Настоящая заявка имеет приоритет заявки США Сер.№ 61/086850 от 7 августа 2009 года, описание которой включено сюда путем ссылки в полном объеме.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к консервантам для напитков и напиткам, содержащим консерванты. В частности, настоящее изобретение относится к композиции консервантов для напитков, с рецептурой, ингредиенты которой отвечают требованиям безвредности для здоровья и окружающей среды.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Множество пищевых продуктов и напитков включают химические консерванты для продления срока хранения продукта, подавляя рост микроорганизмов, вызывающих порчу (например, плесени, дрожжи, бактерии) в продукте для увеличения срока хранения. Однако было обнаружено, что некоторые используемые в настоящее время консерванты оказывают негативное воздействие на здоровье и/или окружающую среду или недостаточно стабильны. Следовательно, рынок требует пищевых продуктов и напитков, не содержащих эти оказывающие негативное воздействие консерванты, но все же с продленным сроком хранения. Также потребитель требует наличия натуральных ингредиентов в пищевых продуктах и напитках.
Например, традиционно в качестве консервантов используют бензойную кислоту и ее соли. Однако бензойная кислота и ее соли могут реагировать с аскорбиновой кислотой (витамин C) с образованием бензола, который является канцерогеном. Тепло и свет увеличивают скорость этой реакции, таким образом получение и хранение напитков под воздействием тепла или света ускоряют образование бензола. Потребление бензола с питьевой водой является большой проблемой здравоохранения, и Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) и некоторые государственные органы в Соединенных Штатах и Европейском Союзе установили верхний предел содержания бензола в питьевой воде, 10 м.д. (миллионных долей), 5 м.д. и 1 м.д. соответственно.
Этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA) и ее соли также являются традиционными консервантами для напитков. EDTA представляет собой хелатор ионов металла, который блокирует ионы металла и предотвращает их участие в реакциях каталитического окисления. Повышенные концентрации EDTA токсичны для бактерий из-за блокировки необходимых металлов в их внешней мембране. Однако EDTA не биоразложима и не удаляется при обычной очистке сточных вод. Неразлагаемые хелатирующие агенты, такие как EDTA, главным образом, являются проблемными для окружающей среды из-за их устойчивости и выраженных свойств хелатирования металлов. Широкое применение EDTA и ее медленное удаление при различных условиях привело к тому, что она имеет статус самого широко распространенного антропогенного соединения в большинстве поверхностных вод Европы. Сообщается, что концентрация EDTA в реках Европы составляет 10-100 μг/л, а концентрация EDTA в озерах составляет 1-10 μг/л. Сообщается, что концентрация EDTA в грунтовых водах США за счет сброса сточных вод составляет 1-72 μг/л, и было установлено, что EDTA является индикатором сточных вод и более высокая концентрация EDTA соответствует более высокому проценту регенерированной воды в добывающих питьевую воду скважинах.
Присутствие хелатирующих агентов в высоких концентрациях в сточных водах и поверхностных водах потенциально может ремобилизовывать тяжелые металлы из речных отложений и обработанного осадка, хотя считается, что низкие и адекватные природным концентрации оказывают очень незначительное воздействие на растворимость металла. Повышенные концентрации хелатирующих агентов усиливают транспорт металлов (например, Zn, Cd, Ni, Cr, Cu, Pb, Fe) в почве и повышают нежелательный транспорт радиоактивных металлов из мест их захоронения. Низкие концентрации хелатирующих агентов могут стимулировать или увеличивать рост планктона или водорослей, при этом высокие концентрации всегда подавляют активность. Хелатирующий агент не токсичен ко многим формам жизни при сильных разовых воздействиях; эффект долговременного воздействия низких концентраций не известен. Поглощение EDTA в высоких концентрациях млекопитающими ведет к изменению экскреции металлов и может оказать негативное воздействие на проницаемость клеточных мембран.
Другим широко распространенным консервантом для напитков являются полифосфаты. Однако полифосфаты нестабильны в водных растворах и быстро разрушаются при комнатной температуре. Разрушение полифосфатов приводит к неудовлетворительным органолептическим показателям напитков, таким как изменение их кислотности. Также под угрозу может быть поставлен срок хранения напитка из-за снижения антимикробного воздействия при снижении концентрации полифосфата.
Существуют определенные антимикробные вещества, которые очень эффективны против микроорганизмов, но они не эффективны в напитках, поскольку антимикробные вещества не переходят в раствор. Настоящее изобретение относится к новым системам консервантов и их применению в напитках, которые растворяют антимикробные вещества таким образом, что они становятся в них эффективными.
Настоящее изобретение относится к новым системам консервантов для применения в напитках в качестве заменителей по меньшей мере одного используемого в настоящее время консерванта, оказывающего негативное воздействие на здоровье и окружающую среду или недостаточно стабильного. Дополнительно настоящее изобретение относится к новым системам консервантов для напитков с улучшенными органолептическими показателями. Дополнительно настоящее изобретение относится к консервантам без бензойной кислоты и/или с пониженными концентрациями сорбиновой кислоты. Некоторые страны имеют нормативные ограничения по применению сорбиновой кислоты в пищевых продуктах и напитках, где разрешенные концентрации составляют менее таковых, требующихся для подавления роста микроорганизмов, вызывающих порчу.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Один объект изобретения относится к композиции консервантов для напитков, содержащей антимикробно эффективное количество циклодекстрин-антимикробного комплекса, содержащего циклодекстрин с антимикробным веществом, способным образовывать комплекс с циклодекстрином; pH от 2,5 до 7,5, где система консервантов для напитков предохраняет от порчи микроорганизмами напитка в герметизированном контейнере в течение по меньшей мере 16 недель.
Другой объект настоящего изобретения относится к напитку, содержащему питьевой компонент и систему консервантов для напитка, содержащую антимикробно эффективное количество циклодекстрин-антимикробного комплекса, содержащего циклодекстрин с антимикробным веществом, способным образовывать комплекс с циклодекстрином; pH от 2,5 до 7,5, где система консервантов для напитков предохраняет от порчи микроорганизмами напитка в герметизированном контейнере в течение по меньшей мере 16 недель.
Эти и другие аспекты, признаки и преимущества настоящего изобретения и конкретные варианты его воплощения будут ясны специалисту в области техники, к которой относится настоящее изобретение, из следующего описания и приведенных в качестве примера вариантов его воплощения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Настоящее изобретение относится к системе консервантов, в частности подходящей для напитков с pH не более чем pH 7,5, где напиток законсервирован на период по меньшей мере 16 недель. Система консервантов включает комплекс циклодекстрин-антимикробное вещество. Было установлено, что циклодекстрин может быть использован для растворения определенных неводорастворимых антимикробных веществ, обеспечивая эффективную систему консерванта. Такие нерастворимые антимикробные вещества, используемые в настоящем изобретении, включают, например, пропилпарабен, метоксициннамат и транс, транс 2,4 декадиенал.
Настоящее изобретение, по существу, эффективно для предотвращения порчи напитков, которая может быть инициирована как вегетативными гифами плесени, так и спорами плесени, способными прорастать в вегетативную форму, когда они суспендированы в напитке. Формы грибов, ингибируемых системой консервантов, включают дрожжи, плесени и диморфные формы грибов, такие как Yarrowia, Candida и, возможно, Brettanomyces. Споры плесени могут быть инактивированы системой консервантов по настоящему изобретению, являющейся препятствием их прорастанию из спор, так и из вегетативной формы плесени, препятствуя росту за счет небольшого количества репликационных циклов клетки.
