Напиток с консервирующей системой, содержащей пимарицин-циклодекстриновый комплекс

Напиток с консервирующей системой, содержащей пимарицин-циклодекстриновый комплекс

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящая заявка имеет приоритет заявки США № 61/218484, поданной 17 июня 2009 года, описание которой включено сюда путем ссылки в полном объеме.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к системам консервантов для напитков и напиткам, включающим консерванты. В частности, настоящее изобретение относится к системе консервантов для напитков с рецептурными составами, ингредиенты которых отвечают требованиям потребителей по параметрам здоровья и дружественного отношения к окружающей среде.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Множество пищевых продуктов и напитков включают химические консерванты для продления срока годности продукта, подавляющие рост микроорганизмов, вызывающих порчу (например, плесени, дрожжи, бактерии) в продукте для увеличения его срока хранения. Однако было установлено, 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 включающих эти оказывающие негативное воздействие консерванты, но все же с продленным сроком годности. Также потребитель требует присутствия натуральных ингредиентов в пищевых продуктах и напитках.

Например, традиционно в качестве консервантов в напитках используют бензойную кислоту и ее соли. Однако в некоторых напитках, в композицию которых входит витамин C, и они имеют относительно высокий pH, малая фракция бензойной кислоты и ее солей склонна к превращению в бензол (части на миллион). Тепло и свет с определенной длиной волны увеличивают скорость этой реакции, поэтому необходимо быть очень осторожным при производстве и хранении таких продуктов типа напитков, когда их ингредиентами являются и аскорбиновая кислота и бензоат. Потребление бензола с питьевой водой является большой проблемой общественного здравоохранения, и Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) и некоторые государственные органы, включая агенства 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 блокирует ионы металла и предотвращает их участие в любых химических реакциях. Повышенные концентрации EDTA токсичны для бактерий за счет блокировки необходимых микроэлементов. Относительно низкие концентрации EDTA, которые, как правило, и присутствуют в напитках, способствуют активности по меньшей мере слабых кислотных консервантов, таких как сорбиновая и бензойная кислота. Однако EDTA не биоразложима и не удаляется при обычной очистке сточных вод. EDTA главным образом является проблемой для окружающей среды из-за ее 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.

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 годности напитка при снижении концентрации полифосфата.

Следовательно, 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/или окружающую среду или недостаточно стабильного. Дополнительно, настоящее изобретение относится к новым системам консервантов для напитков с улучшенными органолептическими показателями. Дополнительно, настоящее изобретение относится к системам консервантов 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.

СУЩЕСТВО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно одному аспекту настоящее изобретение относится к системам консервантов для напитков, включающим: пимарицин-циклодекстриновый комплекс; причем данная система консервантов предохраняет напиток в герметизированном контейнере от порчи микроорганизмами в течение по меньшей мере 16 недель.

Согласно другому аспекту настоящее изобретение относится к напитку, включающему: питьевой компонент; пимарицин-циклодекстриновый комплекс, причем напиток имеет pH от 2,5 до 7,5, помещен в герметизированный контейнер и по существу не подвержен порче микроорганизмами в течение по меньшей мере 16 недель. Согласно другому аспекту настоящее изобретение относится к напитку с высокой кислотностью, имеющему pH от около 2,5 до около 5,6 или от около 2,5 до около 4,6.

Согласно другому аспекту настоящее изобретение относится к системе консервантов для напитка, включающей: пимарицин-циклодекстриновый комплекс и повидон; где система консервантов для напитков предохраняет от порчи микроорганизмами напиток в герметизированном контейнере в течение по меньшей мере 16 недель.

Согласно другому аспекту настоящее изобретение относится к напитку, включающему: питьевой компонент; пимарицин-циклодекстриновый комплекс и повидон, где напиток имеет pH от 2,5 до 7,5; и где напиток помещен в герметизированный контейнер и по существу не подвержен порче микроорганизмами в течение по меньшей мере 16 недель. Согласно другому аспекту настоящее изобретение относится к напитку с высокой кислотностью с pH от около 2,5 до около 5,6 или от около 2,5 до около 4,6.

