ВЫСОКОРАСТВОРИМЫЕ СТЕВИОЛГЛИКОЗИДЫ Российский патент 2022 года по МПК A23L27/30 

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к способу получения высокорастворимых индивидуальных и комбинированных стевиолгликозидов, и более конкретно, к получению высокорастворимых композиций стевиолгликозидов.

ОПИСАНИЕ УРОВНЯ ТЕХНИКИ

Хорошо известно, что стевиолгликозиды проявляют так называемый полиморфизм (Zell et al., 2000). Было описано, что аморфные, безводные формы и формы сольватов ребаудиозида A значительно отличаются друг от друга с точки зрения растворимости, которая является одним из главных критериев для коммерческой ценности подсластителя. В этом отношении, как представлено в таблице 1, форма гидрата ребаудиозида A проявляет наиболее низкую растворимость (Prakash et al., 2008). Было показано, что ребаудиозид A может переходить из одной полиморфной формы в другую в определенных условиях (заявка на патент США 11/556049).

Таблица 1

Свойства форм ребаудиозида A (заявка на патент США 11/556049)

Полиморфные формы Форма 1, гидрат Форма 2, безводный Форма 3, сольват Форма 4, аморфный Скорость растворения в H₂O при 25°C Очень низкая (<0,2% за 60 минут) Промежуточная (<30% за 5 минут) Высокая (>30% за 5 минут) Высокая (>35% за 5 минут) Содержание спирта <0,5% <1% 1-3% <0,05% Содержание влаги >5% <1% <3% 6,74%

В патентной заявке WO/2010/118218 описан способ получения высокорастворимого ребаудиозида A путем получения высокорастворимой гидратированной кристаллической формы. Однако в описанной методологии используются низкопроизводительные способы, такие как испарительная кристаллизация или горячая фильтрация/центрифугирование взвесей, которые может быть трудно проводить в большом промышленном масштабе.

Известно (Prakash et al., 2008), что аморфные формы ребаудиозида A, полученные распылительной сушкой, демонстрируют высокую растворимость. С другой стороны, длительное воздействие на ребаудиозид A и другие стевиолгликозиды высоких температур приводит к гидролитическому распаду материала (Prakash et al., 2008).

Недавно ребаудиозид M (также называемый ребаудиозидом X), был выделен из Stevia rebaudiana и охарактеризован. Известно, что ребаудиозид M и ребаудиозид D имеют лучшие вкусовые качества по сравнению с другими известными стевиолгликозидами. Однако эти два соединения также имеют очень низкую растворимость в воде.

Концентрация по меньшей мере 0,3% (%масс./масс.) пригодна в составах сиропов и напитков. Однако чистый кристаллический ребаудиозид M имеет низкую растворимость в воде и свойства растворения в составах напитков.

Чистый (>95% масс./масс.) ребаудиозид M имеет растворимость в воде приблизительно 0,1% при комнатной температуре (25°C). Чистый ребаудиозид D имеет растворимость в воде при комнатной температуре менее 0,05%. Таким образом, остается потребность в композициях, содержащих ребаудиозид M, которые имеют улучшенную растворимость в воде. В частности, существует потребность в композициях, содержащих ребаудиозид M, которые имеют улучшенную растворимость в воде на протяжении длительных периодов времени, и в способах получения таких композиций.

Также известно, что стевиолгликозиды, используемые в качестве пищевых добавок, должны иметь общее содержание стевиолгликозидов (TSG) по меньшей мере 95% (масс./масс.).

Таким образом, высокопроизводительный способ производства высокорастворимых стевиолгликозидов в промышленном масштабе без риска термической деградации материала обеспечит определенные преимущества по сравнению с другими способами, известными в данной области.

Сущность изобретения

Изобретение относится к способу получения подсластителя стевиолгликозида, включающему стадии получения очень слабо растворимого порошка подсластителя стевиолгликозида, солюбилизации его в растворитель с использованием нагревания, охлаждения полученного раствора подсластителя на основе стевиолгликозида с получением коллоидной суспензии и сушки коллоидной суспензии с получением очень слабо растворимого порошка подсластителя стевиолгликозида.

Далее термин "стевиолгликозид(ы)" означает ребаудиозид A, ребаудиозид B, ребаудиозид C, ребаудиозид D, ребаудиозид E, ребаудиозид F, ребаудиозид G, ребаудиозид H, ребаудиозид I, ребаудиозид J, ребаудиозид K, ребаудиозид L, ребаудиозид M, ребаудиозид N, ребаудиозид O, ребаудиозид Q, стевиозид, стевиолбиозид, дулкозид A, рубузозид или другой гликозид стевиола, присутствующий в растении Stevia rebaudiana или синтезированный различными способами и их комбинации.

