ЧАЙНЫЕ ЭКСТРАКТЫ Российский патент 2009 года по МПК A23F3/20 

Изобретение относится к чайным экстрактам и к способам изготовления чайных экстрактов.

Чайные экстракты по изобретению являются концентрированными чайными экстрактами. В данном описании термин «концентрированный чайный экстракт» обозначает чаесодержащую композицию, в которой количество сухих веществ чая превышает его обычное количество в чайном напитке, предназначенном для потребителя. Концентрированные чайные экстракты могут быть порошками или жидкостями. Количество сухих веществ чая в жидком концентрированном чайном экстракте может превышать 3%, предпочтительно более 8% и более предпочтительно более 12% от веса чайного концентрата. Концентрированные чайные экстракты можно получать непосредственным экстрагированием в воду или путем частичного или полного удаления воды из настоя чайного листа в воде с получением, соответственно, жидких и порошковых концентрированных чайных экстрактов.

Экстракты с некоторым количеством сухих веществ чая, обычно имеющихся в чайных напитках для потребителя, далее именуются как «потребительские чайные экстракты». Потребительские чайные экстракты могут содержать сухие вещества чая в количестве менее 1%, предпочтительно менее 0,8% и более предпочтительно менее 0,5 вес.% чайного экстракта. В особо предпочтительных потребительских чайных экстрактах количество сухих веществ чая в чайном экстракте может находиться в пределах 0,04-0,35 вес.% чайного экстракта.

Здесь термин «чайный напиток» означает содержащий чай состав, соответствующий его потреблению потребителем. Чайным напитком может быть потребительский чайный экстракт, либо его можно приготовить добавлением воды (горячей или холодной) в концентрированные чайные экстракты. Чайные напитки можно приготовить добавлением воды в концентрированные чайные экстракты непосредственно перед употреблением, либо их можно приготовить и поместить в емкость (например, в бутылку или консервную банку) для поставки потребителю в виде готового к употреблению чайного напитка.

Одна из проблем, существующая в чайных экстрактах, в частности в концентрированных чайных экстрактах, заключается в том, что с течением времени в них может возникнуть помутнение, нарушающее внешний вид приготовленного из них чайного напитка, менее приемлемого для потребителя. Это помутнение обусловлено наличием или образованием в чайном экстракте нерастворимых в воде компонентов. Для удаления из чайных настоев нерастворимых в воде соединений предлагались решения, использующие метод, известный под названием «отделения «сливок». Согласно этому способу нерастворимые «сливки» чая отделяют от «снятой» фракции (этот термин обозначает растворимые в холодной воде материалы после удаления нерастворимых в холодной воде «сливок»). Этот способ обычно выполняют центрифугированием охлажденного (2-25^оС) настоя. Но нерастворимая фракция «сливки» составляет значительную часть сухих веществ чая в настое. Соответственно, для того чтобы фракция «сливки» (содержащая желательные составляющие чая) не пропадала, известны способы обработки фракции «сливок», при помощи которых ее делают растворимой в холодной воде и затем снова объединяют со стабилизированными «сливками» в «снятой» фракции. Различные способы обработки фракции «сливок» в чайных настоях изложены, например, в патентах Великобритании 1311255; 1461726 и патентах США 3787590 и 4156024.

Хотя упомянутые способы способны снизить количество потенциально нерастворимого материала в чайном настое, они все же неизбежно приводят к потере чайных компонентов, в результате чего получается чайный напиток, менее приемлемый для потребителя, чем напиток, в котором присутствуют, по существу, все сухие вещества чая, имеющиеся в первоначальном настое. Поэтому существует необходимость обеспечения чайных экстрактов, не имеющих помутнения при первом их изготовлении, и в которых не образуется помутнение при хранении, но которые содержат максимальное количество компонентов, которые придают чайному напитку вкус и аромат, нравящиеся потребителям. Авторы данного изобретения обнаружили, что путем регулирования относительной концентрации ионов металлов, в частности концентрации ионов калия, кальция, марганца и магния в экстракте, можно получить чайный напиток с улучшенной прозрачностью.

