Настоящая заявка имеет приоритет заявки США № 61/218484, поданной 17 июня 2009 года, описание которой включено сюда путем ссылки в полном объеме.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к системам консервантов для напитков и напиткам, включающим консерванты. В частности, настоящее изобретение относится к системе консервантов для напитков с рецептурными составами, ингредиенты которых отвечают требованиям потребителей по параметрам здоровья и дружественного отношения к окружающей среде.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Множество пищевых продуктов и напитков включают химические консерванты для продления срока годности продукта, подавляющие рост микроорганизмов, вызывающих порчу (например, плесени, дрожжи, бактерии) в продукте для увеличения его срока хранения. Однако было установлено, что некоторые используемые в настоящее время консерванты оказывают негативное воздействие на здоровье и/или окружающую среду или недостаточно стабильны. Следовательно, рынок требует пищевых продуктов и напитков, не включающих эти оказывающие негативное воздействие консерванты, но все же с продленным сроком годности. Также потребитель требует присутствия натуральных ингредиентов в пищевых продуктах и напитках.
Например, традиционно в качестве консервантов в напитках используют бензойную кислоту и ее соли. Однако в некоторых напитках, в композицию которых входит витамин C, и они имеют относительно высокий pH, малая фракция бензойной кислоты и ее солей склонна к превращению в бензол (части на миллион). Тепло и свет с определенной длиной волны увеличивают скорость этой реакции, поэтому необходимо быть очень осторожным при производстве и хранении таких продуктов типа напитков, когда их ингредиентами являются и аскорбиновая кислота и бензоат. Потребление бензола с питьевой водой является большой проблемой общественного здравоохранения, и Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) и некоторые государственные органы, включая агенства в Соединенных Штатах и Европейском Союзе, установили верхний предел содержания бензола в питьевой воде, 10 м.д. (миллионных долей), 5 м.д. и 1 м.д. соответственно.
Этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA) и ее соли также являются традиционными консервантами для напитков. EDTA блокирует ионы металла и предотвращает их участие в любых химических реакциях. Повышенные концентрации EDTA токсичны для бактерий за счет блокировки необходимых микроэлементов. Относительно низкие концентрации EDTA, которые, как правило, и присутствуют в напитках, способствуют активности по меньшей мере слабых кислотных консервантов, таких как сорбиновая и бензойная кислота. Однако EDTA не биоразложима и не удаляется при обычной очистке сточных вод. EDTA главным образом является проблемой для окружающей среды из-за ее устойчивости и выраженных свойств хелатирования металлов. Широкое применение EDTA и ее медленное удаление при различных условиях привело к тому, что она имеет статус самого широко распространенного антропогенного соединения в большинстве поверхностных вод Европы. Сообщается, что концентрация EDTA в реках Европы составляет 10-100 µг/л, а концентрация EDTA в озерах составляет 1-10 µг/л. Сообщается, что концентрация EDTA в грунтовых водах США за счет сброса сточных вод составляет 1-72 µг/л, и было установлено, что EDTA является индикатором сточных вод, и более высокая концентрация EDTA соответствует более высокому проценту регенерированной воды в добывающих питьевую воду скважинах.
Другим широко распространенным консервантом для напитков являются полифосфаты. Однако полифосфаты нестабильны в водных растворах и быстро разрушаются при комнатной температуре. Разрушение полифосфатов приводит к неудовлетворительным органолептическим показателям напитков, таким как изменение их кислотности. Также под угрозу может быть поставлен срок годности напитка при снижении концентрации полифосфата.
Следовательно, настоящее изобретение относится к новым системам консервантов для применения в напитках в качестве заменителей по меньшей мере одного используемого в настоящее время консерванта, оказывающего негативное воздействие на здоровье и/или окружающую среду или недостаточно стабильного. Дополнительно, настоящее изобретение относится к новым системам консервантов для напитков с улучшенными органолептическими показателями. Дополнительно, настоящее изобретение относится к системам консервантов без бензойной кислоты и/или с пониженными концентрациями сорбиновой кислоты. Некоторые страны имеют нормативные ограничения по применению сорбиновой кислоты в пищевых продуктах и напитках, где разрешенные концентрации составляют менее таковых, требующихся для подавления роста микроорганизмов, вызывающих порчу.
СУЩЕСТВО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно одному аспекту настоящее изобретение относится к системам консервантов для напитков, включающим: пимарицин-циклодекстриновый комплекс; причем данная система консервантов предохраняет напиток в герметизированном контейнере от порчи микроорганизмами в течение по меньшей мере 16 недель.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение относится к напитку, включающему: питьевой компонент; пимарицин-циклодекстриновый комплекс, причем напиток имеет pH от 2,5 до 7,5, помещен в герметизированный контейнер и по существу не подвержен порче микроорганизмами в течение по меньшей мере 16 недель. Согласно другому аспекту настоящее изобретение относится к напитку с высокой кислотностью, имеющему pH от около 2,5 до около 5,6 или от около 2,5 до около 4,6.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение относится к системе консервантов для напитка, включающей: пимарицин-циклодекстриновый комплекс и повидон; где система консервантов для напитков предохраняет от порчи микроорганизмами напиток в герметизированном контейнере в течение по меньшей мере 16 недель.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение относится к напитку, включающему: питьевой компонент; пимарицин-циклодекстриновый комплекс и повидон, где напиток имеет pH от 2,5 до 7,5; и где напиток помещен в герметизированный контейнер и по существу не подвержен порче микроорганизмами в течение по меньшей мере 16 недель. Согласно другому аспекту настоящее изобретение относится к напитку с высокой кислотностью с pH от около 2,5 до около 5,6 или от около 2,5 до около 4,6.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение относится к системе консервантов для напитков, включающей: пимарицин-циклодекстриновый комплекс и DMDC, где система консервантов для напитка предотвращает рост микроорганизмов, вызывающих порчу в напитке, содержащемся в герметизированном (закрытом) контейнере в течение по меньшей мере 16 недель. Согласно другому аспекту настоящее изобретение относится к напитку, содержащему систему консервантов для напитка, включающую пимарицин-циклодекстриновый комплекс и DMDC.
Эти и другие аспекты, признаки и преимущества настоящего изобретения и конкретные варианты его воплощения будут ясны специалисту в области техники, к которой относится настоящее изобретение, из следующего описания и приведенных в качестве примера вариантов его воплощения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР
Фиг.1 - схема отношений гость-хозяин между пимарицином и циклодекстрином.
Фиг.2 - Уф-спектрограмма пимарицина (для оценки).
Фиг.3 - спектр пимарицина в метаноле, в воде и в комплексе с бета- и альфа- циклодекстрином.
Фиг.4 - типовое определение адгезии методом решетчатого надреза для установления толерантности к пимарицину в присутствии или отсутствии комплекса с циклодекстрином, направленное на составление группы из различных биоиндикаторов плесневых грибков.
ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к системе консервантов, в частности, подходящей для напитков с pH не более чем pH 7,5, где напиток сохраняется в течение по меньшей мере 16 недель. Система консервантов включает пимарицин-циклодекстриновый комплекс.
Настоящее изобретение по существу эффективно для предотвращения порчи напитков, которая может быть инициирована как вегетативными гифами плесени, так и спорами плесени, способными прорастать в вегетативную форму, когда они суспендированы в напитке. Формы грибов, ингибируемых системой консервантов, включают дрожжи, плесени и диморфные формы грибов, такие как Yarrowia, Candida и, возможно, Brettanomyces. Споры плесени могут быть инактивированны системой консервантов по настоящему изобретению, являющейся препятствованием их прорастанию из спор, также и из вегетативной форме плесени, препятствуя росту за счет небольшого количества репликационных циклов клетки.
Пимарицин представляет природное биоактивное соединение, которое служит для препятствования росту грибков дрожжей и плесени. Применению его антимикробного воздействия в роли консерванта для напитков изначально препятствуют ограниченная растворимость и стабильность пимарицина в водных системах. Сам по себе пимарицин способен растворяться в водных растворах в концентрации 52 мг/л. Это в 4 раза меньше, чем количество пимарицина, которое должно быть добавлено в подавляющее число различных напитков для препятствования росту плесневых грибков в течение 16 недель, ограничивающих срока годности. Кроме того, присутствие других ингредиентов, таких как кислота или сахар, дополнительно затрудняет растворение пимарицина. Только растворенный пимарицин может действовать, как консервант. Заметное образование осадка пимарицина в системе (напиток) является ясным указанием на снижение способности пимарицина подавлять рост плесени. Таким образом, продукты, содержащие пимарицин в форме осадка, нестабильны в течение всего периода требуемого срока годности.
Настоящее изобретение базируется на открытии, что пимарицин может быть скомбинирован с веществом, которое служит для повышения растворимости пимарицина без значительного ухудшения активности пимарицина. Порог растворимости пимарицина в растворе (температура 25°C) составляет около 52 мг на литр раствора, но объединение пимарицина и циклодекстрина позволяет получить содержание пимарицина в растворе в количестве по меньшей мере 500 мг на литр даже при температуре нахождения в охлаждаемой витрине (температура 8-10°C). Дополнительно, пимарицин сохраняется в растворе не в форме осадка. Таким образом, сохраняются качественные характеристики продукта. Стабилизация продукта на период 16 недель без ухудшения качественных характеристик продукта значительно отличает применение по настоящему изобретению от других способов использования пимарицина в качестве консерванта для напитков. Минимальная начальная самостоятельная концентрация пимарицина, необходимая для консервирования продукта в течение 16 недель, составляет 400 мг пимарицина на литр.
Известно, что когда натрий (Na+) и хлор (Cl-) находятся в определенных соотношениях, они взаимодействуют таким образом, что в результате образуется соль (хлорид натрия), вещество, которое обладает химическими и физическими характеристиками, отличающимися от таковых у составляющих ее компонентов. Аналогично, пимарицин и циклодекстрин, когда присутствуют в подходящем соотношении и концентрации, самопроизвольно взаимодействуют с образованием клатрата, комплекса или структуры, которая объединяет характеристики обоих клатрата и комплекса. Клартат-комплекс обладает химическими и физическими характеристиками, отличающимися от этих двух компонентов. Таким образом, химическая структура пимарицина-циклодекстрина отличается от только одного пимарицина. Также взаимодействие между циклодекстрином и пимарицином отличается от такового между поверхностно-активным веществом (растворитель), где взаимодействие «гость» и «хозяин» в результате приводит к образованию инкапсулята мицеллы. Здесь гидрофобные взаимодействия диктуют, что гость в значительной степени будет погружен в гидрофобный центр мицеллы. При образовании комплекса с циклодекстрином пимарицин все еще доступен для основной массы раствора и для поверхности микроорганизмов.
