ПИЩЕВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ КОНЦЕНТРАТ ИЗ ПЕРМЕАТА МОЛОЧНОЙ СЫВОРОТКИ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2025 года по МПК A23C21/08 A23L2/385 A23L2/52 

Изобретение относится к области пищевой промышленности, а именно к пищевому концентрату из пермеата молочной сыворотки и способу его получения, и может быть использовано для производства функциональных продуктов, в частности, безалкогольных напитков, предназначенных для широкого круга потребителей: здоровых людей любого биологического пола и возраста, людей ослабленных, нуждающихся в диетическом питании или усиленном питании, спортсменов, детей всех возрастов.

Несмотря на довольно недавнее появление функциональных продуктов питания в России, их ассортимент и количество форм выпуска и потребления увеличиваются с каждым годом и имеют перспективы как для широкого распространения среди потребителей, так и для привлечения инвестиций в проекты, связанные с производством и реализацией подобного рода продуктов.

Продукты, комбинированные на основе растительного и животного сырья, являются наиболее сбалансированными.

Продукты можно разделить на обширные группы по способу воздействия на организм: общеукрепляющего, профилактического, адаптаптогенного действия и специального назначения.

При создании общеукрепляющих продуктов, учитываются такие продукты содержат находящиеся в дефиците у потребителя компоненты питания, такие, как витамины, минералы, полиненасыщенные жирные кислоты, аминокислоты, дефицит которых наблюдается у группы потребителей, на потребление которыми нацелен конкретный продукт. Также учитывается биодоступность вносимых компонентов, с целью улучшения эффекта, оказываемого на организм потребителей. Продукты этой категории обладают широким спектром действия, это могут быть как напитки широкого воздействия, например, антиоксидантного действия или способствующие ускорению и активации метаболизма, так и узконаправленные, обладающие кардиопротекторным, гепатопротекторным действием. Несмотря на то, что такие напитки играют значимую роль в профилактике заболеваний, ввиду отсутствия клинических испытаний данного продукта, такие напитки не обеспечивают в полной мере профилактику или лечение конкретного заболевания.

Адаптаптогенные продукты, как и продукты питания в широком смысле, содержат в своем составе биологически активные вещества, преимущественно природного происхождения, позволяющие организму и его системам с большей эффективностью адаптироваться под меняющиеся, являющиеся зачастую экстремальными для организма условия. К этой категории относят энергетические, тонизирующие, успокаивающие напитки за счёт того, что их воздействие на организм способствует лучшему преодолению стресса, усталости, позволяет эффективнее выполнять задачи в условиях повышенной нагрузки.

Широко распространенными функциональными продуктами являются следующие продукты:

1. молочнокислые продукты;

2. продукты брожения (квасы);

3. фруктовые соки;

4. минеральные воды и другие.

У каждой группы есть недостатки, ограничивающие их применение. Например, продукты групп 1 - 3 имеют повышенную кислотность, в продуктах групп 2 - 4 отсутствует белок, в продуктах группы 4 отсутствуют витаминов.

В настоящее время ведущей тенденцией является поиск новых видов сырья, содержащих биологически активные вещества, для создания продукции, направленной на сохранение и улучшение здоровья человека. В частности, разработка рецептур функциональных продуктов питания и концентратов разнонаправленного действия, в состав которых входит молочная сыворотка и продукты ее переработки, является актуальной задачей.

Из уровня техники известен напиток из творожной сыворотки и способ производства напитка включающий нагревание творожной сыворотки, внесение подслащивающего компонента, перемешивание, охлаждение, розлив и хранение (патент RU 2376778 C1, опублик. 27.12.2009, Кл. А23С 21/00).

Недостатком напитка является отсутствие функциональной направленности.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является известный из патента RU 2391017 C1, опублик. 10.06.2010, Кл. А23С 21/00, напиток сывороточный включающий сывороточный компонент, сахар, лимонную кислоту, концентрат плодовоовощных или плодово-ягодных соков и воду.

Недостатком известного напитка является использование в составе сахара в чистом виде, использование молочной сыворотки, ультрафильтрата творожного сгустка или ультрафильтрата обезжиренного молока, что оказывает негативное влияние на органолептические качества напитка, а также высокие затраты на производство.

