Защита натуральных красителей от окисления с использованием мицелл

Защита натуральных красителей от окисления с использованием мицелл

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к солюбилизату с содержанием, по меньшей мере, одного натурального красителя, нерастворимого или трудно растворимого в воде, и к способу получения такого солюбилизата.

Уровень техники

Изделия, такие как пищевые продукты, косметические и фармацевтические средства, также нуждаются в привлекательном внешнем виде для формирования у пользователя положительного отношения. Для цветового решения в этом случае в распоряжении имеются разные вещества.

При наличии свыше 2000 разных соединений азокрасители представляют собой наиболее крупную группу красителей. Азокрасители отличаются своей особой светостойкостью, стабильностью и интенсивностью цвета, но также и своей превосходной водорастворимостью. Например, к напиткам часто предъявляется требование, чтобы они были прозрачными. В этом случае азокрасители наиболее пригодны для получения светлых или прозрачных напитков.

Однако в организме человека многие азокрасители расщепляются ферментами на их исходные соединения, считающиеся сильными канцерогенами. Если азокрасители в начале 19 века обладали широким спектром применения, то в настоящее время их применение ограничивается преимущественно окрашиванием жиров, древесины и бумаги. И только немногие из них допущены для окрашивания пищевых продуктов, в частности для получения прозрачных напитков, а также косметических средств и текстильных изделий.

В настоящее время азокрасители подозреваются в том, что они вызывают аллергию и псевдоаллергию, а также способствуют гиперкинетическому синдрому (нервозности). Поэтому пищевые продукты с азокрасителями должны в будущем снабжаться, например, в странах Европейского союза указанием: «Может отрицательно влиять на активность и концентрацию внимания детей».

На этом фоне изобретение призвано обеспечить возможность отказа от использования азокрасителей. Эту возможность обеспечивают натуральные красители.

Под понятием «натуральные красители» в данном случае подразумеваются вещества, обладающие цветом, по меньшей мере, воспринимаемым глазом человека, и содержащиеся в природе в растениях и/или животных. Однако переход с дешевых азокрасителей на натуральные красители представляет собой для соответствующей отрасли промышленности не только экономически серьезную проблему. Если азокрасители, в частности, особенно пригодны для применения в производстве светлых и прозрачных напитков, то при использовании натуральных красителей эти напитки такими до настоящего времени получить было нельзя.

Наряду с нерастворимостью в воде натуральных красителей, которая почти полностью исключает возможность их использования, например в производстве прозрачных напитков, в частности, окисляемость этих природных веществ создает для пользователей, как правило, большую проблему. Первоначальная защитная функция натуральных красителей, например в растениях, обеспечивала защиту от окисления и повреждений, вызываемых ультрафиолетовым светом. Поэтому натуральные красители являются чрезвычайно чувствительными к реакциям с кислородом, кроме того, они являются очень светочувствительными. И хотя возможно промышленное применение отдельных натуральных красителей, например, в пищевом секторе, однако они быстро теряют свою интенсивность цвета из-за процессов окисления в соответствующих продуктах питания, например напитках.

Поэтому эти ценные красители приходится защищать добавкой антиокислителей. Антиокислители представляют собой вещества, предупреждающие или замедляющие процессы окисления. В пищевой химии уже с давних пор используются антиокислители с целью предупреждения порчи пищевых продуктов в результате окисления. Примерами естественных антиокислителей служат аскорбиновая кислота и токоферолы.

В настоящее время антиокислители добавляются в концентраты или основные вещества для натуральных красителей. Такие концентраты или основные вещества для натуральных красителей добавляются затем в целевой продукт в количестве, необходимом для обеспечения требуемой окраски конечного продукта.

После добавки в среднем нескольких миллиграмм красителя на килограмм пищевого продукта, например напитка, возрастает объем среды, в которой содержится краситель, до 10000 раз. Следовательно, концентрация первоначально находившегося в концентрате красителя антиокислителя одновременно разбавляется соответственно до 10000 раз. При такой низкой концентрации антиокислитель присутствует лишь в ничтожно малом, часто почти пренебрежимом, неэффективном количестве для обеспечения защиты красителей от окисления. В результате красители окисляются и, следовательно, окрашивание конечного продукта ухудшается.

Поэтому традиционные составы для окрашивания пищевых продуктов, средств косметики и фармацевтики на основе натуральных красителей обеспечивают красителям только защиту от окисления до того, как композиция не будет разбавлена для конечного применения.

