в системе консервантов для напитков для предотвращения прорастания организмов, вызывающих порчу, в течение периода по меньшей мере 16 недель.

Циклодекстрины часто используют в фармацевтической и косметической промышленности в комплексных лекарственных средствах. Циклодекстрин может усиливать растворение, усиливать растворимость или усиливать эффективность защиты вещества от вредоносных химических реакций, или обеспечивать смягчение воздействия на органолептические показатели химического вещества в комплексе с циклодекстриновыми консервантами. Например, нежелательный вкус никотина смягчается комплексом с циклодекстринами, что позволяет использовать вещество в фармакологических композициях для уменьшения тяги к сигаретам. Дополнительно, циклодекстрины могут снизить предполагаемое или наблюдаемое давление пара летучих веществ, с которыми он образует комплекс.

Неожиданно было установлено, что определенные антимикробные соединения могут образовывать комплекс с циклодекстрином по типу, который будет подходить для использования в качестве консерванта для напитков. Необходимо, чтобы соединение не только образовывало комплекс с циклодекстрином в количестве, достаточном, чтобы выступать в роли консерванта, но также необходимо, чтобы оно сохраняло стабильность в течение периода времени, необходимого для функционирования в качестве консерванта и не оказывало негативного воздействия на вкус или другие органолептические показатели продукта. Например, молекула может легко связаться с циклодекстрином (более растворима), но в растворе не может выделиться из циклодекстрина в количествах, достаточных для инактивации микроорганизмов.

Аспекты настоящего изобретения относятся к улучшенной антимикробной эффективности, низким концентрациям консервантов, необходимым для стабилизации продукта, улучшенному органолептическому воздействию антимикробных веществ и повышенной скорости растворения антимикробного агента в растворе концентратов при смешивании или готовом напитке.

В соответствии с аспектами настоящего изобретения один или более химический реагент, приведенный в Таблице I, может образовывать комплексы с одним или более циклодекстрином, приведенным в Таблице II. Антимикробное воздействие веществ, приведенных в Таблице I, значительно усиливается по сравнению с таковым, наблюдаемым у тех же самых химических реагентов при отсутствии циклодекстрина. Более того, химическая стабильность вещества, приведенного в Таблице I, значительно усиливается по сравнению с таковым, наблюдаемым для тех же самых химических реагентов при отсутствии циклодекстрина. Например, известно, что сорбиновая кислота быстро разрушается в водных растворах. Сорбиновая кислота в комплексе с циклодекстрином будет более стабильна, и это позволяет применять сорбиновую кислоту в качестве консерванта в меньших концентрациях.

Дополнительно, нежелательные органолептические характеристики веществ, приведенных в Таблице I, могут быть смягчены относительно таковых, наблюдаемых для тех же самых химических реагентов при отсутствии циклодекстрина.

Скорость растворения вещества, приведенного в Таблице I, может быть повышена относительно таковой, наблюдаемой для тех же самых химических реагентов при отсутствии циклодекстрина. Например, известно, что сорбиновая кислота как таковая очень медленно растворяется даже при непосредственном погружении в воду. В отдельных случаях консерванты - слабые кислоты, такие как бензойная кислота, сорбиновая кислота или коричная кислота, будут «высаливаться» из раствора при быстром добавлении других компонентов (например, кислот). Сорбиновая кислота быстро разрушается в водных растворах. Вещества в комплексе с циклодекстринами обычно более растворимы и делают это с большей скоростью.

Циклодекстрины представляют собой циклические олигосахариды (сахара) с полой конусообразной структурой, такой же как у пончика. Химические реагенты обладают определенными физическими свойствами, а именно размер, гидрофобность, полярность и площадь поверхности, которые могут стать причиной взаимодействия с функциональными группами, расположенными в полой части циклодекстрина, таким образом, что молекулы охватываются кольцом или пончиком циклодекстрина. Часто это взаимодействие служит для маскировки одной или более физической или химической характеристики гостевой молекулы. До такой степени, что маскирует характеристики, нежелательные для конкретной функции, комплекс дает преимущество по сравнению с молекулой, не входящей в комплекс. В отдельных случаях гостевые молекулы также могут взаимодействовать с боковыми группами на внешней стороне циклодекстрина. Взаимодействие в результате приводит к образованию комплекса. Здесь циклодекстрин описан как лиганд или хозяин, а молекула, взаимодействующая с циклодекстрином, является гостем или растворяемым веществом. Соотношение хозяина к гостю обычно составляет 1:1 или 2:1, но также возможны другие соотношения.

