СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА МОЛОЧНОГО КОНЦЕНТРАТА С ЛИКОПИНОМ И СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЕГО СОДЕРЖАНИЯ В КОНЦЕНТРАТЕ Российский патент 1999 года по МПК A23C9/00 A23C9/18 G01N33/04 

Изобретение относится к молочной промышленности, преимущественно к производству продуктов детского и геродиетического питания, в частности к получению новых видов концентрированных и сухих молочных продуктов, обогащенных биологически активной добавкой (БАД) - каротиноидом ликопином, полученным из натурального растительного сырья - томатной пасты и обладающим широкой гаммой лечебно- профилактических свойств. Эта добавка может применяться в качестве антисклеротического средства для профилактики атеросклероза, ишемической болезни сердца, катаракты [1], адаптогена при резкой смене часовых поясов, проживания в неблагоприятных климатических и экологических зонах, в том числе с повышенной радиацией [2]; антиканцерогенного средства в комплексной профилактике рака простаты, легких, желудка [3]. Кроме указанных достоинств ликопин повышает физическую и умственную работоспособность, особенно при астенических состояниях и переутомлении, способствует регенерации поврежденных тканей, улучшает самочувствие людей пожилого возраста, снижает функциональные расстройства в период климакса. Ликопин не синтезируется в человеческом организме и необходимый уровень в крови поддерживается только за счет ликопина, поступающего извне. Поступивший в организм ликопин становится важным компонентом антиоксидантной системы крови, защищающей организм человека от разрушающего действия высокореакционных молекул, поступающих извне или образующихся в процессе жизнедеятельности, особенно при различных заболеваниях.

Молоко является повседневным продуктом питания, особенно для детей и лиц пожилого возраста, а сухое молоко транспортабельно, сохраняется длительный срок и удобно в употреблении. Обогащенные ликопином молочные продукты, помимо своей питательной ценности, смогут, по-существу, выполнять роль эффективных препаратов лечебно- профилактического назначения. Молочные концентраты и сухие продукты с ликопином не вырабатываются в России и за рубежом.

Известны различные способы производства молочных продуктов с использованием биологически активных добавок, обладающих лечебно-профилактическими и антиоксидантными свойствами. Известен способ получения сухого молочного продукта, предусматривающий подготовку наполнителя, нагревание молока, смешивание с наполнителем, пастеризацию, внесение БАД и сушку. В этом случае БАД - флавоноид кверцетин используют только как антиокислитель и получаемый продукт не приобретает лечебно-профилактических свойств [4]. Наиболее близким техническим решением является способ, предусматривающий пастеризацию молочного сырья, внесение БАД, сгущение и использование концентрата в качестве готового продукта, или внесения в процессе сгущения сахарного сиропа или гомогенизации, упаковывания и стерилизации и контроль содержания БАД (дигидрокверцетина) в готовом продукте [5].

Данный способ имеет следующие недостатки:
а) в качестве БАД используют дигидрокверцетин, который слабо растворим в воде, нерастворим в жирах, что затрудняет его применение;
б) не предусмотрено гомогенизировать сгущенную смесь перед сушкой;
в) БАД дигидрокверцетин не обладает антисклеротическим и гиполипидемическим эффектом.

Лечебный или профилактический эффект молочного концентрата, полученного по предлагаемому способу, зависит от того, насколько ликопин сохранится в готовом продукте, поэтому обязательно необходим метод его количественного определения в продукте.

Целью изобретения является разработка способа производства молочных концентратов лечебно-профилактического назначения, обогащенных ликопином, и способ контроля его содержания в готовом продукте.