Согласно другому аспекту настоящее изобретение относится к системе консервантов для напитков, включающей: пимарицин-циклодекстриновый комплекс и DMDC, где система консервантов для напитка предотвращает рост микроорганизмов, вызывающих порчу в напитке, содержащемся в герметизированном (закрытом) контейнере в течение по меньшей мере 16 недель. Согласно другому аспекту настоящее изобретение относится к напитку, содержащему систему консервантов для напитка, включающую пимарицин-циклодекстриновый комплекс и DMDC.

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.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР

Фиг.1 - схема отношений гость-хозяин между пимарицином и циклодекстрином.

Фиг.2 - Уф-спектрограмма пимарицина (для оценки).

Фиг.3 - спектр пимарицина в метаноле, в воде и в комплексе с бета- и альфа- циклодекстрином.

Фиг.4 - типовое определение адгезии методом решетчатого надреза для установления толерантности к пимарицину в присутствии или отсутствии комплекса с циклодекстрином, направленное на составление группы из различных биоиндикаторов плесневых грибков.

ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к системе консервантов, в частности, подходящей для напитков с pH не более чем pH 7,5, где напиток сохраняется в течение по меньшей мере 16 недель. Система консервантов включает пимарицин-циклодекстриновый комплекс.

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 инактивированны системой консервантов по настоящему изобретению, являющейся препятствованием их прорастанию из спор, также и из вегетативной форме плесени, препятствуя росту за счет небольшого количества репликационных циклов клетки.

Пимарицин представляет природное биоактивное соединение, которое служит для препятствования росту грибков дрожжей и плесени. Применению его антимикробного воздействия в роли консерванта для напитков изначально препятствуют ограниченная растворимость и стабильность пимарицина в водных системах. Сам по себе пимарицин способен растворяться в водных растворах в концентрации 52 мг/л. Это в 4 раза меньше, чем количество пимарицина, которое должно быть добавлено в подавляющее число различных напитков для препятствования росту плесневых грибков в течение 16 недель, ограничивающих срока годности. Кроме того, присутствие других ингредиентов, таких как кислота или сахар, дополнительно затрудняет растворение пимарицина. Только растворенный пимарицин может действовать, как консервант. Заметное образование осадка пимарицина в системе (напиток) является ясным указанием на снижение способности пимарицина подавлять рост плесени. Таким образом, продукты, содержащие пимарицин в форме осадка, нестабильны в течение всего периода требуемого срока годности.

Настоящее изобретение базируется на открытии, что пимарицин может быть скомбинирован с веществом, которое служит для повышения растворимости пимарицина без значительного ухудшения активности пимарицина. Порог растворимости пимарицина в растворе (температура 25°C) составляет около 52 мг на литр раствора, но объединение пимарицина и циклодекстрина позволяет получить содержание пимарицина в растворе в количестве по меньшей мере 500 мг на литр даже при температуре нахождения в охлаждаемой витрине (температура 8-10°C). Дополнительно, пимарицин сохраняется в растворе не в форме осадка. Таким образом, сохраняются качественные характеристики продукта. Стабилизация продукта на период 16 недель без ухудшения качественных характеристик продукта значительно отличает применение по настоящему изобретению от других способов использования пимарицина в качестве консерванта для напитков. Минимальная начальная самостоятельная концентрация пимарицина, необходимая для консервирования продукта в течение 16 недель, составляет 400 мг пимарицина на литр.

Известно, что когда натрий (Na+) и хлор (Cl-) находятся в определенных соотношениях, они взаимодействуют таким образом, что в результате образуется соль (хлорид натрия), вещество, которое обладает химическими и физическими характеристиками, отличающимися от таковых у составляющих ее компонентов. Аналогично, пимарицин и циклодекстрин, когда присутствуют в подходящем соотношении и концентрации, самопроизвольно взаимодействуют с образованием клатрата, комплекса или структуры, которая объединяет характеристики обоих клатрата и комплекса. Клартат-комплекс обладает химическими и физическими характеристиками, отличающимися от этих двух компонентов. Таким образом, химическая структура пимарицина-циклодекстрина отличается от только одного пимарицина. Также взаимодействие между циклодекстрином и пимарицином отличается от такового между поверхностно-активным веществом (растворитель), где взаимодействие «гость» и «хозяин» в результате приводит к образованию инкапсулята мицеллы. Здесь гидрофобные взаимодействия диктуют, что гость в значительной степени будет погружен в гидрофобный центр мицеллы. При образовании комплекса с циклодекстрином пимарицин все еще доступен для основной массы раствора и для поверхности микроорганизмов.