Циклодекстрин (CD)	Сокращение
α -циклодекстрин	α-CD
β- циклодекстрин	β-CD
γ- циклодекстрин	γ-CD
Гидроксиэтил- β-CD	HE-β-CD
Гидроксипропил-β-CD	HP-β-CD
Сульфобутилэфир-β-CD	SBE-β-CD
Метил-β- CD	M-β-CD
Диметил-β-CD	DM-β-CD (DIMEB)
Произвольно диметилированный- β-CD	RDM-β-CD
Произвольно метилированный-β-CD	RM-β-CD (RAMEB)
Карбоксиметил-β-CD	CM-β-CD
Карбоксиметил-этил-β-CD	CME-β-CD
Диэтил-β-CD	DE-β-CD
Три-O-метил-β-CD	TRIMEB
Три-О-этил-β-CD	TE-β-CD
Три-О-бутирил-β-CD	TB-β-CD
Три-О-валерил-β-CD	TV-β-CD
Ди-О-гексаноил-β-CD	DH-β-CD
Глюкозил-β-CD	G1-β-CD
Мальтозил-β-CD	G2-β-CD
2-гидрокси-3-триметил-аммонийпропил-β-CD	HTMAPCD

Определенные соединения обладают активностью как антимикробные вещества, но также обладают вторичными характеристиками, которые не способствуют их использованию в качестве ингредиентов в напитках, где их основной функцией является предотвращение прорастания организмов, вызывающих порчу, в течение установленного срока хранения напитков. Например, вещество может обладать антимикробной активностью в концентрациях, превышающих их растворимость в напитке. Другое соединение может обладать антимикробной активностью, но может разрушаться в водной системе быстрее, чем оно может вызвать разрушение всех потенциально вредоносных микроорганизмов.

Циклодекстрины решают эти и другие проблемы (вкус, стабильность, чувствительность к свету), позволяя применять специфические молекулы в комплексе с циклодекстрином, предотвращая прорастание организмов, вызывающих порчу, в течение по меньшей мере 16 недель.

Хотя химия циклодекстринов хорошо известна, очень низка возможность понимания экспертами в этой области, как предсказать, будет ли молекула взаимодействовать с молекулой циклодекстрина с образованием комплекса и степени взаимодействия. Гораздо меньше понимания существует в отношении степени, до которой комплекс может смягчить конкретные недостатки гостевой молекулы с получением желательного конечного результата. Еще меньше понимания того, как комплекс (хозяин и гость) взаимодействует с другими компонентами, содержащимися в системе. В силу этих фактов взаимоотношения хозяин-гость, как описано здесь для применения в качестве консервантов, являются уникальными и не очевидными.

Аспекты по настоящему изобретению относятся к сохранению широкого ряда напитков с pH от менее чем 2,5 до 7,5, в частности от 2,5 до 4,5 от порчи, вызываемой дрожжами, плесенями и широким рядом бактерий, устойчивых к кислоте. Сохранение продукта может быть достигнуто за счет добавления химических агентов, описанных здесь, также можно добавить к воздействию химических реагентов чисто физические формы сохранения, такие как нагревание, излучения с различными длинами волн, давление или их комбинация.

pH самой системы консервантов не является особенно значимым. В напиток будет добавлено только очень малое ее количество и pH напитка будет доминировать. pH напитка, содержащего систему консервантов, может быть отрегулирован до любого конкретного показателя. Система консервантов будет функциональной при указанном pH. Циклодекстрин, антимикробные вещества и комплекс включения обычно не подвергаются разрушению, что является следствием только pH, хотя фракция антимикробного вещества, которое является «включенным», может быть подвергнута воздействию pH.