Раскрытие изобретения

Поэтому в основу изобретения положена задача такого приготовления натуральных красителей, которые нерастворимы или трудно растворимы в воде, при котором краситель также и после введения в конечный продукт при разбавлении был бы защищен от окисления.

В частности, задачей изобретения является создание рецептуры для натуральных красителей для применения в напитках на водной основе, в которых натуральные красители особенно подвержены опасности окисления содержащимся в воде кислородом, при этом красители почти полностью сохраняются без окисления на протяжении срока хранения напитка.

Указанные задачи решаются в изобретении посредством солюбилизата, содержащего, по меньшей мере, один натуральный краситель, нерастворимый или трудно растворимый в воде, по меньшей мере, один эмульгатор с гидрофильно-липофильным балансом от 8 до 19 и, по меньшей мере, два антиокислителя, при этом краситель и антиокислитель совместно заключены в мицеллы. Мицеллы образуются, в частности, в том случае, когда разбавление проводится водой, например, при соотношении одной весовой части солюбилизата к 1000 весовым частям воды.

Следовательно, солюбилизат согласно изобретению создает возможность, при которой каждый антиокислитель сам оказывается защищенным от окисления в результате встраивания в образуемую оболочкой эмульгатора мицеллу и химической защиты от окисления, обеспечиваемой соответственно другим антиокислителем, и таким образом обеспечивает по существу полную и исключительную защиту красителя. Таким образом, изобретение обеспечивает сосолюбилазацию красителя и антиокислителя. Кроме того, красителю самому обеспечивается в виде образующей мицеллу оболочки эмульгатора барьер против диффузии кислорода и, при необходимости, других окислителей, которые присутствуют, в частности, при целевом применении солюбилизата красителя вокруг мицеллы. Таким образом, для защищаемого красителя обеспечивается оптимальная антиокислительная защита вплоть до даты окончания минимального срока хранения соответствующего красителя.

Следовательно, изобретением обеспечиваются антиокислители не в виде свободного раствора или в состоянии растворения в фазе эмульсии, а заключенными внутри мицеллы, вследствие чего они максимально эффективно защищены от окисления без снижения концентрации совместно с находящимися в мицелле красителями при введении солюбилизата во время разбавления.

В рамках настоящего изобретения могут в принципе применяться гидрофильные и/или липофильные антиокислители. Согласно предпочтительному варианту выполнения один из антиокислителей является водорастворимым, другой - жирорастворимым. Водорастворимый антиокислитель может быть растворен в рамках особо простого применения в достаточном количестве воды и затем дополнительно обработан для получения солюбилизата. Другая же возможность состоит в растворении водорастворимого антиокислителя в, по меньшей мере, частично гидрофильном эмульгаторе и затем в дальнейшей обработке с целью получения солюбилизата. Краситель, хорошо растворимый не в воде, а только в липофилных растворителях, находится согласно изобретению во время применения растворимого в воде и растворимого в жире антиокислителей, вопреки опыту специалиста-химика, внутри мицеллы наряду с растворимым в воде антиокислителем и в результате может быть неизвестным ранее образом максимально эффективно защищен от окисления.

Как об этом ниже пойдет подробнее речь со ссылкой на приложенную фигуру 1, мицелла содержит в результате расположения молекул эмульгатора определенные участки, образованные липофильными или гидрофильными участками молекул эмульгатора. Одновременно мицелла имеет величину, равную нескольким размерам молекулы. Согласно модельному представлению молекулы красителя и молекулы антиокислителей присутствуют в рамках настоящего изобретения на этих участках мицеллы предпочтительно молекулярно диспергированными, но постоянно внутри минимального пространства вблизи друг от друга.

Поскольку мицелла согласно изобретению является настолько стойкой, что при хранении солюбилизата на протяжении более шести месяцев, предпочтительно более одного года, особо предпочтительно не менее трех лет, она не раскрывается, то защита от окисления не снижается и после разбавления солюбилизата. Согласно изобретению интенсивность натуральных красителей сохраняется, следовательно, на протяжении не менее 6 месяцев, предпочтительно свыше одного года, особо предпочтительно не менее трех лет. Солюбилизат может разбавляться водой или водными средами, а также жирами и маслами или гидрофобными средами.

В качестве эмульгаторов могут применяться, например полисорбаты, в частности

Полисорбат 80 и/или Полисорбат 20, которые допущены также для пищевых продуктов.