Подводя итог, следовательно, пимарицин является биоактивным компонентом, служащим для предотвращения роста грибков дрожжей и плесени, и циклодекстрин служит для поддержания относительно однородного распределения пинарицина в общем объеме, занимаемом напитком. Используемый в описании настоящей патентной заявки термин «относительно однородное распределение» означает гомогенное, как принято при использовании классических или традиционных методов аналитической химии. Биоактивный компонент может рассматриваться в качестве «гостя», и агент, служащий для поддержания однородного распределения гостя, является «хозяином». Гость может взаимодействовать с хозяином одним из двух путей. Когда возникает соединение, поскольку переходит заряд, или образуется коардинированная ковалентная связь, то это соединение является комплексом. Например, когда гость просто четко помещается в полость, обеспечиваемую хозяином, соединение представляет клатрат. Большинство соединений гость-хозяин представляют комбинацию двух феноменов. Соединения между пимарицином и молекулой циклодекстрина вероятно вызваны обоими взаимодействиями. На Фигуре 1 схематически показан вероятный порядок соединения гость-хозяин между пимарицином и циклодекстрином.

Комплекс отличается от инкапсуляции. Под обозначением «CD» подразумевается молекула циклодекстрина, а под обозначением «P» подразумевается пимарицин, природа комплекса между циклодекстрином и пимарицином может быть представлена следующим образом при использовании сокращений CDn: Pn, где индекс n - число или CD или P, которые участвуют в комплексе. Когда одна молекула CD образует комплекс с одной молекулой P, комплекс представлен как 1:1 применительно к CD& P и при использовании сокращений комплекс может быть указан как CD₁P₁. В большинстве случаев форма CD₁P₁ будет преобладать, но могут иметь место незначительные вариации соотношений. Примеры других форм комплексов включают CD₁:P₂, CD₁:P₃, или CD₂:P₁, CD₃:P₁ или CD₂:P₂ и CD₃P₃. Из-за молекулярных размеров пимарицина относительно циклодекстрина большая часть структуры пимарицина выступает из комплекса (См. Фиг.1 для пояснения комплекса). Комплекс может рассматриваться как ракетка (пимарицин), сжатая в руке (циклодекстрин). Следовательно, преобладающим комплексом скорее всего будет CD₁:P₁.

Другим общеизвестным названием пимарицина является натамицин. Систематическим названием натамицина по IUPAC является (IR, 3S, 5R, 7R, 8E, 12R, HE, 16E, 18E, 20E, 22R, 24S, 25R, 26S)- {[3S, 4S, 5S, 6R)-4-амино-3,5-дигидрокси-6-метилоксан-2-ил]окси}-1,3,26 тригидрокси-12-метил-10-оксо-6, 11,28 - триоксатрицикло[22.3.1.0^5,7] октакоза - 8,14,16,18,20 пентаен-25-карбоновая кислота. Второе название для пимарицина по IUPAC (C₃₃H₄₇NO₁₃) является 22-[(3 амино-3,6-дидеокси-B-D-маннопиранозил) - окси]-1,3,26-тригидрокси-12-метил-10-оксо-6,11,28-триоксатрицикло [22.3. 1.0^5,7] октакоза - 8,14,16,18,20 пентаен-25-карбоновая кислота. Пимарицину присвоен номер CAS 7681-93-8. Он разрешен для применения по меньшей мере в некоторых пищевых продуктах (например, европейский номер пищевой добавки E235 (консервант) и E1 201 (стабилизатор)), и рекомендованная ADI (допустимая дневная доза) составляет 0-0,3 мг/кг массы тела.

Пимарицин является эффективным противогрибковым агентом (дрожжи и плесени), и он имеет ограниченное разрешение для применения в пищевых продуктах. Соединение функционирует через взаимодействие с грибковым стероидом, известным как эргостерол, вещество, присутствующее только в грибках. Следовательно, пимарицин не оказывает токсического воздействия на животное в целом или на исследуемые культуры тканей. Дополнительно, доказано, что продукты деградации пимарицина не токсичны. Продукты деградации пимарицина незначительно отличаются от продуктов деградации холестерина. Деградация, если она вообще происходит, незначительна при температуре ниже 37°C.