Цель достигается тем, что в способе, предусматривающем пастеризацию молочного сырья, внесение добавок, аскорбиновой кислоты и БАД, сгущение и сушку, согласно изобретению перед пастеризацией осуществляют нормализацию молока, достигая соотношения массовой доли жира к массовой доле сухого обезжиренного молочного остатка в готовом продукте от 0,09 до 0,5, сгущение проводят перед внесением добавок, а в качестве добавки используют новую БАД ликопин в количестве 0,02-0,04% в готовом продукте, введение которого проводят в виде жировой композиции, приготовленной при соотношении препарата ликопина и растительного масла от 1:9 до 1:20 соответственно.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

Молочное сырье нормализуют до соотношения массовой доли жира к массовой доле сухого обезжиренного молочного остатка от 0,09 до 0,5, сгущают, вводят в качестве БАД препарат ликопина, в количестве 0,02-0,04% ликопина в готовом продукте в виде жировой композиции, приготовленной в соотношении препарат ликопина : растительное масло от 1:9 до 1:20 соответственно, а после внесения добавок проводят гомогенизацию при температуре 60 - 80^oC и давлении 10-12 МПа и используют в качестве готового продукта или сушат на распылительных сушильных установках при температуре поступающего в сушильную башню воздуха 170-180^oC и отработанного воздуха на выходе из сушильной башни 65-80^oC.

Перед внесением препарата ликопина его необходимо растворить. В отличие от дигидрокверцетина, который нерастворим в жирах, ликопин является абсолютно жирорастворимым каротиноидом.

Для реализации изобретения разработана технология получения экологически чистого, безвредного препарата ликопина.

Получают его по технологии, предусматривающей использование только растительного сырья - томатной пасты, путем экстракции ее липофильных компонентов малополярным органическим растворителем. Экстракт - препарат ликопина представляет собой густую маслянистую непрозрачную жидкость, красно-коричневого цвета с запахом и вкусом обезличенного растительного масла со слабым горьковатым привкусом.

Препарат ликопина состоит из 99,9% липидов, из них, г/кг: свободных жирных кислот не менее 200,0, в том числе весьма полезных для питания - линолевой 79,1, линоленовой 36,2 α- токоферола 10-14, ликопина не менее 50, β- каротина 4-6.

Метаболически-функциональные свойства ликопина определены в соответствии с утвержденными методическими рекомендациями МЗ РФ на мышах, крысах, морских свинках [6]. Установлено, что ликопин относится к пятой категории токсичности, то есть является практически нетоксичным, не обладает аллергизирующими свойствами, не выявлены иммунотоксические свойства. Показан его радиозащитный эффект при облучении мышей летальной дозой. Радиозащитное действие ликопина в два раза более эффективно по сравнению с β- каротином, что коррелирует с разницей в антиоксидантной активности этих каротиноидов. Показано также, что ликопин обладает противовоспалительным, антисклеротическим, гепатопротекторным свойствами. Побочные действия отсутствуют. Длительный прием не сопровождается формированием зависимости и синдрома отмены.

Помимо этого добавление ликопина как сильного антиоксиданта в молочные продукты защитит их от окисления в хранении, поскольку процесс перикисной деградации характерен для многих пищевых липидов.

В научной литературе и публикациях об изобретениях отсутствуют сведения об изготовлении молочных концентратов и сухих молочных продуктов, обогащенных ликопином с целью придания пище направленных лечебно-профилактических свойств.

Количество вносимого ликопина составляет от 0,02 до 0,04% в готовом сухом продукте, что обеспечит продукту лечебно-профилактические свойства.

Препарат ликопина вносят после сгущения, предварительно растворив его в растительном масле в соотношении от 1:9 до 1:20. Ликопин в составе жировой композиции смешивают со сгущенным молоком и гомогенизируют. При этом получают стойкую жировую эмульсию, которая, поступая в организм, лучше усваивается, а по своему составу новая смесь липидов в молоке обладает и повышенной биологической ценностью, за счет дополнительного обогащения молочных липидов ненасыщенными, полиненасыщенными жирными кислотами, ликопином, α- токоферолом.