Задачей изобретения являлась разработка нового пищевого функционального концентрата, имеющего высокие органолептические показатели, полезные свойства, в том числе позволяющие нормализовать микробиоту кишечника и повысить усвояемость питательных веществ, а также разработка простого способа приготовления такого пищевого концентрата.

Поставленная задача решается благодаря созданию пищевого функционального концентрата из пермеата молочной сыворотки содержащего пермеат из молочной сыворотки, сироп топинамбура, экстракты трав, ароматизатор натуральный, лимонную кислоту, воду подготовленную, при следующем содержании исходных компонентов, мас.%:

пермеат из молочной сыворотки 10 - 80 сироп топинамбура 1 - 20 экстракты трав 0,1 - 20 ароматизатор натуральный 0,01 - 0,5 лимонная кислота 0,01 - 1,0 вода подготовленная остальное

В варианте реализации пищевой функциональный концентрат из пермеата молочной сыворотки дополнительно содержит биоконсервант 0,01 - 0,5 мас. %.

В варианте реализации пищевой функциональный концентрат из пермеата молочной сыворотки дополнительно содержит пробиотические микроорганизмы в виде сухого порошка в количестве от 1×10⁷ до 1×10¹¹ КОЕ на 1 г концентрата.

Задача решается также способом получения пищевого функционального концентрата из пермеата молочной сыворотки, включающего приготовление смеси из составляющих концентрат компонентов, перемешивание смеси с помощью лопастного смесителя со скоростью, равной 500-800 об/мин, в течение времени от 10 до 40 минут.

Технический результат заключается в расширении ассортимента функциональных пищевых продуктов, создании нового пищевого функционального концентрата, имеющего высокие органолептические показатели, пониженное содержание углеводов, высокое содержание биологически активных веществ, пребиотические свойства, способность нормализовать микробиоту кишечника и повысить усвояемость питательных веществ, при сохранении высокой биологической ценности продукта, широкую функциональную направленность, а также упрощении технологического процесса приготовления такого пищевого концентрата.

Используемый в описании изобретения термин «Пищевой функциональный концентрат» включает в объем понятия все возможные виды концентрата, так и приготовленный для дальнейшего использования концентрат в виде раствора, сухого порошка, пасты, сформованном в виде батончиков или таблеток.

Для производства пищевого функционального концентрата используются следующие ингредиенты: пермеат из молочной сыворотки в сухом виде, сироп топинамбура, экстракты трав, ароматизатор натуральный, лимонная кислота, вода подготовленная, а также дополнительно биоконсервант и пробиотические микроорганизмы.

Авторами изобретения обнаружено, что сочетание пермеата молочной сыворотки и сиропа топинамбура в индивидуальном содержании совместно со специальными добавками, воплощенное в предложенном пищевом концентрате, обеспечивает полезные свойства и уникальные органолептические показатели напитка.

Предложенная композиция пищевого концентрата по-новому дает представление о возможностях сывороточного пермеата в создании напитков.

Сухой сывороточный пермеат представляет собой источник ценных биологически активных компонентов, на основе которых возможно конструирование целого ряда не просто полезных напитков и напитков для здорового питания, но и функциональных напитков. Пептиды молочной сыворотки представлены низкомолекулярными соединениями и совместно с аминокислотами и другими небелковыми азотистыми соединениями проникают сквозь мембрану во время нанофильтрации, тем самым, имеет смысл рассматривать их как биологические активные компоненты напитков на основе подсырного пермеата. Низкомолекулярные пептиды, составляющие большинство пептидов пермеата и проявляющие наибольшую биологическую активность, представлены в основном ди-; три-; и тетрапептидами, также возможно наличие пентопептидов. низкомолекулярные пептиды обладают антиоксидантной активностью за счёт способности к связыванию свободных радикалов, тем самым предотвращая ферментативные и неферментативные окислительные процессы в организме. Низкомолекулярные пептиды способны ингибировать перекисное окисление липидов.

Содержание сухого сывороточного пермеата в пищевом концентрате 10 - 80 мас. % позволяет получить продукт с гармоничным вкусом. Увеличение дозировки выше верхнего предела приводит к появлению молочного привкуса, а снижение дозировки за нижний предел придает напитку ярко-выраженный вкус остальных компонентов.