Кроме того, в качестве эмульгатора могут применяться либо отдельные сложные эфиры сахара и пищевых жирных кислот (Е 473), либо смеси из, по меньшей мере, двух сложных эфиров сахара и пищевых жирных кислот соответственно в виде состава в комбинации с, по меньшей мере, одним дополнительным компонентом, являющимся носителем, по меньшей мере, одной группы ОН, как, например, вода, и/или этанол, и/или глицерин, и при этом применяться в комбинации с полисорбатами или вместо них. Приемлемыми сложными эфирами сахара и пищевых жирных кислот являются, в частности, монолаурат сахарозы, дилаурат сахарозы, монопальмитат сахарозы, дипальмитат сахарозы, моностеарат сахарозы и дистеарат сахарозы. Кроме того, в эффективную в качестве эмульгатора комбинацию из, по меньшей мере, одного сложного эфира сахара пищевых жирных кислот и носителя, по меньшей мере, одной группы ОН, может быть введен, по меньшей мере, один триглицерид с цепочками средней длины.

Пригодными в качестве эмульгатора составами являются, например, следующие составы, при этом весовая доля указана в процентах. Состав А эмульгатора

Количество, г
456	Дистиллированная вода
400	Сложный эфир сахара и пищевых жирных кислот (Е473), в т.ч. 49,8% монолаурата сахарозы 16,6% дилаурата сахарозы 16,8% монопальмита сахарозы 16,8% моностеарата сахарозы
102	96%-ный этанол
42	Глицерин

Состав эмульгатора В

Количество, г
660	Сложный эфир сахара и пищевых жирных кислот (Е473), в т.ч. 41% монолаурата сахарозы 32% монопальмита сахарозы 9,0% дилаурата сахарозы 8,5% дипальмита сахарозы 7,0% моностеарата сахарозы 2,5% дистеарата сахарозы
340	96%-ный этанол

Состав эмульгатора С

Количество, г
228	Дистиллированная вода
530	Сложный эфир сахара и пищевых жирных кислот (Е473), в т.ч. 45,13% монолаурата сахарозы 26,93% монопальмита сахарозы 11,17% дилаурата сахарозы 4,68% дипальмита сахарозы 10,95% моностеарата сахарозы 1,14% дистеарата сахарозы
221	96%-ный этанол
21	Глицерин

Для приготовления составов эмульгатора все компоненты смешивают при комнатной температуре, хорошо перемешивают и гомогенизируют. Для ускорения может применяться незначительный подогрев, например до ок. 48-52°С.

Оптимально применять в качестве антиокислителей аскорбиновую кислоту, и/или аскорбилпальмитат в качестве водорастворимых антиокислителей и, по меньшей мере, токоферол, и/или карноловую кислоту, и/или бутилированный окситолуол, и/или бутилированный оксианизол, и/или трет-бутилгидрохинон в качестве жирорастворимых антиокислителей.

В частности, аскорбиновая кислота и токоферол являются синергистами по своему антиокислительному действию, просты в обращении и, в частности, допущены для применения в пищевых продуктах. В зависимости от сферы применения солюбилизат может быть приготовлен в рамках настоящего изобретения с применением α -токоферола и/или β-токоферола и/или γ-токоферола и/или δ-токоферола или смешанного токоферола, состоящего из α-токоферола, β-токоферола, γ-токоферола и δ-токоферола.

Неожиданно для изобретателя выявился положительный эффект, при котором солюбилизат и после разбавления водой не мутнеет. Солюбилизат может разбавляться водой с образованием жидкости, воспринимаемой прозрачной, по меньшей мере, глазом человека. В частности, при использовании в напитках открываются благодаря этому широкие возможности для использования солюбилизата, так как, судя по опыту, прозрачные напитки пользуются наибольшей популярностью у потребителей.

В зависимости от того, какие красители для солюбилизата и какие, при необходимости, дополнительные добавки должны применяться в соответствующем конкретном случае, изобретением предусмотрены возможности для вариации состава, при этом постоянно создаются достаточно стойкие мицеллы. Приводимые ниже весовые доли относятся к общей массе солюбилизата. Доля эмульгатора составляет предпочтительно от 65 до 90 вес.%, особо предпочтительно от 69 до 85 вес.%.