Авторы также обнаружили, что экстракты с низким содержанием ионов металла могут обеспечить противомикробный эффект в готовых к употреблению напитках, благодаря чему обеспечивается возможность использования пониженных концентраций консерванта.

Согласно первому объекту изобретения предлагается чайный экстракт, содержащий сухие вещества чая, получаемые из водного настоя растительного материала чая; причем упомянутый чайный экстракт содержит ионы магния, марганца, кальция и калия в количествах, при которых Эвклидово расстояние, вычисленное по формуле 1

где [Mg] - концентрация ионов магния в м.д. (миллионных долях); [Mn] - концентрация ионов марганца в м.д.; [Ca] - концентрация ионов кальция в м.д.; [K] - концентрация ионов калия в м.д., составляет менее 1,76.

Эвклидово расстояние определяется

а) нормализацией уровней ионов четырех металлов, чтобы эти четыре уровня стали сопоставимыми по величине. Эту нормализацию выполняют делением концентрации ионов металла в м.д.;

b) объединением уровней ионов четырех металлов, чтобы получить Эвклидово расстояние по формуле 1.

В вычислениях с использованием формулы 1 упоминаемые выше концентрации ионов металла были определены следующими.

Количество ионов калия предпочтительно составляет не более 25000 м.д., более предпочтительно не более 20000 м.д., наиболее предпочтительно не более 15000 м.д.

В предпочтительных вариантах изобретения количество ионов калия составляет 1000-25000, предпочтительно от 3000 до 20000 и наиболее предпочтительно в пределах 5000-15000 м.д.

Количество ионов магния предпочтительно не превышает 1000, более предпочтительно не более 800, наиболее предпочтительно не более 600.

В предпочтительных вариантах изобретения количество ионов магния составляет 0-1000, предпочтительно от 50 до 800 и наиболее предпочтительно в пределах 100-600 м.д.

Количество ионов марганца предпочтительно не превышает 300, более предпочтительно не более 200, наиболее предпочтительно не более 100 м.д.

В предпочтительных вариантах изобретения количество ионов марганца составляет 0-300, предпочтительно от 15 до 200 и наиболее предпочтительно в пределах 30-100 м.д.

Количество ионов кальция предпочтительно не превышает 500, более предпочтительно не более 200, наиболее предпочтительно не более 100 м.д.

В предпочтительных вариантах изобретения количество ионов кальция составляет 0-500, предпочтительно от 15 до 200 и наиболее предпочтительно в пределах 30-100 м.д.

Поскольку установлено, что обработанный электродиализом чайный экстракт имеет более длительный срок хранения, он может содержать пониженное количество консервантов. Поэтому чайный экстракт предпочтительно содержит всего от 100 до 300 м.д. бензоатных и/или сорбатных консервантов.

Концентрированные чайные экстракты по изобретению могут также содержать один или более углеводов, таких как сахароза или кукурузная патока, предпочтительно - фруктозная кукурузная патока, возможно, с декстрозным эквивалентом, равным 42 или 55, и поэтому соотношение сухих углеводов и сухих веществ чая будет составлять 1:1-3:1, предпочтительно 2:1. Углеводы должны быть такого типа и уровень их содержания должен быть таким, чтобы они не создавали значительную степень сладости при разбавлении концентрированного чайного экстракта с получением чайного напитка. Могут быть использованы и другие материалы, но общая концентрация сухих веществ (растворенное вещество), включая чай, фруктозную кукурузную патоку или др. углеводы и, возможно, такие прочие добавки, как подкислители, консерванты и окрашивающие вещества, предпочтительно составляет по меньшей мере около 40% - для обеспечения стабильности. В жидких концентрированных чайных экстрактах по изобретению предпочтительно используется значение рН около 4,6 или меньшее значение.

Согласно второму объекту изобретения предлагается чайный напиток, получаемый из концентрированного чайного экстракта согласно настоящему изобретению.