Подводя итог, следовательно, пимарицин является биоактивным компонентом, служащим для предотвращения роста грибков дрожжей и плесени, и циклодекстрин служит для поддержания относительно однородного распределения пинарицина в общем объеме, занимаемом напитком. Используемый в описании настоящей патентной заявки термин «относительно однородное распределение» означает гомогенное, как принято при использовании классических или традиционных методов аналитической химии. Биоактивный компонент может рассматриваться в качестве «гостя», и агент, служащий для поддержания однородного распределения гостя, является «хозяином». Гость может взаимодействовать с хозяином одним из двух путей. Когда возникает соединение, поскольку переходит заряд, или образуется коардинированная ковалентная связь, то это соединение является комплексом. Например, когда гость просто четко помещается в полость, обеспечиваемую хозяином, соединение представляет клатрат. Большинство соединений гость-хозяин представляют комбинацию двух феноменов. Соединения между пимарицином и молекулой циклодекстрина вероятно вызваны обоими взаимодействиями. На Фигуре 1 схематически показан вероятный порядок соединения гость-хозяин между пимарицином и циклодекстрином.
Комплекс отличается от инкапсуляции. Под обозначением «CD» подразумевается молекула циклодекстрина, а под обозначением «P» подразумевается пимарицин, природа комплекса между циклодекстрином и пимарицином может быть представлена следующим образом при использовании сокращений CDn: Pn, где индекс n - число или CD или P, которые участвуют в комплексе. Когда одна молекула CD образует комплекс с одной молекулой P, комплекс представлен как 1:1 применительно к CD& P и при использовании сокращений комплекс может быть указан как CD1P1. В большинстве случаев форма CD1P1 будет преобладать, но могут иметь место незначительные вариации соотношений. Примеры других форм комплексов включают CD1:P2, CD1:P3, или CD2:P1, CD3:P1 или CD2:P2 и CD3P3. Из-за молекулярных размеров пимарицина относительно циклодекстрина большая часть структуры пимарицина выступает из комплекса (См. Фиг.1 для пояснения комплекса). Комплекс может рассматриваться как ракетка (пимарицин), сжатая в руке (циклодекстрин). Следовательно, преобладающим комплексом скорее всего будет CD1:P1.
Другим общеизвестным названием пимарицина является натамицин. Систематическим названием натамицина по IUPAC является (IR, 3S, 5R, 7R, 8E, 12R, HE, 16E, 18E, 20E, 22R, 24S, 25R, 26S)- {[3S, 4S, 5S, 6R)-4-амино-3,5-дигидрокси-6-метилоксан-2-ил]окси}-1,3,26 тригидрокси-12-метил-10-оксо-6, 11,28 - триоксатрицикло[22.3.1.05,7] октакоза - 8,14,16,18,20 пентаен-25-карбоновая кислота. Второе название для пимарицина по IUPAC (C33H47NO13) является 22-[(3 амино-3,6-дидеокси-B-D-маннопиранозил) - окси]-1,3,26-тригидрокси-12-метил-10-оксо-6,11,28-триоксатрицикло [22.3. 1.05,7] октакоза - 8,14,16,18,20 пентаен-25-карбоновая кислота. Пимарицину присвоен номер CAS 7681-93-8. Он разрешен для применения по меньшей мере в некоторых пищевых продуктах (например, европейский номер пищевой добавки E235 (консервант) и E1 201 (стабилизатор)), и рекомендованная ADI (допустимая дневная доза) составляет 0-0,3 мг/кг массы тела.
Пимарицин является эффективным противогрибковым агентом (дрожжи и плесени), и он имеет ограниченное разрешение для применения в пищевых продуктах. Соединение функционирует через взаимодействие с грибковым стероидом, известным как эргостерол, вещество, присутствующее только в грибках. Следовательно, пимарицин не оказывает токсического воздействия на животное в целом или на исследуемые культуры тканей. Дополнительно, доказано, что продукты деградации пимарицина не токсичны. Продукты деградации пимарицина незначительно отличаются от продуктов деградации холестерина. Деградация, если она вообще происходит, незначительна при температуре ниже 37°C.
Пимарицин представляет белое вещество без вкуса и запаха. Антимикробная активность стабильна по меньшей мере при кратковременном воздействии температуры 120°F(48,8°C) и не разлагается с заметной скоростью до достижения температуры 356°F(180°C). К сожалению, как указанно выше, пимарицин по существу нерастворим в водных растворах. Его растворимость в чистой воде (температура 25°C) составляет только 0,052 мг/мл (52 мг/л) при pH около 6,4 (Пимарицин имеет единственную карбоксильную группу, которая приводит к кислотному показателю).
Пимарицин присутствует в напитке по меньшей мере от около 25 мг/л до около 400 мг/л, по меньшей мере от около 25 мг/л до около 250 мг/л, по меньшей мере от около 50 мг/л до около 200 мг/л, или по меньшей мере от около 75 мг/л до около 150 мг/л.
Присутствие других растворимых компонентов (сахара, витамины и тому подобное) и pH иной, чем 6,4 оказывают на растворимость, как правило, негативное воздействие. Пимарицин сам по себе является недостаточно растворимым в напитке, чтобы функционировать в качестве консерванта для напитка. Например, результаты теста указывают на порог растворимости, равный только 20 мг/л пимарицина при температуре 25°C при pH 3,4 и 10 мг/л при температуре 4°C и при pH 3,4 в напитке из яблочного сока при 12 Brix. Пимарицин недостаточно растворим в напитке, чтобы функционировать в качестве консерванта для напитка как такового. Дополнительно, при естественном пороге растворимости для пимарицина он не может функционировать с другими дополнительными консервирующими веществами, оказывающими воздействие на физические органолептические показатели или ввиду обязательных нормативных ограничений на использование этих дополнительных антимикробных агентов. Например, коричная кислота является по существу хорошим вспомогательным консервантом, если может быть использована в концентрации 30 мг/л или менее, когда ее влияние на вкус может быть смягчено. 30 мг/л коричной кислоты в комбинации с 10 мг/л пимарицина является неэффективной консервирующей комбинацией. Однако 30 мг/л коричной кислоты в комбинации уже с 200 мг/л пимарицина значительно эффективнее.
Дополнительно, может быть необходимо использовать относительно высокую начальную концентрацию пимарицина для компенсации деградации, которая происходит, когда на пимарицин воздействует УФ свет. Если не указано иное, может быть необходимо ввести пимарицин в начальной концентрации, которая немного превосходит минимальную концентрацию, требуемую для подавления роста (при отсутствие УФ света) для гарантии достаточного количества пимарицина в течение срока годности продукта. Напомним, что компоненты деградации пимарицина не токсичны и также не вызывают изменений органолептических показателей продукта. Также эта проблема может быть решена помещением в напитке УФ блокаторов или веществ, абсорбирующих УФ.
Растворимость любого соединения, включая пимарицин, не является абсолютной растворимостью, и растворимость может значительно варьировать как функция pH, температуры, молярной концентрации ионов и концентрации других растворенных веществ (таких как растворитель). В конкретном случае растворимость в воде при температуре 25°C (стандартное измерение растворимости) является принятой величиной растворимости для пимарицина, составляющей 0,052 мг/мл (52 µг/мл). Такой раствор, как ожидается, будет иметь pH 5-7,5 исходя на наблюдений, что 1% суспензия пимарицина в деминерализованной воде имеет такой pH.
Другим компонентом комплекса является циклодекстрин. Некоторые циклодекстрины являются натуральными веществами. Циклодекстрины часто используют в фармацевтической и косметической промышленности в комплексных лекарственных средствах. Циклодекстрин может усиливать растворение, усиливать растворимость или усиливать эффективность защиты вещества от вредоносных химических реакций или обеспечивать смягчение воздействия на органолептические показатели химического вещества в комплексе с циклодекстриновыми консервантами. Например, нежелательный вкус никотина смягчается комплексом с циклодекстринами, что позволяет использовать вещество в фармакологических композициях для уменьшения тяги к сигаретам. Дополнительно, циклодекстрины могут снизить предполагаемое или наблюдаемое давление пара летучих веществ, с которыми он образует комплекс.
Авторы настоящего изобретения не ожидали, что пимарицин образует такой комплекс с циклодекстрином, который подойдет для применения в качестве консерванта для напитков. Во-первых, как было указано выше, пимарицин является большой молекулой относительно полости циклодекстрина. Во-вторых, пимарицин нуждается в комплексе с циклодекстрином в количестве, достаточном для того, чтобы выступать в роли консерванта. В третьих, пимарицин нуждается в том, чтобы оставаться стабильным в течение периода времени, необходимого для функционирования в качестве консерванта и не оказывать негативного воздействия на вкус или другие органолептические показатели продукта. В литературе приводится много данных об общей химической нестабильности пимарицина в растворе. В четвертых, пимарицин в значительной степени не перемещается из циклодекстрина в другие ингредиенты напитка. Перемещение в значительном количестве приводит к осаждению пимарицина, и это неприемлемо с точки зрения восприятия потребителем. Наконец, молекула пимарицина должна «выделяться» из комплекса в присутствии микроорганизмов, вызывающих порчу, и затем необратимо связываться с микроорганизмом предпочтительно возвращению в состояние комплекса с циклодекстрином.