Уже при доле красителя менее 20 вес.%, предпочтительно от 3 до 18 вес.%, могут быть получены солюбилизаты для интенсивно окрашенных продуктов. Однако изобретение также позволяет вводить при необходимости особо большие количества красителя, превышающие 20 вес.%. Так, например, при введении красителя в количестве 23 вес.% получают солюбилизат, который после растворения в воде содержит заключенный в мицеллы краситель и образует совершенно прозрачный напиток без осадка или жирового кольца

Содержание красителя в солюбилизате, которое может обеспечиваться согласно изобретению, является чрезвычайно высоким по сравнению с имеющимися в торговле продуктами, содержащими добавки, как правило, в количестве от 0,4 до ок. 2,5 вес.% в исключительном случае.

Поскольку антиокислители защищены в мицеллах благодаря рецептуре согласно изобретению, то достаточной оказывается доля водорастворимого антиокислителя менее 10 вес.%, предпочтительно от 2 до 5 вес.%, особо предпочтительно 3 вес.%. Доля жирорастворимого антиокислителя достаточна в количестве менее 5 вес.%. Предпочтительно доля жирорастворимого антиокислителя составляет менее 3 вес.%, особо предпочтительно 1 вес.%,

Стойкий солюбилизат для натуральных красителей обеспечивается составом согласно изобретению уже в том случае, когда солюбилизат состоит из, по меньшей мере, одного натурального красителя, нерастворимого или трудно растворимого в воде, по меньшей мере, одного эмульгатора с гидрофильно-липофильным балансом от 8 до 19 и, по меньшей мере, двух антиокислителей, из которых один водорастворим, а другой жирорастворим, и воды.

Согласно предпочтительному варианту развития изобретения солюбилизат содержит, по меньшей мере, одно дополнительное жирорастворимое вспомогательное вещество. Было установлено, что добавка, по меньшей мере, одного дополнительного жирорастворимого вспомогательного вещества способствует образованию мицелл красителя.

В частности, в качестве жирорастворимого вспомогательного вещества может применяться, по меньшей мере, один триглицерид с цепочками средней длины или смесь из таких триглицеридов. В наиболее простой форме солюбилизат вместе с жирорастворимым вспомогательным веществом состоит из, по меньшей мере, одного натурального красителя, являющегося нерастворимым или трудно растворимым в воде, по меньшей мере, одного эмульгатора с гидрофильно-липофильным балансом от 8 до 19, по меньшей мере, двух антиокислителей, из которых, в частности один является водорастворимым, а другой - жирорастворимым, воды и, по меньшей мере, одного дополнительного жирорастворимого вспомогательного вещества, в частности, триглицерида с цепочками средней длины или смеси из таких триглицеридов.

В частности, водорастворимые антиокислители, как, например, аскорбиновая кислота, в условиях нахождения согласно изобретению внутри мицеллы имеют склонность к выкрасталлизовыванию при возрастании срока хранения. В результате выкристаллизовывания компонентов солюбилизата создается опасность для стойкости мицелл и в зависимости от размера образующихся кристаллов, и их структуры мицеллы могут разрушиться. Выкристаллизовывание может быть успешно предупреждено на протяжении не менее трех лет в результате применения дополнительного жирорастворимого вспомогательного вещества, в частности триглицерида с цепочками средней длины.

Мицеллы солюбилизата, в которых совместно заключены краситель и антиокислители, имеют диаметр менее 100 нм, предпочтительно от 4 до 30 нм, особо предпочтительно от 6 до 20 нм, измеренный по принципу динамического светорассеяния в устройстве обратного рассеяния на 180° лазерным лучом с длиной волны 780 нм. Благодаря наличию частиц малого размера предпочтительно достигается образование жидкости, воспринимаемой прозрачной человеческим глазом. Прозрачность солюбилизата определяется также его незначительной мутностью.

Для экспериментального определения степени мутности турбидиметры калибрируются стандартной суспензией. Следовательно, индикация происходит не в виде замеренной интенсивности света, а в виде концентрации калибровочной суспензии. Следовательно, при измерении любой суспензии индикация означает, что соответствующая жидкость вызывает одинаковое светорассеяние, что и стандартная суспензия с индицируемой концентрацией. Установленным в международном масштабе стандартом мутности является формазин. К наиболее широко применяемой единице измерения относится указание в FNU (Pormazine Nephelometric Units - нефелометрические единицы по формазину). Они представляет собой, применяемые, например, в водоподготовке единицы измерения под углом 90° в соответствии с требованиями стандарта ISO 7072. Мутность солюбилизата согласно изобретению составляет менее 30 FNU, предпочтительно менее 20 FNU, особо предпочтительно от 0,5 до 2 FNU, при измерении способом рассеянного света с применением инфракрасного света согласно требованиям стандарта ISO 7072 при разбавлении солюбилизата водой в соотношении 1:1000.

