Пищевая добавка, способ производства продуктов с повышенной пищевой ценностью и способ приготовления питьевой минерализованной воды

 

Изобретение относится к пищевой промышленности. В качестве пищевой добавки применяют натрия сукцинат для повышения усвояемости организмом человека двух- и/или трех - валентных металлов, содержащихся в продукте. Кроме того, натрия сукцинат используется в способе при производстве продуктов с повышенной пищевой ценностью. Данный способ предусматривает обогащение продукта сукцинатом натрия в качестве пищевой добавки. При этом для обогащения берут продукты, являющиеся основным источником 2-х и/или 3-х валентных металлов в рационе питания человека. Причем натрия сукцинат добавляют в количестве не менее M=81n, где 81 - масса 1 г-экв натрия сукцината, n - число г-эквивалентов присутствующего в продукте катиона металла. Также натрия сукцинат используется в способе приготовления питьевой минерализованной воды. Данная вода содержит по меньшей мере двух- и/или трех-валентные ионы металлов. Натрия сукцинат вносят в питьевую минерализованную воду из расчета не менее: X = 4,04A + 6,67B + 2,95 C + 4,42D, где: X - масса вносимого в 1 л природной воды натрия сукцината, г; A, B, C, D - содержание в 1 л природной воды катионов кальция, магния, железа и марганца, соответственно, г. Это позволяет получить продукты с повышенной пищевой ценностью. 3 с. п. ф-лы.

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к биологически активным пищевым добавкам, предназначенным для повышения пищевой ценности продуктов и может быть использовано в хлебобулочной, молочной промышленности, при производстве безалкогольных напитков, преимущественно, питьевых минерализованных вод.

Поступление в организм человека жизненно важных биологически активных соединений, таких как витамины, аминокислоты и минеральные вещества происходит вместе с пищей, водой и напитками. При этом достаточно часто наблюдается несоответствие поступления данных соединений с пищей с потребностями человеческого организма в них. Например, в районах умеренного и холодного климата, особенно при неполноценном питании, наблюдается дефицит витаминов. Кроме того, во многих странах, как и в России, выявлены районы с пониженным содержанием в воде и почве того или иного минерального вещества, что приводит к недостаточному потреблению этого вещества населением и к развитию определенных патологических симптомов. Например, в Москве в 1979 г. дефицит железа в организме отмечался у 12,2% мужчин и 33,5% женщин. Широко распространен относительный дефицит кальция и магния. Имеются данные о возможности развития дефицита марганца у человека вследствие возрастания степени очищенности включаемых в рацион злаковых.

Для восполнения дефицита этих соединений их дополнительно вводят, например, в виде поливитаминно-минеральных препаратов. Однако потребление поливитаминно-минеральных препаратов относится больше к медикометозным способам устранения дефицита, входящих в них биологически важных соединений, и, соответственно, требует индивидуального назначения такого препарата. Поэтому наиболее предпочтительным и в настоящее время получившим широкое распространение является добавление недостающих биологически активных компонентов /витаминов и минеральных веществ/ в продукты массового потребления с целью повышения их пищевой ценности. Например, в отдельных районах, в поваренную соль вводят иод или в воду - фтор. Известны также способы витаминизации пищевых продуктов, например, готовых соусов и подлив (а.с. 2017438), предусматривающий введение в них синтетических витаминов C и A. Известны способы производства безалкогольных напитков с добавлением в них, например, белково-витаминных экстрактов, в качестве которых используют дрожжи - отходы пивоваренного производства (а.с.2007929), или водно-спиртовых настоев трав (а. с.2023401), служащих источником биологически активных веществ.

Ценным источником минеральных веществ для человека являются минеральные воды. Воды с небольшой минерализацией (столовые воды) рекомендуются к ежедневному употреблению. Известно производство искусственно минерализованных вод с целью восполнения ассортимента природных вод, имеющих ограниченное распространение, типа "Боржоми", "Ессентуки". Например, известен способ производства указанных вод, согласно которому природные воды дополнительно обогащают искусственно приготовленной солью (а.с.1807856).