Циклодекстрины представляют собой циклические олигосахариды (сахара) с полой конусообразной структурой, такой же, как у пончика. Циклодекстрин является водорастворимым углеводом, имеющим область центрального ядра, которое в значительной степени гидрофобно. Химические реагенты обладают определенными физическими свойствами, а именно размер, гидрофобность, полярность и площадь поверхности, которые могут стать причиной взаимодействия с функциональными группами, расположенными в полой части циклодекстрина таким образом, что молекулы охватываются кольцом или пончиком циклодекстрина. Часто это взаимодействие служит для маскировки одной или более физической или химической характеристики гостевой молекулы. До такой степени, что маскирует характеристики, нежелательные для конкретной функции, комплекс дает преимущество по сравнению с молекулой, не входящей в комплекс. Здесь циклодекстрин описан как лиганд или хозяин, а молекула, взаимодействующая с циклодекстрином, является гостем или растворяемым веществом. Соотношение хозяина к гостю, как правило, составляет 1:1 или 2:1, но также возможны другие соотношения.
Хотя химия циклодекстрина хорошо известна, между экспертами в этой области существует ограниченная степень взаимопонимания, как предсказать, будут ли молекулы взаимодействовать с молекулой циклодекстрина с образованием комплекса, и в отношении степени взаимодействия. Гораздо меньше существует понимания относительно степени, до которой комплекс может преодолевать конкретные недостатки молекулы гостя в отношении заданного конечного результата. Еще меньше понимания того, как комплекс (хозяин и гость) взаимодействует с другими компонентами, содержащимися в системе. В силу этих фактов определенная здесь взаимосвязь хозяин-гость является уникальной и неочевидной для применения в качестве консервантов.
Циклодекстрин и пимарицин соединяются вместе таким образом, что образуют комплекс. Хотя пимарицин представляет гораздо большую молекулу и неполностью подходит в ядро циклодекстрина, определенная часть цепочек пимарицина взаимодействует с циклодекстрином таким образом, что усиливает растворимость пимарицина в воде.
Как правило, комплекс существует при соотношении пимарицина к циклодекстрину 1:1. Однако возможны другие соотношения, включая 1:2, 1:3, 1:4, 2:1, 2:3, и 3:1. Типичные циклодекстрины приведены далее в Таблице В. Связывание пимарицина с альфа-, бета- и гамма- циклодекстрином считается прогнозируемым из-за связывания пимарицина с любым типом циклодекстрина, поскольку все циклодекстрины происходят из этих 3 форм. Если вещество связывается с бета-циклодекстрином, оно не должно связываться менее прочно с модифицированными формами бета-циклодекстрина.
Формы циклодекстринов, являющиеся типичными для всех форм циклодекстринов
При нахождении в комплексе пимарицин способен демонстрировать различные характеристики, свойственные для тех же соединений, состоящих в комплексе. Характеристики, которые могут быть продемонстрированы пимарицином в комплексе с соединениями, приведенными в Таблице A или B, включают 1) повышенную антимикробную активность соединений по сравнению с формой, свободной от химических реагентов, 2) повышенную растворимость пимарицина в водных суспензиях, когда он состоит в комплексе с циклодекстрином, 3) повышенную противогрибковую активность, достаточную для предотвращения роста и порчи напитков с pH менее чем 6 в течение периода времени, равного 16 неделям или более, и 4) повышенную стабильность пимарицина в напитках.
В одном аспекте настоящего изобретения система консервантов для напитков включает пимарицин в концентрации по меньшей мере 100 мг/л, которая достигается благодаря комплексу, образованному с циклодекстрином. Как правило, рецептурные составы напитков разрабатывают таким образом, что начальная концентрация пимарицина составляет 350-400 мг/л. Эта целевая начальная концентрация будет компенсировать деградацию, которая может произойти при отсутствии УФ блокаторов или компонентов напитка, поглощающих УФ. Например, маловероятно, что обогащенные водные напитки будут содержать вещества, поглощающие УФ, которые защищают циклодекстрин.
pH напитка может быть любым pH 2,5-7,5. Активность пимарицина в значительной степени независима от pH 2,5-6,0. При pH выше 6,0, активность немного снижается, но это может быть компенсировано добавлением немного более высоких концентраций пимарицина. Типичные пределы pH составляют от 2,5 до 6, от 2,5 до 5,6, и от 2,5 до 4,6.
Другим дополнительным компонентом к пимарицину и циклодекстрину может быть повидон (поливинилпирролидон) (CAS 9003-39-8). Другие официальные названия включают гомополимер 1- винил-2-пирролидона, поли [1-(2-оксо-1-пирролиднил)этилен], кросповидон и 1-винил-2-пирролидинон-полимер. Сокращения и другие общеизвестные названия включают PNVP, повидон и поливидон. Повидон представляет полимер винилпирролидона. Как таковой он может быть получен с различной длиной за счет добавления последующих мономерных единиц. Как правило, повидон получают из смеси полимеров с незначительно отличающейся длиной, где средняя длина и пределы могут быть установлены при использовании аналитических методов. Это характерно для поиска коммерческих препаратов, которые характеризуются различной средней длиной или различными пределами средних длин или обоими.
Повидон указан, как суспендирующий материал или агент. Также повидон проявляет характеристики веществ, известных как гидротропы. Как таковой повидон может быть использован как средство для увеличения порога растворимости множества соединений и лекарственных средств. Используемый в описании настоящей патентной заявки термин «увеличение порога растворимости» означает, что верхний предел растворимости повысился для вещества, которое растворено в растворе, главным образом состоящем из воды (водная система). Литр чистой воды имеет концентрацию воды, равную 55,5 моль на литр или 1000 г/л. Вода остается главным компонентом в напитке даже после замещения некоторого количества воды ингредиентами напитка.
Однако трудно прогнозировать, можно ли использовать повидон для повышения растворимости биоактивного вещества без снижения его биоактивности. Хотя агенты, увеличивающие растворимость, могут улучшать растворимость активного соединения, они могут оказывать воздействие на активность активного соединения, делая такое соединение неэффективным. Дополнительно, компоненты напитка могут быть перемещены из комплекса с повидоном, что в результате приводит к выпадению осадка.
Не желая быть ограниченными какой-либо теорией, авторы настоящего изобретения считают, что повидон может замедлить образование взаимодействия пимарицин-пимарицин, способствуя, таким образом, взаимодействию пимарицин-циклодекстрин. Дополнительно повидон может служить для ингибирования взаимодействий между двумя или более состоящими в комплексе циклодекстрин:пимарицин. Эффективное количество повидона добавляют для способствования растворимости пимарицина, замедляя образование взаимодействий пимарицин-пимарицин и/или способствуя взаимодействиям пимарицин-циклодекстрин. Как правило, количество добавленного повидона составляет от 0,5 масс.% до 10 масс.% от общей массы напитка.
В рецептурный состав консерванта по настоящему изобретению может быть добавлен диметил дикарбонат.
Диметилл дикарбонат (DMDC) эффективен только в отношении бактериальных и грибковых организмов, находящихся в вегетативном состоянии. DMDC не активен против спорового состояния организмов. Многие типы вызывающих порчу организмов способны трансформироваться между вегетативным и споровым состояниями. Споры являются латентными структурами, состоящими из твердого покрытия, которое включает специфические остатки вегетативной структуры, требующиеся организму для обеспечения повторного роста (проращивание). Споровое состояние обеспечивает защиту от химических и физических агентов, являющихся летальными для вегетативных форм.
DMDC быстро разлагается в водных системах, и скорость деградации настолько высока, что нет шансов для воздействия остаточного DMDC на споры плесени; как таковые споры, как правило, начинают прорастать в течение от 1 до 2 часов после того, как окажутся в напитке (споры являются контаминантами в виду взаимодействия с пищевым продуктом, контактирующим с поверхностью упаковочного материала). Следовательно, DMDC не может быть использован как самостоятельный консервант, поскольку он не действует против спор плесени, и он разрушается прежде, чем сможет оказать воздействие на какие-либо споры, которые проросли в продукте.
Производители DMDC указывают на то, что концентрация DMDC, требуемая для стабилизации напитка в течение 16 недель против проросших вегетативных форм дрожжей, плесени и бактерий, составляет по меньшей мере 250 мг/л. Это установленные законом пределы для использования в США. В настоящем изобретении DMDC используют в концентрации, составляющей от 75 мг/л до 250 мг/л, как правило, от около 100 мг/л до около 200 мг/л.
Следует отметить, что пимарицин является относительно толерантным к кратковременному воздействию тепла, и за рамки настоящего изобретения не выходит применение комплекса пимарицин-циклодекстрин совместно с термическим процессом. После термической обработки, разрушающей вегетативные формы грибков и бактерий, присутствующий пимарицин будет направлен на прорастающие споры плесени. Как правило, термическая обработка проводится в течение 2 минут при температуре 140°F(60°C), этого достаточно для обеспечения коммерчески стерильного по бактериям, вегетативным дрожжам и плесени продукта. Пимарицин разлагается при температуре 356°F(180°C).
Аспекты по настоящему изобретению относятся к сохранению широкого ряда напитков от порчи, вызываемой дрожжами, плесенями и широким рядом бактерий, устойчивых к кислоте. Напитки имеют pH вплоть до 7,5, в частности вплоть до 5,6, такой как от 2,5 до 5,6, от 2,5 до 4,6 или от 2,6 до 3,8. Сохранение продукта может быть достигнуто за счет добавления химических агентов, описанных здесь, также можно добавить к воздействию химических реагентов чисто физические формы сохранения, такие как нагревание, излучения с различными длинами волн, давление или их комбинация.
В растворе как таковой пимарицин будет проявлять pH. Аналогично, смесь пимарицина, циклодекстрина и повидона (система консервантов) в воде будет проявлять pH. Однако pH самой системы консервантов не является особенно значимым. В напиток будет добавлено только очень малое ее количество, и pH напитка будет доминировать. pH напитка, содержащего систему консервантов, может быть отрегулирован до любого конкретного показателя.
Пимарицин-циклодекстриновый комплекс может быть дополнен присутствием других веществ, обладающих известной антимикробной активностью. Комбинирование двух или более антимикробных веществ в одном рецептурном составе позволяет обеспечить «эффект множества препятствий», где множество метаболических процессов подавляется до степени, когда организм не способен расти и репродуцироваться. Вместе с пимарицином могут быть использованы такие вещества, как секвестранты, органические кислоты и феноловые соединения, такие как терпены.
