Композиция для насыщения продуктов водородом
Изобретение относится к технологиям получения водорода из твердой генерирующей водород композиции, содержащей гидрид магния, кислоту и связующий компонент. Предложена композиция для насыщения продуктов водородом, содержащая магний в форме гидрида магния с химической формулой (MgH2) - ионный гидрид, связующий компонент и по меньшей мере одну кислоту, при этом все компоненты выполнены измельченными и взяты в виде порошка, причем в качестве связующего компонента в композицию введен ингредиент, выбранный из группы растений, содержащих природный инулин. Задачей изобретения является разработка композиции для насыщения водородом продуктов, а именно пищевых продуктов. В композицию по изобретению введена кислота, по меньшей мере одна из группы пищевых кислот, приемлемых для использования в пищевой промышленности, а также в фармакологии, косметологии и медицине. В качестве пищевой кислоты используется лимонная (или янтарная) кислота для регулирования кислотности пищевых продуктов, а также как пищевая добавка. В качестве связующего компонента в состав заявляемой композиции введено пищевое волокно растения, содержащее инулин как основное действующее составляющее, обладающий пребиотическими свойствами. В композицию для насыщения продуктов водородом взято пищевое волокно растения цикорий или растения топинамбур, а именно подземная часть растений в виде клубней. 13 з.п. ф-лы, 4 табл., 10 ил., 10 пр.
Изобретение относится к технологиям получения водорода из твердой генерирующей водород композиции, содержащей магний, по меньшей мере одну кислоту, по меньшей мере один связующий компонент и приготовленной путем механического смешения предварительно измельченных компонентов, образующих единую смесь, представленную в форме порошка или в таблетированной форме.
Твердые генерирующие водород композиции решают важные проблемы компактного хранения водорода и простой организации процесса его генерации при температурах окружающей среды без дополнительного нагрева путем добавления жидкости (Пат. РФ №2686898, опубл. 06.05.2019 г. бюлл. №13. Способ изготовления гидрида магния для химического генератора водорода.) (1). Подобные композиции могут использоваться в пищевой промышленности, в том числе как питьевые продукты. Изобретение может быть использовано в пищевой промышленности для улучшения свойств пищевых продуктов за счет обогащения водородом, повышения антиоксидантных и потребительских свойств продуктов.
Уровень техники
Известны композиции для получения обогащенных водородом жидких пищевых продуктов, основным компонентом которых является металлический магний (Mg). В пат. РФ №2571344, опубл. 2015.20.12. «Продукты, содержащие магний, и их применение» заявлена композиция, относящаяся к содержащим магний добавкам и предназначена для перорального введения людям, страдающим от дефицита магния. (2)
Однако при пероральном введении магния степень его поглощения зависит от количества магния, но нередко магниевые соли в виде непоглощенного магния из-за высоких пероральных доз или неэффективного может вызывать побочные эффекты, вплоть до недопустимой кислотности и расстройства желудка.
В пат. 1192480, опубл. 2020.13.11. "Controllable hydrogen production composite material and application thereof предложена водородгенерирующая композиция, состоящая из порошка металлического магния, лимонной или яблочной кислоты, при этом активаторами молекулярного водорода, выполняющими роль связующего компонента для контроля насыщения продуктов водородом, являются наночастицы драгоценных металлов (палладий, платина, рутений и т.п). В результате формируется смесь, нерастворимая в жидких пищевых продуктах. (3)
В пат. JP2017165636 A, опубл. 2017.21.09; "Hydrogen generating composition and hydrogen generating beverage" предложена композиция на основе гидрида металлов, в том числе гидрида в соединении с окислительным компонентом в виде органической кислоты или жирной кислоты, нерастворимых в жидкостях, используемых для питья. (4)
Одним из аналогов предлагаемого технического решения является композиция для генерирования водорода по патенту Кореи KR 1018840943 BI "The composition for hydrogen emitting", Int. C1. C01B 3/00, 3/04, 3/06. Appl. No. 1020160145976. опубл. 2018.21.03. (5).
В патенте предложена смесь гидрида магния, связующего агента растительной природы, кислоты, безводного глицерина или безводного растительного масла. В качестве связующего компонента предложено соединение маннана с гликозидом (гликоманнан), используемое в качестве пищевых волокон. Твердая форма смеси, генерирующей водород, получена из основных компонентов, входящих в состав смеси, выполненных в форме порошка.
Недостатки технического решения по патенту-аналогу:
1. Гидрид магния в качестве основного элемента смеси используется в композиции для насыщения водородом, в основном, косметических продуктов.
2. В смеси в качестве пищевых волокон использовано соединение гликоманнан-, основа соединения - маннан, получаемый из клубней тропического растения Аморфофаллус конжак, требующих дорогостоящей многоступенчатой фильтрации.
3. Гликоманнан подобен гиалуроновой кислоте и может быть использован в качестве увлажнителя преимущественно в косметических целях.