Настоящее изобретение относится к системам консервантов для напитка и напиткам, содержащим систему консервантов. В системе консервантов используют инертный наполнитель (циклодекстрин) для усиления доступности определенных активных антимикробных веществ к поверхности микроорганизмов. Антимикробная активность любой молекулы поддерживается проявлением ею низкой Полярности Топологической Поверхности (Topological Surface Area Polarity) (TPSA). Другими словами, продемонстрированная молекулой более низкая полярность ведет к более высокой вероятности того, что она будет функционировать как антимикробное вещество. Что касается консервации напитков, то низкая полярность представляет проблему, состоящую в том, что химические реагенты с низкой полярностью проявляют пониженную растворимость в воде. Вода является хорошим растворителем за счет ее полярности. Относительно малый размер молекул воды обычно позволяет множеству молекул воды окружить одну молекулу раствора. Частично отрицательные диполи воды притягиваются к положительно заряженным компонентам раствора. Аналогично, растворы, которые отрицательно заряжены, притягиваются к частично положительно заряженному диполю воды. Следовательно, ионные или полярные вещества (кислоты, спирты и соли) полностью растворимы в водной фазе. Неполярные молекулы «исключены» из взаимодействия с молекулами воды. Молекулы воды обладают тенденцией взаимодействия друг с другом по типу «огораживания» неполярных веществ. Этот феномен отражает, что энергетически более выгодно для молекул воды образовывать водородные связи друг с другом, чем участвовать во взаимодействиях Ван-дер Ваальса с неполярными поверхностями. Чем ниже полярность молекулы, тем выше склонность молекулы к коалесценции или агрегированию при суспендировании в водных системах (напитках). Для некоторых типов соединений агрегация может происходить на границе раздела, где полярные в меньшей степени части молекулы фактически выступают из поверхности в воздух.
В тех случаях, когда происходит такая агрегация, не может быть никакого общепризнанного аналитического или макроскопического свидетельства начала феномена агрегации (разделение фаз или осадок). При таких условиях вещества будут проявлять большую «растворимость» по сравнению с тем, что есть на самом деле. Агрегаты могут быть равномерно распределены в растворе (гомогенно), но не отдельные молекулы. Если молекула обладает антимикробной активностью, этот феномен может быть обобщенно отображен в по-видимому парадоксальном наблюдении, что минимальная ингибирующая концентрация этого соединения превышает рассчитанный предел растворимости соединения. На молекулярном уровне противоречие легко объясняется, если 1) не агрегированные формы соединения демонстрируют антимикробную активность, а агрегированные молекулы нет и 2) число молекул в агрегате заметно превышает число не агрегированных молекул. Если феномен проявляется, он может быть определен в терминах, заметно отличающихся от показателей MIC для соединения в присутствии различных растворителей (вода, DMSO и этанол). DMSO и этанол значительно менее полярны, чем вода и, следовательно, должны быть менее склонны к агрегации молекул.
Существуют свидетельства образования таких агрегатов. Термодинамические ограничения диктуют, что агрегаты могут образовываться только при определенной плотности раствора и что для образования агрегата требуется порядка сотни молекул. Считается, что агрегированные таким образом молекулы не проникают через не размешанный пограничный слой на поверхности организма. В конкретных примерах добавление циклодекстрина приводит к рассеиванию молекул в агрегате и также облегчает прохождение через не размешанный пограничный слой на поверхности микроорганизма.
Было установлено, что когда иное нерастворимое антимикробное вещество является частью циклодекстринового комплекса включения, оно может быть способно растворяться в растворе с прохождением каскада биофизических взаимодействий, которые служат для разрушения метаболизма микроорганизмов, вызывающих порчу, предотвращая таким образом их прорастание. Поскольку циклодекстриновый комплекс включения позволяет антимикробному веществу раствориться в напитке, рост микроорганизмов, вызывающих порчу в напитке, в герметизированном контейнере может быть подавлен на период времени по меньшей мере 16 недель. Дополнительно, поскольку циклодекстрин позволяет антимикробному веществу раствориться, необходима более низкая концентрация антимикробного вещества по сравнению с таковой, необходимой в случае использования традиционных консервантов. Следовательно, воздействие системы консервантов на вкус и аромат напитка может быть снижено или минимизировано, и напиток по настоящему изобретению неожиданно обладает превосходными органолептическими показателями, включая превосходный вкус и аромат и качество по сравнению с напитками, в которых используют традиционные консерванты.
В настоящее время существует растущий спрос на использование различных натуральных веществ в пищевых продуктах и напитках. Циклодекстрины являются натуральными веществами. Соединения, которые могут образовывать комплексы с циклодекстрином, также доступны в их естественном состоянии.
Аспекты настоящего изобретения относятся к взаимодействию между циклодекстрином (лиганд или хозяин) и веществом с антимикробной активностью (субстрат или гость), что в результате приводит к образованию комплекса, где комплекс демонстрирует характеристики, которые делают предпочтительным использование комплекса использованию только одного самого по себе вещества в качестве агента в системе консервантов для напитков для предотвращения прорастания организмов, вызывающих порчу, в течение периода по меньшей мере 16 недель.
Циклодекстрины часто используют в фармацевтической и косметической промышленности в комплексных лекарственных средствах. Циклодекстрин может усиливать растворение, усиливать растворимость или усиливать эффективность защиты вещества от вредоносных химических реакций, или обеспечивать смягчение воздействия на органолептические показатели химического вещества в комплексе с циклодекстриновыми консервантами. Например, нежелательный вкус никотина смягчается комплексом с циклодекстринами, что позволяет использовать вещество в фармакологических композициях для уменьшения тяги к сигаретам. Дополнительно, циклодекстрины могут снизить предполагаемое или наблюдаемое давление пара летучих веществ, с которыми он образует комплекс.
Неожиданно было установлено, что определенные антимикробные соединения могут образовывать комплекс с циклодекстрином по типу, который будет подходить для использования в качестве консерванта для напитков. Необходимо, чтобы соединение не только образовывало комплекс с циклодекстрином в количестве, достаточном, чтобы выступать в роли консерванта, но также необходимо, чтобы оно сохраняло стабильность в течение периода времени, необходимого для функционирования в качестве консерванта и не оказывало негативного воздействия на вкус или другие органолептические показатели продукта. Например, молекула может легко связаться с циклодекстрином (более растворима), но в растворе не может выделиться из циклодекстрина в количествах, достаточных для инактивации микроорганизмов.
Аспекты настоящего изобретения относятся к улучшенной антимикробной эффективности, низким концентрациям консервантов, необходимым для стабилизации продукта, улучшенному органолептическому воздействию антимикробных веществ и повышенной скорости растворения антимикробного агента в растворе концентратов при смешивании или готовом напитке.
В соответствии с аспектами настоящего изобретения один или более химический реагент, приведенный в Таблице I, может образовывать комплексы с одним или более циклодекстрином, приведенным в Таблице II. Антимикробное воздействие веществ, приведенных в Таблице I, значительно усиливается по сравнению с таковым, наблюдаемым у тех же самых химических реагентов при отсутствии циклодекстрина. Более того, химическая стабильность вещества, приведенного в Таблице I, значительно усиливается по сравнению с таковым, наблюдаемым для тех же самых химических реагентов при отсутствии циклодекстрина. Например, известно, что сорбиновая кислота быстро разрушается в водных растворах. Сорбиновая кислота в комплексе с циклодекстрином будет более стабильна, и это позволяет применять сорбиновую кислоту в качестве консерванта в меньших концентрациях.
Дополнительно, нежелательные органолептические характеристики веществ, приведенных в Таблице I, могут быть смягчены относительно таковых, наблюдаемых для тех же самых химических реагентов при отсутствии циклодекстрина.
Скорость растворения вещества, приведенного в Таблице I, может быть повышена относительно таковой, наблюдаемой для тех же самых химических реагентов при отсутствии циклодекстрина. Например, известно, что сорбиновая кислота как таковая очень медленно растворяется даже при непосредственном погружении в воду. В отдельных случаях консерванты - слабые кислоты, такие как бензойная кислота, сорбиновая кислота или коричная кислота, будут «высаливаться» из раствора при быстром добавлении других компонентов (например, кислот). Сорбиновая кислота быстро разрушается в водных растворах. Вещества в комплексе с циклодекстринами обычно более растворимы и делают это с большей скоростью.
