СПОСОБЫ ИНКАПСУЛЯЦИИ И МАТРИЧНОГО КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ВКУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ ВОДНЫХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ И ПОЛУЧЕННЫХ ИЗ НИХ ПРОДУКТОВ Российский патент 2016 года по МПК A23L27/00 A23L3/44 

Предпосылки создания изобретения

Перекрестная ссылки на родственные заявки

Настоящая заявка является частичным продолжением с притязаниями на право приоритета подачи находящейся на рассмотрении патентной заявки US 12/360387, поданной 27 января 2009 г., содержание которой в порядке ссылки включено в настоящую заявку.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится в целом к способу инкапсуляции и доставки биологически активных компонентов с использованием белка с целью выделения и сохранения вкуса. В частности, для выделения, концентрирования и доставки безводных компонентов водного пищевого продукта, полученного из природного источника, может использоваться способность проламина не растворяться в воде.

Описание уровня техники

Вкусовые вещества могут быть важны в составе любого пищевого продукта и способны влиять на качество и стоимость готового продукта. При изготовлении продуктов важно использовать вкусовые и ароматические вещества, привлекающие потребителей максимально долгое время после того, как продукт изготовлен. Тем не менее, обращение с комплексными системами вкусовых веществ часто является сложным и требует больших затрат. Например, многие вкусовые вещества имеют преобладающие нотки, которые являются довольно летучими и испаряются при комнатной температуре или более низких температурах. Именно эти преобладающие нотки часто придают свежий вкус пищевым продуктам. Соответственно, поскольку ароматические и вкусовые вещества обычно являются нежными и летучими, их сохранение остается постоянной заботой производителей пищевых продуктов. Изготовление и хранение, упаковочные материалы и ингредиенты пищевых продуктов часто приводят к изменению общего вкуса вследствие ослабления интенсивности ароматических соединений или образования неприятных вкусовых составляющих. Кроме того, в процессе хранения продукт также может потерять свои желательные свойства и приобрести неприятный вкус в результате окисления, гидролиза, зачерствения или других процессов.

С целью уменьшения ухудшения аромата во время переработки и хранения и сохранения аромата и вкуса пищевого продукта выгодно инкапсулировать летучие вкусовые ингредиенты до их применения в пищевых продуктах или напитках. Инкапсуляция означает, что одно вещество или смесь веществ (известная как действующее или сердцевинное вещество) покрывают или окружают другим веществом или системой (называемой оболочкой, стенкой, матрицей, носителем или капсулой). Для инкапсуляции применяют различные процессы, имеющие целью до определенной степени защитить от испарения, вступления в реакцию или перемещения в пищевой продукт. Предпринимались попытки инкапсуляция вкусовых веществ в промышленном масштабе множеством различных способов, часто зависящих от конечного применения продукта, физических и химических свойств сердцевинного вещества, степени стабильности, требуемой при хранении и переработке, максимальной достижимой нагрузки вкусовыми веществами и стоимости производства. Кроме того, соотношение сердцевинного вкусового вещества и стенки влияет на противоокислительные свойства инкапсулированного вкусового вещества.

Одной из промышленных технологий инкапсуляции, часто применяемых в пищевой и фармацевтической промышленностях, является распылительная сушка. Она включает диспергирование инкапсулируемого вещества в веществе носителя, которым обычно является модифицированный крахмал, в виде суспензии в воде с целью получения взвеси. Затем взвесь загружают в горячую камеру, в которой ее распыляют в виде мелких капелек и сушат до получения порошка. Эта технология позволяет получать очень мелкий порошок. В Таблице 1 представлены преимущества и недостатки метода распылительной сушки.

Таблица 1 Преимущества и недостатки метода распылительной сушки Преимущества Недостатки Низкие эксплуатационные расходы Неоднородность микрокапсул Ограниченность выбора материала стенок (низкая вязкость при относительно высоких концентрациях) Высокое качество капсул и высокий выход Быстрая растворимость качество Образование очень мелкого порошка, который требует дальнейшей переработки Небольшой размер Высокая стабильность капсул Неприменимость для термочувствительных материалов

В частности, следует отметить, что термочувствительные материалы, такие как летучие составляющие вкусовых веществ часто теряются или разрушаются при распылительной сушке. Очень часто на запах и/или вкус вкусового вещества могут серьезно влиять даже микрокомпоненты, и любая потеря этих летучих веществ способна воздействовать на подлинность вкусового вещества.

В Таблице 2 проиллюстрировано несколько различных основных веществ, применяемых в настоящее время в методах распылительной сушки, и их характеристики, желательные для инкапсуляции вкусовых веществ. Список перечисленных веществ не является исчерпывающим. Многие инкапсуляты в действительности представляют собой сложные композиции любых или всех перечисленных соединений.

Таблица 2 Материалы стенок, обычно применяемые для инкапсуляции вкусовых веществ Материал стенок Характеристики Мальтодекстрин (DE<20) Пленкообразование Сухое вещество кукурузного сиропа (DE>20) Пленкообразование, восстановительная способность Модифицированный крахмал Очень хороший эмульгатор Гуммиарабик Эмульгатор, пленкообразование Модифицированная целлюлоза Пленкообразование Желатин Эмульгатор, пленкообразование Циклодекстрин капсула, эмульгатор Лецитин Эмульгатор Сывороточный белок Хороший эмульгатор Гидрогенизованный жир Непроницаемость для кислорода и воды

За последние годы возникла тенденция к распространению продуктов с так называемой "чистой этикеткой" или натуральных пищевых продуктов. Некоторые потребители предпочитают продукты, не содержащие консервантов и искусственных ингредиентов и состоящие из натуральных ингредиентов. Одним из примеров потенциального заменителя искусственных ингредиентов, который в настоящее время применяется в технике, являются проламины. Проламины представляют собой группу запасных растительных белков, богатых пролином и содержащихся в зернах хлебных злаков. Они отличаются растворимостью в водном спирте и тем, что в результате их гидролиза образуется относительно большое количество амидного азота и пролина, являющегося циклической неполярной аминокислотой. Глиадин является проламиновым белком, выделяемым из пшеницы, гордеин является проламиновым белком, выделяемым из ячменя, секалин является проламиновым белком, выделяемым из ржи, а зеин является проламиновым белком, выделяемым из зерен маиса или кукурузы.

Зеин является одним из немногих содержащихся в злаках белков, выделяемых в относительно чистом виде, и представляет собой поддающийся биологическому разложению натуральный полимерный материал. Зеин является не имеющим запаха аморфным порошком высоким содержанием разветвленных аминокислот. На его долю приходится 44-79% белкового эндосперма кукурузы в зависимости от сорта кукурузы и применяемого способа выделения. Единственной известной функцией зеина в природе является функция накопления азота в развивающихся зернах кукурузы. В отличие от большинства предлагаемых на рынке белков зеин обладает уникальными термопластическими и гидрофробными свойствами. Он обладает уникальной способностью образовывать ни имеющие запаха и вкуса прозрачные прочные пленки и волокна с высокой устойчивостью к воде и жирам.

В свете тенденции к распространению продуктов с "чистой этикеткой" и сложностей добавления вкусовых веществ существует потребность в способе применения более натуральных соединений для инкапсуляции вкусовых веществ с целью уменьшения содержания или преимущественно исключения искусственных или модифицированных ингредиентов. Кроме того, существует потребность в дополнительных способах, в которых применяются природные белки, такие как зеин, для предотвращения разрушения или потери чувствительных вещества, таких как вкусовые вещества. Также существует потребность в способе инкапсуляции, который обеспечивает сохранение дорогостоящих или сложных вкусовых ингредиентов без их маскирования или подавления с достижением при этом высокой нагрузки вкусовыми веществами и сохранением срока годности. Помимо этого, существует потребность в способах инкапсуляции общепризнанных натуральных вкусовых веществ с сохранением преимущественно всех их усилителей аромата и вкуса с целью получения подлинных натуральных вкусовых веществ. Такой способ предпочтительно включает выделение, концентрирование и доставку вкусового вещества в применимой матрице посредством одного простого и экономичного процесса и преимущественно на одной стадии. Наконец, существует потребность в способах, позволяющих концентрировать и инкапсулировать не только вкусовые вещества, но также и другие биологически активные компоненты пищевого продукта.

Краткое изложение сущности изобретения

В настоящем изобретении предложены способы инкапсуляции вкусовых веществ с использованием по меньшей мере одного проламина для уменьшения или исключения потребности в искусственных или модифицированных ингредиентах, которые широко применяются для предотвращения потери или разрушения вкусовых веществ. Если не указано иное, используемый термин "инкапсуляция" означает процесс, в ходе которого всю поверхность частиц сердцевины покрывают покровной композицией, содержащей проламин, а также частично покрывают или окружают матрицей из упомянутой композиции. Способы инкапсуляции вкусовых веществ обычно включают стадии растворения проламина в соответствующем растворителе с целью получения раствора проламина, смешивания вкусового вещества с раствором проламина и сушку смешанного раствора с целью получения порошка, содержащего инкапсулированный в проламин вкусовое вещество.

Согласно первой особенности настоящего изобретения инкапсулируют вкусовые вещества путем сначала растворения вкусового вещества в спиртовом растворе до смешивания с раствором проламина. После отдельного растворения вкусового вещества на основе масла или воды и проламина в растворителях и до стадий сушки может осуществляться обработка ультразвуком. Согласно второй особенности настоящего изобретения вводят водный пищевой продукт, содержащий биологически активные компоненты, которые содержат вкусовое вещество. Водный пищевой продукт, содержащий вкусовое вещество смешивают с раствором проламина, обеспечивая тем самым медленное образование осадка и матричное концентрирование водного пищевого продукта. Согласно третьей особенности настоящего изобретения сушат смешанный раствор путем двухфазной сушки, что способствует образованию инкапсулированного вкусового вещества в форме порошка.

Дополнительные задачи и преимущества настоящего изобретения станут ясны из следующего далее описания. Процентное содержание во всех случаях приведено по весу, если не указано иное.