Система консервантов для напитка дополнительно может включать сорбиновую кислоту, коричную кислоту, соль коричной кислоты или смесь сорбиновой и коричной кислот, щелочные соли сорбиновой кислоты (K+, Na+) и/или щелочные соли коричной кислоты (K+, Na+), что в результате приводит к определенным концентрациям коричной и сорбиновой кислоты, как определено pH готового напитка.
Система консервантов для напитка дополнительно может включать биоразложимый секвестрант, выбранный из группы, состоящей из этилендиамина-N,N'-диянтарной кислоты (EDDS), этилендиамина-N,N'-этантетракарбоновой кислоты (EDDM), этилендиамина- N,N'-диглутаровой кислоты (EDDG) и их смесей, и pH 5,8 или менее; где система консервантов для напитка предохраняет напиток от порчи микроорганизмами в герметизированном контейнере в течение по меньшей мере 16 недель.
Система консервантов для напитка дополнительно может включать гексаметафосфат натрия (SHMP), кислого натрия метафосфат (SAMP) или смесь SHMP и SAMP до заданного общего количества. При пределах pH от 2,5 до 5,8, SAMP и SHMP могут замещать друг друга при соотношении 1:1 без снижения антимикробного воздействия. Замещение одного на другое часто вызывает проблемы с сенсорным восприятием, в частности «ощущением во рту при потреблении».
Система консервантов для напитка дополнительно может включать фосфонат до заданного общего количества, где композиция содержит любое количество типов фосфонатных структур таким образом, что достигается общее количество фосфоната.
Система консервантов для напитка дополнительно может включать бис-фосфонат до заданного общего количества, где композиция содержит любое количество типов бис-фосфонатных структур таким образом, что достигается общее количество бис-фосфоната.
Система консервантов для напитка дополнительно может включать N- бис-фосфонат до заданного общего количества, где композиция содержит любое количество типов N-бис-фосфонатных структур, таким образом, что достигается общее количество бис-фосфоната.
Система консервантов для напитка дополнительно может включать акцепторы радикалов (антиоксидант), такой как аскорбиновая кислота, где антиоксидант акцептор радикалов играет определенную роль в качестве компонента системы консервантов для напитка.
В некоторых приведенных выше в качестве примера вариантах воплощения настоящего изобретения для стабилизации химических ингредиентов может возникнуть необходимость в присутствии EDTA. Когда ее добавляют для этой цели, она будет выполнять непредназначенную вторую роль, она будет выполнять роль непредназначенного антимикробного консерванта. Для выполнения роли стабилизатора химических ингредиентов необходимо присутствие EDTA в количестве более чем 30 мг/л или количество EDTA, используемой вместо биоразложимых секвестрантов, не должно превышать 45 mg/L.
Как правило, система консервантов для напитка по настоящему изобретению должна 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 использование воды при периодическом способе получения продукта, 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.
В уровне техники, предшествующем изобретению, как правило, термины «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 варьироваться 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 в описании настоящей патентной заявки термины «сохранять», «консервант» и «сохранение» относятся к пищевому продукту или напитку, защищенному от микроорганизмов, или к композиции, способной остановить или полностью предотвратить рост микроорганизмов, вызывающих порчу в течение периода времени по меньшей мере 16 недель. Этот период времени требуется для транспортировки напитка от места производства через дистрибьюторную сеть до потребителя. На отсутствие порчи указывает отсутствие свидетельств роста микроорганизмов, вызывающих порчу (мутность, определение количества жизнеспособных микроорганизмов, определение количества микроорганизмов прямым подсчетом под микроскопом или другие стандартные методы подсчета), а также отсутствие каких-либо заметных изменений свойств продукта, которые могли бы быть естественным образом отнесены к метаболизму организмов, вызывающих порчу.
Используемый в описании настоящей патентной заявки термин «подавлять» относится к остановке или полному предотвращению.
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 в описании настоящей патентной заявки термин «минимальная подавляющая концентрация» (MIC) является следующим термином, для которого нет стандартного периода времени. В области медины MIC часто используют для обозначения концентрации вещества, которое значительно ингибирует рост однотипных микроорганизмов по сравнению с положительным контролем без вещества при инкубации в течение ночи (см. Wikipedia). Однако остальное научное сообщество приняло термин MIC в значении любых условий периода инкубации и степени подавления.
Даже в области медицины признается, что показатель MIC наблюдаемый в течение периода 24 часов инкубации может не быть таким же показателем, наблюдаемым за 48 часов или более. Иначе говоря, вещество может демонстрировать наблюдаемый MIC в течение первых 24 часов эксперимента, но после 48 часов демонстрирует незначительный MIC по сравнению с положительным контролем.
Напитки по настоящему изобретению включают оба типа, как негазированные, так и газированные напитки. Используемый в описании настоящей патентной заявки термин газированный напиток относится к напитку, включающему 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 в описании настоящей патентной заявки 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 (0,0455 М) 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 в описании настоящей патентной заявки 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 заболеваниях.
Используемый в описании настоящей патентной заявки 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. Неограничивающие 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 негазированные. Используемый в описании настоящей патентной заявки термин «сокосодержащие напитки» или «соковые напитки» относится как к негазированным, 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 в описании настоящей патентной заявки термин «растительный» включает в объем понятия как плодовую, так и неплодовую 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, персиков, 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.
Настоящее изобретение может быть использовано для сохранения рецептурного состава, по существу состоящего на 100% из сока, но продукт не может быть указан как состоящий на 100% из сока. Настоящее изобретение может быть использовано в продуктах, содержащих сок, где концентрация сока составляет менее 100%. Снижение концентрации сока до менее чем 10%, как правило, позволяет снизить концентрации используемых консервантов. 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. Для получения напитка по настоящему изобретению может быть использован любой сок. Если желательно получить концентрат напитка, фруктовый сок концентрируют при использовании традиционных средств от около 12 Brix до около 65 Brix. Концентраты напитков, как правило, 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 из кислоты, когда кислота растворяется (pkA). Любой раствор с измеряемым pH 0-14 обладает некоторой концентрацией свободных протонов, как это отражено путем измерений или вычислений. Однако эти растворы с pH ниже 7, как правило, считаются кислыми, а таковые с pH выше 7 считаются основными. Подкислитель может представлять собой органический или неорганический. Неограничивающие примеры неорганических кислот представляют фосфорные кислоты. Неограничивающие примеры органических кислот представляют лимонную, яблочную, аскорбиновую, винную, молочную, глюконовую и янтарную кислоту. Неограничивающие 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 вплоть до pH 7,2. Для напитков с высокой кислотностью настоящее изобретение не ограничивается типом подкислителя, используемого для подкисления продукта. 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 (баланс электролитов) 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, обогащенных жирорастворимыми витаминами. Неограничивающие 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 инактивированны в процессе технологической обработки. Также жирорастворимые витамины могут быть добавлены в нутритивных дополнительных количествах, то есть в количествах для 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.
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. 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, полученные из бобов, орехов, кожуры, корней и листьев. Также в объем понятия термина «растительный ароматизатор» входят синтетически полученные ароматизаторы для имитации растительных ароматизаторов, полученных из 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 из натуральных источников.
Также могут быть использованы искусственные ароматизаторы. Неограничивающие примеры искусственных ароматизаторов включают шоколад, клубнику, ваниль, колу, или искусственные ароматизаторы, имитирующие натуральный вкус и аромат, могут быть использованы для составления рецептурного состава негазированных 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: Функция микробиологического сохранения по настоящему изобретению в напитке, в рецептурный состав которого входит сок прямого отжима, не зависит от типа и концентрации подсластителей. Подсластитель может представлять собой любой подсластитель, традиционно используемый в напитках. Подсластители, подходящие для применения в различных вариантах воплощения напитков по настоящему изобретению, приведенных здесь, включают калорийные и некалорийные, натуральные и искусственные или синтетические подсластители. 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. Подходящие некалорийные подсластители и комбинации таких подсластителей выбирают для достижения заданных питательных характеристик, профиля вкуса для напитков, ощущения во рту при потреблении и других органолептических факторов. Некалорийные искусственные подсластители, подходящие по меньшей мере для определенных приведенных в качестве примера вариантов воплощения настоящего изобретения, включают, например, подсластители на основе пептидов, например аспартам, неотам и алитам, и подсластители на непептидной основе, например сахарин натрия, сахарин кальция, ацесульфам калия, цикламат натрия, цикламат кальция, неогесперидин дигидрохалкон и сукралозу. В конкретных приведенных в качестве примера вариантах воплощения настоящего изобретения в напитке в качестве подсластителя используют аспартам, или один или с другими подсластителями. В других конкретных приведенных в качестве примера вариантах воплощения настоящего изобретения подсластитель включает аспартам и ацесульфам калия. Другие некалорийные подсластители, подходящие по меньшей мере для конкретных приведенных в качестве примера вариантов воплощения настоящего изобретения, включают, например, сорбит, маннит, ксилит, глицирризин, D-тагатозу, эритрит, мезоэритрит, malitol (может быть maltitol - мальтит), мальтозу, лактозу, фруктоолигосахариды, порошкообразный ло хан го, могрозид V, глицирризин, гликозиды стевиола, например, ребаудиозид A, ребаудиозид B, ребаудиозид C, ребаудиозид D, ребаудиозид E, стевиолбиозид, стевиозид, дулкозид A и тому подобное, экстракт Stevia rebaudiana, ацесульфам, аспартам, другие дипептиды, цикламат, сукралозу, сахарин, ксилозу, арабинозу, изомальт, лактит, мальтит, трегалозу, рибозу, монатин, и белковые подсластители, такие как тауматин, монеллин, браззеин, D-аланин, и глицин, родственные соединения и смеси любых из них. Специалист в области техники, к которой относится настоящее изобретение, принимая во внимание преимущества этого описания, может выбрать подходящие некалорийные и калорийные подсластители и их комбинации. 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.