Известен, принятый в качестве прототипа, способ производства хлебобулочных изделий с повышенной пищевой ценностью, а именно повышенным содержанием минеральных веществ, согласно которому, в рецептуру хлебобулочных изделий, вместо хлорида натрия, добавляют (в зависимости от вида изделия), хлориды калия, кальция, и/или магния (Справочник по диетологии. Под редакцией А.А. Покровского, М (Медицина), 1981, с. 443).

Однако все вышеописанные способы снижения дефицита биологически активных соединений в организме человека пищевыми продуктами, обогащенными специальными добавками, направлены на введение дополнительных соединений, содержащихся в пищевых добавках, и не влияют на усвояемость организмом человека имеющихся в продукте биологически активных соединений.

Например, известно, что кальций, магний, железо и марганец в растворах и, в частности, в питьевых минерализованных водах содержатся в ионизированной форме. Однако липопротеиновые мембраны клеток, в том числе и клеток слизистой оболочки тонкой кишки, плохо проницаемы для ионизированных кальция, магния и железа. Кроме того, в щелочной среде содержимого тонкой кишки неорганические соли железа и марганца подвергаются гидролизу с образованием малорастворимых осадков гидратов окислов железа и марганца, которые не могут быть усвоены организмом. Для повышения усвояемости организмом катионов металлов, содержащихся в питьевых минерализованных водах, рекомендуется потребление вод в подогретом виде. Однако, при этом уменьшается содержание в них свободного диоксида углерода, который является одним из лечебных и вкусовых факторов. Кроме того, подогревание минерализованной воды не устраняет плохую проницаемость для катионов кальция, магния и железа слизистой оболочки тонкой кишки и переход железа и марганца в малорастворимую форму в результате щелочного гидролиза их солей.

В основу настоящего изобретения положена задача создать пищевую добавку и способы ее использования, обеспечивающие повышение усвояемости организмом человека биологически активных веществ, в частности катионов двух- и/или трех валентных металлов, находящихся в продукте, с тем чтобы создать продукты с повышенной пищевой ценностью.

Поставленная задача достигается применением натрия сукцината в качестве пищевой добавки.

Известно применение натрия сукцината в медицинских целях: в качестве мочегонного, слабительного, антисклеротического, антацидного средства, для выведения больных из наркоза и при экспериментальной терапии метаболического ацитоза /БМЭ, 3-е изд., 1986), в которых используется тонизирующее действие янтарной кислоты и ее солей на жизнеобеспечивающие системы организма.

Влияние натрия сукцината на повышение усвояемости организмом человека двух- и трехвалентных металлов обусловлено следующими факторами.

В кислой и нейтральных средах молекулы натрия сукцината диссоциированы на катионы натрия и анионы янтарной кислоты. Последние вступают в реакции комплексообразования с двухвалентными и трехвалентными катионами металлов, присутствующими в растворах. Повышение усвояемости организмом кальция и магния из растворов в присутствии натрия сукцината достигается образованием хорошо растворимых в воде и легко резорбируемых клетками организма комплексов этих металлов с янтарной кислотой (Скулачев В.П. Биоэнергетика. Мембранные преобразователи энергии., М.:Высшая школа, 1989, с. 214-236). Так, например известно увеличение скорости поглощения из инкубационной среды кальция клетками островков Лангерганса поджелудочной железы в присутствии янтарной кислоты и/или ее метиловых эфиров. Повышение усвояемости железа в присутствии натрия сукцината обусловлено образованием хорошо растворимых в воде и устойчивых к щелочному гидролизу комплексов железа с лигандами янтарной кислоты. Комплексы закисного и окисного железа с янтарной кислотой в двенадцатиперстной и тонкой кишке всасываются целиком, без разрушения молекул комплексов. При этом не возникает потери железа в щелочной среде содержимого тонкой кишки, и повышается усвояемость железа организмом.