Пимарицин представляет белое вещество без вкуса и запаха. Антимикробная активность стабильна по меньшей мере при кратковременном воздействии температуры 120°F(48,8°C) и не разлагается с заметной скоростью до достижения температуры 356°F(180°C). К сожалению, как указанно выше, пимарицин по существу нерастворим в водных растворах. Его растворимость в чистой воде (температура 25°C) составляет только 0,052 мг/мл (52 мг/л) при pH около 6,4 (Пимарицин имеет единственную карбоксильную группу, которая приводит к кислотному показателю).

Пимарицин присутствует в напитке по меньшей мере от около 25 мг/л до около 400 мг/л, по меньшей мере от около 25 мг/л до около 250 мг/л, по меньшей мере от около 50 мг/л до около 200 мг/л, или по меньшей мере от около 75 мг/л до около 150 мг/л.

Присутствие других растворимых компонентов (сахара, витамины и тому подобное) и pH иной, чем 6,4 оказывают на растворимость, как правило, негативное воздействие. Пимарицин сам по себе является недостаточно растворимым в напитке, чтобы функционировать в качестве консерванта для напитка. Например, результаты теста указывают на порог растворимости, равный только 20 мг/л пимарицина при температуре 25°C при pH 3,4 и 10 мг/л при температуре 4°C и при pH 3,4 в напитке из яблочного сока при 12 Brix. Пимарицин недостаточно растворим в напитке, чтобы функционировать в качестве консерванта для напитка как такового. Дополнительно, при естественном пороге растворимости для пимарицина он не может функционировать с другими дополнительными консервирующими веществами, оказывающими воздействие на физические органолептические показатели или ввиду обязательных нормативных ограничений на использование этих дополнительных антимикробных агентов. Например, коричная кислота является по существу хорошим вспомогательным консервантом, если может быть использована в концентрации 30 мг/л или менее, когда ее влияние на вкус может быть смягчено. 30 мг/л коричной кислоты в комбинации с 10 мг/л пимарицина является неэффективной консервирующей комбинацией. Однако 30 мг/л коричной кислоты в комбинации уже с 200 мг/л пимарицина значительно эффективнее.

Дополнительно, может быть необходимо использовать относительно высокую начальную концентрацию пимарицина для компенсации деградации, которая происходит, когда на пимарицин воздействует УФ свет. Если не указано иное, может быть необходимо ввести пимарицин в начальной концентрации, которая немного превосходит минимальную концентрацию, требуемую для подавления роста (при отсутствие УФ света) для гарантии достаточного количества пимарицина в течение срока годности продукта. Напомним, что компоненты деградации пимарицина не токсичны и также не вызывают изменений органолептических показателей продукта. Также эта проблема может быть решена помещением в напитке УФ блокаторов или веществ, абсорбирующих УФ.

Растворимость любого соединения, включая пимарицин, не является абсолютной растворимостью, и растворимость может значительно варьировать как функция pH, температуры, молярной концентрации ионов и концентрации других растворенных веществ (таких как растворитель). В конкретном случае растворимость в воде при температуре 25°C (стандартное измерение растворимости) является принятой величиной растворимости для пимарицина, составляющей 0,052 мг/мл (52 µг/мл). Такой раствор, как ожидается, будет иметь pH 5-7,5 исходя на наблюдений, что 1% суспензия пимарицина в деминерализованной воде имеет такой pH.

Другим компонентом комплекса является циклодекстрин. Некоторые циклодекстрины являются натуральными веществами. 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.

Таблица A
Циклодекстрина(CD)	Сокращение
α - циклодекстрин	α-CD
β - циклодекстрин	β-CD
γ - циклодекстрин	γ-CD
Гидроксиэтил β-циклодекстрин	HE-β-CD
Гидроксипропил β-циклодекстрин	HP-β-CD
Сульфобутилэфир β-циклодекстрина	(SBE-β-CD)
Метил-β-CD	M-β-CD
Диметил-β-CD	DM-β-CD (DIMEB)
Произвольно диметилированный β-циклодекстрин	RM-β-CD (RAMEB)
Произвольно метилированный β-циклодекстрин	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-O-этил-β-CD	TE-β-CD
Три-O-бутил-β-CD	TB-β-CD
Три-O-валерил-β-CD	TV-β-CD
Ди-O-гексаноил-β-CD	DH-β-CD
Глюкозил-β-CD	G1-β-CD
Мальтозил-β-CD	G2-β-CD
2-гидрокси-3-триметил-аминопропил-β-CD	HTMAPCD β-CD