Краткое описание чертежей

Признаки новизны, характеризующие изобретение, изложены в прилагаемой формуле изобретения. Тем не менее, само изобретение, а также предпочтительный способ его применения, его дополнительные задачи и преимущества будут лучше поняты из следующего далее подобного описания наглядных вариантов осуществления в сочетании с сопровождающими чертежами, на которых:

на фиг.1 показана блок-схема общего способа согласно изобретению по родовой заявке,

на фиг.2 показана блок-схема дополнительных вариантов осуществления инкапсуляции вкусовых веществ согласно настоящему изобретению,

на фиг.3а показана диаграмма, иллюстрирующая гранулометрический состав капель вкусового вещества на основе лайма, определенный путем DLS,

на фиг.3б показана диаграмма, иллюстрирующая гранулометрический состав частиц зеина, определенный путем DLS,

на фиг.3в показана диаграмма, иллюстрирующая гранулометрический состав частиц вкусового вещества на основе зеина и лайма, определенный путем DLS,

на фиг.4 показано FIB-изображение внутренности зеиновых сфер, полученных методом EISA из раствора, содержащего 1 мг зеина/мл и около 0,75 мкл вкусового вещества на основе лайма/мл 80% этанола,

на фиг.5а показаны спектры FTIR а) зеина и б) вкусового вещества на основе лайма,

на фиг.5б показаны спектры FTIR а) инкапсулированного в зеин вкусового вещества на основе лайма и б) зеина,

на фиг.6 показана блок-схема усовершенствованного варианта осуществления общего способа, проиллюстрированного на фиг.1,

на фиг.7 показана шкала органолептической оценки образцов, используемая для экспертной органолептической оценки образцов вкусовых веществ в продуктах, изготовленных тремя различными способами,

на фиг.8 показана диаграмма, иллюстрирующая органолептические свойства картофельных чипсов с местным применением порошковых продуктов на основе лайма.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

Включение вкусовых веществ в пищевые продукты требует сложной переработки. В частности, натуральные вкусовые вещества часто получают с использованием более дорогостоящего и иногда менее доступного сырья и технологий. Защита нежных микрокомпонентов вкусовых веществ часто является сложной, поскольку летучие вещества могут разрушаться или испаряться под действием тепла или даже при комнатной температуре. Инкапсуляция важна для обеспечения сохранности и подлинности термочувствительных веществ. Существует ограниченное число способов инкапсуляции, но может применяться широкий ассортимент различных веществ, включая белки, углеводы, липиды, камеди и целлюлозу. Выбор веществ для инкапсуляции зависит от ряда факторов, включающих предполагаемое назначение и требования к продукту, природу сердцевинного вещества, технологию инкапсуляции и экономические соображения. Предложенный в настоящем изобретении способ инкапсуляции вкусовых веществ проламином обеспечивает для потребителей натуральную альтернативу с использованием от небольшого количества искусственных или модифицированных ингредиентов до их отсутствия. Проламины являются запасным белками, содержащимися во многих хлебных злаках, включая без ограничения маис, сорго, просо, пшеницу и рожь. Они известны как таковые, поскольку обычно имеют высокое содержание таких аминокислот, как пролин и глутамин. Зеиновый проламин существует в виде смесей альфа-, бета-, дельта- и гамма-форм и легко доступен для приобретения.

Зеин растворим в бинарных растворителях, обладающих как полярными, так и неполярными характеристиками и содержащих низший алифатический спирт и воду, такой как водный этанол и водный изопропанол; тем не менее, он также растворим в разнообразных других органических растворителях. В Таблицах 3, 4 и 5 приведены растворители зеина из публикации John W. Lawton в журнале Cereal Chemistry, том 79, №1, 2002 г. В Таблице 3 приведены первичные растворители зеина для получения раствора с концентрацией зеина по меньшей мере 10 грамм на 100 мл. Также указаны критические температуры помутнения каждого первичного растворителя в зависимости от температуры, при которой растворенное сухое вещество больше не является полностью растворимым, осаждается в виде второй фазы, в результате чего после охлаждения образуется раствор мутного вида. Для стабилизации эмульсии могут добавляться эмульгаторы. Хотя не все растворители, приведенные в таблицах, являются пищевыми растворителями, применимыми для использования в настоящем изобретении с целью получения натуральных съедобных вкусовых веществ, каждый них способен растворять зеиновый проламин.

Таблица 3 Первичные растворители зеина Растворитель Темп. °C Растворитель Темп. °C Ацетамид 82 Фурфуриловый спирт ≤40 Уксусная кислота 14 Глицерол 139 2-Амино-2-этил-1,3-пропандиол 38 Глицеролфурфурил ≤40 2-Амино-2-метил-1-пропанол 24 Глицерол-α-γ-диметиловый ≤40 Анилин Образует гель спирт   Глицерол-α-монохлоргидрин ≤40 Бензиловый спирт -18 Глицерол-α-метиловый спирт ≤40 Бензилцеллозольв ≤40 Глицерол-α-фениловый спирт >54 Бутиламин ≤40 β-Гидроксиэтиланилин -30 Бутилтартрат ≤40 Гидроксиэтилэтилендиамин ≤40 1,3-Бутиленгликоль 39 2-Гидроксиметил-1,3-диоксолан ≤40 o-Циклогексилфенол >55 1,3-Диаминопропанол 40 Молочная кислота ≤40 Ди[β-гидроксиэтил]анилин >59 Метанол 63 Диэтаноламин 30 Метиллактат <40 Диэтиленгликоль ≤40 Моноэтаноламин 6 Простой моноэтиловый спирт ≤40 Моноизопропаноламин -4 диэтиленгликоля ≤40 Морфолин -6 Простой монометиловый спирт ≤40 Морфолинэтанол >2 диэтиленгликоля   Фенол 40 Диэтилентриамин ≤40 Фенилэтаноламин -15 Дигликольхлоргидрин ≤40 Пропионовая кислота 60 Диизопропаноламин 32 Пропиленхлоргидрин -30 Дипропиленгликоль ≤40 Пропилендиамин ≤40 Простой этиловый спирт -20 Пропиленгликоль ≤40 трипропиленгликоля -24 Пиридин ≤40 Этиллактат -25 Моноацетат резорцина 0 Этилфенилэтаноламин 40 Триэтаноламин >21 Этиленхлоргидрин 18 Триэтилентетрамин ≤40 Этиленгликоль ≤40 Тетрагидрофурфуриловый спирт ≤40 Простой моноэтиловый спирт ≤40 этиленгликоля   Триэтиленгликоль ≤40 Простой монометиловый спирт этиленгликоля ≤40 Триизопропаноламин >46   Этилендиамин 11 Муравьиная кислота 7

Все первичные растворители являются гликолями, простыми гликолевыми эфирами, аминоспиртами, нитроспиртами, кислотами, амидами или аминами. Чтобы получить хороший растворитель зеина, состоящий из одного вещества, у его молекул должны быть соответствующим образом сбалансированы полярные и неполярные группы. Считается, что вода, а также ароматические углеводороды также усиливают растворяющую способность безводных спиртов. Кетоны и водные смеси также могут являться хорошими бинарными растворителями. Независимо от того, используется ли для растворения зеина одно или несколько веществ, в целях настоящего изобретения предпочтительно растворять зеин в пищевом растворителе, безопасном для употребления.

Растворяющая способность бинарных растворителей зависит от соотношения обоих компонентов. В Таблице 4 приведена растворимость зеина в бинарных системах растворителей, в которых первичными компонентами являются низшие алифатические спирты, кетоны или гликоли, а вторичными компонентами являются вода, ароматические углеводороды, хлорированные углеводороды, нитропарафины, альдегиды или простые циклические эфиры. Помимо водных растворов ацетона эффективными растворителями зеина также являются изопропанол и изобутанол.

Таблица 4 Вторичные растворители зеина Вода в сочетании с одним из следующего Низший алифатический спирт и одно из следующего Ацетон Ацетальдегид Ацетонилацетон Ацетон n-Бутанол Бензол t-Бутанол Бутиллактат s-Бутанол Хлороформ Диоксолан Дихлорметан Диоксан Простой моноэтиловый эфир диэтиленгликоля Этанол Этиллактат Изобутанол Этилендихлорид Изопропанол Этиленгликоль Метанол Простой моноэтиловый эфир этиленгликоля n-Пропанол Фурфураль   Метилэтилкетон   Метиленхлорид   Нитроэтан   Нитрометан   Пропиленгликоль   1,1,2,2-Тетрахлорэтан   1,2,3-Трихлорэтан   Толуол

Для растворения зеина также могут использоваться трехкомпонентные смеси растворителей с использованием воды помимо спирта и смесей альдегидов. В Таблице 5 приведены трехкомпонентные растворители зеина.

Таблица 5 Трехкомпонентные растворители зеина Вода, низший алифатический спирт и одно из следующего Ацетальдегид Диоксан Ацетон Простой моноэтиловый эфир этиленгликоля Ацетонилацетон Формальдегид Бензол Метилацетат Масляный альдегид Нитроэтан Диацетоновый спирт Нитрометан Вода и любые два из следующих соединений Бутандиол Дипропиленгликоль Бутандиол Этиленгликоль 2,3-Бутандиол Гексиленгликоль Диэтиленгликоль Пропиленгликоль

Далее со ссылкой на фиг.1 описан один из вариантов осуществления настоящего изобретения. Проламин растворяют в растворителе, способном растворять проламин, и получают раствор 10 проламина. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения в качестве проламина выбирают зеин и получают раствор зеин. В других вариантах осуществления может использоваться сочетание нескольких проламинов при условии, что они обладают в достаточной степени сходными растворимостями. Как описано выше, в Таблицах 3-5 приведен ряд растворителей, способных растворять зеин. Следует отметить, что для удаления растворителей с более высокими температурами кипения, таких как гликоли, требуются более высокие температуры, что может приводить к увеличенной потере вкусовых веществ. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительны растворители с более низкими температурами кипения, не превышающими 100°C.

В настоящем изобретении также предпочтительно применяются пищевые растворители, позволяющие изготавливать съедобные инкапсуляты, включая без ограничения воду, этанол, пропанол, бутанол, изопропанол, изобутанол, уксусную кислоту, молочную кислоту, ацетон, этилацетат, бензиловый спирт и любые их смеси. Используемый термин "пищевой" означает, что конкретное соединение может употребляться человеком в количествах до установленного предела обычно без вредных последствий для здоровья. Примеры пищевых соединений включают соединения, "признанные безвредными" (GRAS) Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA), включая соединения, перечисленные в статьях 172, 182 и 184 раздела 21 Свода федеральных правил.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления проламин растворяют в растворителях, представляющих собой водные растворы этанола, содержащие от около 60% до около 90% этанола и от около 10% до около 40% воды. При концентрации ниже около 60% из водного раствора этанола может преждевременно выпадать в осадок проламин без инкапсуляции добавляемых впоследствии водных пищевых продуктов. В одном из вариантов осуществления растворитель содержит от около 70% до около 80% этанола и от около 20% до около 30% воды.