Далее, если нет иных указаний, растворимость материала определена в воде RO (с обратным осмосом) при комнатной температуре (25°C) в течение 5 минут.

Далее, когда растворимость выражена в "%", ее следует понимать как количество грамм материала, растворимое в 100 граммах растворителя.

Далее термины, описывающие растворимость, представлены в соответствии с определениями в Combined Compendium of Food Additive Specifications Vol. 4 (FAO JECFA Monographs 1, Rome 2006, page 41).

Термины, описывающие растворимость, определены JECFA следующим образом:

"Приблизительная растворимость" как указано в идентифицирующих испытаниях, следует интерпретировать в соответствии со следующими описательными терминами:

Описательный термин Количество частей растворителя, требуемое для 1 части растворенного вещества Очень растворимый Менее 1 Свободно растворимый От 1 до менее 10 Растворимый От 10 до менее 30 умеренно растворимый От 30 до менее 100 Слабо растворимый От 100 до менее 1000 Очень слабо растворимый От 1000 до менее 10000 Практический нерастворимый или нерастворимый Более 10000

Методика: если нет иных указаний, перенести известное количество образца в колбу, содержащую известное количество определенного растворителя, встряхивать в течение не менее чем 30 с и не более 5 мин.

Материал считается растворимым в определенной концентрации, если образовавшийся раствор имеет степень мутности <10 FAU (единиц мутности по формазину).

Следует понимать, что как приведенное выше общее описание, так и приведенное ниже подробное описание являются иллюстративными и поясняющими и предназначены для предоставления дополнительного пояснения заявленного изобретения.

Подробное описание изобретения

В настоящем описании описан способ получения более чем очень слабо растворимых композиций стевиолгликозида.

Кристаллический ребаудиозид M и ребаудиозид D по своей природе имеют очень низкую растворимость в диапазоне приблизительно 0%-0,1% (очень слабо растворимый согласно описанию JECFA).

Как правило, распылительную сушку или лиофилизацию водных растворов стевиолгликозида используют для повышения растворимости композиций стевиолгликозидов. Однако водные растворы стевиолгликозидов являются термодинамически чрезвычайно нестабильными системами. Эти растворы имеют тенденцию к неконтролируемой кристаллизации с образованием кристаллических материалов с очень низкой растворимостью (как правило, <0,3%). Таким образом существует необходимость в разработке нового способа повышения растворимости стевиолгликозидов.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения очень слабо растворимую исходную композицию, содержащую сладкий гликозид(ы), присутствующий в растении Stevia rebaudiana, которая включает ребаудиозид A, ребаудиозид B, ребаудиозид C, ребаудиозид D, ребаудиозид E, ребаудиозид F, ребаудиозид G, ребаудиозид H, ребаудиозид I, ребаудиозид J, ребаудиозид K, ребаудиозид L, ребаудиозид M, ребаудиозид N, ребаудиозид O, ребаудиозид Q, стевиозид, стевиолбиозид, дулкозид A, рубузозид или другой гликозид стевиола и их комбинации, комбинировали с водным раствором этанола.

Полученную смесь далее подвергали нагреванию, которое приводило к раствору стевиолгликозидов. Смесь нагревали до температуры 50-110°C, предпочтительно 60-90°C и держали при максимальной температуре в течение 0-600 с, предпочтительно 30-120 c.

После тепловой обработки раствор охлаждали. В одном варианте осуществления раствор охлаждали до температуры от -196°C до 50°C, предпочтительно от -4°C до 25°C.

В одном варианте осуществления после тепловой обработки раствор смешивали с чистым этанолом и охлаждали до температуры от -196°C до 50°C, предпочтительно от -4°C до 25°C.

При охлаждении раствор преобразовывался в коллоидную суспензию, и его сушили с получением более чем очень слабо растворимой композиции.

В другом варианте осуществления коллоидную суспензию разделяли на жидкую и твердую фазу и твердую фазу сушили с получением более чем очень слабо растворимой композиции. Разделение можно было обеспечить с использованием любого устройства, способного отделять твердофазные смеси от жидкой фазы. Неограничивающий примеры оборудования для разделения включают фильтры Nutsche, пластинчатый и рамный фильтр-пресс, ротационные фильтры, центрифуги, такие как декантатор, корзиночная центрифуга, шнековая фильтрующая центрифуга и т.д.

