Способ получения пищевой композиции для профилактики дефицита цинка Российский патент 2025 года по МПК A23L33/16 A23L33/21 

Заявленное изобретение относится к области пищевой промышленности и может быть применено для производства функциональных продуктов, предназначенных для профилактического и диетического питания. Способ предусматривает приготовление пищевой композиции, включающей в себя биополимер в форме хитозана и источник цинка в форме ZnSO₄⋅7H₂O. При этом смесь замачивается, перемешивается и выдерживается на протяжении не менее 2 часов, после чего фильтруется и сушится при температуре 100 °C. Изобретение позволяет обогатить продукты в рамках повышения качества питания в соответствии с требованиями биогеохимических провинций дефицитных по содержанию цинка в пище.

В качестве продуктов, наиболее подходящих к повсеместному обогащению незаменимыми элементами, стоит выделить социально значимые продовольственные товары первой необходимости. К ним относятся: мясо различных видов животных и птицы, рыба, масло животное и растительное, молоко питьевое, яйца куриные, сахар-песок, соль поваренная пищевая, чай, мука пшеничная, хлеб и хлебобулочные изделия из пшеничной, ржаной и смеси ржаной и пшеничной муки, крупы, макаронные изделия, овощи, произрастающие в данной местности. Из перечисленного списка, ввиду технологических особенностей производства и реализации, а также физико-химических свойств полученной композиции, целесообразно обогащение в первую очередь муки, хлеба, хлебобулочных и макаронных изделий.

Известен способ получения биологически активной добавки к пище, используемый для коррекции различных патологических состояний, вызванных недостаточностью незаменимых микроэлементов, представляющий собой смесь компонентов, помимо прочего включающих в себя: натрий, калий, магний, железо, цинк, медь, марганец, никель, бор, кобальт, молибден, ванадий и фтор (RU 2035880 C1, 1995.05.27).

Недостатком данного способа является то, что предполагаемое наличие дефицита цинка корректируется путем включения в рацион продукта богатого и на иные эссенциальные микроэлементы, в частности медь и железо, являющиеся антагонистами цинка, препятствующими его полноценному всасыванию.

Существует способ обогащения минеральными веществами пищевых продуктов, подразумевающий внесение в продукт компонентов, содержащих: железо, кальций, цинк, серу, кремний и прочие элементы (RU 2287302 С2, 20.11.2006). О нецелесообразности единовременного внесения цинка и железа сказано выше. Избыточное потребление кальция ингибирует абсорбцию цинка, что также ставит под вопрос эффективность одновременного использования данных элементов. Помимо этого, в качестве одного из примеров представлена рецептура хлеба, обогащенного цинком, кремнием и серой. Эссенциальность кремния является, на данный момент, предметом дискуссий и не имеет четкой формулировки. В тоже время сера, относящаяся к числу макроэлементов, не является дефицитной в рационе современного человека.

Распространены также способы обогащения пищи путем внесения в рецептуру экстрактов или продуктов переработки растительного происхождения.

Так, существует способ формирования композиции, включающей в себя измельченную околоплодную оболочку кедрового ореха и сухие экстракты плодово-ягодных культур (RU 2353105 C1, 27.04.2009). Несмотря на заявленное содержание в готовом продукте микро- и макроэлементов, итоговый результат может меняться в зависимости от времени, места и условий произрастания растительных компонентов. В таком случае отсутствует гарантия на постоянство нутриентного состава реализуемой композиции.

Помимо этого, известен способ получения комплексной добавки с биологически активными свойствами для мучных изделий, изготовленных на основе соевого напитка или соевой окары, включающей в себя белки молочной сыворотки и гидролизаты мясных белков как источники незаменимых аминокислот, кальциевый обогатитель из яичной скорлупы как источник биогенного кальция, гемоглобин крови сельскохозяйственных животных как источник гемового железа, йодированные белки сыворотки молока как источник ковалентно связанного органического йода (RU 2356246 C2, 27.05.2009).