Циклодекстрины представляют собой циклические олигосахариды (сахара) с полой конусообразной структурой, такой же как у пончика. Химические реагенты обладают определенными физическими свойствами, а именно размер, гидрофобность, полярность и площадь поверхности, которые могут стать причиной взаимодействия с функциональными группами, расположенными в полой части циклодекстрина, таким образом, что молекулы охватываются кольцом или пончиком циклодекстрина. Часто это взаимодействие служит для маскировки одной или более физической или химической характеристики гостевой молекулы. До такой степени, что маскирует характеристики, нежелательные для конкретной функции, комплекс дает преимущество по сравнению с молекулой, не входящей в комплекс. В отдельных случаях гостевые молекулы также могут взаимодействовать с боковыми группами на внешней стороне циклодекстрина. Взаимодействие в результате приводит к образованию комплекса. Здесь циклодекстрин описан как лиганд или хозяин, а молекула, взаимодействующая с циклодекстрином, является гостем или растворяемым веществом. Соотношение хозяина к гостю обычно составляет 1:1 или 2:1, но также возможны другие соотношения.
Определенные соединения обладают активностью как антимикробные вещества, но также обладают вторичными характеристиками, которые не способствуют их использованию в качестве ингредиентов в напитках, где их основной функцией является предотвращение прорастания организмов, вызывающих порчу, в течение установленного срока хранения напитков. Например, вещество может обладать антимикробной активностью в концентрациях, превышающих их растворимость в напитке. Другое соединение может обладать антимикробной активностью, но может разрушаться в водной системе быстрее, чем оно может вызвать разрушение всех потенциально вредоносных микроорганизмов.
Циклодекстрины решают эти и другие проблемы (вкус, стабильность, чувствительность к свету), позволяя применять специфические молекулы в комплексе с циклодекстрином, предотвращая прорастание организмов, вызывающих порчу, в течение по меньшей мере 16 недель.
Хотя химия циклодекстринов хорошо известна, очень низка возможность понимания экспертами в этой области, как предсказать, будет ли молекула взаимодействовать с молекулой циклодекстрина с образованием комплекса и степени взаимодействия. Гораздо меньше понимания существует в отношении степени, до которой комплекс может смягчить конкретные недостатки гостевой молекулы с получением желательного конечного результата. Еще меньше понимания того, как комплекс (хозяин и гость) взаимодействует с другими компонентами, содержащимися в системе. В силу этих фактов взаимоотношения хозяин-гость, как описано здесь для применения в качестве консервантов, являются уникальными и не очевидными.
Аспекты по настоящему изобретению относятся к сохранению широкого ряда напитков с pH от менее чем 2,5 до 7,5, в частности от 2,5 до 4,5 от порчи, вызываемой дрожжами, плесенями и широким рядом бактерий, устойчивых к кислоте. Сохранение продукта может быть достигнуто за счет добавления химических агентов, описанных здесь, также можно добавить к воздействию химических реагентов чисто физические формы сохранения, такие как нагревание, излучения с различными длинами волн, давление или их комбинация.
pH самой системы консервантов не является особенно значимым. В напиток будет добавлено только очень малое ее количество и pH напитка будет доминировать. pH напитка, содержащего систему консервантов, может быть отрегулирован до любого конкретного показателя. Система консервантов будет функциональной при указанном pH. Циклодекстрин, антимикробные вещества и комплекс включения обычно не подвергаются разрушению, что является следствием только pH, хотя фракция антимикробного вещества, которое является «включенным», может быть подвергнута воздействию pH.
Два химических реагента соединяют вместе таким образом, что в результате образуется комплекс. Одним из химических реагентов в комплексе является циклодекстрин типа, приведенного в Таблице I. Другой химический реагент в комплексе представляет собой вещество с известной антимикробной активностью, такое как приведенное в Таблице II. Однако не все приведенные антимикробные вещества будут подходящими для всех температурных пределов. Было установлено, что определенные антимикробные вещества особенно подходят для образования комплексов наряду с их эффективностью в качестве консервантов в форме комплекса для напитков.
Как правило, соотношение антимикробного вещества к циклодекстрину в комплексе составляет 1:1. Однако возможны другие соотношения, включая 1:2, 1:3, 1:4, 2:1, 2:3, и 3:1. Тип комплекса с соотношением 1:1 представлен на Фигуре 1, где одна единственная молекула химического вещества, приведенного в Таблице II (схематическая циклическая структура), подходит к полости одной единственной молекулы (полый конус), приведенной в Таблице I.
Формы циклодекстрина, репрезентативные для всех форм циклодекстрина
Антимикробные вещества
L1: S1 комплекс.
ФИГ.1
Буквой L обозначено соединение, приведенное в Таблице I, а буквой S соответственно соединение, приведенное в Таблице II, комплекс может быть представлен как Ln:Sn, где индекс n представляет собой число молекул как L, так и S, являющихся частью комплекса. Когда одна молекула L образует комплекс с одной молекулой S, комплекс представляет собой 1:1 в отношении L к S, и комплекс может быть обозначен сокращенно, как L1 S1. Как правило, форма L1 S1 будет преобладать, но это допустимо для небольшого числа вариаций в соотношении соединений, приведенных в Таблице I, относительно соединений, приведенных в Таблице II. Не ограничивающие примеры других форм комплексов включают L1S2, L1S3 или L2S1, L3S1 или L2S2 и L3S3.
При включении в комплекс химических реагентов, приведенных в Таблице II, демонстрируются различные характеристики тех же самых не состоящих в комплексе форм тех же соединений. Характеристики, которые могут быть продемонстрированы соединениями, приведенными в Таблице I, при включении их в комплекс с циклодекстрином включают 1) повышенную антимикробную активность соединений по сравнению с формой, свободной от химических реагентов, 2) повышенную растворимость, 3) повышенную скорость растворения в водных растворах и 4) повышенную стабильность химических реагентов в напитках. Повышенная стабильность может указывать на защиту от ферментативного разрушения, защиту от фотохимических реакций или защиту от физических агентов, таких как тепло или давление. 5) Улучшенные или более предпочтительные органолептические характеристики (аромат или вкус).
Демонстрация одной или более из этих пяти характеристик является предпочтительной при применении циклодекстрин-антимикробного комплекса в качестве консервирующего агента в напитках.
В настоящем изобретении антимикробное вещество присутствует в напитке в концентрации от около 10 мг/л до около 1000 мг/л, от около 20 мг/л до около 800 мг/л, от около 30 мг/л до около 600 мг/л, от около 50 мг/л до 500 мг/л, от около 75 мг/л до около 250 мг/л и от около 100 мг/л до около 200 мг/л.
В уровне техники, предшествующем изобретению, обычно определения терминов «сохранять», «консервант» и «сохранение» не указывают на стандартный период времени, в течение которого продукт сохраняется от порчи, разрушения или обесцвечивания. Период времени для «сохранения» может сильно варьировать в зависимости от объекта изобретения. Без указания периода времени трудно или невозможно сделать вывод о необходимом периоде времени для композиции, в течение которого она действует в качестве «консерванта».
Используемые здесь термины «сохранять», «консервант» и «сохранение» относятся к пищевому продукту или напитку, защищенному от микроорганизмов, или к композиции, способной подавить рост микроорганизмов, вызывающих порчу в течение периода времени по меньшей мере 16 недель. Как правило, продукт хранят в условиях окружающей среды, которые включают полный диапазон температур, испытываемых во время хранения, транспортировки и нахождения на прилавке (например, от 0°C до 40°C, от 10°C до 30°C, от 20°C до 25°C) без ограничений по длительности воздействия любой из приведенных температур.