Авторы настоящего изобретения не ожидали, что пимарицин образует такой комплекс с циклодекстрином, который подойдет для применения в качестве консерванта для напитков. Во-первых, как было указано выше, пимарицин является большой молекулой относительно полости циклодекстрина. Во-вторых, пимарицин нуждается в комплексе с циклодекстрином в количестве, достаточном для того, чтобы выступать в роли консерванта. В третьих, пимарицин нуждается в том, чтобы оставаться стабильным в течение периода времени, необходимого для функционирования в качестве консерванта и не оказывать негативного воздействия на вкус или другие органолептические показатели продукта. В литературе приводится много данных об общей химической нестабильности пимарицина в растворе. В четвертых, пимарицин в значительной степени не перемещается из циклодекстрина в другие ингредиенты напитка. Перемещение в значительном количестве приводит к осаждению пимарицина, и это неприемлемо с точки зрения восприятия потребителем. Наконец, молекула пимарицина должна «выделяться» из комплекса в присутствии микроорганизмов, вызывающих порчу, и затем необратимо связываться с микроорганизмом предпочтительно возвращению в состояние комплекса с циклодекстрином.

Циклодекстрины представляют собой циклические олигосахариды (сахара) с полой конусообразной структурой, такой же, как у пончика. Циклодекстрин является водорастворимым углеводом, имеющим область центрального ядра, которое в значительной степени гидрофобно. 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. Здесь циклодекстрин описан как лиганд или хозяин, а молекула, взаимодействующая с циклодекстрином, является гостем или растворяемым веществом. Соотношение хозяина к гостю, как правило, составляет 1:1 или 2:1, но также возможны другие соотношения.

Хотя химия циклодекстрина хорошо известна, между экспертами в этой области существует ограниченная степень взаимопонимания, как предсказать, будут ли молекулы взаимодействовать с молекулой циклодекстрина с образованием комплекса, и в отношении степени взаимодействия. Гораздо меньше существует понимания относительно степени, до которой комплекс может преодолевать конкретные недостатки молекулы гостя в отношении заданного конечного результата. Еще меньше понимания того, как комплекс (хозяин и гость) взаимодействует с другими компонентами, содержащимися в системе. В силу этих фактов определенная здесь взаимосвязь хозяин-гость является уникальной и неочевидной для применения в качестве консервантов.

Циклодекстрин и пимарицин соединяются вместе таким образом, что образуют комплекс. Хотя пимарицин представляет гораздо большую молекулу и неполностью подходит в ядро циклодекстрина, определенная часть цепочек пимарицина взаимодействует с циклодекстрином таким образом, что усиливает растворимость пимарицина в воде.

Как правило, комплекс существует при соотношении пимарицина к циклодекстрину 1:1. Однако возможны другие соотношения, включая 1:2, 1:3, 1:4, 2:1, 2:3, и 3:1. Типичные циклодекстрины приведены далее в Таблице В. Связывание пимарицина с альфа-, бета- и гамма- циклодекстрином считается прогнозируемым из-за связывания пимарицина с любым типом циклодекстрина, поскольку все циклодекстрины происходят из этих 3 форм. Если вещество связывается с бета-циклодекстрином, оно не должно связываться менее прочно с модифицированными формами бета-циклодекстрина.

Таблица BФормы циклодекстринов, являющиеся типичными для всех форм циклодекстринов
Название циклодекстрина	Сокращение
Бета-циклодекстрин	β-CD
Гамма-циклодекстрин	γ-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

При нахождении в комплексе пимарицин способен демонстрировать различные характеристики, свойственные для тех же соединений, состоящих в комплексе. Характеристики, которые могут быть продемонстрированы пимарицином в комплексе с соединениями, приведенными в Таблице A или B, включают 1) повышенную антимикробную активность соединений по сравнению с формой, свободной от химических реагентов, 2) повышенную растворимость пимарицина в водных суспензиях, когда он состоит в комплексе с циклодекстрином, 3) повышенную противогрибковую активность, достаточную для предотвращения роста и порчи напитков с pH менее чем 6 в течение периода времени, равного 16 неделям или более, и 4) повышенную стабильность пимарицина в напитках.