Использование ликопина при выработке новых концентрированных и сухих молочных продуктов позволит расширить и улучшить ассортимент консервов лечебно-прфилактического направления, особенно для детского, геродиетического питания, а в случае изготовления продуктов без добавления сахарозы и для диабетического питания.

Известны методы определения β- каротина или суммарной фракции каротиноидов в цельном молоке, предусматривающие экстракцию жирорастворимых соединений и хроматографический анализ экстракта [7, 8]. Однако эти методы не предусматривают определения ликопина.

Наиболее близким аналогом является способ контроля содержания БАД - дигидрокверцитина в молочном концентрате [5]. Этот способ предусматривает освобождение разбавленного водой молочного концентрата от липидной фракции, осаждение белковой фракции, раздельную экстракцию из обеих фракций БАД и хроматографирование. Метод пригоден только для определения флавоноидных соединений. Способ определения ликопина в молочных продуктах отсутствует.

Согласно изобретению контроль содержания ликопина в молочном продукте осуществляют по способу, предусматривающему разбавление продукта водой, экстрагирование и хроматографирование, а согласно изобретению перед хроматографированием проводят тройную экстракцию каротиноидов, в том числе ликопина, из восстановленного молока растворителем метиленхлоридом при соотношении 1:10 соответственно соединяют три полученных экстракта, удаляют растворитель, растворяют полученный остаток каротиноидов смесью метанол : ацетонитрил : тетрагидрофуран в соотношении 6:3:1 соответственно и хроматографируют. Рассчитывают процентное содержание ликопина по формуле.

Предложенный новый способ количественного определения ликопина в молочных концентратах и сухих молочных продуктах обеспечит объективный контроль сохранности и активности ликопина после технологической обработки (пастеризация, сгущение, гомогенизация, сушка) и, следовательно, гарантирует лечебно-профилактические свойства продукта
Новым способом контроля установлено, что в продукте сохраняется 90-98% ликопина от внесенного количества.

Предлагаемый метод контроля содержания ликопина в сухом молочном продукте осуществляется следующим образом.

Сухое молоко восстанавливают. Для этого к 1,5г продукта при постоянном перемешивании добавляют 8,5 мл дистиллированной воды, при температуре 40-45^oC охлаждают до 20^oC, проводят тройную экстракцию каротиноидов, в том числе ликопина, метиленхлоридом при соотношении 1:10 соответственно соединяют три экстракта в стеклянной емкости и удаляют растворитель на роторном испарителе до образования пленки каротиноидов на стенках сосуда, вносят в емкость смесь метанол : ацетонитрил : тетрагидрофуран в соотношении 6:3:1, соответственно, растворяют пленку и хроматографируют.

Пример 1. 1,5 г сухого молочного продукта высыпают в стеклянный стакан при постоянном перемешивании, постепенно добавляют 8,5 мл дистиллированной воды при температуре 40^oC и охлаждают восстановленный продукт до 20^oC. 1 мл восстановленного продукта переносят в коническую колбу с притертой пробкой и добавляют 10 мл метиленхлорида, интенсивно перемешивают, отстаивают 10 мин и после расслоения фаз пипеткой переносят верхний слой в стеклянную емкость. Экстракцию повторяют еще 2 раза. Три полученных объема метиленхлорида с извлеченными каротиноидами соединяют и выпаривают метиленхлорид на роторном испарителе. Образующуюся при этом на стенке колбы пленку растворяют в 0,5 мл раствора метанол - ацетонитрил - тетрагидрофуран в соотношении 6:3:1 соответственно.

Условия хроматографического анализа.

Колонка Диасорб 130 C 16(160 х 2 мм, размер частиц 5 мкм (Элсико, Россия)).

Подвижная фаза: метанол - ацетонитрил - тетрагидрофуран в соотношении объемов 3 : 6 : 1 соответственно. Рабочий раствор, используемый для разделения компонентов в исследуемом образце, фильтруют под вакуумом через капроновый фильтр с размером пор 0,22 мкм. Перед поступлением в насос рабочий раствор дегазируют в проточном мембранном дегазаторе ERC-3511 (Erma, Япония).