Используемый здесь термин «минимальная подавляющая концентрация» (MIC) является следующим термином, для которого нет стандартного периода времени. Как правило, MIC снижает концентрацию вещества, которое значительно ингибирует рост однотипных микроорганизмов по сравнению с положительным контролем без вещества. Любая указанная MIC не подразумевает определенный период времени, за который должно произойти подавление. Вещество может демонстрировать наблюдаемую MIC в течение первых 24 часов эксперимента, но после 48 часов демонстрирует незначительную MIC по сравнению с положительным контролем.
Как правило, система консервантов для напитка или продукт по настоящему изобретению должен иметь общую концентрацию хрома, алюминия, никеля, цинка, меди, марганца, кобальта, кальция, магния и катионов железа около 1,0 мМ или менее, например от около 0,5 мМ до 0,75 мМ, около 0,54 мМ или менее. Необязательно настоящее изобретение может включать добавление воды, которая подверглась обработке для удаления катионов металла. В отличие от идеи, описанной в США 6268003, предпочтителен способ обработки посредством физических процессов, таких как обратный осмос и/или электродеионизация. Обработка химическими средствами, как указанно в США 6268003, приемлема, но не предпочтительна. Применение химических средств для снижения жесткости воды часто приводит к повышению концентрации определенных моновалентных катионов, например ионов калия, которые могут снизить степень эффективности описанного здесь настоящего изобретения. В конкретных приведенных в качестве примера вариантах воплощения настоящего изобретения добавленная вода проходит обратный осмос, электродеионизацию или и то и другое для снижения общей концентрации катионов металла хрома, алюминия, никеля, цинка, меди, марганца, кобальта, кальция, магния и железа до около 1,0 мМ или менее.
Конкретные приведенные в качестве примеров варианты воплощения настоящего изобретения включают монотерпен и/или слабую кислоту, каждый из которых имеет коэффициент распределения Log P октанол/вода от 1,1 до 5,0, что основано на разрушении клеточной функции, как исследовано с использованием таким методов, как проточная цитометрия. Слабая кислота будет существовать, главным образом, в протонированной форме при pH ниже 4. Не ограничивающие примеры таких слабых кислот представляют собой транскоричную кислоту и сорбиновую кислоту. Дополнительно, могут быть включены эфиры гидроксибензойной кислоты. При включении секвестрантов в системы консервантов для напитков и напитки по настоящему изобретению для оказания консервирующего воздействия требуются более низкие, чем ожидается, концентрации монотерпенов и/или слабой кислоты. Считается, что катионы металла, которые связаны секвестрантами, затем не могут участвовать в разрушении монотерпенов и/или слабых кислот и придают клеточным мембранам микроорганизмов большую проницаемость для этих антимикробных соединений. Конкретные приведенные в качестве примеров варианты воплощения настоящего изобретения включают монотерпены, слабую кислоту или их смесь в концентрации около 500 мг/л или менее, например около 150 мг/л или менее, от около 25 мг/л до около 200 мг/л. Конкретные приведенные в качестве примеров варианты воплощения настоящего изобретения включают транскоричную кислоту от около 50 мг/л до около 150 мг/л. Конкретные приведенные в качестве примеров варианты воплощения настоящего изобретения включают сорбиновую кислоту в концентрации от около 500 мг/л до около 800 м.д.
Конкретные приведенные в качестве примеров варианты воплощения настоящего изобретения - система консервантов для напитка или напиток по настоящему изобретению имеет минимальные уровни катионов калия. Отсутствие катионов калия предохраняет микроорганизмы от активного разрушения консервантами, такими как монотерпены, слабые кислоты и эфиры гидроксибензойной кислоты, усиливая таким образом антимикробное воздействие этих консервантов. Этот фактор является одной из причин, объясняющих, почему предпочтительно, чтобы обработка добавленной воды не включала химические способы, такие как ионный обмен, который может привести к повышенной концентрации ионов калия. В конкретных приведенных в качестве примеров вариантах воплощения настоящего изобретения концентрация ионов калия составляет около 150 мг/л или менее, например около 75 мг/л или менее, около 15 мг/л или менее.
Напитки по настоящему изобретению включают оба типа, как негазированные, так и газированные напитки. Используемый здесь термин газированный напиток, относится к напитку, содержащему в любой комбинации воду, сок, ароматизатор и подсластитель, предназначенный для потребления, как свободная от спирта жидкость и который имеет концентрацию диоксида углерода 0,2 объема CO2 или более. Используемый здесь термин «объем CO2» понимается в значении количества диоксида углерода, абсорбированного в жидкости, где один объем CO2 равен 1,96 грамм диоксида углерода (CO2) на литр продукта (0,0455М) при температуре 25°C. Неограниченные примеры газированных напитков включают ароматизированную сельтерскую воду, соки, колу, напиток из сока лимона и лайма с содовой водой, имбирный газированный напиток и напитки, ароматизированные мускатным маслом, газированные по типу безалкогольных напитков, наряду с напитками, оказывающими положительное воздействие на состояние здоровья или самочувствие в виду наличия метаболически активных веществ, таких как витамины, аминокислоты, белки, углеводы, липиды или их полимеры. В рецептурный состав композиций таких продуктов также могут входить молоко, кофе или чай или другие сухие вещества растительного сырья. Также возможно, что в рецептурный состав композиции таких напитков входит один или более нутрицевтик. Используемый здесь термин «нутрицевтик» относится к веществу, оказывающему минимальное, или общее, или специфическое благотворное воздействие на здоровье или самочувствие, о чем документально сообщается в профессиональной литературе. Однако необязательно нутрицевтики действуют как лекарственное или профилактическое средство при определенных состояниях.
Используемый здесь термин «негазированный напиток» относится к напитку с любой комбинацией воды и ингредиентов, которые предназначены для потребления по типу свободного от спирта жидкого напитка, содержащего не более чем 0,2 объема диоксида углерода. Не ограничивающие примеры негазированных напитков включают ароматизированную воду, чай, кофе, нектары, минеральные воды, спортивные напитки, витаминизированные воды, сокосодержащие напитки, пунши или концентрированные формы этих напитков, наряду с концентрами напитков, которые содержат по меньшей мере 45% по массе сока. Такие напитки могут быть обогащены витаминами, аминокислотами, веществами на основе белка, углеводов или липидов. Как указано выше, настоящее изобретение включает сокосодержащие продукты как газированные, так и не газированные. Используемый здесь термин «сокосодержащие напитки» или «соковые напитки» относится как к не газированным, так и к газированным напиткам, они представляют собой продукты, содержащие некоторые или все компоненты из фруктов, овощей или орехов, или их смесей, которые могут быть как суспендированы, так и растворены в натуральной жидкой фракции фруктов.
Используемый здесь термин «растительный» включает в объем понятия, как плодовую, так и не плодовую съедобную часть растений, такую как клубни, листья, кожура, и также, если не указано иное, любые семена, орехи, бобы или ростки в виде соков или ароматизаторов напитка. Если не предписано иное местными, национальными или региональными органами власти, проводят селективное удаление определенных веществ (мякоть, пектины и тому подобное), что не является фальсификацией сока.
Например, соковые продукты и сокосодержащие напитки могут быть получены из плодов яблок, клюквы, груш, яблок, слив, абрикосов, нектаринов, винограда, вишни, смородины, малины, киви, ежевики, черники, клубники, лимона, апельсина, грейпфрута, маракуйи, мандарина, мирабели, томатов, салата-латука, сельдерея, шпината, капусты, кресс-салата, одуванчиков, корня ревеня, моркови, свеклы, огурцов, ананасов, кремовых яблок, кокосов, гранат, гуавы, киви, манго, папайи, арбуза, ло хан го, мускусной дыни, ананасов, бананов или бананового пюре, лимонов, манго, папайи, лайма, танжеринов и их смесей. Предпочтительные соки представляют собой соки цитрусовых и наиболее предпочтительные соки представляют собой соки не цитрусовых, яблок, груш, клюквы, клубники, винограда, папайи, манго и вишни.