Для получения солюбилизата изобретением предусмотрен способ, включающий в себя следующие этапы:

a) приготовление первой смеси, состоящей из, по меньшей мере, одного натурального красителя, нерастворимого или трудно растворимого в воде, и, по меньшей мере, одного эмульгатора с гидрофильно-липофильным балансом от 8 до 19;

b) нагревание первой смеси до температуры от 80 до 150°С, причем температура задается с учетом свойств красителя;

c) охлаждение первой смеси до температуры от 50 до 70°С, предпочтительно от 58 до 62°С;

d) приготовление второй смеси из воды и антиокислителей;

e) нагревание второй смеси до температуры от 60 до 70°С, предпочтительно от 63 до 65°С;

f) объединение первой и второй смесей при гомогенизации и нагревании до температуры от 80 до 90°С, предпочтительно от 84 до 86°С, с образованием солюбилизата, в котором краситель и антиокислители совместно заключены в мицеллах;

g) охлаждение солюбилизата до температуры ниже 50°С.

На этапе g) скорость охлаждения задается с учетом свойств красителя таким образом, чтобы не разрушались мицеллы, в которых совместно заключены краситель и антиокислители.

Для понимания сущности изобретения важно принять во внимание замысел изобретения, согласно которому образование мицелл не может достигаться только приготовлением смеси веществ в их любом соотношении. Даже при правильном выборе или соблюдении соотношения веществ в смеси, являющегося предметом настоящего изобретения, может образоваться только эмульсия, в которой краситель и антиокислители будут распределены в виде крупных дисперсных частиц. Т.е. в эмульсии содержатся без наличия единой структуры агрегаты разной величины или же капли красителя и антиокислителей размером в несколько микрон, т.е. в тысячу раз больше размера мицеллы.

Такие антиокислители, объединенные с мицеллами не в смысле изобретения, более не обеспечат позже красителю в конечном продукте достаточную защиту от окисления. Такая эмульсия является в противоположность основанному на мицеллах солюбилизату мутной и при разбавлении водой образует также мутную жидкость. Поэтому завершение образования мицелл со специфично введенными в них согласно изобретению красителем и антиокислителями в производственном процессе представляет собой особенность способа согласно изобретению.

По этой причине завершение образования мицелл контролируется при их получении способом согласно изобретению предпочтительно с помощью так называемого измерения в проходящем свете. Согласно предпочтительному варианту развития такой контроль проводится непрерывно. Для этого солюбилизат приготавливают в котле с мешалкой, снабженным окном. Через это окно лазерный луч направляется внутрь котла с мешалкой. Свет проходит через жидкость внутри котла с мешалкой, из которой образуется солюбилизат, достигает до противоположной окну внутренней стенки котла с мешалкой, отражается от нее и снова выходит через окно из котла с мешалкой. Во время приготовления солюбилизата можно наблюдать через окно световую точку на внутренней стенке котла с мешалкой. Лишь в том случае, когда лазерный луч, перпендикулярно падающий на стенку котла с мешалкой, без малейшего светорассеивания становится видимым в виде световой точки диаметром ок. 5 мм на противолежащей внутренней стороне котла, процесс образования мицелл считается законченным. Это может объясняться тем, что образовавшиеся мицеллы обладают меньшим диаметром, чем длина волны видимого света используемого лазера.

Согласно предпочтительному варианту развития способа дополнительно к красителю и эмульгатору применяется, по меньшей мере, одно жирорастворимое вспомогательное вещество, например триглицерид с цепочками средней длины или смесь таких триглицеридов. Для этого способ обеспечивает разные возможности, из которых специалистом выбирается в зависимости от свойств, в частности от температурной чувствительности соответствующего красителя, приемлемый вариант.

Жирорастворимое вспомогательное вещество может вводиться, например, на этапе а) при получении первой смеси. Согласно варианту выполнения изобретения этап а) проводиться при этом следующим образом:

а1) примешивают жирорастворимое вспомогательное вещество, например, триглицерид с цепочками средней длины или смесь из таких триглицеридов;

а2) нагревают смесь из эмульгатора и жирорастворимого вспомогательного вещества до температуры от 60 до 95°С;

а3) объединяют краситель и смесь из эмульгатора и жирорастворимого вспомогательного вещества.