В одном варианте осуществления вакуумную сушку использовали для высушивания коллоидной суспензии. Однако также можно использовать любое другое оборудование для сушки, используемое для сушки пищевых и фармацевтических ингредиентов и т.д. Неограничивающие примеры сушилок включают распылительную сушилку, кольцевую сушилку, лиофилизатор, сушилку в кипящем слое, полочную сушилку, циркуляционную сушилку, микроволновую сушилку и т.д.

Способ по настоящему изобретению обеспечивал композицию ствевиолгликозидов, которая демонстрировала высокую степень растворимости в воде (более чем очень слабо растворимая). Хотя вышеуказанные варианты осуществления описывают применение композиции, содержащей ребаудиозид D и ребаудиозид M, следует понимать, что любую композицию, содержащую по меньшей мере один стевиолгликозид и имеющую растворимость в воде 0,3% и менее, можно использовать в качестве исходного материала для получения высокорастворимой композиции стевиолгликозидов, имеющей растворимость в воде 0,3% и более, в соответствии с настоящим изобретением. В частности, высокорастворимые композиции стевиолгликозидов по настоящему изобретению могут иметь растворимость в воде не менее 0,3%, 0,4%, 0,5% 0,6%, 0,7%, 0,8%, 0,9%, 1,0%, 1,1%, 1,2%, 1,3%, 1,4%, 1,5%, 1,6%, 1,7%, 1,8%, 1,9%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 9%, 10%.

Также следует понимать, что этот способ можно использовать для дальнейшего повышения растворимости материалов, имеющих исходную растворимость, соответствующую более чем очень слабо растворимой. Например, происходит повышение растворимости материала, имеющего исходную растворимость 0,5%, 1% 1,5% и т.д. до 2%, 5%, 10% и т.д.

Композиции можно использовать в качестве подсластителя, усилителя сладкого вкуса, модификатор сладости в интенсификаторе вкуса, интенсификатора вкуса в различных пищевых продуктах и напитках в концентрации от 0,1 м.д. до 999999 м.д. Неограничивающие примеры пищевых продуктов и напитков включают газированные безалкогольные напитки, готовые к употреблению напитки, энергетические напитки, изотонические напитки, низкокалорийные напитки, напитки с нулевым содержанием калорий, спортивные напитки, напитки типа колы, содовую воду, чаи, фруктовые и овощные стоки, сокосодержащие напитки, молочные напитки, питьевые йогурты, алкогольные напитки, порошковые напитки, хлебобулочные изделия, булочки, печенья, смеси для выпечки, крупы, кондитерские изделия, конфеты, жевательные конфеты, жевательную резинку, молочные продукты, молоко с вкусовым наполнителем, йогурты, йогурты с вкусовым наполнителем, кисло-молочные продукты, соевый соус и другие продукты на основе сои, заправки для салатов, майонез, уксус, замороженные десерты, мясные продукты, рыбные продукты, рыбно-мясные продукты, продукты в бутылках и банках, настольные подсластители, фрукты и овощи.

Кроме того, композиции можно использовать в лекарственных или фармацевтических препаратах и косметических средствах, включая, но не ограничиваясь ими, зубную пасту, ополаскиватель для полости рта, сироп от кашля, жевательные таблетки, пастилки, витаминные препараты и т.п., в концентрации от 0,1 м.д. до 999999 м.д.

Полученные композиции можно использовать "как есть" или в комбинации с другими подсластителями, вкусовыми добавками и пищевыми ингредиентами.

Неограничивающие примеры подсластителей включают по меньшей мере один подсластитель, выбранный из группы, включающей стевиолгликозиды, ребаудиозид A, ребаудиозид B, ребаудиозид C, ребаудиозид D, ребаудиозид E, ребаудиозид F, ребаудиозид G, ребаудиозид H, ребаудиозид I, ребаудиозид J, ребаудиозид K, ребаудиозид L, ребаудиозид M, ребаудиозид N, ребаудиозид O, ребаудиозид Q, стевиозид, стевиолбиозид, дулкозид A, рубузозид или другой гликозид стевиола и их комбинации, гликозилированные стевиолгликозиды, глюкозилированные стевиолгликозиды, фруктозилированные стевиолгликозиды, галактозилированные стевиолгликозиды, ферментативно модифицированные стевиолгликозиды, а также другие стевиолгликозиды, присутствующие в растении Stevia rebaudiana, и их смеси, эстракт стевии, экстракт архата, могрозиды, кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы, кукурузный сироп, инвертированный сахар, фруктоолигосахариды, инулин, инулоолигосахариды, связывающий сахар, мальтоолигосахариды, мальтодекстрины, сухую кукурузную патоку, глюкозу, мальтозу, сахарозу, лактозу, аспартам, сахарин, сукралозу, сахарные спирты.