Не все пределы концентрации соков могут быть использованы. Настоящее изобретение может быть использовано для сохранения рецептурного состава, по существу состоящего на 100% из сока, если в нем не превышено содержание катионов металла определенных видов. Возможна другая обработка сока для снижения концентрации катионов металла определенных видов. Аналогичные результаты возникают для соковых напитков, которые обычно содержат по меньшей мере 95% сока. Рецептурные составы, содержащие максимальные концентрации сока 10%, могут быть сохранены при использовании настоящего изобретения и конечно же напитки, содержащие менее чем 10% сока или менее чем 5% аналогично будут сохранены при использовании настоящего изобретения. Если желательно получить концентрат напитка, фруктовый сок концентрируют при использовании традиционных средств от около 20 Brix до около 80 Brix. Концентраты напитков обычно имеют от 40 Brix или более (от около 40% до около 75% сухих веществ сахара).
Как правило, напитки имеют определенные пределы кислотности. Кислотность напитка во многом определяется типом подкислителя, его концентрацией и склонностью протонов связываться с кислотой, чтобы диссоциировать от кислоты, когда кислота растворяется. Любой раствор со значительным pH 0-14 обладает некоторой степенью кислотности. Однако эти растворы с pH ниже 7 обычно считаются кислыми, а таковые с pH выше 7 считаются основными. Подкислитель может представлять собой органический или неорганический. Не ограничивающие примеры органических кислот представляют собой лимонную, яблочную, аскорбиновую, винную, молочную, глюконовую и янтарную кислоту. Не ограничивающие примеры неорганических кислот представляют собой соединения фосфорной кислоты и моно- и дикалиевые соли этой кислоты. (Моно- и дикалиевые соли фосфорной кислоты обладают по меньшей мере одним протоном, который вносит свой вклад в кислотность).
Различные кислоты могут быть скомбинированы с солями этих же или отличающихся кислот для того, чтобы регулировать pH или буферную способность напитка до определенного pH или пределов pH. Настоящее изобретение может функционировать при таком низком pH, как 2,6, но наилучшим образом настоящее изобретение будет функционировать при повышенном pH от 2,6 до pH 3,8. Настоящее изобретение не ограничивается типом подкислителя, используемого для подкисления продукта, при условии, что конечный pH продукта не превышает показатель pH 4,5. Фактически может быть использована соль любой органической кислоты при условии, что она является пищевой и не придает привкус. Выбор соли или смеси солей может быть определен растворимостью и вкусом. Могут быть получены пищевые комплексы с цитратом, малатом и аскорбатом, считается, что их вкус и аромат вполне приемлемы, в частности для напитков с фруктовым соком. Винная кислота, как и молочная кислота, приемлема в частности в напитках с виноградным соком. Могут быть использованы длинноцепочечные жирные кислоты, но они могут оказывать негативное воздействие на вкус и аромат и растворимость в воде. Практически для всех целей могут быть использованы функциональные группы малата, глюконата, цитрата и аскорбата.
Конкретные приведенные в качестве примеров варианты воплощения настоящего изобретения - напитка по настоящему изобретению включают спортивные (водно-солевой баланс) напитки (газированные или не газированные). Традиционные спортивные напитки содержат воду, сахарный сироп, глюкозо-фруктозный сироп и натуральные или искусственные ароматизаторы. Также эти напитки могут содержать хлорид натрия, лимонную кислоту, цитрат натрия, монофосфат калия, наряду с другими натуральными или искусственными веществами, которые служат для пополнения баланса электролитов, утраченных при потовыделении.
В конкретных приведенных в качестве примеров вариантах воплощения настоящего изобретения настоящее изобретение также включает рецептурные составы напитков, обогащенные жирорастворимыми витаминами. Не ограничивающие примеры витаминов включают жирорастворимый витамин E или его эфиры, витамин A или его эфиры, витамин K и витамин D3, в частности витамин E и ацетат витамина E. Добавка может быть в форме порошка, геля или жидкости или их комбинации. Жирорастворимые витамины могут быть добавлены в укрепляющих количествах, то есть достаточных для замещения витаминов, изначально присутствующих в таком напитке, как сок или молоко, которые могут быть утрачены или инактивированы в процессе технологической обработки. Также жирорастворимые витамины могут быть добавлены в нутритивных дополнительных количествах, то есть в количествах витамина, считающихся целесообразными для ребенка или взрослого для потребления на основе РДП и других таких стандартов, предпочтительно от около одного до трех РДП (Рекомендованное Дневное Потребление). Другие витамины, которые могут быть добавлены в напитки, включают витамин B, ниацин, пантотеновую кислоту, фолиевую кислоту, витамин D, витамин E, витамин B и тиамин. Эти витамины могут быть добавлены от 10% до 300% РДП. Следует отметить, что существует потенциальная возможность для некоторых типов гостевых молекул или комплексов быть захваченными определенными типами мицелл, липосом или глобул жира, но это зависит от конкретного случая.
Добавки
Степень эффективности настоящего изобретения может быть снижена за счет присутствия определенных типов добавок, но это происходит не всегда и это будет варьировать в зависимости от рецептурного состава напитка. Степень, до которой снижается эффективность настоящего изобретения, зависит от природы добавки и полученной в результате концентрации определенных катионов металлов в напитке, как следствие, присутствия добавки. Например, добавки кальция могут снизить степень эффективности настоящего изобретения, но не до такой степени, как добавки хрома. Добавки кальция могут быть добавлены до степени, которая не превышает критический показатель общей концентрации кальция (например, от 1/3 до ½ молярной концентрации дифосфоновой кислоты в напитке). Источники кальция, подходящие для настоящего изобретения, включают комплексы кальций-органическая кислота. Среди предпочтительных источников кальция присутствует «цитрат малат кальция», как описано в патенте США № 4786510 и патенте США № 4786518, выданном Nakel et al. (1988), и патенте США № 4722847, выданном Heckert (1988). Другие источники кальция, подходящие для настоящего изобретения, включают ацетат кальция, виннокислый кальций, лактат кальция, малат кальция, цитрат кальция, фосфат кальция, оротат кальция и их смеси. Также могут быть включены хлорид кальция и сульфат кальция; однако в высоких концентрациях они могут придать терпкий вкус.
Ароматизирующий компонент
Напитки по настоящему изобретению могут содержать ароматизаторы любого типа. Ароматизирующий компонент по настоящему изобретению содержит ароматизаторы, выбранные из искусственных, натуральных ароматизаторов, растительных ароматизаторов, фруктовых ароматизаторов и их смесей. Используемый здесь термин «растительный ароматизатор» относится к ароматизаторам, полученным из частей растений, иных чем плод: например, полученным из бобов, орехов, кожуры, корней и листьев. Также в объем понятия термина «растительный ароматизатор» входят синтетически полученные ароматизаторы для имитации растительных ароматизаторов, полученных их натуральных источников. Примеры таких ароматизаторов включают какао, шоколад, ваниль, кофе, колу, чай и тому подобное. Растительные ароматизаторы могут быть получены из натуральных источников, таких как эфирные масла и экстракты, или могут быть получены синтетически. Используемый здесь термин «фруктовые ароматизаторы» относится к ароматизаторам, полученным из пищевых репродуктивных частей семян растений, в частности таковых, имеющих сладкую мякоть, соединенную с семенами. Также в объем понятия термина «фруктовый ароматизатор» входят синтетически полученные ароматизаторы для имитации фруктовых ароматизаторов, полученных их натуральных источников.