Согласно третьему аспекту изобретения обеспечен способ приготовления концентрированного чайного экстракта, согласно которому:

а) приготавливают водный настой чайного листа;

b) концентрируют настой;

с) регулируют относительные количества ионов магния, марганца, кальция и калия в концентрированном настое, чтобы получить чайный экстракт, в котором Эвклидово расстояние, вычисленное по формуле 1

где [Mg] - концентрация ионов магния в м.д., [Mn] - концентрация ионов марганца в м.д.; [Ca] - концентрация ионов кальция в м.д.; [K] - концентрация ионов калия в м.д., в чайном экстракте меньше 1,76.

В предпочтительном способе по изобретению относительные количества ионов магния, марганца, кальция и калия можно регулировать электродиализом. В предпочтительных способах электродиализ выполняют при помощи сильнокислотной катионопроницаемой мембраны и сильноосновной анионопроницаемой мембраны. Соответствующая сильнокислотная катионопроницаемая мембрана состоит из поливинилхлоридной инертной основы с присоединенными сульфонатными или карбоксилатными группами, например мембраны, выпускаемые компанией Eurodia под обозначением СМХ (например, CMX-SB, имеющая сульфонатные группы). Соответствующая сильноосновная анионопроницаемая мембрана состоит из поливинилхлоридной инертной основы с присоединенными четвертичными аммониевыми группами, например мембраны, выпускаемые компанией Eurodia под обозначением ASM.

Концентрированные чайные экстракты по изобретению можно приготовить способом, предусматривающим следующие стадии:

а) растительный чайный материал настаивают в воде с получением водного настоя, содержащего сухие вещества чая;

b) удаляют растительный материал, например, фильтрованием и/или центрифугированием;

с) возможно, концентрируют настой;

d) возможно, обрабатывают настой одним или более ферментами;

e) полученный настой отделяют от чайных «сливок»;

f) концентрируют настой, отделенный от чайных «сливок»;

g) регулируют относительные количества ионов магния, марганца, кальция и калия в настое при помощи электродиализа, чтобы получить чайный экстракт, в котором Эвклидово расстояние, рассчитанное по формуле 1, составляет менее 1,76;

h) возможно, добавляют углевод;

i) концентрируют электродиализированный чайный экстракт с получением жидкого концентрированного чайного экстракта;

j) возможно, добавляют компоненты, обычно используемые в чайных продуктах, например консерванты; регулирующие рН вещества, красители и/или ароматизаторы;

k) возможно, дегидратируют жидкий концентрированный чайный экстракт с получением концентрированного чайного экстракта в форме порошка.

В упомянутом способе, на стадии (а) получения настоя соотношение чайного растительного материала и воды может быть в пределах 1:3-1:20, предпочтительно 1:5-1:15 и более предпочтительно 1:6-1:12.

Возможная стадия (с) концентрирования может быть выполнена, например, при помощи выпарного аппарата с падающей пленкой раствора, чтобы получить целесообразное содержание сухих веществ в чае в пределах 6-10%.

В предпочтительных вариантах указанного способа чайный настой обрабатывают на стадии (d) одним или более ферментами, такими как, например, по меньшей мере, сжигающая оболочку клетки гидролаза - как то карбогидразы, включающие в себя целлюлазу и масцеразу, например Viscozyme L, выпускаемый компанией NOVO Industri A/S, Дания.

Стадию (e) отделения из «сливок» можно выполнить охлаждением экстракта до температуры в пределах 3-55^оС и удалением осажденных «сливок» центрифугированием, например.

В необязательной стадии (f) отделенный из «сливок» настой можно концентрировать до содержания сухих веществ чая в пределах 5-20%, предпочтительно 8-15% и более предпочтительно 10-12%. Соответствующее оборудование для концентрирования экстракта: выпарной аппарат с падающей пленкой раствора.