4. В смесь предложено вводить избыточный жир в виде слабо растворимых в жидкой среде ингредиентов, таких как глицерин, что неприемлемо для продуктов питания.
5. Ареал выращивания и использования гликоманнана ограничен странами с тропическим климатом: и свойства растения в отношении его использования для пищевых продуктов, в том числе продуктов питания на настоящее время не изучены
Ближайшим аналогом предлагаемого технического решения, принятым авторами за прототип, является заявка РСТ WO 2018/011634, опубл. 18.01.2018 (заявка РФ 2019103568 (13) МПК A61K 33/00 (2006.01) «Композиция для получения обогащенной водородом воды и другие продукты». (5).
Предложен состав из металлического магния, как минимум одной кислоты и связующего компонента. Металлический магний предложен измельченным с калибром 200 или менее, при этом количество металлического магния составляет 5-500 мг. Недостатком предложенного решения является использование металлического магния в качестве основного компонента композиции. По сравнению с металлическим магнием гидрид магния (MgH2 молекулярная формула) изучен как потенциальный носитель водорода, поскольку содержит в своем составе по массе 7,66% водорода. Используется в основном для приготовления различных химических веществ, и в значительной мере. Степень насыщения водородом продуктов с использованием гидрида магния в форме порошка показательно и информативно, если оценивать концентрацию H2 в жидких продуктах во взаимосвязи с характеристиками времени контакта металла с жидкостью, данными окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) и рН. Гидрид магния - один из наиболее емких аккумуляторов водорода, применяемых для его компактного хранения и получения в разных областях промышленности.
Одним из недостатков композиции по прототипу является то, что в качестве пищевой добавки по патенту в композицию предлагается вводить соль магния: твердый сульфат магния (минералогическое название - эпсомит) с химической формулой MgSO4(H2O)7. Эта соль с древних времен применялась для ванн, т.е. для косметических целей.
В равной степени это относится и к предлагаемому патентом введению в композицию других солей - калия, кальция.
Следует принимать во внимание, что любые добавки в композицию для насыщения продуктов водородом должны служить умягчению грубого порошка гидрида магния, а введение в состав композиции дополнительных ингредиентов, таких как эмульгаторы, подсластители, дополнительные пищевые жиры могут приводить к изменению химического состава. Более того, введение в композицию соли магния / ионов магния может привести к увеличению количества нерастворимых частиц композиции, что потребует дополнительной фильтрации и неизбежно приведет к изменению вкусовых свойств продуктов. Это происходит в результате образовавшихся при контакте композиции с жидкостью гидроксидов и карбонатов, действующих в виде лигандов: частицы порошка магния не в полном количестве, вступает в реакцию с жидкостью, остаются частицы, непрореагировавшие с жидкостью, оседающие на дне емкости, что влечет за собой недостаточное насыщение продукта водородом.
Задачей настоящего технического решения является разработка композиции, генерирующей водород, в частности, в продуктах питания, исключающей вышеперечисленные недостатки известных соединений, создаваемых для выполнения поставленной задачи. Основным компонентом композиции является магний, используемый нами в форме гидрида магния. Гидрид магния (MgH2) представляет собой ионный гидрид, состоящий из Mg2+ и Н - таким же образом, как гидрат щелочного металла.
Любая жидкость, насыщенная растворенным в ней водородом, значительно отличается от обычной питьевой воды. В 2007 году японским ученым удалось открыть антиоксидантные свойства водорода. Оказалось, что он способен противостоять многим тяжелым болезням и процессам старения. Даже самым притязательным гурманам не стоит бояться неожиданных вкусовых или ароматических качеств: водород не имеет какого-либо запаха или вкуса. Поэтому водород называют самым естественным и безвредным антиоксидантом для человека. Многие пищевые продукты содержат антиоксиданты, а при насыщении продуктов питания водородом антиоксиданты, содержащиеся в пищевых продуктах, работает вместе с ними еще мощнее, а также предлагает дополнительные преимущества для долголетия человека. Водород зарегистрирован как пищевая добавка Е-949, разрешен к применению в пищевой промышленности, а также при производстве косметических и фармацевтических продуктов. В отличие от обычной питьевой воды, вода, обогащенная Н2, более мягкая за счет малых кластеров воды. Каждая молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Живые клетки человеческого организма содержат 40-98% воды. Водород взаимодействует практически со всеми простыми веществами, как с металлами, так и с неметаллами. Водород входит в состав органических соединений, из которых состоят органические формы жизни: в состав белков (10%), жиров (4.9%). углеводов (6,18%), нуклеиновых кислот, гормонов, ферментов, витаминов, то есть можно сказать, что водород в той или иной степени важен для всех органов и систем живого организма, и всех, протекающих в них процессов, поддерживающих его жизнедеятельность. Основными источниками водорода являются вода и пища, состоящая из органических веществ - белков, жиров, углеводов и других. При попадании в организм эти вещества под действие пищеварительной системы распадаются до мономеров, которые в дальнейшем используются нашим организмом для собственных нужд. В основе этого процесса лежат соединения, в состав которых входит водород.