Неограничивающие примеры вкусовых добавок включают по меньшей мере одну добавку со вкусом, выбранным из группы, включающей лимон, апельсин, фрукты, банан, виноград, грушу, ананас, горький миндаль, колу, корицу, сахар, сладкую вату, ваниль, терпеноидные гликозиды и/или их комбинации.

Неограничивающие примеры других пищевых ингредиентов включают по меньшей мере один ингредиент, выбранный из группы: вкусовые добавки, подкислители, органические кислоты, аминокислоты, красители, наполнители, модифицированные крахмалы, камеди, текстуризаторы, консерванты, антиоксиданты, эмульгаторы, стабилизаторы, загустители, кофеин, гелеобразующие средства и/или их комбинации.

В приведенных ниже примерах иллюстрируются предпочтительные варианты осуществления изобретения. Будет понятно, что изобретение не ограничивается материалами, соотношениями, условиями и методиками, указанными в примерах, которые являются только иллюстративными.

ПРИМЕР 1: Получение стевиолгликозидов

5 г композиции стевиолгликозидов, продуцированной PureCircle Sdn Bhd (Малайзия), содержащей ребаудиозид D 66,5%, Ребаудиозид M 25,2%, и вплоть до 5% других стевиолгликозидов, где все проценты основаны на процентной сухой массе, и имеющей растворимость в воде при 25°C 0,07%, смешивали со 100 мл воды и нагревали до кипения на лабораторном нагревателе до полного растворения. При растворении смесь охлаждали до 25°C. Полученную кристаллизованную смесь сушили в вакуумной печи (2 часа при 105°C) с получением приблизительно 5 г порошка, имеющего растворимость 0,06% в воде при 25°C.

ПРИМЕР 2: Получение стевиолгликозидов

5 г композиции стевиолгликозидов, продуцированной PureCircle Sdn Bhd (Малайзия), содержащей ребаудиозид D 66,5%, Ребаудиозид M 25,2%, и вплоть до 5% других стевиолгликозидов, где все проценты основаны на процентной сухой массе, и имеющей растворимость в воде 0,07%, смешивали с 30 мл 50% (об./об.) водного раствора метанола и нагревали до кипения на лабораторном нагревателе до полного растворения. При растворении смесь охлаждали до 25°C. Полученную кристаллизованную смесь сушили в вакуумной печи (2 часа при 105°C) с получением приблизительно 5 г порошка, имеющего растворимость 0,07% в воде при 25°C.

ПРИМЕР 3: Получение стевиолгликозидов

5 г композиции стевиолгликозидов, продуцированной PureCircle Sdn Bhd (Малайзия), содержащей ребаудиозид D 66,5%, Ребаудиозид M 25,2%, и вплоть до 5% других стевиолгликозидов, где все проценты основаны на процентной сухой массе, и имеющей растворимость в воде 0,07%, смешивали с 30 мл 50% (об./об.) водного раствора этанола и нагревали до кипения на лабораторном нагревателе до полного растворения. При растворении смесь охлаждали до 25°C. Полученную кристаллизованную смесь сушили в вакуумной печи (2 часа при 105°C) с получением приблизительно 5 г порошка, имеющего растворимость 0,5% в воде при 25°C.

ПРИМЕР 4: Получение стевиолгликозидов

5 г композиции стевиолгликозидов, продуцированной PureCircle Sdn Bhd (Малайзия), содержащей ребаудиозид D 66,5%, Ребаудиозид M 25,2%, и вплоть до 5% других стевиолгликозидов, где все проценты основаны на процентной сухой массе, и имеющей растворимость в воде 0,07%, смешивали с 30 мл 50% (об./об.) водного раствора этанола и нагревали до кипения на лабораторном нагревателе до полного растворения. К раствору добавляли 115 мл чистого этанола и смесь охлаждали до 25°C. Полученную коллоидную суспензия разделяли с помощью центрифуги и полученный осадок сушили в вакуумной печи (2 часа при 105°C) с получением приблизительно 4 г порошка, имеющего растворимость 1% в воде при 25°C.