Как указано выше, на Фиг. 1 приведена возможная схема комплекса между циклодекстринами и пимарицином. Схема является теоретической и в основном базируется на том факте, что карбоновая кислота и аминогруппы придают полярность на конце (край) пимарицина, который предпочтительно взаимодействует с водной частью растворителя. Противоположный конец (край) пимарицина более гидрофобный и имеет размер (радиус Ван-дер-Ваальса + длина связи), который должен легко позволять вхождение в оба β- и γ- циклодекстрины. Более мелкая фракция пимарицина подходит для молекулы альфа циклодекстрина. Настоящее изобретение не ограничивается этой теоретической схемой. Прямым доказательством образования комплекса является различие в относительной растворимости пимарицина в присутствии циклодекстрина по сравнению с порогом растворимости в отсутствии циклодекстрина. Существует множество аналитических инструментов для определения концентрации пимарицина, но самой простой является спектросакопия в УФ видимой области.
На Фиг. 2 можно видеть, что пимарицин демонстрирует отличающийся профиль УФ абсорбции. Подразумевается, что пики 1, 2 и 3 обусловлены сопряженным хромофором, который является результатом полиеновой (все транс тетраены) структуры, как выделено (пунктирным прямоугольником). Циклодекстрины (альфа, бета и гамма) незначительно абсорбируют УФ свет в области 280-340 нм, и, таким образом, легко определить концентрацию пимарицина в растворе или в комплексе через основное применение закона Beers.
На Фиг. 3 приведен спектр пимарицина в метаноле, пимарицина в комплексе с α-циклодекстрином или β-циклодекстрином и пимарицина в воде. При близком рассмотрении спектров обнаруживаются два фактора, позволяющие предположить наличие комплекса между циклодекстрином и пимарицином. Во-первых, относительно пимарицина в воде пимарицин в метаноле и пимарицин в присутствии циклодекстринов демонстрирует слабый голубой сдвиг (гипогохромный) пика 3. Во-вторых, отношение высоты пика 2 к 1 изменяется для пимарицина в метаноле или в комплексе с циклодекстрином по сравнению с водой. Аналогично, но менее выражено изменение отношения высоты пика между комплексом циклодекстрин-пимарицин и пимарицином в воде. Оба изменения в отношении высоты пика и голубого сдвига указывают на образование комплекса между пимарицином и циклодекстрином. Самое главное, пимарицин в комплексе с циклодекстрином присутствует в значительно большем количестве, чем может быть достигнуто в отсутствие циклодекстрина (на этой фигуре не показаны относительные максимальные концентрации. Для целей такого представления растворы комплекса α-циклодекстрин-пимарицин и пимарицин в воде разводят 10-кратно, а растворы пимарицина в метаноле и в комплексе с β-циклодекстрином разводят 100-кратно).
На Фиг. 4 показано типовое определение адгезии методом решетчатого надреза для установления толерантности к пимарицину в комплексе с циклодекстрином, направленное на составление группы из различных биоиндикаторов плесневых грибков. Как правило, напиток получают в двух аликвотах, одна с и другая без пимарицина. Две аликвоты могут быть смешанны вместе в различных пропорциях для получения различных концентраций пимарицина. В этом конкретном примере пимарицин тестируют в отсутствии циклодекстрина, и, таким образом, порог растворимости в напитке при pH 3,4 составляет около 20 м.д. Образцы, демонстрирующие рост, отличаются от образцов, свободных от роста после 16 недель: сплошные по сравнению с открытыми точками, соответственно.
ПРИМЕР 1
Согласно данным, приведенным в литературе, пимарицин демонстрирует порог растворимости в воде около 52 м.д. Как правило, органические кислоты менее растворимы при более низком pH, за счет протонирования различных групп карбоновых кислот. Наличие карбоксильной группы при углероде 24 в углеродном скелете пимарицина будет предсказуемо снижать растворимость пимарицина еще больше, когда он находится в кислой среде. Эти факты согласуются с выводами, что порог растворимости пимарицина в напитке высокой кислотностью на водной основе составляет около 20 м.д. (25°C) и 10 м.д. в том же напитке при температуре 4°C. Следующий пример демонстрирует неспособность пимарицина подавлять порчу при концентрации пимарицина, ограниченной его естественным порогом растворимости (самостоятельная концентрация).
Негазированный напиток с 2% содержанием сока с pH 3,4 и около 12 Brix получают комбинированием следующих ингредиентов.
Препарат напитка делят на две аликвоты. В одну аликвоту добавляют пимарицин (0,003% или 30 м.д.). Препарат, содержащий пимарицин, перемешивают в течение 24 часов при комнатной температуре, чтобы гарантировать максимальную растворимость пимарицина. Затем препарат фильтруют через 0,22 микрон фильтр для удаления не растворившейся фракции пимарицина. Конечная концентрация пимарицина, определенная спектрофотометрически, составляет 20,0 м.д.
Аликвоту напитка, содержащего пимарицин и препарат без пимарицина (также стерилизованный посредством фильтра), смешивают в различных соотношениях, таким образом, достигаются концентрации пимарицина от 0 до 20,0 м.д. Затем каждый из 24 препаратов поровну делят на 8 пробирок с получением 192 образцов. Затем в каждую пробирку, содержащую напиток, отдельно инокулируют споры каждого из 7 различных видов плесени таким образом, что каждая плесень будет расти при всех концентрациях пимарицина. Для каждой концентрации пимарицина 8-я пробирка выступает в качестве негативного контроля. Пробирки укупоривают для предотвращения испарения влаги. Затем образцы инкубируют при температуре 25°C в течение 16 недель или до тех пор, пока образцы не продемонстрируют видимые свидетельства роста плесени.
Используют споры плесени следующих организмов. Aspgergillus niger, выделенных из isolate of Pepsi; ATCC штамм 90900 (Talaromyces spectabilis), ATCC штамм 48441 (Pencillium galbrum), ATCC 24088 (Byssochlamys fulvaX ATCC 96468 (Neosartorya fischeri), ATCC штамм 96463 (Talaromyces flavus) и ATCC штамм ATCC 10512 (Talaromyces flavus var. flavus). Каждый тип спор имеет концентрацию спор 20 спор на миллилитр.
Как видно из Таблицы 1, большая часть плесени (>50%) способна расти при самой высокой концентрации пимарицина в растворе. Результаты позволяют предположить, что пимарицин при своем естественном пороге растворимости демонстрирует узкий спектр воздействия. Используемый в описании настоящей патентной заявки термин «спектр» относится к типам организмов (род и вид), чувствительных к пимарицину. Применение узкому спектру антимикробного воздействия в качестве консерванта для пищевого продукта или напитка находится редко. Как правило, для того чтобы быть эффективными в качестве консерванта в пищевом продукте или напитке, антимикробные соединения должны обладать относительно широким спектром воздействия. В этом случае широкий спектр подразумевает, что вещество эффективно для подавления роста достаточно большой фракции грибков дрожжей и плесени, и что эта точка устанавливается тестированием репрезентативных штаммов, видов и родов.
Следовательно, результаты исследований, приведенные в Таблице 1, не поддерживают использование пимарицина в качестве самостоятельного консерванта для негазированного напитка.
ПРИМЕР 2
При комнатной температуре пимарицин демонстрирует порог растворимости в воде около 20 м.д. при комнатной температуре (25°C) и 10 м.д. в том же самом напитке с высокой кислотностью и pH 3,4 при температуре 4°C. Если усилить растворимость пимарицина, то он будет подавлять широкий ряд вызывающих порчу организмов. Другими словами, спектр пимарицина может быть расширен при повышении растворимости пимарицина в растворе. Следующий пример иллюстрирует широкий спектр эффективности пимарицина, когда он присутствует в растворе за нормальным порогом растворимости в водной фазе. Повышения концентрации пимарицина достигают за счет образования комплекса с циклодекстринами. В конкретном примере бета (β) циклодекстрин используют в качестве молекулы «хозяина» для молекулы «гостя» пимарицина. В процессе получения пимарицин-циклодекстринового комплекса возможно образование нескольких различных соотношений циклодекстрин:пимарицин. Преобладающим комплексом считается 1:1 β-циклодекстрин:пимарицин. Негазированный напиток с 2% содержанием фруктового сока с pH 3,4 и около 12 Brix получают комбинированием следующих ингредиентов.
Препарат напитка делят на две аликвоты. Одну из двух аликвот получают с содержанием пимарицина 400 м.д. (0,04%) введением комплекса с β- циклодекстрином. Концентрацию пимарицина в растворе легко установить при использовании УФ- спектрофотометрии (Это не значит, что порог растворимости пимарицина в растворе с циклодекстрином составляет 400 м.д. При использовании β или γ-циклодекстрина легко получить концентрации, превышающие 1000 м.д.).
Вторая аликвота напитка идентична первой за исключением того, что присутствует комплекс циклодекстрин-пимарицин. Аликвоту напитка, содержащего пимарицин и препарат без пимарицина (также стерилизованный посредством фильтра), смешивают в различных соотношениях, таким образом, достигаются концентрации пимарицина от 0 до 400,0 м.д. Затем каждый из 36 препаратов поровну делят на 8 пробирок с получением 288 образцов. Затем в каждую пробирку, содержащую напиток, отдельно инокулируют споры каждого из 7 различных видов плесени таким образом, что каждая плесень будет расти во всех концентрациях пимарицина. Для каждой концентрации пимарицина 8-я пробирка выступает в качестве негативного контроля. Пробирки укупоривают для предотвращения испарения влаги. Затем образцы инкубируют при температуре 25°C в течение 16 недель или до тех пор, пока образцы не продемонстрируют видимые свидетельства роста плесени.
Используют споры плесени следующих организмов. Paecilomyces puntoni (Pepsi isolate D3), ATCC 36614 (Byssochlamys nieva), ATCC 24088 (Byssochlamys fulva), ATCC 96468 (Neosartorya fischeri), ATCC штамм 96463 ( Talaromyces flavus) и ATCC штамм ATCC 10512 (Talaromyces flavus var. flavus). Каждый тип спор имеет концентрацию 20 спор на миллилитр. Споры Byssochlamys nieva выращивают как при температуре 25°C на картофельной декстрозе, так и при температуре 30°C на экстракте солода для гарантии некоторого изменения соотношения аска (сумкоспор) к конидиоспорам.