Также могут быть использованы искусственные ароматизаторы. Не ограничивающие примеры искусственных ароматизаторов включают шоколад, клубнику, ваниль, колу, или искусственные ароматизаторы, имитирующие натуральный вкус и аромат, могут быть использованы для составления рецептурного состава не газированных или газированных напитков со вкусом и ароматом фруктов. Конкретное количество ароматизирующего компонента, эффективное для оказания воздействия на вкусовые и ароматические характеристики в смеси напитков по настоящему изобретению («усиление вкуса и аромата»), может зависеть от выбранного ароматизатора(ов), заданного впечатления от вкуса и аромата и формы ароматизирующего компонента. Ароматизирующий компонент может составлять по меньшей мере 0,005% по массе композиции напитка.
В каждом конкретном случае система консервантов для напитков по настоящему изобретению совместима с напитками, рецептурный состав которых содержит водную эссенцию. Используемый здесь термин «водная эссенция» относится к водорастворимым ароматическим и вкусовым материалам, полученным из фруктовых соков. Водные эссенции могут быть фракционированными, концентрированными или эссенциями с повышенным содержанием душистых компонентов, или обогащенными добавленными компонентами. Используемый здесь термин «эфирное масло» относится к масляной или водонерастворимой фракции ароматических и вкусовых летучих веществ, полученных из соков. Эфирное масло апельсина представляет собой масляную фракцию, отделенную от водной эссенции, с проведением выпаривания апельсинового сока. Эфирное масло может быть фракционированным, концентрированным или обогащенным. Использованный здесь термин «масло из кожуры» относится к ароматическим и вкусовым веществам апельсина, полученным из апельсинов и других цитрусовых фруктов, и в основном состоит из терпеновых углеводородов, например алифатических альдегидов и кетонов, окисленных терпенов и сескивитерпенов. В соках со вкусом и ароматом цитрусовых используют от около 0,002% до около 1,0% водной эссенции или эфирного масла.
Подслащивающий компонент
Настоящее изобретение не зависит от типа и концентрации подсластителей. Подсластитель может представлять собой любой подсластитель, традиционно используемый в напитках. Подсластитель может включать моносахарид или дисахарид. Ожидается определенная степень чистоты от загрязнения катионами металлов. Также разрешены пептиды, обладающие сладким вкусом. Самые часто используемые сахариды включают сахарозу, фруктозу, декстрозу, мальтозу, лактозу и инвертный сахар. Также могут быть использованы смеси этих сахаров. Могут быть использованы другие натуральные углеводы, если желательна большая или меньшая степень сладости. Могут быть использованы другие типы натуральных подсластителей со структурой из углерода, водорода и кислорода, например ребаудиозид A, стевизиод, ло хан го, могрозид V, монатин. Также в настоящем изобретении могут быть использованы искусственные подсластители. Например, искусственные подсластители включают сахарин, цикламаты, ацетосульфам, могрозид, подсластители низших щелочных эфиров L-аспартил-L-фенилаланина, например, аспартам, амиды L-аспартил-D-аланина, как описано в патенте США № 4411925 Brennan et al. (1983), амиды L-аспартил-D-серина, как описано в патенте США № 4399163 Brennan et al., (1983), подсластители алкенамида L-аспартил-L-1- гидроксиметила, как описано в патенте США № 4338346 Brand, выданном 21 декабря, 1982, подсластители L-аспартил-1- гидроксиэтилалкенамида, как описано в патенте США № 4423029 Rizzi, (1983), подсластители эфира и амида L-аспартил-D-фенилглицина, как описано в европейской патентной заявке 168112 J. M. Janusz, опубликованной 15 января 1986 и тому подобное. Наиболее предпочтительным подсластителем является аспартам. Эффективное количество подсластителя в смесях напитка по настоящему изобретению зависит от конкретного используемого подсластителя и заданной интенсивности сладости.
Атмосфера свободного пространства над продуктом
Присутствие воздуха в свободном пространстве над продуктом не оказывает значительного воздействия на композицию по настоящему изобретению. Присутствие газообразного диоксида углерода или другого газа может вызвать выделение кислорода из напитка (азот, оксид азота и тому подобное), что позволяет использовать пониженные концентрации химических консервантов, применяемых вместе с секвестрантами. Требуемая концентрация секвестрантов может быть определена только типом и количеством катионов металла, присутствующих в напитке.
Следующий пример представляет собой не ограничивающий конкретный вариант воплощения настоящего изобретения. Любой патентный документ, указанный здесь, введен ссылкой в полном объеме для всех целей.
ПРИМЕРЫ
Настоящее изобретение устанавливает множество критериев в отношении взаимодействия между циклодекстринами и молекулами, которые демонстрируют антимикробную активность. В примерах во внимание принимается следующее.
Во-первых, молекула, включаемая циклодекстрином, должна демонстрировать антимикробную активность. Целью изобретения является использование наиболее низкой концентрации этих соединений без ухудшения стабильности продукта в течение периода 16 недель. Другой признак настоящего изобретения может маскировать воздействие на органолептические показатели соединения, демонстрирующего антимикробную активность.
Во-вторых, объем молекулы в пространстве должен соответствовать доступному объему внутри полости циклодекстрина. Рассчитанный объем в кубических ангстремах (Å3) для трех классов циклодекстрина составляет 174, 262 и 472 для α, β и γ-циклодекстринов соответственно. Все приведенные в Таблице III соединения имеют рассчитанный объемам менее чем 230 Å3.
В-третьих, соединение - кандидат должно демонстрировать значительную степень аполярности структуры. Такая оценка может быть получена при расчете Полярности Топологической Поверхности (Topological Surface Area Polarity) (TPSA), выраженной в единицах квадратного ангстрема (Å2). TPSA представляет собой сумму поверхностей полярных атомов (как правило, кислорода, азота и присоединенного водорода). TPSA представляет собой одно из множества факторов количественных соотношений структура-активность (QSAR), который может определять физическое состояние или активность молекулы. Наиболее предпочтительным показателем для TPSA является предел от 1 до 40 Å2. Менее предпочтительны, но в значительной степени приемлемы показатели TPSA 40-100 Å2. Хотя и не предпочтительно TPSA>100, оно не исключает полностью молекулу из кандидатов. Например, молекула, такая как хлорамфеникол, демонстрирует относительно высокий показатель TPSA (115,378), но другие факторы QSAR позволяют относительно хорошо подходить хлорамфениколу к β-циклодекстринам. Наивысший показатель TPSA любого соединения из Таблицы III составляет 60 Å2. Большинство соединений демонстрируют TPSA менее чем 40 Å2.
В-четвертых, соединения-кандидаты обычно демонстрируют относительно низкую растворимость в воде. Растворимость соединений-кандидатов изначально характеризуется через расчет с использованием общего уравнения растворимости (General Solubility Equation) (Yalkowsky). Соединение-кандидат для образования комплекса должно иметь показатели растворимости (LogS) в пределах:
-5<LogS -3
Менее предпочтительны, но все еще в значительной степени приемлемы пределы Log S
-5<LogS< -2,0
Менее предпочтительны, но все еще в значительной степени приемлемы, пределы Log S, такие как
-5<LogS< -1,0
Около 3 соединений-кандидатов демонстрируют LogS<-3,00. Около половины соединений демонстрируют LogS<-2,00, и оставшиеся соединения-кандидаты демонстрируют -2<LogS<-1,0.
В каждом из приведенных ниже примеров период инкубации составляет 16 недель, который относится к стандартному сроку хранения для напитков, продаваемых при комнатной температуре. Если химический реагент просто замедляет рост на период менее чем 16 недель, то он не будет соответствовать требованиям производителя. Концентрация химического реагента, используемого для подавления порчи, часто указывается, как минимальная ингибирующая концентрация (MIC). Показатель MIC соединения-кандидата для использования в качестве консерванта напитка представляет собой концентрацию кандидата, позволяющую напитку не портиться в течение 16 недель. Многие натуральные вещества, обладающие антимикробной активностью, такие как эфирные масла, демонстрируют ограниченную растворимость в воде водных систем, таких как напитки. Ограниченная растворимость многих таких соединений не позволяет использовать их в качестве консервантов. Иначе говоря, показатель MIC превышает ограничение растворимости. Настоящее изобретение позволяет использовать иные, не используемые натуральные или синтетические антимикробные вещества в качестве консервантов.