В фармакологии известно применение янтарной кислоты для повышения усвояемости двух- и трехвалентный катионов металлов (Капли Береш плюс, рег. No OGYJ - 248/1991), а также применение ряда других органических кислот (фумаровой, лимонной, аскорбиновой, аминокислот) для повышения усвояемости железа в его лекарственных препаратах (Справочник по клинической фармакологии и фармакотерапии. Под редакцией И.С. Чекмана, А.П. Пелещука и О.А.Пятака, Киев (3доровья), 1987). Однако использование органических кислот в качестве пищевой добавки может нарушить технологический процесс приготовления отдельных продуктов, изменить вкус и принятое назначение продуктов. В частности, при выпечке хлеба добавление органических кислот в тесто приведет к изменению pH среды, что отрицательно скажется на образовании диоксида углерода в процессе брожения теста, и, соответственно, на качестве хлеба. Обогащение органическими кислотами питьевых минерализованных вод с целью повышения усвояемости содержащихся в них компонентов также может в отдельных случаях изменить pH воды, что приведет к изменению медицинских показаний обогащенной воды, по сравнению с необогащенной, и к изменению привычного вкуса. Добавление органических кислот в молочные продукты приведет к изменению вкусовых качеств этих продуктов. Кроме того, растворы аминокисилот и аскорбиновой кислоты неустойчивы при хранении, что ограничивает их применение, например в питьевых минерализованных водах, имеющих длительный срок реализации.

Растворы натрия сукцината имеют реакцию, близкую к нейтральной, и, следовательно, не изменяют pH растворов, поэтому сукцинат натрия в наибольшей мере пригоден для использования в качестве пищевой добавки, обеспечивающей повышение усвояемости двух- и трехвалентных металлов, присутствующих в пищевых продуктах. Использование солей янтарной кислоты, по сравнению с использованием солей других кислот, например фумаровой, лимонной, аскорбиновой, аминокислот, также повышающих усвояемость катионов металлов, в частности железа, является наиболее предпочтительным, поскольку янтарная кислота необходима для синтеза порфинов в организме. Так, например, синтез гема наиболее интенсивно осуществляется в присутствии янтарной кислоты или ее солей (Железодефицитная анемия, под ред. В. И. Никулина, БГМИ (Уфа), 1993). Известно, что янтарная кислота и ее соль обладают низкой токсичностью для млекопитающих, в организме которых сукцинат натрия является естественным метаболитом. Доза натрия сукцината, вызывающая гибель 50% мышей при внутрибрюшинном введении, на 8% больше, чем равноэффективная доза натрия хлорида /Ивницкий Ю. Ю. Интенсивность клеточного дыхания и радиорезистентность организма, Авт. реф. док. мед. наук, СПб, 1994, с.45). Таким образом, острая токсичность натриевой соли янтарной кислоты не превышает острой токсичности натрия хлорида. При пероральном приеме добровольцами натрия бикарбоната, натрия цитрата или натрия сукцината в дозах, близких к непереносимым, последний оказался наименее токсичным (Becker - Freyseng Н., Liebich L.L. Uber die Wirkungen einer kunstlichen Alkalisierung durch bernsteinsaureus Natrium. Arch. Exptl. Pasthol. Pharmacol. , 1938, Bd 188, No 5, s. 598- 600). Ежедневный прием 0,5 г натрия сукцината добровольцами в течение 21 дня не вызвал неблагоприятных изменений в функциональном состоянии организма. Пожизненное скармливание мышами янтарной кислоты в дозах, превышающих 2 мг-экв./1 кг массы тела в сутки, не уменьшило продолжительности жизни животных и не изменило частоту возникновения спонтанных или трансплацентарно индуцируемых опухолей. Известные из литературы проявления физиологической активности янтарной кислоты показывают тонизирующее действие соединений янтарной кислоты на жизнеобеспечивающие системы организма (Кондрашов M. Н. "Выпускаемые лечебные препараты янтарной кислоты и их применение. Терапевтическое действие янтарной кислоты, Пущино, ИБФ, МЗ СССР, 1976).

Все вышесказанное подтверждает возможность и целесообразность использования натрия сукцината в качестве пищевой добавки, предназначенной для обогащения пищевых продуктов и напитков широкого применения с целью повышения усвояемости организмом человека двух- и/или трехвалентных металлов, содержащихся в продукте.