Два химических реагента соединяют вместе таким образом, что в результате образуется комплекс. Одним из химических реагентов в комплексе является циклодекстрин типа, приведенного в Таблице I. Другой химический реагент в комплексе представляет собой вещество с известной антимикробной активностью, такое как приведенное в Таблице II. Однако не все приведенные антимикробные вещества будут подходящими для всех температурных пределов. Было установлено, что определенные антимикробные вещества особенно подходят для образования комплексов наряду с их эффективностью в качестве консервантов в форме комплекса для напитков.

Как правило, соотношение антимикробного вещества к циклодекстрину в комплексе составляет 1:1. Однако возможны другие соотношения, включая 1:2, 1:3, 1:4, 2:1, 2:3, и 3:1. Тип комплекса с соотношением 1:1 представлен на Фигуре 1, где одна единственная молекула химического вещества, приведенного в Таблице II (схематическая циклическая структура), подходит к полости одной единственной молекулы (полый конус), приведенной в Таблице I.

Таблица I Формы циклодекстрина, репрезентативные для всех форм циклодекстрина
Название циклодекстрина	Сокращение
β-циклодекстрин	β-CD
α-циклодекстрин	α-CD
Сульфобутилэфир β-циклодекстрина	(SBE-β-CD)
Гидроксипропил β-циклодекстрин	HP-β-CD
Произвольно метилированный β-циклодекстрин	RM-β-CD (RAMEB)
Мальтозил/димальтозил β-циклодекстрин	M/DM/β-CD

Таблица II Антимикробные вещества
	CAS-номер	Традиционное название	SIGMA CAT #	MIC м.д.
1	94-18-8	Бензил-4-гидроксибензоат	56670	68
2	104-55-2	Циннамальдегид	W228605	66
3	110861-66-0	Циклогексанмасляная кислота	228141	68
4	21722-83-8	2-циклогексилэтил ацетат	W234818	102
5	112-31-2	Деканал	W236209	47
6	112-30-1	1-деканол	W236500	24
7	1504-74-1	О-метоксициннамилальдегид	W318108	58
8	1731-84-6	Метилнонаат	W272418	90
9	25152-84-5	транс, транс-2,4-декадиенал	W3135505	8
10	112-05-0	Пеларгоновая кислота	W278408	63
11	104-61-0	□-пеларгоновый лактон	W278106	63
12	2315-68-6	Пропил бензоат	307009	66
13	104-67-6	□-ундекалактон	U806	28
14	112-44-7	Ундеканал	W309206	34
15	101-39-3	□ метилтрансциннамил-альдегид	112275	58,4
16	18031-40-8	Перилловый альдегид	W355704	500
17	89-83-8	Тимол	W306606	250
18	103-41-3	Бензиловый эфир коричной кислоты	W214205	?
19	140-10-3	Коричная кислота	W214205	300
20	110-44-1	Сорбиновая кислота	W392103	1200
21	99-76-3	Метил парабен	W271004	?
22	94-13-3	Пропил парабен	W295101	?
23	89-82-7	Плюгон(R-) (+)	W296309	?
24	106-22-9	Цитронеллол	W230901	?
25	5392-40-5	Циталь	W230308	?
26	97-53-0	Эвгенол	W246700	?
27	94-26-8	Бутил парабен	W220302	?
28	120-47-8	Этил парабен	54660	?
29	93-15-2	Метиловый эфир эвгенола	46110	?
30	5989-27-5	(R)- лимонен	W263303	?

L₁: S₁ комплекс.

ФИГ.1

Буквой L обозначено соединение, приведенное в Таблице I, а буквой S соответственно соединение, приведенное в Таблице II, комплекс может быть представлен как L_n:S_n, где индекс n представляет собой число молекул как L, так и S, являющихся частью комплекса. Когда одна молекула L образует комплекс с одной молекулой S, комплекс представляет собой 1:1 в отношении L к S, и комплекс может быть обозначен сокращенно, как L₁ S₁. Как правило, форма L₁ S₁ будет преобладать, но это допустимо для небольшого числа вариаций в соотношении соединений, приведенных в Таблице I, относительно соединений, приведенных в Таблице II. Не ограничивающие примеры других форм комплексов включают L₁S₂, L₁S₃ или L₂S_1, L₃S₁ или L₂S₂ и L₃S₃.