Сироп топинамбура придает концентрату пребиотический эффект за счет высокого содержания инулина. Использование инулина в качестве пребиотика приводит не только к улучшению состояния микрофлоры кишечника, но и к снижению липидов в плазме крови, улучшению чувствительности к инсулину и снижению возникновения риска развития сахарного диабета. Инулин топинамбура регулирует работу желудочно кишечного тракта, избирательно стимулирует метаболическую активность молочнокислых и бифидобактерий, положительно влияет на моторику кишечника, а также оказывает детоксикационное действие.

Кроме того, сироп топинамбура используется в пищевом концентрате в качестве подсластителя, благодаря чему в концентрате пониженно содержание углеводов за счет замены сахарозы на природные углеводные комплексы, придающие напитку сладкий вкус.

Выбраннный диапазон концентрации сиропа топинамбура обеспечивает оптимальные пребиотические свойства пищевого концентрата. Превышение концентрации сиропа топинамбура более 20 мас. % приводит к превышению допустимого уровня потребления, а снижение концентрации сиропа топинамбура менее 1 мас. % приводит к потере пребиотических свойств пищевого концентрата.

Экстракты трав в составе пищевого концентрата позволяют расширить функциональную направленность концентрата в зависимости от потребности населения. В качестве экстрактов трав при производстве пищего концентрата используются: липовый экстракт, экстракты саган-дайля, лимонника, эхиноцеи, душицы, ревеня, бузины.

Содержание в пищевом концентрате экстракта трав рассматривается в индивидуальном порядке согласно составу концентрата и его функциональной направленности. Концентрация экстракта трав от 0,1 мас. % до 20,0 мас. % в пищевом обеспечивает легкий травяной аромат пищевого концентрата. Концентрация экстракта трав более 20,0 мас. % делает аромат пищевого концентрата слишком насыщенным, концентрация экстракта трав в пищевом концентрате менее 0,1 мас. % снижает органолептические показатели пищевого концентрата.

Ароматизатор натуральный придает пищевому концентрату аромат согласно составу концентрата. Содержание ароматизатора в пищевом концентрате более 0,5 мас. % делает аромат пищевого концентрата очень резким, а содержание ароматизатора в пищевом концентрате менее 0,01 мас. % ухудшает органолептические показатели пищевого концентрата.

Лимонная кислота выступает в пищевом концентрате в качестве консерванта, а также усилителя вкуса. Концентрация лимонной кислоты составляет 0,01 мас. % - 1,00 мас. %. Увеличение концентрации лимонной кислоты более 1,00 мас. % оказывает негативное воздействие на органолептические показатели продукта, а снижение концентрации менее 0,01 мас. % не позволит добиться необходимого консервирующего эффекта.

В вариантах реализации пищевой концентрат содержит биоконсервант, который выступает в качества консервирующего агента. В качестве биоконсерванта могут быть использованы любые натуральные пищевые консерванты как молочная кислота, соль, сахар, лимонная кислота, глюкоза ферментированная.

Содержание биоконсерванта в пищевом концентрате менее 0,01 мас. % не позволит добиться необходимого консервирующего эффекта, более 0,5 мас. % может привести к нарушению суточной нормы потребления.

В вариантах реализации пищевой функциональный концентрат дополнительно содержит пробиотические микроорганизмы. Пробиотические микроорганизмы добавляют в концентрат в количестве от 1×10⁷ до 1×10¹¹ КОЕ на 1 г продукта в виде сухого порошка. Они оказывают корректирующее действие на иммунный статус и микроэкологию желудочно-кишечного тракта, подавляют развитие патогенов, регулируют ферментативную и моторную функции кишечника, снижают уровень сывороточного холестерина, тонизируют нервную систему, способствуют выводу из организма токсинов. Дозировки заявленного количества основаны на рекомендуемых нормах потребления.

Содержание компонентов пищевого функционального концентрата разработаны с учетом рациональных норм потребления пищевых продуктов, отвечающим современным требованиям здорового питания.

Рекомендуемая норма разбавления концентрата, в частности в виде порошка, 45 г порошка на 250 см³ воды.

Рекомендуемая суточная доза от 1 до 4 стаканов в сутки в зависимости от возрастной категории потребителя.

В таблице 1 приведены примеры составов предлагаемого пищевого функционального концентрата.