Под растворением проламина 10 подразумевается диспергирование с целью получения раствора, дисперсии или эмульсии, содержащей проламин. Чтобы обеспечить преимущественно полное растворение проламина в растворителе, в одном из вариантов осуществления сначала нагревают растворитель до стадии растворения проламина в растворителе. В одном из вариантов осуществления нагревают растворитель из водного этанола до температуры от около 120°F до около 130°F, а затем добавляют проламин. Раствор следует медленно нагревать до температуры по меньшей мере 120°F, но не выше около 140°F перед тем, как добавлять проламин. После добавления проламина в нагретый растворитель, смесь может перемешиваться до растворения зеина. В одном из вариантов осуществления смесь перемешивают, пока раствор не становится прозрачным с преимущественным уменьшением или исчезновением любого помутнения, что говорит о достаточной степени растворения или хорошем дисперсном состоянии зеина. В вариантах осуществления с использованием нагретого растворителя растворы зеина следует охлаждать до добавления или объединения с любым инкапсулируемым вкусовым веществом. В одном из вариантов осуществления раствор следует охлаждать до температуры по меньшей мере около 100°F до добавления любого вкусового вещества или водного пищевого продукта. Охлаждение защищает летучие ингредиенты вкусовых веществ или водных пищевых продуктов от высоких температур, которые могут вызвать их разрушение. В другом варианте осуществления растворяют зеин с использованием методов обработки ультразвуком, чтобы обеспечить преимущественно полное растворение проламина. Обработка ультразвуком может применяться для ускорения растворения путем нарушения межмолекулярных взаимодействий. В одном из вариантов осуществления обработка ультразвуком осуществляется без нагрева. В некоторых вариантах осуществления обработка ультразвуком может осуществляться в течение от около 2 минут до около 10 минут. В одном из вариантов осуществления раствора зеин подвергают обработке ультразвуком в течение около 2 минут. Обработка ультразвуком может осуществляться с использованием известного из техники ультразвукового дезинтегратора. Например, применимым ультразвуковым дезинтегратором является ультразвуковой генератор VC-750 производства компании Sonics and Materials, Inc.

За счет вязкости текучие среды противодействуют взбалтыванию, что препятствует разрушению частиц и приводит к увеличению их размера. Соответственно, вязкость раствора сказывается на характеристиках инкапсулированного вкусового вещества конечного продукта. В качестве примера и без намерения ограничить объем настоящего изобретения, далее в Таблице 6 приведены результаты измерений вязкости различных растворов проламина, который применялись в настоящем изобретении. Генетически не модифицированный зеин означает зеин, генетический фонд которого не был изменен методами генной инженерии.

Таблица 6 Результаты измерений вязкости различных растворов зеинового проламина Проламин Растворитель Вязкость (сп/сР) при комнатной температуре 10% зеина 90:10 EtOH : воды 11,7 80:20 EtOH : воды 11,1 50:50 EtOH : воды 4,5 15% зеина 90:10 EtOH : воды 21,3 80:20 EtOH : воды 57,9 50:50 EtOH : воды 4,5 10% генетически не модифицированного зеина 90:10 EtOH : воды 16,5 80:20 EtOH : воды 68,4 50:50 EtOH : воды 4,5 10% зеина 90:10 IP А : воды 14,7 80:20 IP А : воды >120 10% зеина 100% бензиловый спирт 47,7

В Таблице 6 приведены различные растворы проламина, применяемые в настоящем изобретении и результаты измерений их вязкости. Они могут варьировать в зависимости условий переработки и качества используемого проламина. В одном из вариантов осуществления вязкость используемого раствора проламина составляет более около 4,0 сантипуаза (сп). В другом варианте осуществления, вязкость раствора проламина составляет от около 4 сп до около 120 сп.

В одном из вариантов осуществления с использованием 10% зеина в растворе этанола и воды в соотношении 90:10, вязкость составляет от около 11,5 до около 11,9 сп, более предпочтительно около 11,7 сп. В другом варианте осуществления с использованием 10% зеина в растворе этанола и воды в соотношении 80:20 раствор проламина имеет вязкость от около 10,9 сп до около 11,3 сп, более предпочтительно около 11,1 сп. В одном из вариантов осуществления с использованием 15% зеина в растворе этанола и воды в соотношении 90:10 вязкость составляет от около 21,1 сп до около 21,5 сп, более предпочтительно около 21,3 сп. В другом варианте осуществления с использованием 15% зеина в растворе этанола и воды в соотношении 80:20 раствор проламина имеет вязкость от около 57,7 сп до около 61,1 сп, более предпочтительно около 57,9 сп. В одном из альтернативных вариантов осуществления раствор этанола и воды в соотношении 50:50 имеет вязкость около 4,5 сп. В этом варианте осуществления для отделения не растворившегося зеина необходимо центрифугирование, что снижает концентрацию зеина. По мере снижения нагрузки зеином, снижается эффективная концентрация зеина. Например, при растворении 10% зеина в этаноле и воде в соотношении 50:50 концентрация зеина составляет менее 2,5%, а при растворении 15% зеина в таком же растворе концентрация зеина составляет менее 3,9%. При растворении 10% генетически не модифицированного зеина в таком же растворе концентрация зеина составляет менее 1,1%. Тем не менее, применение различных методов сушки позволяет получить инкапсулированное вкусовое вещество в объеме партии описанными далее способами.

Возвращаясь к рассмотрению фиг.1, после получения раствора 10 проламина в него добавляют вкусовые вещества и смешивают путем механического перемешивания в условиях высокого сдвига. Под "высоким сдвигом" подразумевается, что раствор механически перемешивают с высокой скоростью, чтобы полностью диспергировать или растворить вкусовые вещества в растворе проламина. Используемый термин "вкусовые вещества" означает вкусовые ингредиенты или содержащие вкусовые вещества растворы, включая без ограничения экстракты, эфирные масла, эссенции, дистилляты, смолы, бальзамы, соки, экстракты из растительного сырья, вкусовые, душистые и ароматические ингредиенты, включая эфирное масло, живицу, эссенцию или экстракт, продукт гидролиза, дистилляции белка или любой продукт обжига, нагрева или энзимолиза, который содержит вкусовые составляющие, полученные из пряностей, плодов или плодовых соков, овощей или овощных соков, пищевых дрожжей, трав, коры, почек, корней, листьев или аналогичного растительного материала, мяса, морепродуктов, домашней птицы, яиц, молочных продуктов или продуктов их ферментации, а также любое вещество, придающее вкус и/или аромат. При проведении серий испытаний в качестве вкусовых веществ инкапсулировали лайм, бальзамический уксус и сыр пармезан, как описано далее в примерах. Тем не менее, специалисту в данной области техники, ознакомившемуся с настоящим изобретением, ясно, что в настоящем изобретении в целом может использоваться любое число вкусовых веществ. Были изготовлены инкапсуляты с содержанием до 75% вкусовых веществ после сушки.

Смешанные вкусовые вещества и раствор проламина сушат на стадии 14 с целью получения частиц. Существует множество применимых способов сушки. В качестве примера, способы сушки включают распыление вращающимся диском, а также другие методы распылительной сушки, такие как распыление из сопла или вращающегося распылителя. Условия переработки, такой как сушка, могут варьировать в зависимости от ряда факторов, включающих вязкость, поверхностное натяжение и плотность образца.

Путем распыления вращающимся диском получают высококачественные порошки в виде сферических гранул с узким распределением по крупности или одинакового размера в пределах приблизительно 5-100 мкм.

При распылении вращающимся диском с помощью сопла подают жидкость в центр вращающегося диска. Центробежная сила отбрасывает ее к краю диска. Жидкость разбивается на мелкие капли или микрочастицы, образующиеся при удалении растворителя, которые собирают с использованием циклонного центробежного сепаратора, в котором частицы в силу своей массы вытесняются наружу центробежной силой. Поступающий воздух автоматически создает принудительное быстро вращающееся двойное вихревое движение, называемое двойным завихрением. Это двойное вихревое движение состоит из наружного потока, который протекает по спирали вниз, и внутреннего потока, который протекает по спирали вверх. На границе обоих потоков воздух перетекает из одного потока в другой. Частицы, присутствующие в потоке воздуха, оттесняются к наружной стенке и выходят из сепаратора через приемное пространство в основании. В приведенных далее примерах для распыления использовали диск толщиной 3 дюйма, вращающийся с частотой около 8500 об/мин или около 10000 об/мин при скорости подачи от около 53 до около 65 г/мин и температуре на выходе около 50-55°C. В результате получают порошок из вкусовых веществ, инкапсулированных в матрицу из проламина.

Далее изобретение будет дополнительно пояснено на следующих примерах, которые следует считать не ограничивающими. В Таблицах 7, 8 и 9 проиллюстрирована инкапсуляция вкусовых веществ на основе лайма, сыра пармезан и бальзамического уксуса, соответственно, с использованием смеси этанола и воды в соотношении 90:10 в качестве растворителя проламина. Специалистам в данной области техники известно, что эти и другие вкусовые веществ легкодоступны для приобретения у ряда производителей.