Поставленная задача решается также тем, что в способе производства продуктов с повышенной пищевой ценностью, путем обогащения продукта пищевой добавкой, согласно изобретению, для обогащения берут продукты, являющиеся основным источником 2-х и /или 3-х валентных металлов в рационе питания человека, а в качестве пищевой добавки используют натрия сукцинат, при этом натрия сукцинат добавляют в количестве не менее M = 81n, где 81 - масса 1 г-экв. натрия сукцината, n - число г-эквивалентов присутствующего в продукте катиона металла.

Для применения натрия сукцината в качестве пищевой добавки с целью производства продуктов с повышенной пищевой ценностью могут быть использованы такие продукты, как хлебобулочные изделия, молочные продукты, питьевые минерализованные воды и пр. В частности, хлеба в России традиционно потребляют много, он является одним из важнейших продуктов питания и частично покрывает потребность человека в железе. Молочные продукты являются источником кальция.

Минимальное количество вносимого в продукты натрия сукцината определено авторами из условия перехода катионов двух- и трехвалентных металлов в форму их комплексов с янтарной кислотой.

Поставленная задача решается также тем, что в способе приготовления питьевых минерализованных вод, содержащих по меньшей мере двух - и/или трехвалентные ионы металлов, включающем обогащение природных вод искусственным компонентом, согласно предлагаемому изобретению, в качестве указанного искусственного компонента используют натрия сукцинат, количество которого вносят в воду из расчета не менее X = 4.04 A + 6.67 B + 2.95 C + 4.42 D, где X - минимальная масса вносимого в 1л природной воды натрия сукцината, г; A,B,C,D, - содержание в 1 л природной воды катионов кальция, магния, железа и марганца, соответственно, г.

Питьевые минерализованные воды, как природного происхождения, так и получаемые искусственно, являются наиболее ценным источником двух и трехвалентных катионов металлов для организма человека, поэтому их использование для обогащения натрием сукцината наиболее предпочтительно, по сравнению с другими продуктами.

Минимальное количество вносимого в минерализованную воду натрия сукцината определено авторами из условия перехода содержащихся в воде кальция, магния, железа и марганца в форму их комплексов с янтарной кислотой. Как указывалось выше, растворы натрия сукцината имеют реакцию, близкую к нейтральной, и, следовательно, не могут изменять pH питьевых минерализованных вод и их показаний в связи с обогащением.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием примеров его выполнения.

Поскольку, как указывалось, наиболее эффективно применение предлагаемой пищевой добавки в питьевых минерализованных водах, более подробно описание предлагаемого изобретения будет рассмотрено на примере их производства. В качестве сырья могут быть использованы любые природные, а также искусственно приготовленные минерализованные воды, содержащие двух- и/или трехвалентные катионы металлов, а именно катионы кальция, магния, железа, марганца. Например, это могут быть известные столовые воды "Полюстровская", "Березовская", "Ессентуки 4" и пр. Количество добавляемого в воду сукцината натрия рассчитывают из условия перехода содержащихся в воде кальция, магния, железа и марганца в форму их комплексов с янтарной кислотой по следующей формуле: X = 4.04 A + 6.67 B + 2.95 C + 4.42 D, где X - минимальная масса вносимого в 1 л. природной воды натрия сукцината, г; A, B, C, D, - содержание в 1л природной воды катионов кальция, магния, железа и марганца, соответственно, г.

Соответственно, введение меньшего количества натрия сукцината приведет к неполному переходу ионов металлов в форму их комплексов с янтарной кислотой, хорошо растворимых в воде и легко резорбируемых клетками организма. Введение большего количества натрия сукцината не приводит к повышению усвояемости содержащихся в воде ионов металлов организмом, но может быть целесообразным по критерию других проявлений биологической активности натрия сукцината. Ниже приведены примеры приготовления минерализованных вод, согласно изобретению.

Пример 1. Минеральная вода "Полюстровская" содержит ионы металлов в следующих количествах (г/л): натрий - 0,0052, магний - 0,0032; калий - 0,0112; кальций -0,0092; марганец - 0,0031; железо - 0,0236. Общая минерализация - 0,19 г/л. Согласно приведенной в описании изобретения формуле расчета, минимальная масса натрия сукцината, потребного для обогащения 1л минеральной воды "Полюстровская" составляет 0,1418 г.