Состав пищевого функционального концентрата, мас.% Компоненты Примеры состава Наименование 1 2 3 4 Сухой пермеат из молочной сыворотки 70,0 60,0 50,0 55,0 Сироп топинамбура 8 10 15 16 Экстракт трав 0,4 5,0 7,0 8,0 Ароматизатор натуральный 0,01 0,4 0,15 0,25 Лимонная кислота 0,05 0,1 0,2 0,02 Вода подготовленная 21,54 24,5 27,65 20,73

Пищевой функциональный концентрат из пермеата молочной сыворотки готовят следующим образом:

Пример 1.

В лопастной смеситель вносят сухой пермеат из молочной сыворотки, затем при постоянном перемешивании вносят натуральный ароматизатор «Липа», натуральный экстракт липы согласно рецептуре, лимонную кислоту и далее, в соответствии с составом, приведенным в таблице 1 в примере №1. И перемешивают в течении 250 минут при скорости 500 об/мин.

Пример 2.

В лопастной смеситель вносят сухой пермеат из молочной сыворотки, затем при постоянном перемешивании вносят натуральный ароматизатор «Саган-дайля», натуральный экстракт чая саган-дайля согласно рецептуре, лимонную кислоту, подготовленную воду, и далее сироп топинамбура в соответствии с составом, приведенным в таблице 1 в примере №2. И перемешивают в течении 30 минут при скорости 800 об/мин.

Пример 3.

В лопастной смеситель вносят сухой пермеат из молочной сыворотки, затем при постоянном перемешивании вносят натуральный ароматизатор «Бузина», натуральный экстракт бузины согласно рецептуре, лимонную кислоту, пробиотические микроорганизмы в сухом виде и далее в соответствии с составом, приведенным в таблице 1 в примере №4 И перемешивают в течении 35 минут при скорости 700 об/мин.

После окончания перемешивания концентрат можно сразу разбавить и отправить на розлив как готовый напиток, а также можно подать на линию формовки для придания ему необходимой консистенции и формы. Пищевой концентрат может быть приготовлен в виде раствора, сухого порошка, пасты, либо дополнительно сформован, например, в виде батончиков или таблеток.

В таблице 2 приведены органолептические показатели напитков, приготовленных из пищевого функционального концентрата, в соответствии с примерами составов, приведенных в таблице 1.

Таблица 2.
Органолептические показатели напитков, приготовленных из пищевого функционального концентрата, в соответствии с примерами составов, приведенных в таблице 1. Показатели Примеры состава 1 2 3 4 Цвет светло-жёлтый светло-жёлтый темно-желтый темно-желтый Вкус сладко-молочный со вкусом добавляемого экстракта сладко-молочный со вкусом добавляемого экстракта сладко-молочный со вкусом добавляемого экстракта сладко-молочный со вкусом добавляемого экстракта Аромат молочно-травяной (в соответствии с добавленным экстрактом) молочно-травяной (в соответствии с добавленным экстрактом) молочно-травяной (в соответствии с добавленным экстрактом) молочно-травяной (в соответствии с добавленным экстрактом) Консистенция однородный однородный однородный однородный

Проведенная органолептическая оценка показала, что напитки, полученные из концентрата, имеют улучшенные органолептические характеристики особенно за счет введения сиропа топинамбура, пробиотических добавок и подготовленной воды.

В таблице 3 приведены микробиологические показатели пищевого функционального концентрата по заявляемому составу.

Таблица 3.
Микробиологические показатели пищевого функционального концентрата. Микробиологические показатели пищевого функционального концентрата Примеры состава 1 2 3 4 Общее количество жизнеспособных клеток пробиотика, КОЕ на 1 г концентрата 1х10⁷ 1х10⁸ 1х10¹⁰ 1х10¹¹

Пробные партии пищевого функционального концентрата были изготовлены на предприятии ООО «Бавар+», прошли расширенную дегустацию на кафедре «Технологии бродильных производств и виноделие» ФГБОУ ВО Российский биотехнологический университет (РОСБИОТЕХ). На базе ФГБОУ ВО Российский биотехнологический университет (РОСБИОТЕХ) была проведена научно-исследовательская работа на предмет исследования физико-химических, пребиотических свойств, энергетической и пищевой ценности безалкогольного напитка на основе концентрата из сухого сывороточного пермеата из молочной сыворотки с целью подтверждения биологической ценности напитка.

Результаты проведенных исследований показали, что напиток на основе концентрата и сырье, используемое при его производстве, содержат биологически активные вещества, в частности, в сиропе топинамбура и напитке были обнаружены обладающие пребиотической активностью фруктоолигосахариды, в пермеате молочной сыворотки обнаружены низкомолекулярные пептиды, обладающие биологической активностью, в частности, способностью препятствовать возникновению новообразований.