Скорость потока элюента 0,4 мл/мин при рабочем давлении 50 МПа.

Сигнал с детектора через интерфейс записывается и обрабатывается на компьютере с помощью программного обеспечения WINPIC (Biotronic, Германия). Постоянный проток в хроматографической системе создается с помощью программируемого насоса высокого давления ВТ8100 (Biotronic, Германия). Оптическая плотность компонентов исследуемого образца после их разделения на колонке определяется на проточном спектрофотометрическом UV-VIS-детекторе ВТ8200 при длине волны 460 нм (Biotronic, Германия). Образец в хроматографическую систему вводят с помощью ручного инжектора Rheodyne 7125, заполняя петлю объемом 5 мкм.

Время выхода ликопина составляет при выбранных условиях 12 мин. Калибровку проводят методом внешнего стандарта из расчета, что 1 см оптического пути 1%-ного раствора ликопина в петролейном эфире имеет оптическую плотность 3500 о.е. при длине волны 471 нм. Коэффициент Rf для количественного расчета ликопина в образце в используемой хроматографической системе составляет 1,5866 • 10^-5 мкг/(мкВ • с • мл). Расчет процентного весового содержания каротиноида в исследуемом образце проводят по формуле: A = R_f • S, где A - содержание каротиноида в процентах, S - площадь пика каротиноида в (мкВ • с).

Площадь пика ликопина в исследуемом образце равна 2836, 2536 (мкВ • с), что соответствует 0,034%-му содержанию каротиноида в образце. С учетом допустимых потерь по методике в образце сухого молока теоретически должно быть 0,035%, т.е. анализ показал наличие 97,1% ликопина, теоретически внесенного в продукт.

Пример 2. 10000 кг молока цельного с массовой долей сухих веществ молока 11,79%, в том числе жира (ж_м) 3,6%, сухого обезжиренного молочного остатка (СОМОм) 8,19% нормализуют, исходя из следующего планового состава готового продукта, %: массовая доля жира (ж_пр) 27,1, в т.ч. молочного (ж_прм) 20,9, растительного (ж_пр.р.) 6,2, включая 0,7 препарата ликопина, массовая доля сахарозы (С_сах.пр.) 20,5, массовая доля влаги 3,0, массовая доля сухого обезжиренного молочного остатка (СОМОпр) 49,4. Отношение ж_пр к СОМОпр (Опр) равно (20,9: 49,4) 0,423. Рассчитывают соотношение ж_м к СОМОм (Ом), равное (3,6:8,19) 0,439. Поскольку отношение Ом больше Опр нормализацию молока проводят обезжиренным молоком. Согласно расчету следует внести 429 кг обезжиренного молока. Нормализованное молоко в количестве 10429 кг (м_нм) пастеризуют при температуре 95^oC без выдержки, проводят сгущение при температуре 63^oC до массовой доли сухих веществ 48%, направляют сгущенное молоко в промежуточную емкость. Отдельно приготавливают сахарный сироп с массовой долей сахарозы 65%, для чего рассчитывают его количество с учетом массовых долей жира (ж_н) и СОМОн в нормализованном молоке, а также требуемого содержания сахарозы и жира в готовом продукте. Количество сахара составляет 359,1 кг, воды 192 кг. Для приготовления сахарного сиропа 359,1 кг сахара растворяют в 192 кг питьевой воды, подогретой до температуры 75^oC. Полученный сироп нагревают до температуры кипения. Масса сиропа составляет 551,1 кг. Для стабилизации липидов в сгущенное молоко вместе с сахарным сиропом вносят аскорбиновую кислоту в количестве 0,005% от массы сухих веществ в продукте (нормализованном молоке), то есть 60,7 г в виде 2% водного раствора. Отдельно приготовляют жировую композицию. Массу расти тельного масла, включая препарат ликопина (m_рмо) определяют исходя из отношения массовых долей растительного масла и молочного жира в продукте и массы молочного жира в нормализованном молоке. Количество жировой композиции составляет 106,9 кг, а рассчитанное количество препарата ликопина составляет 11,8 кг, количество растительного масла - 95,1 кг. Отношение препарата ликопина и растительного масла составляет 1: 9. Требуемое количество препарата ликопина (11,8 кг) добавляют в 95,1 кг растительного масла (рафинированного, дезодорированного кукурузного) тщательно перемешивают и вносят в 2531 кг сгущенного нормализованного молока. Смесь сгущенного нормализованного молока с жировой композицией, сахарным сиропом и с аскорбиновой кислотой для равномерного распределения препарата ликопина и растительного масла и снижения свободного жира (не защищенного белковой оболочкой в готовом продукте) гомогенизируют при давлении 10 МПа и температуре 60^oC, сушат на распылительной сушильной установке при температуре поступающего в сушильную башню воздуха 170^oC и выходящего из нее воздуха 70^oC.