ПРИМЕР 1.
Для тестирования эффективности эфира пропилпарабена не в форме комплекса или включенной (в комплекс) форме с альфа (α) или бета (β) циклодекстрином получают модель системы напитка с высокой кислотностью (pH <4,6) с 10% содержанием сока. Базовая композиция модели напитка на литр:
В указанной выше системе модели напитка (pH 3,4), пропилпарабен демонстрирует ограничение растворимости 368 мг/л. При такой концентрации пропилпарабен не эффективен в качестве самостоятельного химического консерванта в тестируемом напитке. Когда он присутствует в напитке в форме комплекса с альфа- или бета-циклодекстрином, растворимость демонстрируемая пропилпарабеном, максимально составляет 780 мг/л. Количество пропилпарабена в комплексе с циклодекстрином, требуемое для подавления роста 3 различных вызывающих порчу дрожжей в комплексе с β-циклодекстрином, составляет 600 мг/л, в комплексе с α-декстрином 510 мг/л. Концентрация пропилпарабена в форме комплекса, достаточная для подавления прорастания организмов, вызывающих порчу, составляет 15 ммоль (1,45%) α-циклодекстрина или 4 ммоль (0,56%) β-циклодекстрина. Штаммы, используемые в исследовании, представляют собой Saccharomyces cerevisiae, Zvsosaccharomyces balii и Zygosaccharomyces bisporus.
ПРИМЕР 2.
Для тестирования эффективности эфира пропилпарабена не в форме комплекса или включенной (в комплекс) форме с альфа (α) или бета (β) циклодекстрином получают модель системы напитка с низкой кислотностью (pH≥4,6) с высокой активностью воды (>0,97). Базовая композиция модели напитка на литр:
В указанной выше системе модели напитка (pH 5,8) пропилпарабен демонстрирует ограничение растворимость 426 мг/л. При такой концентрации пропилпарабен не эффективен в качестве самостоятельного химического консерванта в тестируемом напитке. Когда он присутствует в напитке в форме комплекса с альфа- или бета-циклодекстрином, растворимость, демонстрируемая пропилпарабеном, максимально составляет 750 мг/л. Количество пропилпарабена в комплексе с циклодекстрином, требуемое для подавления роста 3 различных вызывающих порчу дрожжей, в комплексе с β-циклодекстрином составляет 650 мг/л, в комплексе с α-декстрином 510 мг/л. Концентрация пропилпарабена в форме комплекса, достаточная для подавления прорастания организмов, вызывающих порчу, составляет 15 ммоль (1,45%) α-циклодекстрина или 4 ммоль (0,56%) β-циклодекстрина. Штаммы, используемые в исследовании, представляют собой Saccharomyces cerevisiae, Zvsosaccharomyces balii и Zygosaccharomyces bisporus.
ПРИМЕР 3.
Для тестирования эффективности эфира метоксициннамата не в форме комплекса или включенной (в комплекс) форме с альфа (α) или бета (β) циклодекстрином получают модель системы напитка с высокой кислотностью (pH<4,6) с 10% содержанием сока. Базовая композиция модели напитка на литр:
В указанной выше системе модели напитка (pH 3,4) метоксициннамат демонстрирует ограничение растворимости 498 мг/л. При такой концентрации метоксициннамат не эффективен в качестве самостоятельного химического консерванта в тестируемом напитке. Когда он присутствует в напитке в форме комплекса с альфа- или бета-циклодекстрином, растворимость, демонстрируемая метоксициннаматом, максимально составляет 3690 мг/л. Количество метоксициннамата в комплексе с циклодекстрином, требуемое для подавления роста 3 различных вызывающих порчу дрожжей, в комплексе с β-циклодекстрином составляет 800 мг/л, в комплексе с α-декстрином420 мг/л. Существует прецедент, антимикробное вещество демонстрирует усиленную эффективность, когда присутствует в циклодекстриновом комплексе. Повышенная растворимость метоксициннамата в форме комплекса в концентрации, достаточной для подавления прорастания организмов, вызывающих порчу, составляет 15 ммоль (1,45%) α-циклодекстрина или 4 ммоль (0,56%) β-циклодекстрина.
Для обеспечения достаточных концентраций метокициннамата составляет 10 ммоль (0,9%) α-циклодекстрина или 3 ммоль (0,34%) β-циклодекстрина. Штаммы, используемые в исследовании, представляют собой Saccharomyces cerevisiae, Zvsosaccharomyces balii и Zygosaccharomyces bisporus.
ПРИМЕР 4.
Для тестирования эффективности эфира метоксициннамата не в форме комплекса или включенной (в комплекс) форме с альфа (α) или бета (β) циклодекстрином получают модель системы напитка с низкой кислотностью (pH≥4,6) с высокой активностью воды (>0,97). Базовая композиция модели напитка на литр:
В указанной выше системе модели напитка (pH 5,3), метоксициннамат демонстрирует ограничение растворимости 600 мг/л. При такой концентрации метоксициннамат не эффективен в качестве самостоятельного химического консерванта в тестируемом напитке. Когда он присутствует в напитке в форме комплекса с альфа- или бета-циклодекстрином, растворимость, демонстрируемая метоксициннаматом, максимально составляет 3411мг/л. Количество метоксициннамата в комплексе с циклодекстрином, требуемое для подавления роста 3 различных вызывающих порчу дрожжей, в комплексе с β-циклодекстрином составляет 420 мг/л, в комплексе с α-декстрином 800 мг/л. Существует прецедент, антимикробное вещество демонстрирует усиленную эффективность, когда присутствует в циклодекстриновом комплексе. Достаточные концентрации метоксициннамата составляет 10 ммоль (0,9%) α-циклодекстрина или 3 ммоль (0,34%) β-циклодекстрина. Штаммы, используемые в исследовании, представляют собой Saccharomyces cerevisiae, Zvsosaccharomyces balii и Zygosaccharomyces bisporus.
ПРИМЕР 5.
Для тестирования эффективности эфира транс, транс-2,4 декадиенала не в форме комплекса или включенной (в комплекс) форме с альфа (α) или бета (β) циклодекстрином получают модель системы напитка с высокой кислотностью (pH<4,6) с 10% содержанием сока. Базовая композиция модели напитка на литр:
В указанной выше системе модели напитка (pH 3,4), транс, транс-2,4 декадиенал демонстрирует ограничение растворимости 5,4 мг/л. При такой концентрации транс, транс-2,4-декадиенал не эффективен в качестве самостоятельного химического консерванта в тестируемом напитке. Когда он присутствует в напитке в форме комплекса с альфа- или бета-циклодекстрином, растворимость, демонстрируемая транс, транс-2,4-декадиеналом, максимально составляет 280 мг/л. Количество транс, транс-2,4-декадиенала в комплексе с циклодекстрином, требуемое для подавления роста 3 различных вызывающих порчу дрожжей, в комплексе с α-декстрином составляет 60 мг/л, в комплексе с β-циклодекстрином 125 мг/л. Концентрация транс, транс-2,4-декадиенала в форме комплекса, достаточная для подавления прорастания организмов, вызывающих порчу, составляет 15 ммоль (1,45%) α-циклодекстрина или 4 ммоль (0,56%) β-циклодекстрина. Штаммы, используемые в исследовании, представляют собой Saccharomyces cerevisiae, Zvsosaccharomyces balii и Zygosaccharomyces bisporus.
ПРИМЕР 6.