Пример 2. Минеральная вода "Березовская" содержит ионы металлов в следующих количествах (г/л): натрий и калий - 0,0706; кальций - 0,1020, магний - 0,0262: железо - 0,0030. Общая минерализация - 13,7 г/л. Рекомендуемая минимальная масса натрия сукцината составляет 0,5957 г на 1 л минеральной воды "Березовская".

Пример 3. Минеральная вода "Ессентуки N 4" содержит ионы металлов в следующих количествах (г/л) : натрий и калий - 2,3211; магний - 0,0663; кальций - 0,1479; железо- 0,0061. Общая минерализация - 8,1 г/л. Рекомендуемая минимальная масса натрия сукцината составляет 1,0577г. на 1 л минеральной воды "Ессентуки N 4".

Пример 4. Минеральная вода "Нарзан" содержит ионы металлов в следующих количествах (г/л): натрий - 0,1343; магний - 0,0936; калий - 0,0159; кальций - 0,4187; железо - 0,0021. Общая минерализация - 2,5 г/л. Рекомендуемая минимальная масса натрия сукцината составляет 2,3220 г на 1 л минеральной воды "Нарзан".

Пример 5. Минеральная вода "Белая горка" содержит ионы металлов в следующих количествах (г/л): натрий - 1,6470; магний - 0,2569; калий - 0,0650; кальций - 1,6470; железо - 0,0006. Общая минерализация - 9,1 г/л.

Рекомендуемая минимальная масса натрия сукцината составляет 8,3692 г на 1 л минеральной воды "Белая горка ".

Количество вводимого натрия сукцината при производстве других продуктов (хлебобулочных изделий, молочных продуктов и пр.) с повышенной пищевой ценностью определяется аналогичным образом по формуле: M = 81n, где 81 - масса 1 г-экв. натрия сукцината, n - число г-эквивалентов присутствующего в продукте катиона металла.

Например, при производстве хлеба, являющегося источником железа, по справочнику определяют содержание железа в 1 кг хлеба, делят указанное количество на три (масса одного гр. экв. железа), с тем чтобы определить число грам.экв. железа в 1 кг хлеба (n); Далее умножив n на 81 (масса 1 г/экв, натрия сукцината), получают минимальную массу сукцината натрия, добавляемую при производстве хлеба.

Натрия сукцинат представляет собой порошок, легко растворимый в воде и не изменяющий своих свойств при технологических процессах производства продуктов, как при температурной обработке (выпечка хлеба), так и при розливе минерализованных вод.

Приведенные примеры не исчерпывают всех вариантов осуществления изобретения, но лишь иллюстрируют его возможности. Поэтому изобретение не ограничивается этими описанными примерами и в него могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят за пределы существа и объема изобретения, определенные формулой изобретения. Эффективность использования данного изобретения определяется переводом двух- и трехвалентных катионов металлов, содержащихся в продуктах, обогащенных предлагаемой пищевой добавкой, в форму более доступную для усвоения организмом, и восполнением на этой основе дефицита указанных соединений в организме человека.

Формула изобретения

1. Применение натрия сукцината в качестве пищевой добавки для повышения усвояемости организмом человека двух- и/или трехвалентных металлов, содержащихся в продукте.

2. Способ производства продуктов с повышенной пищевой ценностью путем обогащения продукта пищевой добавкой, отличающийся тем, что для обогащения берут продукты, являющиеся основным источником двух- и/или трехвалентных металлов в рационе питания человека, а в качестве пищевой добавки используют натрия сукцинат, при этом натрия сукцинат добавляют в количестве не менее 81n, где 81 - масса 1 моль натрия сукцината, n - число молей присутствующего в продукте катиона металла.

3. Способ приготовления питьевой минерализованной воды, содержащей по меньшей мере двух- и/или трехвалентные ионы металлов, включающий обогащение природной воды по меньшей мере одним искусственным компонентом, отличающийся тем, что в качестве указанного искусственного компонента используют натрия сукцинат, количество которого вносят в питьевую минирализованную воду из расчета не менее X = 4,04A + 6,67B + 2,95C + 4,42D, где X - масса вносимого в 1 л природной воды натрия сукцината, г; A, B, C, D - содержание в 1 л природной воды катионов кальция, магния, железа и марганца соответственно, г.