Электродиализ на стадии (g) можно выполнить при помощи сильнокислотной катионопроницаемой мембраны и сильноосновной анионопроницаемой мембраны. Соответствующая сильнокислотная катионопроницаемая мембрана состоит из поливинилхлоридной инертной основы с присоединенными сульфонатными или карбоксилатными группами, например, мембраны, выпускаемые компанией Eurodia под обозначением СМХ (например, CMX-SB, имеющая сульфонатные группы). Соответствующая сильноосновная анионопроницаемая мембрана состоит из поливинилхлоридной инертной основы с присоединенными четвертичными аммониевыми группами, например мембраны, выпускаемые компанией Eurodia под обозначением ASM. Регулирование рН в отделенном из «сливок» настое до и после электродиализа можно осуществлять при помощи таких регулирующих рН веществ, как фосфорная кислота, соляная кислота и гидроксид натрия.

На необязательной стадии (h) добавления углеводов один или более углеводов, таких как сахароза или кукурузная патока, предпочтительно фруктозная кукурузная патока, предпочтительно с декстрозным эквивалентом 42 или 55, можно ввести с получением соотношения сухих веществ углеводов и сухих веществ чая в пределах 1:1-3:1, предпочтительно 2:1. Углеводы должны быть такого типа и уровень их содержания должен быть таким, чтобы они не создавали значительную степень сладости при разбавлении концентрированного чайного экстракта с получением чайного напитка.

На стадии (i) электродиализированный экстракт можно концентрировать до общего содержания сухих веществ в пределах 35-70%, предпочтительно около 50%. Соответствующим оборудованием для концентрирования экстракта может быть выпарной аппарат с падающей пленкой раствора.

Выполняемое как вариант добавление других обычных компонентов на стадии (j) может предусматривать добавление соответствующих консервантов для использования в чайных экстрактах, таких как сорбат или бензоат, предпочтительно бензоат натрия и сорбат калия, но можно использовать любые консерванты, обычно используемые в чайном напитке. Обычно концентрированные чайные экстракты по изобретению содержат около 800-1200 м.д. сорбата и бензоата. В качестве альтернативы использованию консервантов чайный экстракт можно пастеризовать и упаковать асептически.

Соответствующими рН-регулирующими веществами являются подкислители, такие как лимонная кислота или фосфорная кислота.

На необязательной стадии (k) обезвоживания воду можно удалить любым известным способом, например распылительной сушкой.

ПРИМЕРЫ

Пример 1

Чайный лист ввели в воду (90°С) с соотношением воды и листа 10:1; экстрагирование проводилось при 90°С в течение 10 мин.

Листовой материал был удален фильтрованием через муслин и при помощи центрифугирования: 6000 г за 30 с.

Чайный экстракт, не имеющий листа, был выдержан при 55°С в течение 30 мин под воздействие фермента Viscozyme (Novozyme; 1,7 г фермента Viscozyme/100 г сухих веществ чая) и концентрирован до 8-процентного содержания сухих веществ при помощи выпарного аппарата с падающей пленкой раствора.

Чайный концентрат был охлажден до 25°С и отделен от «сливок» центрифугированием: 6000 г за 30 сек при 25°С.

рН отделенного из сливок экстракта был отрегулирован до 2,0 при помощи 5-молярной HCl.

Полученный концентрат был обработан электродиализом на экспериментальной установке «Euro 220» в исследовательско-конструкторском центре компании Eurodia (Виссу, Париж). Электродиализный пакет имел площадь поверхности 0,4 кв.м и был оснащен мембранами CMX-SB и ASM компании Eurodia. Система работала при температуре 45^оС.

Рабочие условия

Расход: 180 л/ч

Электроснабжение: постоянное напряжение 14В

Концентрация рассола: 5 г/л NaCl

Характеристики электролита: 13,5 г/л NaCl

Площадь поверхности на единицу объема: 0,1 кв.м/л

рН прошедшего обработку электродиализом отделенного от «сливок» материала был отрегулирован до 4,1:4,3 при помощи 2,0-мольного NaОН. Фруктозная кукурузная патока и кукурузная патока были добавлены в соотношении 2,6:1 с получением соотношения патока : чай, равного 1,9:1. Материал затем был сконцентрирован до 58-процентного содержания сухих веществ, в него были добавлены обычные химические консерванты. Он был оставлен на хранение в виде жидкого концентрата.