Как видно из Таблицы 2, подавляющая часть биоиндикаторных видов плесени (~86%) не способна расти при самых высоких концентрациях пимарицина в растворе (400 м.д.). Результаты ясно указывают на то, что только один пимарицин, присутствующий в концентрациях, превышающих 200 м.д., может подходить для коммерческого получения многих видов напитков. Для определенных рецептурных составов для фонтанов во многих случаях, когда срок годности составляет несколько дней, а не недель, достаточными являются такие низкие концентрации пимарицина, как от 50 до 100 м.д. Поскольку практически все типы напитков в процессе хранения или распределения при дистрибьюции хранят в холодильнике, то любая концентрация пимарицина выше 10-15 м.д. становится проблемой, которую можно решить включением пимарицина в комплекс с циклодекстрином.
Толерантность Talaromyces flavus к пимарицину по существу не удивительна. Пимарицин классифицируется как полиен и известно, что различные виды патогенной плесени толерантны или резистентны к полиеновым противогрибковым веществам, широко используемым в медицинской области (Амфотерцин B). По-видимому, некоторые грибковые организмы способны снижать количество эргостерола, присутствующего в мембране, при контакте с пимарицином или полиенами с аналогичной структурой. При этом организм снижает возможность пимарицина взаимодействовать с или связывать эргостерол; необходимая первая стадия в механизме действия (MOA) для пимарицина. Такой механизм неустойчив, поскольку гены, отвечающие за толерантность, не легко наследуются видами или родами. Также следует отметить, что организмы с относительно низкой чувствительностью к пимарицину в отсутствии комплекса с циклодекстрином, оказываются столь же чувствительными к форме пимарицина в комплексе с циклодекстрином. Этот результат является неожиданным, поскольку комплекс не выделяет пимарицин в клетку в случае, когда постоянная связь пимарицина с циклодекстрином значительно превышает постоянную связь пимарицина с его био-молекулой хозяина в клеточной оболочке грибка.
ПРИМЕР 3
Тот факт, что один или более биоиндикатор плесени демонстрирует толерантность к пимарицину в течение 16 недель не исключает возможности применения пимарицин-циклодекстринового комплекса в качестве самостоятельного консерванта. В тоже самое время, если другое вещество определенно, как обеспечивающее дополнительное к пимарицину антимикробное воздействие, то существует возможность обеспечения дополнительной гарантии стабильности продукта в течение целых 16 недель. Для этой цели проводят тестирование пимарицин-циклодекстринового комплекса в комбинации с другими химическими агентами для определения наличия таких комбинации, которые более эффективны, чем один пимарицин.
Получают напиток на основе яблочного сока с содержанием 30 м.д. EDTA (0,003%), как приведено ниже. Напиток делят на две аликвоты. В одну аликвоту добавляют пимарицин в комплексе с β-циклодекстрином до достижения конечной концентрации пимарицина 400 м.д. Как указанно выше, порции двух аликвот смешивают в различных соотношениях до достижения концентрации пимарицина от 0 до 400 м.д. Препараты пимарицина распределяют по отдельным пробиркам, что позволяет протестировать каждый из 7 различных биоиндикаторных плесеней для каждой полученной концентрации пимарицина.
Результаты исследования (Таблица 3) несколько удивительны, поскольку ни одна из биоиндикаторных плесеней не выросла в присутствии 30 м.д. EDTA и пимарицина, когда концентрация пимарицина составила по меньшей мере 160 м.д.
Хотя присутствие EDTA в некоторой степени дополняет воздействие бензойной и сорбиновой кислоты, как правило, не считается, что EDTA сама по себе демонстрирует значительную противогрибковую активность и, как правило, не считается добавкой с широким спектром по воздействию со всеми антимикробными веществами. Действительно, EDTA часто используют в качестве добавки в микробную ростовую среду для гарантии доступности определенных катионов. Не желая быть ограниченными какой-либо теорией, авторы настоящего изобретения считают, что воздействие EDTA в присутствии пимарицина может быть несколько иным, чем простое секвестирование двухвалентных катионов.
Используют споры плесени следующих организмов. Paecilomyces puntonii, выделенный из (D3) Pepsi; ATCC 36614 Byssochlamys nieva, ATCC 24088 (Byssochlamys fulva), ATCC 96468 (Neosartorya fischeri), ATCC штамм 96463 (Talaromyces flavus) и ATCC штамм ATCC 10512 (Talaromyces flavus var. flavus), ATCC штамм 90900. Изначально каждый тип спор имеет концентрацию 20 спор на миллилитр.
ПРИМЕР 4
Результаты Примера 3 очень хорошие и, хотя точная взаимосвязь между EDTA и пимарицином не ясна, разумно предположить, что пимарицин в комбинации с двумя или более секвестрантами также позволит получить хорошие результаты. Для этой цели получают напиток с содержанием 30 м.д. EDTA и 750 м.д. натрия гексаметафосфата. Как и в приведенном выше примере, полученный напиток разделяют на две аликвоты. В одну из аликвот напитка добавляют пимарицин в комплексе с β-циклодестрином до конечной концентрации пимарицина 400 м.д. (0,04%).
Затем две аликвоты смешивают в различных соотношениях с получением 24 отдельных препаратов напитка, которые имеют концентрацию пимарицина от 0 до 400 м.д. Самой низкой тестируемой концентрацией пимарицина является 11 м.д. Объем напитка с каждой конкретной концентрацией пимарицина делят на 8 контейнеров и семь контейнеров с каждой концентрацией пимарицина инокулируют отдельными биоиндикаторными грибками плесени. Один образец оставляют не инокулированным, и он служит негативным контролем. Каждую плесень отдельно инокулируют в объемы образца без пимарицина, но с EDTA и SHMP. Эти образцы служат в качестве положительного контроля в этом тесте. Образцы выдерживают при температуре 25°C в течение 16 недель перед конечной оценкой указанных MIC, приведенных в Таблице 4.
Как видно из Таблицы 4, комбинация SHMP и EDTA снижает наблюдаемый показатель MIC пимарицина по меньшей мер для одного из биоиндикаторных штаммов. Также важно, что присутствие этих веществ не оказывает воздействие на активность пимарицина связываться с β-циклодекстрина. SHMP и EDTA выступают не только в качестве вспомогательных консервантов, но и также стабилизируют витамины или натуральные красящие вещества от окислительного разрушения. Тот факт, что пимарицин, когда присутствует вместе с EDTA и SHMP, эффективен в концентрации 66 м.д., важно для того, чтобы позволить пимарицину присутствовать (как гость в комплексе с циклодекстрином) в качестве компонента концентрата напитка. Например, концентрат часто разводят от в 1 до в 5 раз смешиванием с водой. Если пимарицин присутствует в концентрате 400 м.д., то концентрация в смешенном (готовом) напитке составит 66,7 β-циклодекстринового комплекса с пимарицином, и может быть добавлен отдельно после смешивании концентрата с водой. Необходимость проведения такого добавления на месте может вызвать проблемы.
Используют споры плесени следующих организмов. Paecilomyces puntonii, выделенная из (D3) Pepsi; ATCC 36614 (Byssochlamys nieva), ATCC 24088 (Byssochlamys fulva), ATCC 96468 (Neosartorya fischeri), ATCC штамм 96463 (Talaromyces flavus) и ATCC штамм ATCC 10512 (Talaromyces flavus var. flavus) ATCC штамм 90900. Каждый тип спор имеет концентрацию 20 спор на миллилитр.
ПРИМЕР 5
Исследуют эффективность комплекса пимарицина при различных pH. Пимарицин имеет единственную группу карбоновой кислоты, которая предположительно имеет pKa 6,5. Следовательно, функциональная группа карбоновой кислоты находится в протонированной форме при pH 5,5 или ниже. При pH от 5,5 до 6,5 степень протонирования снижается от около 100% до около 50%. В этом случае pH не оказывает воздействия на растворимость (за счет комплекса с циклодекстрином), любые наблюдаемые различия в активности pH от 3 до 6,0 вероятно являются следствием факторов иных, чем протонирование пимарицина. Например, изменение в липидной композиции мембраны вызывающих порчу организмов в зависимости от pH может приводить к большей или меньшей степени толерантности к пимарицину. В зависимости от характера рецептурного состава напитка пимарицин или комплекс также будет иметь положительный или отрицательный характер взаимодействия с такими ингредиентами, как пектин или искусственные подсластители.
Ниже приведен рецептурный состав чайного напитка с pH 5,5, в который может быть введен пимарицин в качестве самостоятельного консерванта или в комбинации со вспомогательными консервантами, такими как коричная кислота. Следует отметить, что в этом конкретном примере подсластителем является сахароза. Пектин присутствует в качестве вещества претендента на взаимодействие с пимарицин- β-циклодекстриновым комплексом. Аналогично протоколу для других примеров получают две партии продукта, одна из которых содержит комплекс пимарицина с β-циклодекстрином, а вторая партия свободна от пимарицина. Смешивание двух препаратов в различных пропорциях позволяет протестировать 36 различных концентраций пимарицина 0-400 м.д. пимарицина.
Ниже в Таблице 5 приведены результаты теста на минимальную подавляющую концентрацию (MIC) пимарицина для биоиндикаторных штаммов плесени в рецептурном составе чайного напитка по Примеру 5 через 16 недель. Воздействие pH 5,5 на активность пимарицина в комплексе с β-циклодекстрином минимально, и немного по сравнению с результатами теста напитка с более низким pH. Дополнительно, результаты не указывают на отрицательное взаимодействие ингредиентов чайного напитка, включая пектин и сухие вещества чая. Схема по-видимому срабатывает в случае, когда виды значительно толерантны к пимарицину по сравнению с группой био-индикаторов в целом. Как указано выше, некоторые виды плесени не чувствительны к воздействию пимарицина за счет одного или более биологического механизма, которые не имеют широкого распространения среди видов плесени.
Отсутствие взаимодействия между комплексом β-циклодекстрина с пимарицином и другими ингредиентами может показаться менее важным фактором. Однако следует понимать, что отсутствие взаимодействия между традиционными консервантами и ингредиентами напитка очень важно. В значительной степени это происходит из-за химических взаимодействий между бензойной кислотой, аскорбиновой кислотой и EDTA, что делает необходимым открытие новых консервантов. Также сорбиновая кислота склонна к разрушению в присутствии аскорбиновой кислоты. Дополнительно, многие из вновь открытых консервантов, такие как ε-поли лизин и лауриновый аргинат, сами вступают в реакцию с различными ингредиентами рецептурного состава.