Таблица 7 Вещество со вкусом лайма, инкапсулированное в зеин Пример Концентрация проламина Нагрузка вкусовым веществом Температура (°C) Частота вращения диска (об/мин) Размер (мкм) 10% 50% 90% 1 10% 15% 51 8000 20 42 77 2 10% 55% 51 8000 21 41 76 3 10% 75% 51 8000 24 54 108 4 10% 55% 48 10000 12 25 49 5 10% 55% 45 10000 12 26 53 6 10% 55% 41 10000 12 27 53 7 12,5% 55% 50 10000 11 25 52 8 15% 55% 50 10000 13 33 66

В Примере 1 из Таблицы 7 получили 180 грамм раствора из 90% по весу этанола и 10% по весу воды, добавили 20 грамм зеина и растворили, в результате чего получили 10% раствор зеина. Добавили в раствор зеина определенное количество вкусового вещества на основе масла лайма, чтобы теоретическая нагрузка после сушки составила 15%. Чтобы получить нагрузку лаймом 15% из расчета 3,53 грамма масла лайма, деленные на общее количество зеина и добавленного вкусового вещества (в данном примере 3,53/[20+3,53]=0,15), добавили в раствор зеина приблизительно 3,53 грамма масла лайма. Соответственно, "нагрузку вкусовым веществом" вычисляет согласно следующей формуле: (количество вкусового вещества)/(количество вкусового вещества + количество добавленного сухого вещества). В соответствии с Примером 1 из Таблицы 7 после добавления вкусового вещества смешали вкусовое вещество и раствор проламина в условиях высокого сдвига. Затем высушили смешанный раствор методом распыления вращающимся диском с использованием диска толщиной 3 дюйма, вращающегося с частотой около 8000 об/мин при скорости подачи около 62 г/мин и температуре на выходе около 51°C. Собрали в циклонном сепараторе приблизительно 14,28 грамм продукта (выход 61%). Частицы полученного высушенного порошка имели гранулометрический состав от около 1 до 120 мкм и среднюю крупность частиц около 42 мкм, при этом 10% частиц образца имели размер менее 20 мкм, 50% менее 42 мкм и 90% менее 77 мкм.

Таблица 8 Вкусовое вещество на основе сыра пармезан, инкапсулированное в 10% раствор зеина Пример Нагрузка вкусовым веществом Температура (°C) Частота вращения диска (об/мин) Размер (мкм) 10% 50% 90% 9 15% 51 8000 27 49 87 10 55% 51 8000 34 58 98 11 75% 51 8000 46 75 120 12 75% 51 10000 30 47 76 13 55% 51 10000 23 37 62

Примеры из Таблицы 8 были получены таким же образом, как и примеры из Таблицы 7 с использованием 10% раствора зеина. В качестве примера и без намерения ограничить объем настоящего изобретения, в Примере 10 из Таблицы 8 получили 180 грамм раствора из 90% по весу этанола и 10% по весу воды, добавили 20 грамм зеина и растворили, в результате чего получили 10% раствор зеина. Добавили в раствор зеина определенное количество вкусового вещества на основе сыра пармезан, чтобы теоретическая нагрузка после сушки составила 55%. Чтобы получить нагрузку сыром пармезан 55% из расчета 24,4 грамма сыра пармезан, деленные на общее количество зеина и добавленного вкусового вещества (в данном примере 24,4/[20+24,4]=0,55), добавили в раствор зеина приблизительно 24,4 грамма сыра пармезан. Смешали вкусовое вещество и раствор проламина в условиях высокого сдвига и получили смешанный раствор. Затем высушили смешанный раствор с методом распыления вращающимся диском с использованием диска толщиной 3 дюйма, вращающегося с частотой около 8000 об/мин при скорости подачи около 76 г/мин и температуре на выходе около 51°C. Собрали в циклонном сепараторе приблизительно 29 грамм продукта. Частицы полученного высушенного порошка имели гранулометрический состав от около 20 до 160 мкм, при этом 10% частиц образца имели размер менее 34 мкм, 50% менее 58 мкм и 90% менее 98 мкм.

Таблица 9 Вкусовое вещество на основе бальзамического уксуса, инкапсулированное в 10% раствор зеина Пример Нагрузка вкусовым веществом Температура (°C) Частота вращения диска (об/мин) Размер (мкм)         10% 50% 90% 14 15% 51 8000 21 45 90 15 55% 51 8000 20 40 81 16 75% 51 8000 36 59 100

Примеры из Таблицы 9 были получены таким же образом, как и примеры из Таблиц 7 и 8 с использованием 10% раствора зеина. В качестве примера и без намерения ограничить объем настоящего изобретения, в Примере 16 из Таблицы 9 получили 180 грамм раствора из 90% по весу этанола и 10% по весу воды, добавили 20 грамм зеина и растворили, в результате чего получили 10% раствор зеина. Добавили в раствор зеина определенное количество вкусового вещества на основе бальзамического уксуса, чтобы теоретическая нагрузка после сушки составила 75%. Чтобы получить нагрузку бальзамическом уксусом 75% из расчета 30 грамм бальзамического уксуса, деленные на общее количество зеина и добавленного вкусового вещества (в данном примере 30/[10+30]=0,75), добавили в раствор зеина приблизительно 30 грамм бальзамического уксуса. Смешали вкусовое вещество и раствор проламина в условиях высокого сдвига и получили смешанный раствор. Затем высушили смешанный раствор с методом распыления вращающимся диском с использованием диска толщиной 3 дюйма, вращающегося с частотой около 8000 об/мин при скорости подачи около 52 г/мин и температуре на выходе около 51°C. Собрали в циклонном сепараторе приблизительно 4,65 грамма продукта. Частицы полученного высушенного порошка имели гранулометрический состав от около 22 до 210 мкм, при этом 10% частиц образца имели размер менее 36 мкм, 50% менее 59 мкм и 90% менее 100 мкм.

Хотя в приведенных примерах указаны конкретные величины концентрации этанола и воды, содержание зеина, этанола и воды может варьировать. В качестве примера и без намерения ограничить объем настоящего изобретения, как показано в Таблице 6, для растворения проламина также может использоваться этанол и вода в соотношении 80:20. В одной из серий испытаний получили 360 грамм раствора из 80% по весу этанола и 20% по весу воды, добавили 40 грамм зеина и растворили, в результате чего получили 10% раствор зеина. Добавили в раствор зеина определенное количество вкусового вещества на основе масла лайма, чтобы теоретическая нагрузка после сушки составила 55%. Чтобы получить нагрузку лаймом 55%, вычисленную, как описано выше (из расчета 48,8 грамма вкусового вещества на основе лайма, деленные на общее количество зеина и добавленного вкусового вещества (88,8 грамма), что составляет около 0,55 или 55%), добавили в раствор зеина приблизительно 48,8 грамма масла лайма. Смешали вкусовое вещество и раствор проламина в условиях высокого сдвига, и получили смешанный раствор. Затем высушили смешанный раствор с методом распыления вращающимся диском с использованием диска толщиной 3 дюйма, вращающегося с частотой около 8000 об/мин при температуре на выходе около 51°C. Частицы полученного высушенного порошка имели гранулометрический состав от около 1 до 120 мкм, при этом 10% частиц образца имели размер менее 12 мкм, 50% менее 27 мкм и 90% менее 57 мкм.

Хотя изобретение конкретно проиллюстрировано и описано со ссылкой на частные варианты осуществления, специалистам в данной области техники ясно, что него могут быть внесены различные изменения по форме и подробному содержанию, не выходящие за пределы существа и объема изобретения. Например, в некоторых вариантах осуществления также могут использоваться другие ингредиенты, применимые для инкапсуляции вкусовых веществ, включая без ограничения углеводы, гидроколлоиды, камеди, эмульгаторы, силикат кальция, двуокись кремния и целлюлозу, такую как этилцеллюлоза и гидроксипропилцеллюлозу.

На фиг.2 показана блок-схема, иллюстрирующая дополнительные варианты осуществления настоящего изобретения. В одном из вариантов осуществления способ согласно настоящему изобретению дополнительно включает усовершенствованное растворение вкусового вещества в растворителе 16 с целью получения содержащего вкусовое вещество раствора.

В одном из вариантов осуществления вкусовым веществом может являться вещество на основе масла. В другом варианте осуществления, вкусовым веществом является вещество на водной основе. В одном из вариантов осуществления вкусовое вещество растворено в спиртовом растворе. В одном из предпочтительных вариантов осуществления вкусовое вещество растворено в пищевом спиртовом растворителе. В одном из вариантов осуществления растворителем является раствор этанола. В одном из вариантов осуществления раствор этанола содержит от около 40% до около 90% этанола, остальное - вода. В одном из вариантов осуществления растворение включает объединение или добавление вкусового вещества в раствор этанола, а затем смешивание до превращения наблюдаемых двух фаз в одну фазу. Как и при растворении проламина, под растворением вкусового вещества подразумевается диспергирование с целью получения раствора, дисперсии или эмульсии, содержащей вкусовое вещество.

Отдельно от стадии растворения вкусового вещества в растворителе 16 получают раствор проламина, как описано выше со ссылкой на позицию 10 на фиг.1. Вкратце, растворяют проламин в растворителе, способном растворять проламин, и получают раствор 10 проламина. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, в качестве проламина выбирают зеин, и получают раствор зеина. В других вариантах осуществления может использоваться сочетание нескольких проламинов при условии, что они обладают в достаточной степени сходными растворимостями. Как описано выше, в Таблицах 3-5 приведен ряд растворителей, способных растворять зеин. В одном из предпочтительных вариантов осуществления растворяют проламин в растворителях, представляющих собой водные растворы этанола, содержащие от около 60% до около 95% этанола и от около 5% до около 40% воды. В одном из вариантов осуществления растворитель содержит от около 70% до около 80% этанола и от около 20% до около 30% воды. Также могут осуществляться стадии, обеспечивающие или способствующие полному растворению проламина, как описано выше.

Возвращаясь к рассмотрению фиг.2, растворение вкусового вещества в растворителе 16 может происходить одновременно с описанным выше образованием раствора 10 проламина или после него при условии, что стадии растворения предшествуют смешиванию растворов друг с другом. Вне связи с какой-либо теорией предполагается, что растворение вкусового вещества в растворителе способствует образованию желаемых мелких капель вкусового вещества, из которых в конечном итоге получают однородные образцы. В одном из вариантов осуществления растворение вкусового вещества в растворителе на стадии, отдельной от стадии растворения проламина, помогает получать капли вкусового вещества диаметром от около 120 нм до около 2 мкм при образовании системы сердцевина-оболочка. В другом варианте осуществления в результате растворения вкусового вещества в растворителе образуются капли вкусового вещества диаметром от около 200 нм до около 600 нм. После растворения в растворе этанола вкусовое вещество или содержащий вкусовой вещество раствор 16 могут быть объединены на стадии 12 смешивания, как описано выше.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения дополнительно предусмотрена стадия 18 обработки ультразвуком одного или обоих из упомянутых растворов вкусового вещества и/или проламина. Вне связи с какой-либо теорией предполагается, что при обработке ультразвуком разрушаются скопления и облегчается получение мономолекулярных дисперсий, благоприятных для самосборки и эффективности инкапсуляции. В одном из вариантов осуществления растворы подвергают обработке ультразвуком мощностью 300 Вт в течение от около 2 до около 5 минут. В одном из вариантов осуществления обработанные ультразвуком растворы имеют капли размером от около 100 нм до около 200 нм. В одном из вариантов осуществления обработанные ультразвуком растворы имеют капли размером около 120 нм при инкапсуляции оболочки. В вариантах осуществления, включающих стадию 18 обработки ультразвуком, после нее следует стадия 12 смешивания, как описано выше ссылкой на фиг.1, а затем стадия сушки.