В примере 5 патента RU 2356246 C2, 27.05.2009 утверждается, что комплексная добавка дополнительно содержит в эффективном количестве макро- и микроэлементы, выбранные из группы: фосфор, калий, магний, цинк, селен, марганец, кремний, медь, хром, литий, никель, бор, кобальт, молибден, ванадий, фтор. Однако количественные данные о дополнительно внесенном цинке не приведены. К тому же, биогенный характер используемых в разработке компонентов не дает возможности гарантировать постоянства содержания указанных элементов.

Известен способ получения средства для профилактики йоддефицитных состояний, предусматривающий ферментацию белка, введение растворов сульфата цинка и йодида калия с последующим диализом, после связывания солей с пептидами соевого гидролизата (RU 2720200 C2, 27.04.2020). Данное изобретение направленно на коррекцию дефицита йода, используемый цинк несет характер синергиста. Несмотря на преимущества полученного средства, описанного в патенте, сложный многостадийный процесс, а также получение готовой композиции в виде раствора затрудняют внедрение данной технологии в рамках малых пищевых предприятий.

Известно решение, согласно которому для оптимизации йодного обмена используется смесь, по меньшей мере, двух компонентов, взятых в равном массовом соотношении, один из которых представляет собой муку зародышей пшеницы с йодом, а другой муку зародышей пшеницы с микроэлементами, выбранными из ряда: Se, Co, Mo, Zn, Cu, Mn (RU 2271725 C1, 20.03.2006). Примеры, иллюстрированные в описании к изобретению, предусматривают использование сопутствующих йоду синергистов, в список которых, помимо цинка, входят также медь и кальций. Недостатком указанного способа является одновременное использование для минерализации продукта цинка, меди и кальция, являющихся антагонистами в усвоении по отношению друг к другу.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ получения энтеросорбционной биологически активной добавки к пище, предусматривающий приготовление смеси, по меньшей мере, двух компонентов, один из которых представляет собой органическое соединение пищевых волокон сахарной свеклы с йодом, а другой выбирают из ряда органических соединений пищевых волокон сахарной свеклы или плодовых выжимок с микроэлементами: Se, Co, Mo, Zn, Cu, Mn. При этом органическое соединение пищевых волокон сахарной свеклы или плодовых выжимок с микроэлементами получают путем выдерживания сухого жома исходного компонента в отдельных водных растворах водорастворимых неорганических солей выбранных микроэлементов на протяжении не менее 2 часов, его высушивания при температуре не выше 60 °C и измельчения (RU 2271727 C1).

Применение, в качестве сорбента, жома сахарной свеклы, состоящего преимущественно из целлюлозы и пектиновых веществ, имеющих слабое расщепление в желудочно-кишечном тракте человека, препятствует эффективному протеканию десорбции закрепленных на энтеросорбенте микроэлементов. К тому же, как было описано выше, в целях коррекции дефицита цинка нецелесообразно единовременное использование элементов антагонистов.

Техническая задача изобретения – разработка способа получения пищевой композиции, применимой в рецептурах функциональных продуктов питания и направленной на профилактику дефицита цинка.

Для решения технической задачи предложен способ получения пищевой композиции, включающей в себя сорбент в виде хитозана, на поверхности которого закрепляется источник цинка в виде ZnSO₄⋅7H₂O. Для этого 0,1319 г ZnSO₄⋅7H₂O растворяют в 100 мл воды дистиллированной, добавляют к раствору от 0,5 г до 2,0 г хитозана, перемешивают в течение 30 минут и выдерживают в течение не менее 120 минут, далее фильтруют раствор через беззольный фильтр, сушат фильтрованный образец при температуре 100 °C в течение 120 минут и хранят готовую композицию в закрытой таре в условиях комнатной температуры и без прямого доступа солнечных лучей. Готовая сухая композиция предназначена для внесения в рецептуры хлеба, хлебобулочных и макаронных изделий.