При включении в комплекс химических реагентов, приведенных в Таблице II, демонстрируются различные характеристики тех же самых не состоящих в комплексе форм тех же соединений. Характеристики, которые могут быть продемонстрированы соединениями, приведенными в Таблице I, при включении их в комплекс с циклодекстрином включают 1) повышенную антимикробную активность соединений по сравнению с формой, свободной от химических реагентов, 2) повышенную растворимость, 3) повышенную скорость растворения в водных растворах и 4) повышенную стабильность химических реагентов в напитках. Повышенная стабильность может указывать на защиту от ферментативного разрушения, защиту от фотохимических реакций или защиту от физических агентов, таких как тепло или давление. 5) Улучшенные или более предпочтительные органолептические характеристики (аромат или вкус).

Демонстрация одной или более из этих пяти характеристик является предпочтительной при применении циклодекстрин-антимикробного комплекса в качестве консервирующего агента в напитках.

В настоящем изобретении антимикробное вещество присутствует в напитке в концентрации от около 10 мг/л до около 1000 мг/л, от около 20 мг/л до около 800 мг/л, от около 30 мг/л до около 600 мг/л, от около 50 мг/л до 500 мг/л, от около 75 мг/л до около 250 мг/л и от около 100 мг/л до около 200 мг/л.

В уровне техники, предшествующем изобретению, обычно определения терминов «сохранять», «консервант» и «сохранение» не указывают на стандартный период времени, в течение которого продукт сохраняется от порчи, разрушения или обесцвечивания. Период времени для «сохранения» может сильно варьировать в зависимости от объекта изобретения. Без указания периода времени трудно или невозможно сделать вывод о необходимом периоде времени для композиции, в течение которого она действует в качестве «консерванта».

Используемые здесь термины «сохранять», «консервант» и «сохранение» относятся к пищевому продукту или напитку, защищенному от микроорганизмов, или к композиции, способной подавить рост микроорганизмов, вызывающих порчу в течение периода времени по меньшей мере 16 недель. Как правило, продукт хранят в условиях окружающей среды, которые включают полный диапазон температур, испытываемых во время хранения, транспортировки и нахождения на прилавке (например, от 0°C до 40°C, от 10°C до 30°C, от 20°C до 25°C) без ограничений по длительности воздействия любой из приведенных температур.

Используемый здесь термин «минимальная подавляющая концентрация» (MIC) является следующим термином, для которого нет стандартного периода времени. Как правило, MIC снижает концентрацию вещества, которое значительно ингибирует рост однотипных микроорганизмов по сравнению с положительным контролем без вещества. Любая указанная MIC не подразумевает определенный период времени, за который должно произойти подавление. Вещество может демонстрировать наблюдаемую MIC в течение первых 24 часов эксперимента, но после 48 часов демонстрирует незначительную MIC по сравнению с положительным контролем.

Как правило, система консервантов для напитка или продукт по настоящему изобретению должен иметь общую концентрацию хрома, алюминия, никеля, цинка, меди, марганца, кобальта, кальция, магния и катионов железа около 1,0 мМ или менее, например от около 0,5 мМ до 0,75 мМ, около 0,54 мМ или менее. Необязательно настоящее изобретение может включать добавление воды, которая подверглась обработке для удаления катионов металла. В отличие от идеи, описанной в США 6268003, предпочтителен способ обработки посредством физических процессов, таких как обратный осмос и/или электродеионизация. Обработка химическими средствами, как указанно в США 6268003, приемлема, но не предпочтительна. Применение химических средств для снижения жесткости воды часто приводит к повышению концентрации определенных моновалентных катионов, например ионов калия, которые могут снизить степень эффективности описанного здесь настоящего изобретения. В конкретных приведенных в качестве примера вариантах воплощения настоящего изобретения добавленная вода проходит обратный осмос, электродеионизацию или и то и другое для снижения общей концентрации катионов металла хрома, алюминия, никеля, цинка, меди, марганца, кобальта, кальция, магния и железа до около 1,0 мМ или менее.