Были проведены следующие исследования и испытания с целью изучения образования микросфер зеина с самосборкой в виде систем сердцевина-оболочка для инкапсуляции вкусовых веществ на основе масел. Самосборка может быть охарактеризована как спонтанный процесс, в ходе которого из неупорядоченной системы ранее существовавших компонентов образуется организованная структура вследствие особых локальных взаимодействий между самими компонентами без управления или вмешательства извне. Путем индуцированной испарением самосборки (EISA) была получена система сердцевина-оболочка для инкапсуляции в зеин вкусового вещества на основе лайма. EISA является методом, применяемым с целью вызвать самоорганизацию наноструктур. Быстрое испарение растворителя приводит к образованию и организации к нано- и микроструктур. Были получены образца зеина от компании Showa Sanyo Co. Ltd. (Токио, Япония), этанола (95%) от компании Decon Labs, Inc. и вкусового вещества на основе масла лайма от компании International Flavors and Fragrances, Inc.

Растворили около 1 мг/мл зеина в различных растворителях с содержанием этанола от около 60% до около 80% (по объему). Кроме того, отдельно растворили от около 0,8 до около 1,5 мкл/мл вкусового вещества на основе лайма в растворителе из этанола и воды. Оба образца растворов вкусового вещества и проламина подвергли обработке ультразвуком. В ходе серий испытаний поместили образцы растворов, содержащие около 10 мл растворенного зеина и вкусового вещества, в алюминиевые сушильные лодочки с целью испарения растворителя при образовании структур инкапсуляции с самосборкой. Собрали образца в виде порошка и хранили в инкубаторах при комнатной температуре.

После осуществления EISA оценили образцы с использованием ряда методов анализа. Покрыли сухие образцы золотом (300 А) с использованием напылителя Emitech K575, чтобы способствовать улучшению удельной электропроводности поверхностей образцов при оценке методом растровой электронной микроскопии (SEM). Получили SEM-изображения с помощью универсального растрового электронного микроскопа JEOL 6060LV. Также исследовали покрытые золотом сухие образцы методом микроскопии фокусированным ионным пучком (FIB). Метод сдвоенного фокусированного ионного пучка (DB-235 FIB, FEI Company) является сочетанием высокоразрешающей автоэлектронной SEM и сканирующей микроскопии пучком металлических ионов. При осуществлении FIB-микроскопии использовали пучок ионов галлия (Ga), чтобы путем травления с возможностью регулирования удалить материал поверхности образца. С помощью предварительно установленного датчика вида сбоку получили SEM-изображения поперечных сечений образцов после удаления материала. Также получили образцы для FTIR, поместив щепотку полученного методом EISA порошка на полиэтиленовые карточки образцов производствам компании International Crystal Labs. Использовали каплю 70% этанола, чтобы растворить оболочку из проламина и высвободить инкапсулированное вещество со вкусом лайма. Определили спектры FTIR карточек образцов (с разрешением 1 см^-1, методом суммирования 64-разрядных сканов) с использованием FTIR-спектрометра Thermo Nicolet (Nexus 670). Наконец, также осуществили описание размера частиц методом динамического рассеяния света (DLS) как до, так и после объединения раствора зеина в этаноле и вкусового вещества на основе лайма. Провели измерения методом DLS с помощью классификатора частиц NICOMP 380 ZLS с диодным лазерным лучом мощностью 20 мВт на волне длиной 635 нм. Использовали постоянный угол рассеяния 90°. Поддерживали температуру 23°C. В результате варьирования концентрации образцов и регулирования мощности лазера число отсчетов составило от 100 до 300 тысяч в секунду.

Через 2 минуты обработки смесей вкусового вещества на основе лайма (лимонена) и этанола ультразвуком мощностью 300 Вт методом DLS обнаружили капли размером около 120 нм. Через 2 минуты обработки растворов зеина ультразвуком мощностью 300 Вт обнаружили частицы размеров около 140 нм. После того, как смешали друг с другом зеин и лимонен, размер частиц увеличился до около 180 нм. На фиг.3а показан гранулометрический состав капель вещества со вкусом лайма, определенный методом DLS. На фиг.3б показан гранулометрический состав частиц зеина, определенный методом DLS. На фиг.3в показан гранулометрический состав частиц зеина и вкусового вещества на основе лайма, определенный методом DLS.

Структуры, наблюдавшиеся путем SEM и FIB-микроскопии, представляли собой сферы диаметром от около 0,5 до около 2 мкм. Сферы выглядели слабосвязанными друг с другом после сушки. Дно контейнеров беспорядочно покрывали скопления зеиновых сфер. На фиг.4 показано FIB-изображение внутренности зеиновых сфер, полученных методом EISA из раствора, содержащего 1 мг зеина/мл и около 0,75 мкл вкусового вещества на основе лайма/мл 80% этанола, и видна структура сердцевина-оболочка. Все три зеиновые сферы со структурой сердцевина-оболочка имели наружный диаметр около 1 мкм и внутренний диаметр около 0,6 мкм. Толщина стенок составляла около 0,2 мкм. Предполагается, что вещество со вкусом лайма инкапсулировано в зеиновые сферы и представляет собой сердцевину. На основании спектров FTIR было доказано, что веществом сердцевины является вещество со вкусом лайма, а именно, для обнаружения присутствия вкусового вещества на основе лайма в зеиновой системе инкапсуляции использовали пик на волне 1725 см^-1, который соответствует сложноэфирной карбонильной группе. На фиг.5а показаны спектры FTIR а) зеина и б) вкусового вещества на основе лайма. На фиг.5б показаны спектры FTIR а) инкапсулированного в зеин вкусового вещества на основе лайма и 6) зеина. На фиг.5а показано, что в спектре зеина отсутствует пик на волне 1744 см^-1. Этот пик свойственен сложноэфирным карбонильным группам лайма. На линии а, отображающей инкапсулированный образец на фиг.5б, виден пик на волне 1725 см^-1, который может являться свойственным сложноэфирным карбонильным группам, со смещением от исходного пика на волне 1744 см^-1, при этом в области спектра зеина от 1800 до 1700 см^-1 отсутствуют пики.

В ходе некоторых серий испытаний из раствора, содержащего 1 мг зеина/мл, методом EISA были получены зеиновые сферы с различными концентрациями вкусового вещества, которые объединили с: А) 0,5 мкл вкусового вещества на основе лайма/мл 60% этанола; Б) 1,0 мкл вкусового вещества на основе лайма/мл 60% этанола; В) 2 мкл вкусового вещества на основе лайма/мл 60% этанола; Г) 0,5 мкл вкусового вещества на основе лайма/мл 70% этанола; Д1) 0,75 мкл вкусового вещества на основе лайма/мл 70% этанола; Д2) 1 мкл вкусового вещества на основе лайма/мл 70% этанола; Д3) 0,75 мкл вкусового вещества на основе лайма/мл 80% этанола; Д4) 1 мкл вкусового вещества на основе лайма/мл 80% этанола; Е) 1,5 мкл вкусового вещества на основе лайма/мл 80% этанола; Ж) 0,2 мкл вкусового вещества на основе лайма/мл 90% этанола; З) 0,75 мкл вкусового вещества на основе лайма/мл 90% этанола; И) 2 мкл вкусового вещества на основе лайма/мл 90% этанола. Система сердцевина-оболочка на FIB-изображениях были обнаружены у структуры Д (например, Д1, Д2, Д3 и Д4). Полученные данные говорят о том, что образование системы сердцевина-оболочка происходит, когда диаметр капель вещества со вкусом лайма составляет от около 200 до около 600 нм. По данным DLS сферы из сердцевины-оболочки, полученные после EISA, имели значительно больший диаметр от около 1 до около 2 мкм, чем сферы, полученные после смешивания растворов зеина и вкусового вещества на основе лайма. Это говорит о том, что в некоторых вариантах осуществления самосборка зеиновых оболочек может быть опосредована EISA.

Возвращаясь к рассмотрению фиг.2, в третьем варианте осуществления инкапсуляции вкусовых веществ способ согласно изобретению дополнительно включает двухфазную сушку 20. Как описано выше, стадии сушки согласно изобретению следуют за смешиванием раствора проламина с вкусовым веществом или содержащим вкусовое вещество раствором.

В настоящем изобретении предложен дополнительный способ сушки, в котором путем двухфазной сушки сушат смешанный раствор, содержащий вкусовое вещество и проламин, с целью получения порошка, представляющего собой инкапсулированное в проламин вкусовое вещество. Такая двухфазная сушка включает первую стадию удаления спирта из смешанного раствора и затем вторую стадию удаления воды. В одном из вариантов осуществления двухфазная сушка включает первую стадию мягкой сушки смешанного раствора и затем вторую стадию сублимационной сушки. В одном из вариантов осуществления стадия мягкой сушки включает сушку смешанного раствора под вытяжным шкафом при комнатной температуре, что обеспечивает удаление спирта из смеси.

В одном из вариантов осуществления сушка под вытяжным шкафом длится от около 4 до около 5 часов. Такая сушка осуществляется, например, в противнях из алюминиевой фольги. После сушки под вытяжным шкафом сушка необязательно может быть продолжена в вакуумной печи, чтобы увеличить скорость испарения спирта. Например, вакуумная сушка может происходить при температуре от около 35 до около 45°C и давлении 300 торр в течение от около 1 до около 2 часов. На второй стадии сушки удаляют воду из смеси методами сублимационной сушки. Такая сублимационная сушка может происходить при температуре, например, -70°C и давлении 100 милиторр (т.е. около 0,133 миллибар, 13,3 Паскаля или в 99,99% вакууме) в течение около 12 часов.