Технический результат изобретения заключается в получении пищевой композиции, пригодной для обогащения социально значимых продуктов, производимых на территории биогеохимических провинций дефицитных по содержанию цинка.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе приготовления пищевой композиции, предусматривающем закрепление выбранного элемента на поверхности биополимерного сорбента, используется цинк в форме ZnSO₄⋅7H₂O и нерастворимый хитозан.

В качестве формы доступного цинка выбран ZnSO₄⋅7H₂O (ГОСТ 4174-77). ZnSO₄⋅7H₂O представляет собой экономически выгодную форму цинка. Бесцветные кристаллы без запаха, имеющие значение усвояемости в диапазоне от 45 до 50 %, что ниже, чем у органических аналогов в среднем на 10 %. Однако широкая доступность, активное производство и низкая цена ZnSO₄⋅7H₂O позволяют снизить итоговую себестоимость композиции при незначительной потере в усвояемости итогового продукта. ZnSO₄⋅7H₂O нашел широкое применение в фармацевтической и пищевой промышленности как доступный источник цинка.

Полученный при осуществлении изобретения технический результат, а именно сорбция необходимого количества элемента на усвояемом биополимерном носителе, достигается за счет того, что в качестве носителя применяется хитозан, получаемый путем деацетилирования хитина. Хитозан относится к группе аминополисахаридов, является биосовместимым и биоразлагаемым, а также не обладает собственным запахом и вкусом. Хорошо растворим в кислотах, в частности соляной, благодаря чему эффективно растворяется в желудочно-кишечном тракте, что способствует десорбции закрепляемых на хитозане компонентов. Обилие источников хитина и простота метода его переработки делает хитозан одним из наиболее распространенных на земле полимеров. Благодаря наличию свободных аминогрупп хитозан проявляет себя как активный сорбент, способный как к адсорбции, так и ковалентному связыванию. Способен эффективно адсорбировать ряд металлов, в частности: железо, медь, кадмий, цинк. Описанное выше подтверждает перспективность использования хитозана в качестве носителя при проведении на его поверхности иммобилизации ряда эссенциальных элементов, в том числе и цинка. Использовался хитозан торговой марки «ZHEJIANG AOXING BIOTECHNOLOGY CO., LTD».

При количестве вносимого ZnSO₄⋅7H₂O, равном 0,1319 г, соответствующего рекомендуемой норме потребления цинка, наиболее эффективно адсорбировал цинк образец массой в 1 г. Итоговое закрепление на его поверхности чистого цинка составляет 20,0±0,1 мг. Количественное определение несвязанного цинка производилось путем комплексонометрического титрования, в присутствии индикатора Эриохром черный Т и аммиачного буфера, согласно «ГОСТ 10398-76 Комплексонометрический метод определения содержания основного вещества. М., 1977». В качестве титранта выступал ди-Na-ЭДТА концентрации 0,05 моль/дм³. Определялось остаточное содержание цинка в фильтрате после сорбции.

На фиг. 1 представлена статистическая обработка результатов, рассчитаная в MS Office Excel.

Исходя из полученных данных, сформированы оптимальные условия проведения сорбции цинка на поверхности хитозана, зафиксировано минимальное время, необходимое для успешной иммобилизации, определено необходимое количество вносимых компонентов.

Способ получения пищевой композиции для профилактики дефицита цинка включает растворение 0,1319 г ZnSO₄⋅7H₂O в 100 мл воды дистиллированной, добавление к раствору от 0,5 г до 2,0 г хитозана, перемешивание в течение 30 минут и выдерживание в течение не менее 120 минут, фильтрование раствора через беззольный фильтр, сушку фильтрованного образца при температуре 100 °C в течение 120 минут и хранение готовой композиции в закрытой таре в условиях комнатной температуры и без прямого доступа солнечных лучей. Готовая композиция содержит от 17,00 до 20,00 мг цинка, что, с учетом усвояемости ZnSO₄⋅7H₂O, не превышает рекомендуемой суточной нормы.