Пример 3. 2000 кг молока с массовой долей жира (ж_м) 3,6% и сухих обезжиренных веществ молока (СОМОм) 8,31% нормализуют, исходя из следующего планового состава готового продукта, %: массовая доля жира 15,8, в том числе растительного 7,9, включая 0,4 препарата ликопина, массовая доля сухого обезжиренного молочного остатка 81,2, массовая доля влаги 3,0, отношение массовых долей молочного жира и сухого обезжиренного молочного остатка (Опр) 0,097. Рассчитывают отношение ж_м к СОМОм (0м), которое составляет (3,6 : 8,31) 0,433. Поскольку 0м больше Опр (0,097), нормализацию молока проводят обезжиренным молоком. Согласно расчету следует внести 7337 кг обезжиренного молока. Нормализованное молоко в количестве 9337 кг с массовой долей сухих веществ 9,19% пастеризуют при температуре 93^oC без выдержки и проводят сгущение при температуре 58^oC до массовой доли сухих веществ 42% и направляют сгущенное молоко в промежуточную емкость. Отдельно приготовляют жировую композицию, состоящую из растительного масла и препарата ликопина. Количество жировой композиции составляет 75,7 кг. Массу растительного масла, включая препарат ликопина определяют исходя из отношения массовых долей растительного масла и молочного жира в продукте и массы молочного жира в нормализованном молоке. Рассчитанное количество препарата ликопина составляет 3,7 кг, количество растительного масла - 72 кг. Отношение препарата ликопина и растительного масла 3,7:72 = 1:20. Требуемое количество препарата ликопина (3,7 кг) добавляют в растительное масло (72 кг) при температуре 40^oC, тщательно перемешивают и получают 75,7 кг жировой композиции, которую вносят в 2043 кг нормализованного сгущенного молока. В смесь молока с жировой композицией вносят в виде 2%-го водного раствора 42 г аскорбиновой кислоты, что составляет 0,005% от массы сухих веществ в нормализованном молоке, и направляют смесь на гомогенизацию при давлении 12 МПа и температуре 56^oC для равномерного распределения препарата ликопина и растительного масла и снижения свободного жира в готовом продукте. Сушат на распылительной сушильной установке при температуре поступающего в сушильную башню воздуха 175^oC и температуре выходящего из сушильной башни воздуха 75^oC.

Источники информации
1. Капитанов А.Б., Олферьев А.М., Пименов А.М., Нестерова О.А., Сергиенко В.И. Гиполипидемическое действие ликопина на развитие экспериментального атеросклероза у кроликов. // Кардиология, 1997, N 9, 63-67.

2. Капитанов А.Б., Пименов А.М., Обухова Л.К., Измайлов Д.М. Радиозащитная эффективность ликопина. // Радиационная биология. Радиоэкология. 1994, Т. 34, N 3, 439-445.