Вне связи с какой-либо теорией предполагается, что медленное испарение спирта с последующим удалением воды в большей степени способствует образованию зеиновых оболочек вокруг капель вкусового вещества с формированием более организованной системы инкапсуляции типа сердцевина-оболочка, в которой преимущественно вся поверхность частиц сердцевины покрыта покровной композицией, содержащей проламин. В отличие от, например, известных из техники способов удаления растворителя и влаги путем быстрого или разового испарения или сушки в настоящем изобретении применяется двухфазная сушка с целью формирования более организованной системы (т.е. инкапсуляции типа сердцевина-оболочка), обеспечивающей, как предполагается, лучшую защиту вкусового вещества, которое остается внутри системы сердцевина-оболочка.

Матричное концентрирование биологически активных компонентов

В одном из дополнительных усовершенствованных вариантов осуществления настоящего изобретения, который проиллюстрирован на фиг.6, предложен простой и экономически эффективный способ концентрирования и доставки преимущественно всех вкусовых веществ или вкусовых компонентов, питательных веществ и других биологически активных компонентов водного пищевого продукта. В частности, было обнаружено, что за счет использования водного пищевого продукта 60 в сочетании с раствором проламина инкапсулируются не только вкусовые вещества водного пищевого продукта, но также преимущественно все его биологически активные компоненты.

Более точно, в настоящем изобретении предложен усовершенствованный способ инкапсуляции вкусового вещества, в котором получают раствор проламина, смешивают вкусовое вещество с раствором проламина, и сушат смешанный раствор, чтобы получить инкапсулированное в проламин вкусовое вещество, при этом усовершенствование включает использование водного пищевого продукта, содержащего биологически активные компоненты, который содержат вкусовое вещество 60, а стадия смешивания включает объединение раствора проламина и водного пищевого продукта 62.

Затем раствор может быть подвергнут сушке с целью получения порошка, содержащего биологически активных компоненты водного пищевого продукта 64. Полученный сыпучий порошок содержит преимущественно все биологически активные компоненты водного пищевого продукта. В одном из вариантов осуществления порошковая капсула из проламина с биологически активными компонентами водного пищевого продукта содержит от около 10% до около 99% по весу проламина. В другом варианте осуществления порошковая капсула из проламина с биологически активными компонентами водного пищевого продукта содержит от около 10% до около 90% по весу проламина.

Подразумевается, что используемый термин "водный пищевой продукт" относится к пищевому продукту на водной основе, полученному натуральными или искусственными способами. В одном из вариантов осуществления водный пищевой продукт преимущественно содержит натуральную съедобную жидкость или жидкость, преимущественно полученную из природного источника, включая без ограничения растения, экстракты, дистилляты, текучие среды или соки плодов и/или овощей. Кроме того, предпочтительно, чтобы водный пищевой продукт был смешиваемым с водой. В одном из вариантов осуществления водный пищевой продукт получают или изготавливают искусственными способами. В одном из вариантов осуществления водный пищевой продукт может содержать искусственные или изготовленные компоненты. В одном из вариантов осуществления водным пищевым продуктом является сок, текучая среда или жидкость в остальном сухого съедобного компонента. В одном из вариантов осуществления водный пищевой продукт содержит текучую среду, полученную из плода, овоща, лекарства из растительного сырья, молочного продукта, источника животного или морского происхождения. Дополнительные примеры применимых водных пищевых продуктов включают без ограничения экстракты, дистилляты, переработанные и искусственные композиции.

Подразумевается, что используемый термин "биологически активные соединения" относится к неводным компонентам водного пищевого продукта, включая без ограничения питательные вещества, фитохимические вещества, усилители аромата, усилители вкуса и ароматические вещества, а также летучие и нелетучие составляющие водного пищевого продукта.

Как показано на фиг.6, получение водного пищевого продукта, содержащего биологически активные компоненты 60, может включать любой способ получения пищевого источника, включая без ограничения приобретение водного пищевого продукта в магазине или у производителя или получение водного пищевого продукта непосредственно из природного пищевого источника до его объединения с раствором проламина. В одном из вариантов осуществления водный пищевой продукт получают непосредственно из природного источника, такого как, например, плод или овощ. В одном из вариантов осуществления водный пищевой продукт выдавливают из сырого не переработанного плода. В одном из вариантов осуществления водный пищевой продукт является свежим. Подразумевается, что используемый термин "свежий" относится к водному пищевому продукту, преимущественно сохраняющему свои первоначальные ненарушенные свойства, включая питательные вещества и биологически активные компоненты. В одном из вариантов осуществления водный пищевой продукт может содержать обогащенные или специализированные экстракты или дистилляты, способные придавать свежий вкус и аромат. В одном из вариантов осуществления водный пищевой продукт содержит полностью дистиллированные жидкости. В одном из вариантов осуществления водным пищевым продуктом является сок лайма, непосредственно извлеченный из лайма. В дополнительных вариантах осуществления водный пищевой продукт содержит сок или жидкость, извлеченную из апельсинов, лимонов, грейпфрутов, флоридских лаймов, цитронов, клементинов, мандаринов, танжеринов и любого другого плода цитрусового растения или их разновидности или гибрида. В таких вариантах осуществления стадия объединения включает выдавливание сока непосредственно в раствор проламина и может дополнительно включать стадии резки или обнажения сердцевины плода или овоща. В одном из вариантов осуществления водный пищевой продукт содержит жидкости, извлеченные или полученные путем дистилляции из апельсинов, лимонов, грейпфрутов, флоридских лаймов, цитронов, клементинов, мандаринов, танжеринов, любого другого плода цитрусового растения или их разновидности или гибрида, гранатов, плодов киви, арбузов, аблок, бананов, черники, дыни, имбиря, сладкого перца, огурцов, маракуйи, манго, груш, томатов, земляники или любой их разновидности или гибрида. В одном из вариантов осуществления водный пищевой продукт содержит жидкости из одного или нескольких таких источников. В одном из вариантов осуществления водный пищевой продукт имеет содержание воды от около 90% до около 99%. В другом варианте осуществления водный пищевой продукт имеет содержание воды по меньшей мере 80%.

В одном из вариантов осуществления растворяют водный пищевой продукт в водном спиртовом растворе до объединения с раствором проламина. В одном из вариантов осуществления водный пищевой продукт может добавляться в водные растворы этанола и растворяться в них. В некоторых вариантах осуществления водный пищевой продукт может растворяться в растворе, содержащем 100% этанол. В, частности, предполагается, что такие варианты осуществления с использованием спиртовых растворов могут быть полезны, например, для более сложных вкусовых веществ, включая без ограничения плоды цитрусовых. В других вариантах осуществления с использованием фильтрованных соков, например, водный пищевой продукт может объединяться непосредственно с растворами проламина.

После получения водного пищевого продукта 60 он может быть объединен с раствором 62 проламина. Раствор проламина может быть получен, как описано выше со ссылкой на фиг.1, одновременно со стадией 60 или после стадии 60. Как описано выше, раствор проламина может быть получен, например, путем растворения проламина в растворителе способами, описанными со ссылкой на фиг.1. В Таблицах 3-5 выше приведен ряд растворителей, способных растворять проламин, такой как зеин. По меньшей мере один проламин растворяют в растворителе, содержащем от около 60% до около 90% этанола и от около 10% до около 40% воды. В описанных вариантах осуществления предпочтительно используются пищевые растворители (такие как соединения GRAS), включая без ограничения воду, этанол, пропанол, бутанол, изопропанол, изобутанол, уксусную кислоту, молочную кислоту, ацетон, этилацетат, бензиловый спирт и любые их смеси, которые позволяют получать съедобные инкапсулированные вкусовые вещества. В одном из вариантов осуществления растворитель для растворения проламина представляет собой бинарный растворитель из этанола и воды. В одном из вариантов осуществления бинарный растворитель содержит от около 60% до около 90% водного раствора этанола.

Как описано выше, в некоторых вариантах осуществления растворитель может быть нагрет до растворения, чтобы обеспечить полное растворение проламина. Было обнаружено, что для полного растворения проламина достаточны температуры около 120°F. Термолабильные компоненты могут быть защищены путем охлаждения нагретых растворов после растворения по меньшей мере до около 110°F до стадии 64 объединения. В одном из вариантов осуществления способ может дополнительно включать растворение водного пищевого продукта в спиртовом растворе 16, как описано выше со ссылкой на фиг.2. Аналогичным образом, в другом варианте осуществления способ может включать стадию обработки ультразвуком проламина в растворе и/или раствора водного пищевого продукта. Как описано выше, было обнаружено, что в некоторых вариантах осуществления достаточно обработки ультразвуком мощностью около 300 Вт в течение около 2 минут.

Стадия 62 объединения двух жидких растворов может включать, например, выдавливание водных пищевых продуктов из натурального продукта, добавление водного пищевого продукта в раствор проламина или добавление раствора проламина в водный пищевой продукт. В качестве альтернативы, в одном из вариантов осуществления стадия 62 объединения может включать смешивание или добавление раствора проламина к водному пищевому продукту в спиртовом растворе.

В целом, стадия объединения может осуществляться при комнатной температуре и/или повышенных температурах до около 100°F. "Комнатной температурой" может являться любая температура от около 64°F до 71°F, при этом такая температура обычно относится к температуре окружающей среды, в которой происходит объединение. Она может включать, например, регулируемую температуру в помещении.