Способ получения пищевой композиции иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

Растворяют в 100 мл дистиллированной воды 0,1319 г ZnSO₄⋅7H₂O. К полученному раствору добавляют 1,0 г хитозана, перемешивают в течение 30 минут и выдерживают не менее 120 минут в условиях комнатной температуры. Далее раствор фильтруют с использованием беззольного фильтра, после чего производят сушку образца при температуре 100 °C в течение 120 минут.

Готовая композиция хранится в закрытой таре в условиях комнатной температуры, без прямого доступа солнечных лучей и содержит 20,0±0,1 мг цинка в форме ZnSO₄⋅7H₂O, закрепленного на поверхности хитозана.

Пример 2

Растворяют в 100 мл дистиллированной воды 0,1319 г ZnSO₄⋅7H₂O. К полученному раствору добавляют 0,5 г хитозана, перемешивают в течение 30 минут и выдерживают не менее 120 минут в условиях комнатной температуры. Далее раствор фильтруют с использованием беззольного фильтра, после чего производят сушку образца при температуре 100°C в течение 120 минут.

Готовая композиция хранится в закрытой таре в условиях комнатной температуры, без прямого доступа солнечных лучей и содержит 17,5±0,1 мг цинка в форме ZnSO₄⋅7H₂O, закрепленного на поверхности хитозана.

Пример 3

Растворяют в 100 мл дистиллированной воды 0,1319 г ZnSO₄⋅7H₂O. К полученному раствору добавляют 2,0 г хитозана, перемешивают в течение 30 минут и выдерживают не менее 120 минут в условиях комнатной температуры. Далее раствор фильтруют с использованием беззольного фильтра, после чего производят сушку образца при температуре 100°C в течение 120 минут.

Готовая композиция хранится в закрытой таре в условиях комнатной температуры, без прямого доступа солнечных лучей и содержит 17,0±0,1мг цинка в форме ZnSO₄·7H₂O, закрепленного на поверхности хитозана.

Полученная предложенным способом пищевая композиция может применяться в качестве обогащающей добавки в рецептурах хлеба, хлебобулочных, макаронных изделий и прочих функциональных продуктов питания, направленных на коррекцию рациона при выявленном дефиците цинка.

Таким образом, представленный способ получения пищевой композиции для профилактики дефицита цинка позволяет:

- возместить недостаток цинка в регионах биогеохимических провинций с выявленным и распространенным дефицитом у населения данного эссенциального элемента;

- минимизировать воздействие антагонистов цинка, затрудняющих процесс всасывания цинка при употреблении комплексных профилактических средств;

- произвести в организме десорбцию закрепленного на носителе элемента благодаря высокому коэффициенту растворения хитозана;

- получить композицию, удобную к применению в продуктах, относящихся к социально значимым продовольственным товарам первой необходимости.

Изобретение относится к области пищевой промышленности и может быть использовано для производства функциональных продуктов, предназначенных для профилактического и диетического питания. Способ получения пищевой композиции для профилактики дефицита цинка включает растворение 0,1319 г ZnSO₄⋅7H₂O в 100 мл воды дистиллированной, добавление к раствору от 0,5 г до 2,0 г хитозана, перемешивание в течение 30 минут и выдерживание в течение не менее 120 минут. Далее осуществляют фильтрование раствора через беззольный фильтр, сушку фильтрованного образца при температуре 100 °C в течение 120 минут и хранение готовой композиции в закрытой таре в условиях комнатной температуры и без прямого доступа солнечных лучей. Изобретение позволяет получить пищевую композицию, пригодную для обогащения социально значимых продуктов. 1 ил., 3 пр.

Способ получения пищевой композиции для профилактики дефицита цинка, включающий растворение 0,1319 г ZnSO₄⋅7H₂O в 100 мл воды дистиллированной, добавление к раствору от 0,5 г до 2,0 г хитозана, перемешивание в течение 30 минут и выдерживание в течение не менее 120 минут, фильтрование раствора через беззольный фильтр, сушку фильтрованного образца при температуре 100 °C в течение 120 минут и хранение готовой композиции в закрытой таре в условиях комнатной температуры и без прямого доступа солнечных лучей.