3. Капитанов А.Б., Пименов А.М. Каротиноиды как антиоксидантные мо дуляторы клеточного метаболизма. // Успехи современной биологии. 1996, Т. 116, N 2, 179-193.

4. Радаева И.А., Тюкавкина Н.А. Способ производства сухих молочных продуктов. //Авт. свид. СССР N 350451, 1972 г.

5. Радаева И.А., Тюкавкина Н.А, Соколов С.Я., Шулькина С.П., Руленко И. А. , Бабкин В.А. Способ производства молочного концентрата и способ контроля содержания в нем дигидрокверцитина. // Патент РФ N 2043030, 1992 г.

6. Методические рекомендации. Экспериментальное изучение гиполипидемических и антиатеросклеротических средств. Изд. МЗ СССР и Фармкомитета, М., 1988.

7. Granelli К., Helmersson S., Rapid highperfomance liquid chromatographic method for determination of betacarotene in milk. J. Chromatogr. A, 1996, 721 (2), 355-358.

8. Manzi P., Panfili G., Pizzoferrato L. Normal and reversedphase HPLC for more complete evaluationof tocopherots, retinols, carotenes and sterols in dairy products. Chromatographia, 1996, 43 (12), 89-93.

Использование: в молочной промышленности, в частности при производстве продуктов детского питания. Молочное сырье нормализуют до соотношения массовой доли жира к массовой доле сухого обезжиренного молочного остатка в готовом продукте от 0,09 до 0,5. Затем смесь пастеризуют, сгущают, вносят ликопин из расчета 0,02 - 0,04% в готовом продукте в виде жировой композиции, приготовленной при соотношении масляного препарата ликопина к растительному маслу от 1 : 9 до 1 : 20, аскорбиновую кислоту в количестве 0,005% к массе сухих веществ в продукте в виде 1 - 2% водного раствора. Полученную смесь гомогенизируют и используют в качестве готового продукта, или сушат. В смесь можно вносить сахарный сироп с массовой долей сахарозы 60 - 75%, из расчета содержания сахарозы в готовом продукте от 3 до 25. Содержание ликопина определяют в образце готового продукта после разбавления его водой. Проводят тройную экстракцию ликопина, удаляют растворитель. В остаток добавляют органическую смесь и хроматографируют. Расчет процентного весового содержания ликопина проводят по формуле. Способ позволяет получить продукт, обладающий лечебно-профилактическими свойствами. 2 с. и 2 з.п. ф-лы.

1. Способ производства молочного концентрата с ликопином, включающий пастеризацию молочного сырья, внесение добавок-аскорбиновой кислоты и биологически активной добавки и сгущение, отличающийся тем, что нормализацию осуществляют до соотношения массовой доли жира к массовой доле обезжиренного молочного остатка в готовом продукте от 0,09 до 0,5, сгущение осуществляют перед внесением добавок, при этом в качестве биологически активной добавки используют масляный препарат ликопина в виде жировой композиции, приготовленной при соотношении препарат ликопина: растительное масло от 1:9 до 1:20 соответственно, а после внесения добавок проводят гомогенизацию. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в сгущеное молоко наряду с добавками вносят сахарный сироп с массовой долей сахарозы 60 - 75% из расчета содержания сахарозы в готовом продукте от 3,0 до 25%. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что после гомогенизации проводят сушку смеси. 4. Способ контроля содержания ликопина в молочном концентрате, включающий разбавление концентрата водой, экстрагирование, хроматографирование и сопоставление фактического содержания добавки с внесенным количеством, отличающийся тем, что перед хроматографированием проводят тройную экстракцию ликопина из восстановленного молочного концентрата растворителем-метиленхлоридом при соотношении 1:10 соответственно, соединяют три полученных экстракта, удаляют растворитель на роторном испарителе, а сухой остаток растворяют смесью метанол-ацетонитрил-тетрагидрофуран в соотношении 6:3:1.