После стадии 62 объединения начинает формироваться осадок проламина, что инициирует концентрирование биологически активных безводных компонентов водного пищевого продукта в проламине. Затем объединенный раствор и образовавшийся осадок могут быть высушены и получен сухой сыпучий порошок, содержащий преимущественно все биологически активные компоненты водного пищевого продукта, инкапсулированные в проламин. Вне связи с какой-либо теорией предполагается, что за счет использования нерастворимость проламина в воде в настоящем изобретение обеспечивается не только инкапсуляция вкусовых веществ в водном пищевом продукте, но также способы концентрирования и инкапсуляции биологически активных компонентов жидких пищевых продуктов, содержащих воду. Так, в усовершенствованном способе преимущественно все безводные компоненты (включая без ограничения углеводы, сахара, кислоты, масла, сухие и питательные вещества и вкусовые компоненты) водного пищевого продукта концентрируются и инкапсулируются с помощью нерастворимого в воде зеинового проламина. По существу, настоящее изобретение позволяет концентрировать плодовые соки и другие водные пищевые продукты путем внедрения их безводных биологически активных компонентов в матрицу с использованием проламина, такого как зеин. Загруженная матрица может быть отделена от жидкой фазы и затем высушена в порошок. В одном из вариантов осуществления после стадии 62 объединения объединенный раствор может быть подвергнут сушке на стадии 64 любыми известными из техники средствами, включая без ограничения вакуумную сушку или сушку при комнатной температуре. Тем не менее, сушка предпочтительно осуществляет при температурах не выше около 77-80°F (25°C). В одном из вариантов осуществления частицы могут быть подвергнуты сублимационной сушке с получением полноценных порошков, содержащих преимущественно все биологически активные компоненты водного пищевого продукта. В одном из вариантов осуществления объединенный на стадии 62 раствор может быть подвергнут обработке жидким азотом с целью облегчения сублимационной сушки. Как описано выше со ссылкой на фиг.2, в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предусмотрена двухфазная сушка, в ходе которой сначала удаляют спирт, а затем воду. Так, сначала раствор может быть высушен под вытяжным шкафом, после чего осуществляется необязательная вакуумная сушка, а затем сублимационная сушка. Этот процесс способствует образованию частиц порошка посредством осаждения с медленным образованием осадка, при этом обеспечивается окружением вкусового вещества проламином по мере его самосборки. Полученные частицы имеют размер от около 10 мкм до около 100 мкм. В одном из вариантов осуществления полученные сухие частицы имеют размер менее около 100 мкм. В некоторых вариантах осуществления для предотвращения агломерации получаемых порошков могут использоваться средства против спекания, такие как двуокись кремния. В качестве альтернативы, во время хранения может использоваться поглотитель влаги.

Полученные инкапсулированные продукты содержат преимущественно все безводные компоненты водного пищевого продукта, включая питательные вещества, фитохимические вещества, усилители аромата, усилители вкуса и ароматические вещества. Таким образом, в одном из усовершенствованных вариантов осуществления инкапсулированный в проламин продукт содержит преимущественно все вкусовые и питательные вещества водного пищевого продукта. Инкапсулированные в проламин порошковые концентрированные биологически активные компоненты могут применяться местно, чтобы приправлять закусочные пищевые продукты, включая без ограничения чипсы, батончики, печеные или жареные пищевые продукты.

В сериях испытаний для инкапсуляции в проламин биологически активных компонентов натуральных соков из сырых плодов, включающих лайм, апельсин, лимон и огурец, использовался зеиновый проламин.

Обычно в каждой серии испытаний добавляли зеин в различные водные растворы этанола. Растворы этанола перемешивали и нагревали до около 120°F до удовлетворительного растворения зеина и образования раствора зеина. Затем охлаждали раствора зеина до комнатной температуры. Отдельно добавляли около 30 мл образцов соков вместе с растворами проламина, и смешивали объединенный раствор с раствором зеина, чтобы получить раствор, который выливали на алюминиевые противни с целью индуцированной испарением самосборки инкапсулятов и матричных окружающих структур. После испарения этанола образовывался концентрат или водная суспензия инкапсулированных/заключенных в зеин компонентов сока. Затем эту суспензию подвергали сублимационной сушке с целью получения порошка.

В другой серии испытаний добавляли около 30 мл сока лайма (около 92,2% воды, 2,34 грамма сухого вещества/30 мл сока) в различные количества раствора зеина, составлявшие около 150, около 300 и около 600 мг/30 мл сока. Как показала оценка и сравнение образцов, концентрация влияла на текстуру, вкус и микроструктуру готовых продуктов. Далее в Таблице 10 приведены результаты оценки готовых продуктов. Соотношение вкусового вещества и зеина в готовых продуктах составляло около 2,4 грамма вкусового вещества на около 0,15 грамма зеина и около 2,4 грамма вкусового вещества на около 0,6 грамма зеина.

Таблица 10 Серии испытаний с целью оценки концентраций зеина Содержание зеина (мг) Текстура Вкус Микроструктура 150 Густая Резкий Пленочная 300 Сухая Выраженный Сферическая 600 Кристаллическая Менее выраженный Чешуйчатая

Экспертная оценка порошковых концентратов

Была сформирована группа из 12 экспертов для дегустации и оценки переработанного сока лайма, определения подлинности вкуса и установления различий во вкусе образцов, полученных традиционными способами, а также образцов, полученных способом согласно настоящему изобретению. Кристаллы сока лайма, полученные различными способами, нанесли на картофельные чипсы, которые затем были измельчены в электрической кофемолке.

Под руководством главы экспертной группы был оценен вкус следующих образцов, полученных тремя различными способами: 1) сухого сока лайма, изготовленного матричным способом согласно настоящему изобретению (6% по весу) (матричный образец); 2) сухого сока лайма, изготовленного традиционным способом распылительной сушки и имеющего низкое содержание кислоты 6,1% (6% по весу) (образец с высоким pH); и 3) сухого сока лайма, изготовленного традиционным способом распылительной сушки и имеющего содержание кислоты 12,2% (6% по весу) (образец с низким pH). Образец 4, который оценивался в качестве контроля, представлял собой "свежий" образец картофельных чипсов со свежим соком лайма (разбавленным до 70% дистиллированной водой), нанесенным местно (10% по весу), а затем высушенным. Если образец 1 был изготовлен описанными в изобретении способами, образцы 2 и 3 были изготовлен традиционным способом распылительной сушки, при этом образец с высоким pH был высушен на мальтодекстрине (>50% мальтодекстрина, 1-10% сухого вещества сока лайма и 1-10% натуральных вкусовых веществ), а образец с низким pH был высушен на сухом веществе кукурузного сиропа (>50% сухого вещества кукурузного сиропа, 10-25% натуральных вкусовых веществ (10-25% сухого вещества сока лайма 1-10% натуральных вкусовых веществ). Сравнимые образцы, традиционным способом распылительной сушки, могут быть приобретены, например, у компании Firmenich.

В качестве характеристик начального вкуса оценивался вкус свежего лайма, сладкий, кислый, горький и вяжущий вкусы. Затем членам экспертной группы предложили вещества, характеризующие такие вкусы (например, горький вкус кофеина). После этого эксперты оценили вкусовые характеристики, исключив "сладкий вкус" и включив "вкус синтезированного лайма" цитраля.

Затем эксперты определили стандартные концентрации для идентифицированных вкусовых признаков, как указано далее в Таблице 11.

Таблица 11 Стандарты и шкала органолептической оценки Характеристика Стандарт Показатель по шкале Свежий лайм Свежий сок лайма (70%), нанесенный на чипсы и высушенный на воздухе 12,2 Сладкий 10% сахарозы Исключен Вкус синтезированного лайма 0,1% цитраля 8,0 Кислый 0,1% раствор лимонной кислоты 10,4 Горький 0,02% раствор кофеина 8,0 Вяжущий 0,02% раствор танина 8,0

Затем эксперты в течение одного часа прошли обучение оценке продуктов на основании этих стандартов с использованием 17-см слабоструктурированной штриховой шкалы (с делениями от "отсутствует" до "интенсивный", как показано на фиг.7) для оценки интенсивности. На фиг.7 проиллюстрирована шкала органолептической оценки степени интенсивности каждой характеристики стрелками на каждом показателе по шкале, как показано в Таблице 11. Следует отметить, что фиг.7 представлена не в масштабе. Эксперты оценивали каждую характеристику каждого образца на штриховой шкале относительно стандарта. С целью оценки образцы были обозначены произвольными трехзначными номерами и представлены экспертам в произвольном порядке. Были получены данные путем измерения расстояния в сантиметрах от нулевой отметки до оценки эксперта. Экспертам была предложена дистиллированная вода для промывания и несоленые крекеры для очистки неба между дегустациями образцов. Каждый специалист оценивал каждый образец трижды с 5-минутным перерывом между оценкой комплектов образцов.

Статистический анализ

Полученные от экспертов данные были подвергнуты дисперсионному анализу на взаимное влияние продуктов, изготовленных различными способами. На основании оценок каждого отдельного эксперта данные, полученные от трех экспертов, были целиком исключены по причине их внутренней несогласованности. На основании данных, полученных от остальных девяти экспертов, были определены вычисленные методом наименьших квадратов величины и величины среднеквадратического отклонения. С использованием защищенных минимально значимых различий Фишера были выделены средние величины характеристик, различавшихся в зависимости от способа изготовления.

Результаты

В Таблице 12 и на фиг.8 представлены средние величины и величины среднеквадратического отклонения органолептических характеристик четырех продуктов (изготовленного матричным способом продукта, изготовленного традиционным способом продукта с высоким рН, изготовленного традиционным способом продукта с низким pH и картофельных чипсов с нанесенным и высушенным свежим лаймовым соком (70%)).

Таблица 12 Средние величины и величины среднеквадратического отклонения органолептических характеристик порошкового продукта на основе лайма на картофельных чипсах   Органолептические характеристики Тип продукта Вкус свежего лайма Вкус синтезированного лайма Кислый вкус Горький вкус Вяжущий вкус Матричный 7,87±1,74^а 5,82±1,07^а 8,96±1,64^а 4,62±1,63^а 4,78±1,54^а С высоким содержанием кислоты 6,43±1,92^b 4,63±1,35^b 6,87±1,97^b 4,27±1,75^а 4,53±1,19^ab С низким содержанием кислоты 4,65±1,43^с 3,88±1,31^b 4,31±1,66^e 3,61±1,47^a 3,79±1,02^b Свежий 2,02±0,65^d 1,71±0,64^c 1,99±0,70^d 1,79±0,62^b 2,31±0,71^{c a, b, c, d} Средние величины в столбце с одинаковыми надстрочными индексами не различаются.

Сухой сок лайма, изготовленный матричным способом согласно настоящему изобретению, имел наиболее интенсивный вкус лайма из всех образцов. Его вкус также был наиболее близок к вкусу синтезированного лайма (цитраля), а изготовленные традиционным способом образцы с высоким и низким содержанием кислоты не различались (Таблица 11 и фиг.8). Изготовленный матричным способом образец имел значительно более кислый вкус, чем любой из изготовленных традиционным способом образцов, однако не отличался горьким вкусом и не отличался вяжущим вкусом от образца с высоким содержанием кислоты.