Для тестирования эффективности эфира транс, транс-2,4-декадиенала не в форме комплекса или включенной (в комплекс) форме с альфа (α) или бета (β) циклодекстрином получают модель системы напитка с низкой кислотностью (pH ≥4,6) с высокой активностью воды (>0,97). Базовая композиция модели напитка на литр:
В указанной выше системе модели напитка (pH 5,3), транс, транс-2,4-декадиенал демонстрирует ограничение растворимости 5,8 мг/л. При такой концентрации транс, транс-2,4-декадиенал не эффективен в качестве самостоятельного химического консерванта в тестируемом напитке. Когда он присутствует в напитке в форме комплекса с альфа- или бета-циклодекстрином, растворимость, демонстрируемая транс, транс-2,4-декадиеналом, максимально составляет 280 мг/л. Количество транс, транс-2,4-декадиенал в комплексе с циклодекстрином, требуемое для подавления роста 3 различных вызывающих порчу дрожжей, в комплексе с α-декстрином составляет 57 мг/л, в комплексе с β-циклодекстрином 123 мг/л. Достаточная концентрация транс, транс-2,4-декадиенала составляет 5 ммоль (0,49%) α-циклодекстрина или 4 ммоль (0,45%) β-циклодекстрина. Штаммы, используемые в исследовании, представляют собой Saccharomyces cerevisiae, Zvsosaccharomyces balii и Zygosaccharomyces bisporus.
ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ
Пропилпарабен демонстрирует ограничение растворимости в напитке 368-426 мг/л. При такой концентрации пропилпарабен не эффективен в качестве самостоятельного химического консерванта в тестируемом напитке. Когда он присутствует в напитке в форме комплекса с альфа- или бета-циклодекстрином, растворимость, демонстрируемая пропилпарабеном, максимально составляет 750 мг/л, что превышает количество пропилпарабена в комплексе, требуемое для подавления роста 3 различных вызывающих порчу дрожжей (510-600 м.д.).
Метоксициннамат демонстрирует ограничение растворимости 498-600 мг/л. При такой концентрации метоксициннамат не эффективен в качестве самостоятельного химического консерванта в тестируемом напитке. Когда он присутствует в напитке в форме комплекса с альфа- или бета-циклодекстрином, растворимость, демонстрируемая метоксициннаматом, максимально составляет 3600мг/л, что превышает количество метоксициннамата в комплексе, требуемое для подавления роста 3 различных вызывающих порчу дрожжей (400-807 м.д.). Явное снижение MIC от >600 мг/л до 400 мг/л в комплексе с β-циклодекстрином не является беспрецедентным случаем. Не желая быть ограниченными какой-либо теорией, авторы настоящего изобретения считают, что соединения в комплексе с циклодекстрином могут более легко связывать не нарушенную воду слоя (граница раздела), который покрывает вызывающие порчу организмы.
Транс, транс-2,4-декадиенал демонстрирует ограничение растворимости 57 мг/л. При такой концентрации транс, транс-2,4-декадиенал не эффективен в качестве самостоятельного химического консерванта в тестируемом напитке. Когда он присутствует в напитке в форме комплекса с альфа- или бета-циклодекстрином, растворимость, демонстрируемая транс, транс-2,4-декадиеналом, максимально составляет 280 мг/л, что превышает количество транс, транс-2,4-декадиенал в комплексе, требуемое для подавления роста 3 различных вызывающих порчу дрожжей (57-124 м.д.).
Напиток имеет рН от 2,5 до 7,5 и содержит питьевой компонент и эффективное количество циклодекстрин-антимикробного комплекса, содержащего циклодекстрин и антимикробное вещество, способное образовывать комплекс с циклодекстрином, причем антимикробное вещество присутствует в напитке в количестве по меньшей мере от около 10 до 1000 мг/л. Напиток, помещенный в герметизированном контейнере, не портится микроорганизмами в течение по меньшей мере 16 недель. Изобретение позволяет снизить или исключить применение традиционных консервантов, которые не отвечают требованиям потребителей по параметрам здоровья и/или дружественного отношения к окружающей среде, недостаточно стабильны, повысить органолептические показатели напитка. 16 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл., 6 пр.
1. Напиток, содержащий питьевой компонент, антимикробно эффективное количество циклодекстрин-антимикробного комплекса, содержащего циклодекстрин и антимикробное вещество, способное образовывать комплекс с циклодекстрином, причем антимикробное вещество присутствует в напитке в количестве по меньшей мере от около 10 мг/л до около 1000 мг/л, рН от 2,5 до 7,5, причем напиток, помещенный в герметизированный контейнер, по существу, не портится микроорганизмами в течение по меньшей мере 16 недель.
2. Напиток по п.1, в котором циклодекстрин выбран из группы, состоящей из β-циклодекстрина, α-циклодекстрина, сульфобутилового эфира β-циклодекстрина, гидроксипропил β-циклодекстрина, произвольно метилированного β-циклодекстрина, мальтозил/димальтозил циклодекстрина.
3. Напиток по п.1, в котором циклодекстрин выбран из группы, состоящей из β-циклодекстрина и α-циклодекстрина.
4. Напиток по п.1, в котором антимикробное вещество выбрано из группы, состоящей из транс, транс-2,4 декадиенала, пропилпарабена и метоксициннамата.
5. Напиток по п.1, в котором антимикробное вещество выбрано из группы, состоящей из бутилпарабена, сорбиновой кислоты и коричной кислоты.
6. Напиток по п.1, имеющий рН от 2,5 до 5,6.
7. Напиток по п.1, имеющий рН от 2,5 до 4,6.
8. Напиток по п.1, в котором антимикробное вещество присутствует от по меньшей мере около 25 мг/л до около 250 мг/л.
9. Напиток по п.1, дополнительно содержащий секвестрант.
10. Напиток по п.9, в котором секвестрант представляет собой EDTA или EDDS или их смеси.
11. Напиток по п.1, дополнительно содержащий по меньшей мере один полифосфат или дифосфоновую кислоту.
12. Напиток по п.1, в котором общая концентрация катионов металла хрома, алюминия, никеля, цинка, меди, марганца, кобальта, кальция, магния и железа составляет 1,0 мМ или менее.
13. Напиток по п.1, в котором общая концентрация катионов металла хрома, алюминия, никеля, цинка, меди, марганца, кобальта, кальция, магния и железа составляет от 0,5 мМ до 0,75 мМ.
14. Напиток по п.1, в котором катионы калия присутствуют в концентрации 150 мг/л или менее.
15. Напиток по п.1, в котором питьевой компонент включает по меньшей мере одно из добавленной воды, сока, ароматизатора, подсластителя, подкислителя, красителя, витамина, буферного агента, загустителя, эмульгатора и агента против образования пены.
16. Напиток по п.15, в котором сок представляет собой фруктовый сок по меньшей мере одного из апельсинов, грейпфрутов, лимонов, лайма, танжеринов, яблок, винограда, клюквы, малины, черники, клубники, ананасов, груш, персиков, гранат, слив, вишни, манго, папайи, личи и гуавы.
17. Напиток по п.1, в котором напиток представляет собой газированный напиток, негазированный напиток, безалкогольный напиток, фруктовый сок, сокосодержащий напиток со вкусом и ароматом фруктов, напиток со вкусом и ароматом фруктов, энергетический напиток, изотонический напиток, спортивный напиток, напиток для здоровья и хорошего самочувствия, напиток для фонтанов, замороженный готовый к потреблению напиток, замороженный газированный напиток, жидкий концентрат, кофейный напиток, чайный напиток, молочный напиток, соевый напиток, овощной напиток, ароматизированную воду, обогащенную воду или алкогольный напиток.
| JP 2007282593 А, 01.11.2007 | |||
| WO 2008083213 A, 10.07.2008 | |||
| ДЕЗИНФИЦИРУЮЩЕЕ СРЕДСТВО | 2003 |
|
RU2246953C1 |
| JP 2007119411 A, 17.05.2007. | |||