Чайный концентрат с последней стадии был проанализирован на содержание ионов калия, магния, марганца и кальция согласно приводимому ниже описанию.

Образцы настаивались при помощи СВЧ-системы дигерирования MARS_х, с закрытой емкостью, производства компании CEM (Microwave Technology) Ltd, с емкостями ХР1500 plus и с облицовкой из тетрафторметана. Образец в количестве 0,5 г дигерировался в 4 мл азотной кислоты сорта BDH Aristar. Продукты дигестии нагревали по плавной температурной схеме до 175°С и выдерживали в течение 20 мин. После охлаждения продукты дигестии поместили в промываемые кислотой волюмометры объемом 100 мл, и они были доведены до объема с использованием сверхчистой воды Millipore, MilliQ, с удельной проводимостью выше 18,0 МОм. Эталоны соответствующей концентрации были приготовлены из набора одноэлементных эталонов BDH Aristar.

Эти эталоны вместе с заготовкой были приготовлены в той же концентрации кислоты, что и образцы.

Образцы были проанализированы по стандартам спектроскопии индуктивно связанной плазмы / атомно-эмиссионной спектроскопии (ИСП-АЭС). Установка ИСП-АЭС РerkinElmer OPTIMA 3000DV, использующая программное обеспечение ICP Winlab Version 1.42, была использована совместно с автоматическим пробоотборником PerkinElmer AS90. Образцы были добавлены в плазму при помощи распылителя с низким расходом GemCone, имеющего камеру циклонного распыления. Характеристики аппаратуры и значения длины волны приводятся ниже.

Характеристики аппаратуры

Расход плазмы аргона: 15 л/мин

Расход вспомогательного аргона: 0,5 л/мин

Расход аргона распылителя: 0,75 л/мин

Мощность плазмы: 1400 Вт

Высота наблюдения: 15 мм

Расход образца: 1 мл/мин

Калибровка: линейная, принудительное обнуление

Элемент Длина волны Поправка на фон Наблюдаемый
вид плазмы Кальций 422,673 нм -0,078; 0,078 радиальный Калий 766,491 нм -0,139; 0,139 радиальный Магний 279,079 нм -0,026; 0,026 осевой Марганец 257,610 нм -0,023; 0,023 радиальный

Был также проанализирован аналогичный чайный концентрат, обработанный аналогично примеру 1, но не обработанный электродиализом. Результаты анализа на ионы металла приводятся в таблице 1.

Таблица 1 Ион металла Концентрация ионов металла в чайном концентрате, обработанном электродиализом (м.д.) Концентрация ионов металла в необработанном чайном концентрате (м.д.) Калий 5898 51641 Магний 100 4374 Марганец 38 1361 Кальций 38 700

Было измерено помутнение полученного чайного концентрата. Было также измерено помутнение аналогичного чайного концентрата, обработанного аналогично вышеизложенному методу, но не обработанного электродиализом. Результаты измерения помутнения представлены в таблице 2.

Образцы были разбавлены по первоначальной плотности с процентным соотношением массы ~0,28% сухих веществ чая в искусственно жесткой воде* следующим образом. Чайный экстракт, эквивалентный 0,375 г сухого вещества, был отвешен в пластмассовый химический стакан. К нему добавили 27,7г горячей воды (~92°С), и смесь была подвергнута завихрению для обеспечения полного смешивания. Этот разбавленный концентрат был затем сразу завершен добавлением холодной воды (107,1 г).

Образец затем был оставлен для приведения в равновесие при комнатной температуре (обычно 30-60 мин). Затем помутнение было определено колориметром HunterLab Ultrascan при следующих условиях:

Система цвета: CIELab Источник света: С Угол наблюдения 2° Размер ячейки: 5 см (минимальный объем - 100 мкм).