ПРИМЕР 5: Получение стевиолгликозидов

5 г композиции стевиолгликозидов, продуцированной PureCircle Sdn Bhd (Малайзия), содержащей ребаудиозид D 66,5%, Ребаудиозид M 25,2%, и вплоть до 5% других стевиолгликозидов, где все проценты основаны на процентной сухой массе, и имеющей растворимость в воде 0,07%, смешивали с 30 мл 50% (об./об.) водного раствора этанола и нагревали до кипения на лабораторном нагревателе до полного растворения. К раствору добавляли 115 мл чистого этанола и смесь охлаждали до 25°C. Твердую фазу полученной коллоидной суспензии отделяли фильтрацией через воронку Бюхнера, затем промывали на воронке 20 мл чистого этанола и полученное твердое вещество сушили в вакуумной печи (2 часа при 105°C) с получением приблизительно 4 г порошка, имеющего растворимость 0,8% в воде при 25°C.

Хотя изобретение и его преимущества подробно описаны, следует понимать, различные изменения, замены и модификации могут быть внесены в него без отклонения от сущности и объема изобретения, определяемого прилагаемой формулой изобретения. Более того, объем применения не ограничивается конкретными вариантами осуществления изобретения, описанными в описании. Как будет понятно специалисту в данной области из описания изобретения, композиции, процессы, способы и стадии, которые существуют в настоящее время или будут разработаны в будущем, которые выполняют по существу ту же функцию или достигают по существу того же результата, что и соответствующие варианты осуществления, описанные в настоящем описании, могут быть использованы в соответствии с изобретением.

Изобретение относится к пищевой промышленности. Предложен способ получения более чем очень слабо растворимой композиции стевиолгликозида, включающий стадии получения очень слабо растворимой порошковой композиции стевиолгликозида, содержащей по меньшей мере ребаудиозид M, или ребаудиозид D, или их комбинацию; смешивания порошковой композиции, содержащей по меньшей мере один стевиолгликозид, с 50% (об./об.) водным раствором этанола, с получением смеси; повышения температуры смеси с получением раствора; смешивания раствора с чистым этанолом; снижения температуры смеси с получением коллоидной суспензии; отделения твёрдой фазы коллоидной суспензии, и сушки отделенной твёрдой фазы с получением более чем очень слабо растворимой композиции стевиолгликозида. Также предложена порошковая более чем очень слабо растворимая композиция стевиолгликозида. Изобретение позволяет получить более чем очень слабо растворимую композицию стевиолгликозида. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 табл., 5 пр.

1. Способ получения более чем очень слабо растворимой композиции стевиолгликозида, включающий стадии:

A) получения очень слабо растворимой порошковой композиции стевиолгликозида, содержащей по меньшей мере ребаудиозид M, или ребаудиозид D, или их комбинацию;

B) смешивания порошковой композиции, содержащей по меньшей мере один стевиолгликозид, с 50% (об./об.) водным раствором этанола, с получением смеси;

C) повышения температуры смеси с получением раствора;

D) смешивания раствора с чистым этанолом;

E) снижения температуры смеси с получением коллоидной суспензии;

F) отделения твёрдой фазы коллоидной суспензии, и

G) сушки отделенной твёрдой фазы с получением более чем очень слабо растворимой композиции стевиолгликозида.

2. Способ по п. 1, где очень слабо растворимая порошковая композиция стевиолгликозида дополнительно содержит ребаудиозид A, ребаудиозид B, ребаудиозид C, ребаудиозид E, ребаудиозид F, ребаудиозид G, ребаудиозид H, ребаудиозид I, ребаудиозид J, ребаудиозид K, ребаудиозид L, ребаудиозид N, ребаудиозид O, ребаудиозид Q, стевиозид, стевиолбиозид, дулкозид A, рубузозид, или другой гликозид стевиола, или их комбинации.

3. Способ по п. 1, где на стадии (C) температуру смеси повышают до 50-110°C.

4. Способ по п. 1, где на стадии (E) температуру снижают до температуры от -196°C до 50°C.

5. Способ по п. 1, где на стадии (F) твёрдую фазу коллоидной суспензии отделяют фильтрацией.

6. Способ по п. 1, где на стадии (G) отделенную твёрдую фазу сушат с использованием сушильного устройства.

7. Способ по п. 1, где растворимость более чем очень слабо растворимой композиции стевиолгликозида в воде при 25°C составляет по меньшей мере приблизительно 0,3 грамма на 100 граммов воды.

8. Порошковая более чем очень слабо растворимая композиция стевиолгликозида, содержащая по меньшей мере ребаудиозид M, или ребаудиозид D, или их комбинацию, полученная способом по п. 1.