В одном аспекте настоящего изобретения система консервантов для напитков включает пимарицин в концентрации по меньшей мере 100 мг/л, которая достигается благодаря комплексу, образованному с циклодекстрином. Как правило, рецептурные составы напитков разрабатывают таким образом, что начальная концентрация пимарицина составляет 350-400 мг/л. Эта целевая начальная концентрация будет компенсировать деградацию, которая может произойти при отсутствии УФ блокаторов или компонентов напитка, поглощающих УФ. Например, маловероятно, что обогащенные водные напитки будут содержать вещества, поглощающие УФ, которые защищают циклодекстрин.

pH напитка может быть любым pH 2,5-7,5. Активность пимарицина в значительной степени независима от pH 2,5-6,0. При pH выше 6,0, активность немного снижается, но это может быть компенсировано добавлением немного более высоких концентраций пимарицина. Типичные пределы pH составляют от 2,5 до 6, от 2,5 до 5,6, и от 2,5 до 4,6.

Другим дополнительным компонентом к пимарицину и циклодекстрину может быть повидон (поливинилпирролидон) (CAS 9003-39-8). Другие официальные названия включают гомополимер 1- винил-2-пирролидона, поли [1-(2-оксо-1-пирролиднил)этилен], кросповидон и 1-винил-2-пирролидинон-полимер. Сокращения и другие общеизвестные названия включают PNVP, повидон и поливидон. Повидон представляет полимер винилпирролидона. Как таковой он может быть получен с различной длиной за счет добавления последующих мономерных единиц. Как правило, повидон получают из смеси полимеров с незначительно отличающейся длиной, где средняя длина и пределы могут быть установлены при использовании аналитических методов. Это характерно для поиска коммерческих препаратов, которые характеризуются различной средней длиной или различными пределами средних длин или обоими.

Повидон указан, как суспендирующий материал или агент. Также повидон проявляет характеристики веществ, известных как гидротропы. Как таковой повидон может быть использован как средство для увеличения порога растворимости множества соединений и лекарственных средств. Используемый в описании настоящей патентной заявки термин «увеличение порога растворимости» означает, что верхний предел растворимости повысился для вещества, которое растворено в растворе, главным образом состоящем из воды (водная система). Литр чистой воды имеет концентрацию воды, равную 55,5 моль на литр или 1000 г/л. Вода остается главным компонентом в напитке даже после замещения некоторого количества воды ингредиентами напитка.

Однако трудно прогнозировать, можно ли использовать повидон для повышения растворимости биоактивного вещества без снижения его биоактивности. Хотя агенты, увеличивающие растворимость, могут улучшать растворимость активного соединения, они могут оказывать воздействие на активность активного соединения, делая такое соединение неэффективным. Дополнительно, компоненты напитка могут быть перемещены из комплекса с повидоном, что в результате приводит к выпадению осадка.

Не желая быть ограниченными какой-либо теорией, авторы настоящего изобретения считают, что повидон может замедлить образование взаимодействия пимарицин-пимарицин, способствуя, таким образом, взаимодействию пимарицин-циклодекстрин. Дополнительно повидон может служить для ингибирования взаимодействий между двумя или более состоящими в комплексе циклодекстрин:пимарицин. Эффективное количество повидона добавляют для способствования растворимости пимарицина, замедляя образование взаимодействий пимарицин-пимарицин и/или способствуя взаимодействиям пимарицин-циклодекстрин. Как правило, количество добавленного повидона составляет от 0,5 масс.% до 10 масс.% от общей массы напитка.

В рецептурный состав консерванта по настоящему изобретению может быть добавлен диметил дикарбонат.

Диметилл дикарбонат (DMDC) эффективен только в отношении бактериальных и грибковых организмов, находящихся в вегетативном состоянии. DMDC не активен против спорового состояния организмов. Многие типы вызывающих порчу организмов способны трансформироваться между вегетативным и споровым состояниями. Споры являются латентными структурами, состоящими из твердого покрытия, которое включает специфические остатки вегетативной структуры, требующиеся организму для обеспечения повторного роста (проращивание). Споровое состояние обеспечивает защиту от химических и физических агентов, являющихся летальными для вегетативных форм.