Альтернативно этап а) может также проводиться следующим образом:

a11) смешивают краситель, по меньшей мере, с жирорастворимым вспомогательным веществом, например триглицеридом с цепочками средней длины или смесью из таких триглицеридов;

а22) нагревают смесь из красителя и жирорастворимого вспомогательного вещества до температуры от 55 до 85°С, при этом температура выбирается с учетом свойств красителя;

а33) объединяют эмульгатор и смесь из красителя и жирорастворимого вспомогательного вещества.

Кроме того, способ согласно изобретению позволяет применять на этапе d) при получении второй смеси наряду с водой и антиокислителями, по меньшей мере, одно жирорастворимое вспомогательное вещество, например триглицерид с цепочками средней длины или смесь из таких триглицеридов.

Также изобретение относится к применению описанного выше солюбилизата в качестве добавки в пищевые продукты, в частности напитки, в средства косметики и фармацевтики. Поскольку мицелла не выделяет содержащиеся в ней краситель и антиокислители даже в конечном продукте, например пищевом продукте, в частности напитке, то содержащиеся в мицелле антиокислители служат по существу для красителя исключительно защитным экраном, вследствие чего соответствующий пищевой продукт сохраняет интенсивный цвет на протяжении длительного времени. Поэтому изобретение относится также к пищевому продукту, в частности напитку, косметическому и фармацевтическому средству, содержащим такой солюбилизат.

Ниже изобретение подробнее поясняется с помощью примеров своего выполнения со ссылкой на приложенные фигуры.

При этом изображено:

фиг.1 - схематически модельное представление для отличия водного мицеллярного раствора солюбилизата согласно изобретению (изображение в середине и детальное изображение справа) от эмульсии (изображение слева);

фиг.2 - схематически принцип измерения динамического светорассеяния для определения размера мицеллы в дополнение к пояснению изготовителя применяемого измерительного прибора под адресом: www.particle-metrix.de;

фиг.3 - количественная оценка распределения сумм солюбилизата в пробах 1-8, полученная замером в водном растворе при соотношении 1: 1000;

фиг.4 - количественная оценка распределения плотности солюбилизатов в пробах 1-8, полученная замером в водном растворе при соотношении 1:1000;

фиг.5 -результаты измерения распределения частиц по размерам в пробе 1;

фиг.6 - результаты измерения распределения частиц по размерам в пробе 2;

фиг.7 - результаты измерения распределения частиц по размерам в пробе 3;

фиг.8 - результаты измерения распределения частиц по размерам в пробе 4;

фиг.9 - результаты измерения распределения частиц по размерам в пробе 5;

фиг.10 - результаты измерения распределения частиц по размерам в пробе 6:

фиг.11 - результаты измерения распределения частиц по размерам в пробе 7;

фиг.12 - результаты измерения распределения частиц по размерам в пробе 8;

фиг.13 - фотографическое изображение проб 1-8, расположенных слева направо в соответствии с изменением цвета от зеленого через желтый до оранжевого.

В противоположность солюбилизатам согласно изобретению традиционные продукты, содержащие натуральные, диспергируемые в воде красители, приготовлены в виде эмульсий. На фиг.1 поясняется с помощью модельного представления разница между солюбилизатом 1 согласно изобретению, содержащим мицеллы 2, и эмульсиями 100 красителя 4. В качестве примера гидрофильного антиокислителя 5 рассматривается аскорбиновая кислота, а в качестве примера гидрофобного антиокислителя 6 - токоферол.

В водной непрерывной фазе эмульсии 100 наряду с эмульгатором 3 растворены гидрофильный антиокислитель 5 и кислород 7. Гидрофобные компоненты красителя 4 и гидрофобного антиокислителя 6 присутствуют в виде ассоциированных агрегатов или капель. Размер агрегатов или капель находится в диапазоне длин волн видимого света, вследствие чего эмульсия 100 воспринимается человеческим глазом мутной.