Вывод

Если, исходя из полученных данных, признать, что вкус лайма обоих типов (вкус свежего лайма на картофельных чипсах и вкус цитраля) и кислый вкус являются желательными вкусовыми характеристиками продукта на основе лайма, а горький и вяжущий вкусы являются менее желательными, матричный продукт является усовершенствованием по сравнению с традиционными продуктами с высоким и низким содержанием кислоты с точки зрения вкуса лайма без часто присущей горечи и терпкости.

Настоящее изобретение обеспечивает ряд преимуществ и выгод по сравнению с известным уровнем техники. Во-первых, предложен способ изготовления натуральных закусочных пищевых продуктов с "чистой этикеткой", содержащих нежные, уникальные натуральные вкусовые вещества, не имеющие равных в других отношениях. Во-вторых, предложенный способ выделения и концентрирования биологически активных безводных компонентов водного пищевых продуктов обеспечивает желаемый и пользующийся спросом способ доставки "полученных из одноименного источника" (FTNS) вкусовых веществ. Как известно, эти вкусовые вещества состоят только из экстрактов или дистиллятов, полученных из заданного (или одноименного) пищевого продукта. В настоящем изобретении обеспечивается доставка FTNS вкусовых веществ на натуральной платформе (из проламина) без необходимости во множестве специализированных предприятий и множестве специализированных технологий изготовления желаемого вкусового вещества. Такие способы являются все более желательными для потребителей, предпочитающих более экологически чистые или натуральные закусочные пищевые продукты. В-третьих, настоящее изобретение обеспечивает изготовление продуктов, которые отражают характер оригинального, свежего или натурального пищевого продукта, достаточно простым и непосредственным способом сохранения высококонцентрированного вкуса. Искусственные экстракты, как правило, не обладают нежностью натуральных вкусовых веществ. Соответственно, способ позволяет получать из натуральных пищевых продуктов и доставлять подлинные вкусовые вещества, вкус которых соответствует вкусу исходного водного пищевого продукта. В-четвертых, способ позволяет концентрировать питательные вещества системы водного пищевого продукта. Так, натуральные питательные вещества могут доставляться простым способом. В частности, натуральные плодовые соки могут перерабатываться в полноценные порошки, содержащие практически все вкусовые вещества и питательные компоненты оригинального сока.

Наконец, в настоящем изобретении также усовершенствованы существующие промышленные способы концентрирования. В большинстве промышленных способах концентрирования применяются методы испарения с целью удаления основной части воды из сока. Тем не менее, общепризнанно, что испарение приводит к нежелательному удалению или потере вместе с водой летучих ароматических и вкусовых соединений, в результате значительно ухудшается качество и в целом аромат и вкус концентрированного сока. Кроме того, настоящее изобретение позволяет предотвращать не только потери вследствие испарения, но также потерю или ухудшение вкусовых веществ вследствие химической или ферментативной реакции между компонентами сока. Создано множество способов компенсации потери аромата и вкуса в процессе концентрирования испарением. Тем не менее, эти способы являются не вполне удовлетворительными, поскольку позволяют улавливать и извлекать лишь часть теряемых летучих ароматических и вкусовых соединений. Соответственно, у готового концентрированного продукта неизбежны общие потери аромата и вкуса. Хотя концентрирование испарением применимо и достаточно эффективно, происходит значительная потеря ароматических и вкусовых соединений. Другие способы концентрирования включают концентрирование вымораживанием, задачей которого является удаление воды в виде кристаллов льда. Тем не менее, даже в этом случае происходит потеря летучих ароматических и вкусовых соединений. В настоящем изобретении предусмотрено улавливание ароматических и вкусовых соединений и эффективное предотвращение их потери при испарении. Кроме того, как описано выше, также могут концентрироваться другие питательные вещества водного пищевого продукта. Наглядно описанное изобретение применимо в отсутствие любого элемента, который конкретно не раскрыт в описании. В некоторых вариантах осуществления настоящее изобретение может включать, состоять или преимущественно состоять из стадий получения соответствующего раствора проламина и объединения раствора проламина с водным пищевым продуктом. Отдельные численные значения и/или интервалы приведены в качестве приближений, как если бы им предшествовало слово "около" или "приблизительно". Термины "около" и "приблизительно", используемые применительно к численному значению, имеют простое и обычно значение, принятое среди специалистов в области техники, к которой относится настоящее изобретение или к которой относится соответствующий интервал или элемент.

Изобретение относится к способам инкапсуляции вкусовых и вкусоароматических веществ. Способ инкапсуляции вкусового вещества предусматривает смешивание вкусового вещества с раствором проламина и сушку смеси с целью получения инкапсулированного вкусового вещества в виде порошка. В одном из вариантов осуществления до смешивания по отдельности диспергируют вкусовое вещество и зеин в смеси из спирта и воды в соответствующем соотношении. В другом варианте осуществления смешивают с раствором проламина водный пищевой продукт, содержащий биологически активные компоненты, что инициирует осаждение проламина и концентрирование биологически активных компонентов в водном пищевом продукте. Получаемое инкапсулированное вкусовое вещество в виде порошка содержит биологически активные компоненты водного пищевого продукта. В другом варианте осуществления может применяться двухфазная сушка, включающая удаление спирта с целью индуцированной испарением самосборки микроструктур зеина с последующим удалением остающейся воды с целью получения порошка. 5 н. и 24 з.п. ф-лы, 11 ил., 12 табл.

1. Способ инкапсуляции вкусового вещества, согласно которому растворяют проламин для получения раствора проламина, смешивают вкусовое вещество с раствором проламина для получения смешанного раствора и сушат смешанный раствор для получения порошка, содержащего инкапсулированное в проламин вкусовое вещество, отличающийся тем, что:
а) растворяют указанное вкусовое вещество в спиртовом растворе до смешивания вкусового вещества с раствором проламина, и
б) сушат указанный смешанный раствор с использованием процесса двухфазной сушки для получения указанного порошка, содержащего инкапсулированное в проламин вкусовое вещество.

2. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию обработки ультразвуком раствора, полученного на стадии а).

3. Способ по п.1, в котором растворение на стадии а) включает растворение вкусового вещества в растворе этанола.

4. Способ по п.1, в котором указанный процесс двухфазной сушки на стадии б) включает:
а) сушку смешанного раствора, и
б) сублимационную сушку указанного смешанного раствора.

5. Способ по п.4, в котором указанную сушку проводят под вытяжным шкафом в течение по меньшей мере около 4 ч.

6. Способ по п.1, дополнительно включающий вакуумную сушку.

7. Способ по п.2, в котором стадия обработки ультразвуком длится от около 2 до около 5 мин.

8. Способ по п.7, в котором в результате обработки ультразвуком получают капли вкусового вещества размером от около 100 до около 200 нм.

9. Способ по п.1, в котором указанный процесс двухфазной сушки включает удаление спирта из указанного смешанного раствора с последующим удалением остающейся воды для получения порошка.

10. Инкапсулят проламина, полученный способом по п.1.

11. Способ инкапсуляции вкусового вещества, согласно которому растворяют проламин для получения раствора проламина, смешивают вкусовое вещество с раствором проламина для получения смешанного раствора и сушат смешанный раствор для получения порошка, содержащего инкапсулированное в проламин вкусовое вещество, отличающийся тем, что:
до стадии указанного смешивания получают водный пищевой продукт, содержащий биологически активные компоненты, которые содержат вкусовое вещество, и
стадия смешивания включает объединение указанного водного пищевого продукта с указанным раствором проламина, что инициирует концентрирование указанных биологически активных безводных компонентов указанного водного пищевого продукта, при этом инкапсулированное в проламин вкусовое вещество дополнительно содержит биологически активные компоненты.

12. Способ по п.11, в котором проламин содержит зеин.

13. Способ по п.11, в котором указанный водный пищевой продукт диспергируют в спиртовом растворе до указанного смешивания с раствором проламина.

14. Способ по п.11, в котором указанный водный пищевой продукт содержит сок.

15. Способ по п.11, в котором указанный водный пищевой продукт содержит текучую среду, полученную из плода.

16. Способ по п.11, в котором указанный водный пищевой продукт содержит текучую среду, полученную из источника, выбранного из группы, включающей плод, овощ, лекарство из растительного сырья, молочный продукт, источник животного или морского происхождения.

17. Способ по п.11, в котором указанный водный пищевой продукт диспергируют в растворе, содержащем 100% этанол.

18. Способ по п.11, в котором указанный раствор проламина содержит не более 40% воды.

19. Способ по п.11, в котором указанный раствор проламина имеет температуру по меньшей мере 100°F до его объединения с водным пищевым продуктом.

20. Способ по п.11, в котором указанный водный пищевой продукт получают из природного источника, выбранного из группы, включающей лайм, огурец, лимон и апельсин.

21. Способ по п.11, дополнительно включающий процесс двухфазной сушки, который включает испарение спирта с последующей сублимационной сушкой.

22. Способ по п.11, в котором указанный порошок, содержащий инкапсулированное в проламин вкусовое вещество, содержит частицы размером менее около 100 мкм.

23. Способ по п.11, дополнительно включающий стадию нанесения указанного порошка из инкапсулированного в проламин вкусового вещества, содержащего биологически активные компоненты, на пищевой продукт.

24. Инкапсулят проламина, полученный способом по п.11.

25. Инкапсулят порошкового проламина, содержащий биологически активные компоненты водного пищевого продукта, который представляет собой пищевой источник на водной основе, при этом указанные биологически активные компоненты представляют собой неводные компоненты водного пищевого продукта, при этом указанный проламин имеет содержание от около 10 до около 99 мас.%.

26. Инкапсулят по п.25, в котором проламин содержит зеин.

27. Инкапсулят по п.25, в котором указанный порошок содержит частицы размером от около 10 до около 100 мкм.

28. Инкапсулят по п.25, в котором указанный водный пищевой продукт получают из источника, выбранного из группы, включающей лайм, огурец, лимон и апельсин.

29. Инкапсулят по п.25, в котором биологически активные компоненты содержат преимущественно все вкусовые и питательные вещества водного пищевого продукта.