Используют споры плесени следующих организмов. Paecilomyces puntonii, выделенная из (D3) Pepsi; ATCC 36614 (Byssochlamys nieva), ATCC 24088 (Byssochlamys fulva), ATCC 96468 (Neosartorya fischeri), ATCC штамм 96463 (Talaromyces flavus) и ATCC штамм ATCC 10512 (Talaromyces flavus var. flavus), ATCC штамм 90900. Каждый тип спор имеет концентрацию 20 спор на миллилитр.
ПРИМЕР 6
Как указано выше, пимарицин в комплексе с циклодекстрином может положительно взаимодействовать со вспомогательными консервантами и химическими веществами. Пример 3 указывает на то, что существует дополнительное взаимодействие между EDTA и пимарицином в комплексе с β-циклодекстрином в напитке из яблочного сока с pH 3,4. В Примере 4 развивается взаимодействие, существующее между пимарицином, EDTA и SHMP при pH 3,4. В Примере 6 пределы pH, при которых такое взаимодействие возможно, расширены до pH 5,5. По существу взаимодействие происходит между пимарицином в комплексе с β-циклодекстрином и этилендиаминуксусной кислотой (EDDS) при pH 5,5. EDDS аналогично EDTA является секвестрантом. Считается, что EDDS встречается в природе в микроорганизмах и планктоне. Таким образом, EDDS может быть получена как натуральное вещество и может быть скомбинирована с пимарицином и циклодекстрином с обеспечением полностью натуральной системы консервантов.
Ниже приведен рецептурный состав чайного напитка с pH 5,5, содержащего 30 м.д. EDDS. Добавление пимарицина в комплексе с β-циклодекстрином позволяет происходить взаимодействию между EDDS и пимарицином.
В этом конкретном примере подсластителем является сахароза. Пектин присутствует в качестве вещества претендента на взаимодействие с пимарицин- β-циклодекстриновым комплексом или EDDS.
Аналогично протоколу для других примеров получают две партии продукта, одна из которых содержит комплекс пимарицина с β-циклодекстрином, а вторая партия свободна от пимарицина. Смешивание двух препаратов в различных пропорциях позволяет протестировать 36 различных концентраций пимарицина 0-400 м.д. пимарицина, где концентрация EDDS постоянно 30 м.д.
В Таблице 6 приведены результаты теста на минимальную подавляющую концентрацию (MIC) пимарицина для биоиндикаторных штаммов плесени в рецептурном составе чайного напитка по Примеру 6 через 16 недель, где представляет интерес взаимодействие между EDDS и пимарицином. Активность EDDS аналогична EDTA, умеренно чувствительна к pH, и любое из этих веществ будет связывать катионы более эффективно при повышении pH от 2,0 до 7,0. Пониженная доступность катионов для вызывающих порчу организмов может ослаблять их толерантность к таким консервантам, как пимарицин. Например, пониженная доступность Ca++ вероятно снижает целостность клеточной оболочки. Считается, что Ca++ перекрестно сшивает отрицательно зараженные концевые группы различных фосфолипидов в мембране. Таким образом, Ca++ перекрестно сшивает фосфолипиды, эффективно ограничивая доступ в мембрану. С целостностью клеточной оболочки снижается воздействие EDDS на доступность Ca++ для вызывающих порчу организмов, пимарицин может более легко получить доступ к цели, проникая в клеточную мембрану. Также могут играть роль другие взаимодействия между катионом металла и определенными типами секвестрантов.
Здесь, как и в Примере 5, воздействие pH 5,5 на активность пимарицина в комплексе с β-циклодекстрином минимально, и может быть немного лучше по сравнению с результатами теста напитка с более низким pH. Дополнительно, результаты не указывают на отрицательное взаимодействие ингредиентов чайного напитка, включая пектин и сухие вещества чая. Наконец, концентрация пимарицина в присутствии EDDS, требуемая для подавления роста вызывающих порчу грибков, значительно меньше, чем в случае отсутствия EDDS. Как только одна EDDS, так и EDTA сами по себе способны по меньшей мере замедлить развитие, такое взаимодействие между EDDS и пимарицином вероятно является по меньшей мере дополнением.
Используют споры плесени следующих организмов. Paecilomyces puntonii, выделенная из (D3) Pepsi; ATCC 36614 (Byssochlamys nieva), ATCC 24088 (Byssochlamys fulva), ATCC 96468 (Neosartorya fischeri), ATCC штамм 96463 (Talaromyces flavus) и ATCC штамм ATCC 10512 (Talaromyces flavus var. flavus), ATCC штамм 90900. Каждый тип спор имеет концентрацию 20 спор на миллилитр.
ПРИМЕР 7
Примеры 2-6 ясно демонстрируют, что пимарицин в комплексе с циклодекстрином может взаимодействовать положительно с вспомогательными консервантами и химическими веществами в присутствии стандартных или натуральных подсластителей, таких как сахароза, фруктоза и глюкоза. В этом примере исследуют, существует ли взаимодействие между пимарицином, когда он в комплексе с β-циклодекстрином, и синтетическими низкокалорийными подсластителями аспартамом и ацесульфамом -K+. Для этой цели получают чайный напиток, как указано ниже. Полученный напиток имеет pH 5,5. Получают две аликвоты чайного напитка, одна с 400 м.д. пимарицина в комплексе с β-циклодекстрином и другая без. Получают отдельные тестируемые образцы с варьирующими концентрациями пимарицина, смешивая различные пропорции напитка с или без пимарицина в комплексе. Таким образом, получают 36 различных концентраций пимарицина от 0 до 400 м.д.
Данные теста приведены в Таблице 7. Характерно, что фракция биоиндикаторной плесени демонстрирует степень чувствительности к пимарицину, сходную с наблюдаемой для дрожжей. Фракция биоиндикаторных плесеней чувствительна к пимарицину только в концентрациях, превосходящих порог растворимости пимарицина, когда присутствует, не как комплекс. Как указано выше различия в толерантности к пимарицину не являются большой неожиданностью. Выявлено, что более низкая калорийность напитков с низкокалорийными подсластителями не оказывает отрицательного воздействия на эффективность пимарицина.
Используют споры плесени следующих организмов. Paecilomyces puntonii, выделенная из (D3) Pepsi; ATCC 36614 (Byssochlamys nieva), ATCC 24088 (Byssochlamys fulva), ATCC 96468 (Neosartorya fischeri), ATCC штамм 96463 (Talaromyces flavus) и ATCC штамм ATCC 10512 (Talaromyces flavus var. flavus), ATCC штамм 90900. Каждый тип спор имеет концентрацию 20 спор на миллилитр.
ПРИМЕР 8
Получают напиток «good for you (молодец)» (нутрицевтический) с pH 3,6. Важно, напиток содержит ксантановую камедь. В этом примере подсластителем является сахароза (В Примере 9 сахароза заменена на ребаудиозид A.) Этот рецептурный состав дает другую возможность определения отсутствия негативного взаимодействия комплекса циклодекстрина и пимарицина с ингредиентами напитка такими, как камеди и каллоиды. В напиток добавляют пимарицин в форме комплекса с гамма (γ)-циклодекстрином. γ-циклодекстрин больше, чем β-циклодекстрин (MW 1295 по сравнению с 1134) и имеет немного большую полость (max отверстие составляет 0,88 нм по сравнению с 0,7 нм). В любом случае полость недостаточно большая для того, чтобы полностью заключить молекулу пимарицина. Наиболее вероятно, что неполярная часть пимарицина направлена вниз в полость, в то время как полярный конец (карбоксильная + аминогруппа) выдвинут выше кольца полости. Интересно, что неполярная часть молекулы по расчетам имеет ширину 0,63 нм (радиус Ван дер Вальса + рассчитанная длина связи). Предположительно пимарицин должен легко входить в полость (γ)- циклодекстрина, в то время как вхождение в β-циклодекстрин достаточно сложно (При максимальной ширине отверстия 0,56 нм маловероятно, что α-циклодекстрин разместит пимарицин при взаимосвязи гость хозяин 1:1). Как и во всех указанных выше примерах, получают две аликвоты напитка, одну аликвоту, содержащую комплекс (γ)-циклодекстрин-пимарицин с конечной концентрацией 400 м.д. Смешивание двух аликвот в различных пропорциях позволяет получить 36 различных концентраций пимарицина 0- 400 м.д. После инокуляции со спорами различных плесеней образцы инкубируют при температуре 25-27°C в течение 16 недель перед определением MIC (MIC = минимальная подавляющая концентрация, необходимая для подавления развития плесени в течение 16 недель).
Данные MIC для этого примера приведены в Таблице 8. Сохраняется схема, при которой определенные виды плесени толерантны к пимарицину в концентрациях выше естественного порога растворимости пимарицина, но состоящий в комплексе пимарицин способен сдержать рост даже форм плесени с более сильно выраженной толерантностью. Также выявлено, что требуемые концентрации пимарицина могут быть специфичными для каждого напитка.
Используют споры плесени следующих организмов. Paecilomyces puntonii, выделенная из (D3) Pepsi; ATCC 36614 (Byssochlamys nieva), ATCC 24088 (Byssochlamys fulva), ATCC 96468 (Neosartorya fischeri), ATCC штамм 96463 (Talaromyces flavus) и ATCC штамм ATCC 10512 (Talaromyces flavus var. flavus), ATCC штамм 90900. Каждый тип спор имеет концентрацию 20 спор на миллилитр.