Конкретные приведенные в качестве примеров варианты воплощения настоящего изобретения включают монотерпен и/или слабую кислоту, каждый из которых имеет коэффициент распределения Log P октанол/вода от 1,1 до 5,0, что основано на разрушении клеточной функции, как исследовано с использованием таким методов, как проточная цитометрия. Слабая кислота будет существовать, главным образом, в протонированной форме при pH ниже 4. Не ограничивающие примеры таких слабых кислот представляют собой транскоричную кислоту и сорбиновую кислоту. Дополнительно, могут быть включены эфиры гидроксибензойной кислоты. При включении секвестрантов в системы консервантов для напитков и напитки по настоящему изобретению для оказания консервирующего воздействия требуются более низкие, чем ожидается, концентрации монотерпенов и/или слабой кислоты. Считается, что катионы металла, которые связаны секвестрантами, затем не могут участвовать в разрушении монотерпенов и/или слабых кислот и придают клеточным мембранам микроорганизмов большую проницаемость для этих антимикробных соединений. Конкретные приведенные в качестве примеров варианты воплощения настоящего изобретения включают монотерпены, слабую кислоту или их смесь в концентрации около 500 мг/л или менее, например около 150 мг/л или менее, от около 25 мг/л до около 200 мг/л. Конкретные приведенные в качестве примеров варианты воплощения настоящего изобретения включают транскоричную кислоту от около 50 мг/л до около 150 мг/л. Конкретные приведенные в качестве примеров варианты воплощения настоящего изобретения включают сорбиновую кислоту в концентрации от около 500 мг/л до около 800 м.д.

Конкретные приведенные в качестве примеров варианты воплощения настоящего изобретения - система консервантов для напитка или напиток по настоящему изобретению имеет минимальные уровни катионов калия. Отсутствие катионов калия предохраняет микроорганизмы от активного разрушения консервантами, такими как монотерпены, слабые кислоты и эфиры гидроксибензойной кислоты, усиливая таким образом антимикробное воздействие этих консервантов. Этот фактор является одной из причин, объясняющих, почему предпочтительно, чтобы обработка добавленной воды не включала химические способы, такие как ионный обмен, который может привести к повышенной концентрации ионов калия. В конкретных приведенных в качестве примеров вариантах воплощения настоящего изобретения концентрация ионов калия составляет около 150 мг/л или менее, например около 75 мг/л или менее, около 15 мг/л или менее.

Напитки по настоящему изобретению включают оба типа, как негазированные, так и газированные напитки. Используемый здесь термин газированный напиток, относится к напитку, содержащему в любой комбинации воду, сок, ароматизатор и подсластитель, предназначенный для потребления, как свободная от спирта жидкость и который имеет концентрацию диоксида углерода 0,2 объема CO₂ или более. Используемый здесь термин «объем CO₂» понимается в значении количества диоксида углерода, абсорбированного в жидкости, где один объем CO₂ равен 1,96 грамм диоксида углерода (CO₂) на литр продукта (0,0455М) при температуре 25°C. Неограниченные примеры газированных напитков включают ароматизированную сельтерскую воду, соки, колу, напиток из сока лимона и лайма с содовой водой, имбирный газированный напиток и напитки, ароматизированные мускатным маслом, газированные по типу безалкогольных напитков, наряду с напитками, оказывающими положительное воздействие на состояние здоровья или самочувствие в виду наличия метаболически активных веществ, таких как витамины, аминокислоты, белки, углеводы, липиды или их полимеры. В рецептурный состав композиций таких продуктов также могут входить молоко, кофе или чай или другие сухие вещества растительного сырья. Также возможно, что в рецептурный состав композиции таких напитков входит один или более нутрицевтик. Используемый здесь термин «нутрицевтик» относится к веществу, оказывающему минимальное, или общее, или специфическое благотворное воздействие на здоровье или самочувствие, о чем документально сообщается в профессиональной литературе. Однако необязательно нутрицевтики действуют как лекарственное или профилактическое средство при определенных состояниях.

Используемый здесь термин «негазированный напиток» относится к напитку с любой комбинацией воды и ингредиентов, которые предназначены для потребления по типу свободного от спирта жидкого напитка, содержащего не более чем 0,2 объема диоксида углерода. Не ограничивающие примеры негазированных напитков включают ароматизированную воду, чай, кофе, нектары, минераль