Агрегаты или капли гидрофобного антиокислителя 6 реагируют с кислородом 7 только на своей поверхности, в то время как находящийся внутри агрегата антиокислитель 6 не участвует или только крайне медленно участвует в реакции с кислородом 7. Одновременно вместе с кислородом 7 очень быстро расходуется растворенный в непрерывной фазе гидрофильный антиокислитель 5 вследствие молекулярного распределения при реакции окисления кислородом 7. Таким образом, оба антиокислителя 5, 6 недостаточно защищают краситель 4 от окисления.

В противоположность этому в водном мицеллярном растворе солюбилизата 1 совместно присутствуют в мицелле 2 гидрофильный антиокислитель 5, гидрофобный антиокислитель 6 и краситель 4. В целях наглядности не показаны молекулы жирорастворимого вспомогательного вещества, которые в случае его применения также могут располагаться внутри мицеллы. В водной фазе кислород 7 не находится внутри мицеллы. Величина мицелл при средних ее значениях около 20 мкм находится заметно ниже диапазона длины волн видимого света, в результате чего мицеллярный раствор солюбилизата 1 воспринимается человеческим глазом кристально прозрачным. Размер внутренней части мицеллы, в которой находятся все компоненты солюбилизата за исключением эмульгатора, составил для солюбилизата, состоящего из красителя, растворенной в воде аскорбиновой кислоты, токоферола и триглицерида с цепочками средней длины, ок. 5 нм.

При контакте солюбилизата 1 с кислородом 7 антиокислители 5, 6 подавляют только проникающий внутрь мицеллы 2 кислород 7. Благодаря своему составу эти антиокислители согласно изобретению способны немедленно и полностью окисляться при контакте с кислородом. Таким образом, при одинаковом количестве антиокислителей отмечается заметно более высокая скорость деструкции кислорода по сравнению с эмульсией 100. Одновременно краситель оказывается защищенным при непосредственном соседстве с антиокислителями, вследствие чего кислород не воздействует на чистый краситель, как это имеет место в эмульсии 100.

Поскольку мицелла не выделяет своего содержимого даже из конечного продукта, такого как, напиток, то содержащиеся в ней антиокислители служат для красителя исключительно в роли защитного экрана. Даже если бы была приготовлена эмульсия, содержащая одинаковые с мицеллой компоненты, то она не обеспечила бы такое технологическое преимущество.

Ниже приводится описание примеров выполнения солюбилизатов восьми разных натуральных красителей.

В рецептурах указан для компонентов соответственно номер материала AGT. При этом в виду имеется контрольный номер, присвоенный заявителем каждому использованному веществу, на основании которого можно обратно проследить идентичность соответственно использованной добавки. Для данных солюбилизатов проводили частичное измерение распределений по размеру частиц и определяли мутность.

Измерения размера частиц проводились с применением анализатора обратного рассеяния частиц „ParticleMetrix NANOTRAC". Принцип измерения основан на динамическом светорассеянии в гетеродинном устройстве с 180-градусным обратным светорассеянием. При такой геометрии к рассеянному свету примешивается часть лазерного луча. Это оказывает такое же положительное влияние на соотношение между сигналом и шумом, что и наложение всех длин волн в спектрометре Фурье. На фиг.2 представлен принцип измерения графически, в виде схематического изображения.

Лазерный свет с длиной волны 789 нм вводится на стороне разветвления оптических волокон. По тому же волокну возвращаются часть лазерного света, отраженного от стеклянной стенки измерительной емкости, и свет, обратно рассеянный пробой. Оба вида света равномерно разделяются между обеими ветвями световода. В детекторе второй ветви разветвления световода происходит регистрация смешанного света. Осцилляция сигнала, вызванная Броунским движением в рассеянном свете и, следовательно, в общем сигнале, пересчитывается через отношение Штокеса-Эйнштейна и посредством экспресс-анализа Фурье в распределение по размерам частиц. Цвет пробы не влияет на качество измерения. Определяемый диапазон размера частиц составляет от 0,8 до 6500 нм. Измерения проводились в 1000-кратно разбавленном водном растворе. Для этого солюбилизат растворили в воде при помешивании. Он растворим в воде и обладает полной прозрачностью. Раствор является стойким и прозрачным

Мутность пробы объясняется тем, что падающий свет рассеивается суспендированными частицами нерастворенных, тонко распределенных веществ. Если прямой луч света попадает на эти частицы, то он рассеивается во все стороны. Для измерения мутности проводили измерение светорассеяния инфракрасным светом. Низкие показатели мутности могут объясняться незначительным количеством нерастворенных компонентов.