ПРИМЕР 9
Получают напиток «good for you (молодец)» (нутрицевтический) с pH 3,6. Важно, напиток содержит ксантановую камедь и натуральный низкокалорийный подсластитель ребаудиозид А. Этот рецептурный состав дает другую возможность определения отсутствия негативного взаимодействия комплекса циклодекстрина и пимарицина с ингредиентами напитка такими, как камеди и каллоиды. В напиток добавляют пимарицин в форме комплекса с гамма (γ)-циклодекстрином. γ-циклодекстрин больше, чем β-циклодекстрин (MW 1295 по сравнению с 1134) и имеет немного большую полость (максимальное отверстие составляет 0,88 нм по сравнению с 0,7 нм). В любом случае полость недостаточно большая для того, чтобы полностью заключить молекулу пимарицина. Наиболее вероятно, что неполярная часть пимарицина выдвинута вниз в полость, в то время как полярный конец (карбоксильная + аминогруппа) выдвинут выше кольца полости. Интересно, что неполярная часть молекулы по расчетам имеет ширину 0,63 нм (радиус Ван дер Вальса + рассчитанная длина связи). Предположительно пимарицин должен легко входить в полость (γ)- циклодекстрина, в то время как вхождение в β-циклодекстрин достаточно сложно (При максимальной ширине отверстия 0,56 нм маловероятно, что α-циклодекстрин разместит пимарицин при взаимосвязи гость хозяин 1:1).
Как и во всех указанных выше примерах получают две аликвоты напитка, одну аликвоту, содержащую комплекс (γ)-циклодекстрин-пимарицин с конечной концентрацией 400 м.д. Смешивание двух аликвот в различных пропорциях позволяет получить 36 различных концентраций пимарицина 0-400 м.д. После инокуляции со спорами различных плесеней образцы инкубируют при температуре 25-27°C в течение 16 недель перед определением MIC (MIC = минимальная подавляющая концентрация, необходимая для подавления развития плесени в течение 16 недель).
Показатели MIC приведены в Таблице 9. Аналогично другим тестам этот тест не дал свидетельств отрицательного взаимодействия пимарицина с ингредиентами напитка. Следует иметь в виду, что активность некоторых антимикробных веществ может снизиться из-за взаимодействия с компонентами напитка. В некоторых случаях комплексы образуются между антимикробными веществами и компонентами напитка с образованием мути или осадка. Например, могут происходить химические реакции между ингредиентами напитка и антимикробным веществом. Например, сорбиновая кислота значительно менее стабильна в присутствии аскорбиновой кислоты.
Также нет указаний на то, что выделение пимарицина из γ-циклодекстрина значительно затруднено по сравнению с β-циклодекстрином, связанным с пимарицином. В обоих случаях выявлено, что пимарицин легко выходит из комплекса в мембрану вызывающих порчу организмов, когда представляется такая возможность и независимо от того состоит ли пимарицин в комплексе с β-циклодекстрином или γ-циклодекстрином. Действительно, выделение пимарицина из γ-циклодекстрина может происходить немного более легко, давая немного более низкий MIC, демонстрируемый γ-циклодкстрином по сравнению с β-циклодекстрином для Talaromcyces flavus.
Используют споры плесени следующих организмов. Paecilomyces puntonii, выделенная из (D3) Pepsi; ATCC 36614 (Byssochlamys nieva), ATCC 24088 (Byssochlamys fulva), ATCC 96468 (Neosartorya fischeri), ATCC штамм 96463 (Talaromyces flavus) и ATCC штамм ATCC 10512 (Talaromyces flavus var. flavus), ATCC штамм 90900. Каждый тип спор имеет концентрацию 20 спор на миллилитр.
ПРИМЕР 10
Интересно установить, будет ли пимарицин дополнительно или синергитически взаимодействовать с антимикробными веществами иными, чем секвестранты. Для этой цели получают нутрицевтический напиток, в рецептурном составе которого содержится натуральное консервирующее вещество коричная кислота (30 м.д.). Коричная кислота обладает антимикробной активностью, но коричная кислота оказывает негативное воздействие на органолептические характеристики напитка, когда концентрация коричной кислоты составляет более 30 м.д. (порог сенсорной чувствительности). При 30 м.д. коричная кислота как таковая является неудовлетворительным консервантом. Действительно, некоторые вызывающие порчу организмы могут использовать коричную кислоту как нутриент, когда она присутствует ниже чем 200-300 м.д. Демонстрация дополнительного или синергитического воздействия коричной кислоты и пимарицина будет служить для прогнозирования аналогичных взаимодействий между пимарицином и другими консервирующими соединениями с аналогичной структурой (парабены, слабые кислоты (сорбиновая, бензойная)).
Как указано выше, получают две отдельные аликвоты напитка. Одна содержит пимарицин в комплексе с γ-циклодекстрином и одна без. Обе аликвоты содержат 30 м.д. коричной кислоты. При смешивании аликвот в двух различных пропорциях получают различные концентрации пимарицина, но концентрация коричной кислоты во всех образцах составляет 30 м.д.
Используют споры плесени следующих организмов. Paecilomyces puntonii, выделенная из (D3) Pepsi; ATCC 36614 (Byssochlamys nieva), ATCC 24088 (Byssochlamys fulva), ATCC 96468 (Neosartorya fischeri), ATCC штамм 96463 (Talaromyces flavus) и ATCC штамм ATCC 10512 (Talaromyces flavus var. flavus), ATCC штамм 90900. Каждый тип спор имеет концентрацию 20 спор на миллилитр.
Результаты приведены в Таблице 10, для некоторых, но не для всех биоиндикаторов плесени, наблюдается значительное снижение показателей MIC, когда коричная кислота и пимарицин действуют вместе. Такой результат не мог быть предсказуемым в какой-либо степени, поскольку механизм действия коричной кислоты в качестве антимикробного агента недостаточно хорошо изучен. Следовательно, существует возможность того, что коричная кислота может работать даже как антагонист пимарицина. Также важно признать, что показатели MIC (16 недель) пимарицина в присутствии коричной кислоты, необходимые для сохранения продукта от порчи рядом вызывающих порчу плесеней, все еще выше порога растворимости пимарицина в отсутствии циклодекстрина (около 52 м.д. в воде при комнатной температуре и все еще ниже в напитках с высокой кислотностью). Более низкое количество пимарицина, требуемое когда он действует с другим антимикробным веществом, позволяет использовать пимарицин, связанный с α-циклодекстрином. Важно отметить, что не выявлено никакого негативного воздействия на активность P.
Могут быть сделаны изменения и модификации, не выходящие за рамки объема притязаний настоящего изобретения, изложенного в приложенной формуле изобретения.
Изобретение относится к системам консервантов для напитков. По одному из вариантов напиток включает питьевой компонент, пимарицин-циклодекстриновый комплекс с рН от 2,5 до 4,6 и помещен в герметизированный контейнер. При этом пимарицин присутствует в количестве, по меньшей мере, от около 25 мг/л до около 400 мг/л. Соотношение пимарицина к циклодекстрину составляет от 1:4 до 3:1. Напиток может дополнительно содержать диметил дикарбонат с начальной концентрацией от около 75 мг/л до около 250 мг/л, а также подсластитель, секвестрант, представляющий собой EDTA или или их смеси. Это предотвращает порчу напитка микроорганизмами в течение по меньшей мере 16 недель. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 4 ил., 12 табл., 10 пр.
1. Напиток, включающий: питьевой компонент, пимарицин-циклодекстриновый комплекс и имеющий рН от 2,5 до 4,6; при этом пимарицин присутствует в количестве, по меньшей мере, около 25 мг/л до около 400 мг/л, а соотношение пимарицина к циклодекстрину составляет от 1:4 до 3:1, причем напиток, помещенный в герметизированный контейнер, по существу, не подвержен порче микроорганизмами в течение по меньшей мере 16 недель.
2. Напиток по п.1, в котором циклодекстрин выбирают из группы, состоящей из β-циклодекстрина, α-циклодекстрина, γ-циклодекстрина, сульфобутилэфир β-циклодекстрина, гидроксипропил β-циклодекстрина, произвольно метилированного β-циклодекстрина и мальтозил/димальтозил β-циклодекстрина.
3. Напиток по п.1, в котором циклодекстрин выбирают из группы, состоящей из β-циклодекстрина или γ-циклодекстрина.
4. Напиток по п.1, в котором пимарицин присутствует в количестве по меньшей мере от около 25 мг/л до около 250 мг/л.
5. Напиток по п.4, в котором пимарицин присутствует в количестве по меньшей мере от около 50 мг/л до около 200 мг/л.
6. Напиток по п.5, в котором пимарицин присутствует в количестве по меньшей мере от около 75 мг/л до около 150 мг/л.
7. Напиток по п.1, система консервантов которого дополнительно включает диметил дикарбонат.
8. Напиток по п.7, в котором диметил карбонат содержится в начальной концентрации от около 75 мг/л до около 250 мг/л.
9. Напиток по п.1, дополнительно включающий подсластитель, выбранный из группы, состоящей из ребаудиозида A, ацесульфама K или аспартама.
10. Напиток по п.1, дополнительно включающий секвестрант.
11. Напиток по п.10, в котором секвестрант представляет собой EDTA или EDDS или их смеси.
12. Напиток по п.1, дополнительно включающий по меньшей мере одно из натрия гексаметафосфата, полифосфата или дифосфоновой кислоты.
13. 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.
14. Напиток по п.1, 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.
15. 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.
16. Напиток по п.1, дополнительно включающий коричную кислоту.
17. Напиток по п.1, в котором соотношение пирамицина к циклодекстрину составляет 1:1.
18. Напиток, включающий: питьевой компонент; пимарицин-циклодекстриновый комплекс; диметил дикарбонат; и имеющий рН от 2,5 до 7,5; при этом пимарицин присутствует в количестве от меньшей мере около 25 мг/л до около 400 мг/л, а соотношение пирамицина к циклодекстрину составляет от 1:4 до 3:1, причем напиток помещен в герметизированный контейнер и по существу не подвержен порче микроорганизмами в течение по меньшей мере 16 недель.
19. Напиток по п.18, в котором диметил карбонат присутствует в начальной концентрации от около 75 мг/л до около 250 мг/л.
20. Напиток по п.18, в котором соотношение пирамицина к циклодекстрину составляет 1:1.
| Пресс для выдавливания из деревянных дисков заготовок для ниточных катушек | 1923 |
|
SU2007A1 |
| US 5738888 A, 14.04.1998 | |||
| US 6136356 A, 24.10.2000 | |||
| БАКТЕРИЦИДНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ КОНСЕРВИРОВАНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ | 1990 |
|
RU2048151C1 |