Пребиотическая активность исследуемого пищевого концентрата и получаемого из него напитка была подтверждена микробиологическими исследованиями. Результаты исследований показали, что сироп топинамбура и пермеат молочной сыворотки стимулируют увеличение количества биомассы пробиотических микроорганизмов Lactiplantibacillus plantarum 8P-A3 на 20% для сиропа топинамбура, на 31,5% для напитка, на 13,8% для пермеата молочной сыворотки. Наличие пребиотических компонентов в концентрате и напитке стимулирует рост симбиотической микробиоты кишечника, тем самым улучшая психоэмоциональное состояние человека.

Продукт, приготовленный в виде пищевого концентрата, имеет длительный срок хранения без потери биологической активности, растворимости и органолептических характеристик. Функциональный концентрат для приготовления напитка рекомендуется для профилактического массового потребления.

Композиция предложенного концентрата, выраженная в составе его компонентов с заявленными диапазонами содержания в нем компонентов, позволяют получить напиток уникального вкуса и свойства.

Таким образом, получен новый пищевой функциональный концентрат с приятным вкусом, полезный, богатый витаминами и микроэлементами, с пониженным содержанием сахара, обладающий пребиотической активностью, имеющий способность нормализовать микробиоту кишечника, комфортный в потреблении, повышенной усвояемости, предназначенный для широкого круга потребителей и не имеющий возрастных ограничений. Способ получения пищевого концентрата простой и доступный.

Группа изобретений относится к области пищевой промышленности, в частности к переработке молочной сыворотки. Раскрыт пищевой функциональный концентрат из пермеата молочной сыворотки, содержащий в качестве исходных компонентов пермеат из молочной сыворотки, сироп топинамбура, экстракт липы, или саган-дайля, или лимонника, или эхинацеи, или душицы, или ревеня, или бузины, ароматизатор натуральный, лимонную кислоту и воду подготовленную в определенных количествах. Также описан способ получения такого концентрата, включающий приготовление смеси из составляющих концентрат компонентов, перемешивание смеси с помощью лопастного смесителя со скоростью, равной 500-800 об/мин, в течение времени от 10 до 40 минут. Группа изобретений обеспечивает получение пищевого функционального концентрата, имеющего высокие органолептические показатели, пониженное содержание углеводов, высокое содержание биологически активных веществ, пребиотические свойства, способность нормализовать микробиоту кишечника и повысить усвояемость питательных веществ при сохранении высокой биологической ценности продукта, а также упрощение технологического процесса приготовления такого продукта. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 табл., 3 пр.

1. Пищевой функциональный концентрат из пермеата молочной сыворотки, содержащий следующие исходные компоненты, мас.%:

сухой пермеат из молочной сыворотки 10-80 сироп топинамбура 1-20 экстракты липы, или саган-дайля, или лимонника, или эхинацеи, или душицы, или ревеня, или бузины 0,1-20 ароматизатор натуральный 0,01-0,5 лимонная кислота 0,01-1,0 вода подготовленная остальное

2. Пищевой функциональный концентрат из пермеата молочной сыворотки по п.1, дополнительно содержащий биоконсервант 0,01-0,5 мас.%.

3. Пищевой функциональный концентрат из пермеата молочной сыворотки по п.1, дополнительно содержащий пробиотические микроорганизмы в виде сухого порошка в количестве от 1×10⁷ до 1×10¹¹ КОЕ на 1 г концентрата.

4. Способ получения пищевого функционального концентрата из пермеата молочной сыворотки, включающий приготовление смеси из сухого пермеата молочной сыворотки, взятого в количестве 10-80 мас.%, сиропа топинамбура, взятого в количестве 1-20 мас.%, экстрактов липы, или саган-дайля, или лимонника, или эхинацеи, или душицы, или ревеня, или бузины, взятых в количестве 0,1-20 мас.%, ароматизатора натурального, взятого в количестве 0,01-0,5 мас%., лимонной кислоты, взятой в количестве 0,01-1,0 мас.% и воды - остальное до 100 мас.%, перемешивание смеси с помощью лопастного смесителя со скоростью, равной 500-800 об/мин, в течение времени от 10 до 40 минут.