*Искусственная жесткая вода содержит 135 м.д. CaCl₂, 73 части на млн. MgSO₄ и 62 части на млн. NaHCO₃.

Таблица 2 Помутнение в искусственной жесткой воде чайного концентрата, обработанного электродиализом Помутнение в искусственной жесткой воде необработанного чайного концентрата 10,4 47,5

Чайный экстракт, содержащий сухие вещества чая, полученные из водного настоя растительного чайного материала. Причем упомянутый чайный экстракт содержит ионы магния, марганца, кальция и калия в количествах, при которых Эвклидово расстояние, рассчитанное по формуле 1, составляет менее 1,76:

где [Mg] - концентрация ионов магния в м.д.; [Mn] - концентрация ионов марганца в м.д., [Са] - концентрация ионов кальция в м.д.; [K] - концентрация ионов калия в м.д. Это позволяет получить напиток с улучшенной прозрачностью, противомикробным эффектом. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Концентрированный чайный экстракт, содержащий сухие вещества чая, полученные из водного настоя чайного растительного материала в количестве более 3 вес.% чайного экстракта; причем упомянутый чайный экстракт содержит ионы магния, марганца, кальция и калия в количествах, при которых Эвклидово расстояние, рассчитанное по формуле 1, составляет менее 1,76:
формула 1
где [Mg] - концентрация ионов магния в м.д. (миллионных долях); [Mn] - концентрация ионов марганца в м.д., [Са] - концентрация ионов кальция в м.д.; [K] - концентрация ионов калия в м.д.

2. Концентрированный чайный экстракт по п.1, в котором чайный экстракт содержит сухие вещества чая в количестве более 12 вес.% чайного экстракта.

3. Концентрированный чайный экстракт по п.1 или 2, в котором концентрация ионов калия менее 25000 м.д.

4. Концентрированный чайный экстракт по п.3, в котором концентрация ионов калия менее 15000 м.д.

5. Концентрированный чайный экстракт по п.1 или 2, содержащий бензоатные и/или сорбатные консерванты в общем количестве от 100 до 300 м.д.

6. Способ приготовления концентрированного чайного экстракта, содержащего сухие вещества чая в количестве более 3 вес.% чайного экстракта, предусматривающий стадии
a) приготовления водного настоя чайного листа;
b) концентрирования настоя;
c) регулирования относительных количеств ионов магния, марганца, кальция и калия в концентрированном настое, чтобы получить чайный экстракт, в котором Эвклидово расстояние, рассчитанное по формуле 1, составляет менее 1,76:
формула 1
где [Mg] - концентрация ионов магния в м.д.; [Мп] - концентрация ионов марганца в м.д., [Са] - концентрация ионов кальция в м.д.; [K] - концентрация ионов калия в м.д. в чайном экстракте.

7. Способ по п.6, в котором относительные количества ионов магния, марганца, кальция и калия регулируют электродиализом.

8. Способ приготовления концентрированного чайного экстракта, предусматривающий стадии
a) настаивания растительного чайного материала в воде с получением водного настоя, содержащего сухие вещества чая;
b) удаления растительного материала, например, фильтрованием и/или центрифугированием;
c) возможно, концентрирования настоя;
d) возможно, обработки настоя одним или более ферментами;
e) отделения полученного настоя от чайных «сливок»;
f) концентрирования настоя, отделенного от чайных «сливок»;
g) регулирования относительных количеств ионов магния, марганца, кальция и калия в настое при помощи электродиализа, чтобы получить чайный экстракт, в котором Эвклидово расстояние, рассчитанное по формуле 1, составляет менее 1,76;
h) возможно, добавления углевода;
i) концентрирования электродиализированного чайного экстракта с получением жидкого концентрированного чайного экстракта;
j) возможно, добавления компонентов, обычно используемых в чайных продуктах, например, консерванты; регулирующие рН вещества, красители и/или ароматизаторы; и
k) возможно, дегидратации жидкого концентрированного чайного экстракта с получением концентрированного чайного экстракта в форме порошка.