DMDC быстро разлагается в водных системах, и скорость деградации настолько высока, что нет шансов для воздействия остаточного DMDC на споры плесени; как таковые споры, как правило, начинают прорастать в течение от 1 до 2 часов после того, как окажутся в напитке (споры являются контаминантами в виду взаимодействия с пищевым продуктом, контактирующим с поверхностью упаковочного материала). Следовательно, DMDC не может быть использован как самостоятельный консервант, поскольку он не действует против спор плесени, и он разрушается прежде, чем сможет оказать воздействие на какие-либо споры, которые проросли в продукте.

Производители DMDC указывают на то, что концентрация DMDC, требуемая для стабилизации напитка в течение 16 недель против проросших вегетативных форм дрожжей, плесени и бактерий, составляет по меньшей мере 250 мг/л. Это установленные законом пределы для использования в США. В настоящем изобретении DMDC используют в концентрации, составляющей от 75 мг/л до 250 мг/л, как правило, от около 100 мг/л до около 200 мг/л.

Следует отметить, что пимарицин является относительно толерантным к кратковременному воздействию тепла, и за рамки настоящего изобретения не выходит применение комплекса пимарицин-циклодекстрин совместно с термическим процессом. После термической обработки, разрушающей вегетативные формы грибков и бактерий, присутствующий пимарицин будет направлен на прорастающие споры плесени. Как правило, термическая обработка проводится в течение 2 минут при температуре 140°F(60°C), этого достаточно для обеспечения коммерчески стерильного по бактериям, вегетативным дрожжам и плесени продукта. Пимарицин разлагается при температуре 356°F(180°C).

Аспекты по настоящему изобретению относятся к сохранению широкого ряда напитков от порчи, вызываемой дрожжами, плесенями и широким рядом бактерий, устойчивых к кислоте. Напитки имеют pH вплоть до 7,5, в частности вплоть до 5,6, такой как от 2,5 до 5,6, от 2,5 до 4,6 или от 2,6 до 3,8. 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.

В растворе как таковой пимарицин будет проявлять pH. Аналогично, смесь пимарицина, циклодекстрина и повидона (система консервантов) в воде будет проявлять pH. Однако 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.

Пимарицин-циклодекстриновый комплекс может быть дополнен присутствием других веществ, обладающих известной антимикробной активностью. Комбинирование двух или более антимикробных веществ в одном рецептурном составе позволяет обеспечить «эффект множества препятствий», где множество метаболических процессов подавляется до степени, когда организм не способен расти и репродуцироваться. Вместе с пимарицином могут быть использованы такие вещества, как секвестранты, органические кислоты и феноловые соединения, такие как терпены.

Система консервантов для напитка дополнительно может включать сорбиновую кислоту, коричную кислоту, соль коричной кислоты или смесь сорбиновой и коричной кислот, щелочные соли сорбиновой кислоты (K+, Na+) и/или щелочные соли коричной кислоты (K+, Na+), что в результате приводит к определенным концентрациям коричной и сорбиновой кислоты, как определено pH готового напитка.

Система консервантов для напитка дополнительно может включать биоразложимый секвестрант, выбранный из группы, состоящей из этилендиамина-N,N'-диянтарной кислоты (EDDS), этилендиамина-N,N'-этантетракарбоновой кислоты (EDDM), этилендиамина- N,N'-диглутаровой кислоты (EDDG) и их смесей, и pH 5,8 или менее; где система консервантов для напитка предохраняет напиток от порчи микроорганизмами в герметизированном контейнере в течение по меньшей мере 16 недель.

Система консервантов для напитка дополнительно может включать гексаметафосфат натрия (SHMP), кислого натрия метафосфат (SAMP) или смесь SHMP и SAMP до заданного общего количества. При пределах pH от 2,5 до 5,8, SAMP и SHMP могут замещать друг друга при соотношении 1:1 без снижения антимикробного воздействия. Замещение одного на другое часто вызывает проблемы с сенсорным восприятием, в частности «ощущением во рту при потреблении».

Система консервантов для напитка дополнительно может включать фосфонат до заданного общего количества, где композиция содержит любое количество типов фосфонатных структур таким образом, что достигается общее количество фосфоната.

Система консервантов для напитка дополнительно может включать бис-фосфонат до заданного общего количества, где композиция содержит любое количество типов бис-фосфонатных структур таким образом, что достигается общее количество бис-фосфоната.

Система консервантов для напитка дополнительно может включать N- бис-фосфонат до заданного о