Примеры выполнения

Приводимые ниже примеры выполнения основаны на солюбилизатах, содержащих аскорбиновую кислоту и токоферол в качестве антиокислителей. Следует подчеркнуть, что в рамках изобретения вместо них могут также применяться другие антиокислители.

1. Солюбилизат с содержанием зеаксантина в качестве красителя

Для приготовления пробы 1 использовали следующую рецептуру:

90 г зеаксантина 20%-ной жирной кислоты, DSM/Brenntag (материал AGT №10785/037);

810 г полисорбата 80, Crillet 4, CRODA ((материал AGT №10530/111);

30 г аскорбиновой кислоты, BASF (материал AGT №10710/005);

30 г дистиллированной воды (материал AGT №10180);

30 г триглицеридов с цепочками средней длины: Pantex MCT oil, InCoPa или Delios VK, Cognis (материал AGT №10460/102 или 10460/016);

10 г смешанного токоферола, Decanox MTS 70-IP, ADM/Parmentier (материал AGT №10727/001).

Зеаксантин нагрели до температуры 84±1°С. Затем добавили полисорбат 80 в качестве эмульгатора и смесь нагрели до 140±2°С. После этого охладили до 60±2°С. Во втором сосуде смешали воду, аскорбиновую кислоту, масло из триглицерида с цепочками средней длины и смешанный токоферол и нагрели при помешивании до 64±1°С. Затем содержащую зеаксантин смесь добавили в смесь с содержанием аскорбиновой кислоты и смешанного токоферола. Полученную смесь гомогенизировали и повторно нагрели до температуры 85±1°С. После этого охладили до температуры ниже 50°С. Затем солюбилизат мог разливаться.

В солюбилизате содержалось 1,5 вес.% чистого зеаксантина, он имел темно-красную окраску и был вязкотекучим. Сведения о распределении частиц по их размеру в солюбилизате приведены на фиг.5. На фигурах 3 и 4 представлена количественная оценка распределение сумм и количественная оценка распределения плотности солюбилизата в пробе 1 в сравнении с распределениями в других пробах.

2. Солюбилизат с содержанием бета-каротина в качестве красителя

Для приготовления пробы 2 использовали следующую рецептуру:

64 г бета-каротина: Betatene 30% OLV, Cognis (материал AGT №10091/016);

410 г полисорбата 80, Lamesorb SMO 20 koscher Cognis (материал AGT №10530/016);

410 г полисорбата 20, Lamesorb SML 20 koscher Cognis (материал AGT №10520/016);

16 г триглицеридов с цепочками средней длины: Pantex MCT oil, InCoPa или Delios VK, Cognis (материал АСТ №10460/102 или 10460/016);

30 г аскорбиновой кислоты, BASF (материал AGT №10710/005);

30 г дистиллированной воды (материал AGT №10180);

30 г триглицеридов с цепочками средней длины: Pantex MCT oil, InCoPa или delios VK, Cognis (материал AGT №10460/102 или 10460/016);

10 г смешанного токоферола Decanox MTS 70-IP, ADM/Parmentier (материал AGT №10727/001).

Бета-каротин нагрели до температуры 55±5°C. Затем нагрели до температуры 65±5°С и смешали полисорбаты в качестве смеси эмульгаторов и 16 г масла из триглицеридов с цепочками средней длины. Эту смесь добавили в бета-каротин и полученную смесь гомогенизировали при помешивании и затем нагрели до 145±2°С. После этого охладили дл 60±2°С. Во втором сосуде смешали воду, аскорбиновую кислоту, 30 г масла из триглицеридов с цепочками средней длины и смешанный токоферол и при помешивании нагревали до 64±1°С. Затем смесь с содержанием бета-каротина добавили в смесь с содержанием аскорбиновой кислоты и смешанного токоферола. Полученную смесь гомогенизировали и повторно нагревали до температуры 85±1°С. Затем охладили до температуры ниже 50°С. После этого солюбилизат мог разливаться.

В солюбилизате содержалось 1,9 вес, % чистого бета-каротина, он имел интенсивный красный цвет и был вязкотекучим. Сведения о распределении по размерам частиц в солюбилизате приведены на фиг.6. На фигурах 3 и 4 представлена количественная оценка распределение сумм и количественная оценка распределения плотности солюбилизата в пробе 2 в сравнении с распределениями в других пробах.

3. Солюбилизат с содержанием экстракта паприки в качестве красителя

Для приготовления пробы 3 испол