Водород является самой легкой молекулой из существующих, ученые сравнивают количество его молекул, а не граммов: одна молекула водорода весом 2 мг дает концентрацию в 2 мг/л. Хорошо знакомый всем витамин С (его еще называют аскорбиновой кислотой) весит в 88 раз больше молекулы водорода. В водородной воде при условии концентрации Н2 1,6 мг/л содержание антиоксидантных молекул будет выше, чем в 100 мг витамина С. Формула водородной воды такая же, как и у обычной, - H2O. Но в воде, насыщенной молекулярным водородом, присутствуют дополнительные молекулы H2 в растворенном виде. Высокие объемная и массовая плотности по водороду, а также мягкие условия его получения делают простые и комплексные гидриды перспективными источниками водорода. Так, например, плотность водорода в гидриде калия составляет 0,083 г/см3, в гидриде натрия - 0,112 г/см3 и, в гидриде магния - 0,109 г/см3, что превышает плотность жидкого водорода (0,07 г/см3). Более того, при взаимодействии гидридных соединений с водой образуется в 2 раза больше водорода, чем содержится в металлическом магнии, т.к. его источником служит жидкость, например, вода.
Гидрид магния (молекулярная формула MgH2), представляет собой химическое соединение с содержанием по массе 7,66% водорода, встречающееся в природе в виде белого кристаллического твердого вещества. Он используется в основном для приготовления различных химических соединений, хотя он прежде всего был изучен как потенциальный носитель водорода. Рассматривается в качестве возможной среды для хранения водорода. Он принадлежит к семейству солевых (или ионных) гидридов, определяемых отрицательно заряженным ионом Н. Эти гидриды образуются из щелочных металлов и щелочноземельных металлов, но в случае магния имеют ковалентные связи, в дополнение к ионам, которые характеризуют это семейство гидридов.
Генерация водорода начинается при контакте с продуктом твердой генерирующей водород композиции, состоящей из гидрида магния, кислоты и связующего компонента путем введения композиции в пищевую жидкость: воду, напиток, любой иной жидкий продукт питания. Процесс протекает при температурах окружающей среды от -40 до +80°С и не требует дополнительного подвода тепла в виде нагрева. Отличительной особенностью генерации является осуществление процесса при повышенном давлении не выше 600 атм.
Жидкость, насыщенная водородом, приобретает щелочные свойства. И такие жидкие продукты полезны для здоровья, поскольку все жидкие среды живого организма имеют отрицательный ОВП, рН в пределах 4-7, т.е. являются щелочными, а не кислыми. Однако, в ряде случаев высвобожденный водород может быть избыточным, и тогда жидкость, насыщенная водородом, может иметь рН 10 и выше, что гораздо труднее переносится организмом.
Следовательно, при проведении действий, связанных с насыщением продуктов водородом, нужно постоянно контролировать концентрацию водорода в пищевых продуктах в процессе их насыщения водородом, учитывая при этом такие характеристики продуктов, как окислительно-восстановительный потенциал и рН.
Природный магний высокой степени очистки (99,9%) все активнее используется в биологии, медицине, фармацевтике, косметологии и др. (2, 3). Продукты из магния не содержат консервантов, красителей, не вызывают аллергию. В настоящее время магний завоевывает свое достойное место при использовании в обработке и водоподготовке воды как промышленного, так и бытового водопользования. В ряде научных исследований, касающихся вопросов насыщения воды водородом, рассматривается зависимость между водородом и окислительно-восстановительным потенциалом (ORP) воды. С точки зрения современной медицины самым важным параметром питьевой воды является ее "заряд" - окислительно-восстановительный потенциал (ORP), который должен быть отрицательным, т.к. клетки человека имеют отрицательный ORP (-70 - -100 мВ).
Сущность изобретения
Задачей изобретения является разработка композиции для насыщения водородом продуктов, а именно пищевых продуктов. Композиция включает металлический магний, взятый в форме гидридной фазы - гидрида магния - бинарного неорганического химического соединения с формулой MgH2.
В композиции использован порошок гидрида магния с частицами, имеющими калибр 2 мкм или менее с удельным весом около 1.7. Количество гидрида магния в композиции, необходимого для насыщения продуктов водородом, берется в пределах 0,5-5,0 г./л жидкого пищевого продукта, предназначенного для насыщения водородом с учетом вида пищевого продукта. Жидкий пищевой продукт, предназначенный для насыщения водородом, принимается нами как носитель. В композицию по изобретению введена кислота, по меньшей мере одна из группы пищевых кислот, приемлемых для использования в пищевой промышленности, а также в фармакологии, косметологии и медицине.
В качестве пищевой кислоты нами используется лимонная кислота как пищевая добавка Е330 в качестве антиоксиданта и регулятора кислотности продуктов согласно международной классификации пищевых добавок. Как антиоксидант, лимонная кислота быстро связывает свободные радикалы, останавливая перекисное окисление. Условия ее применения в пищевой промышленности регулируются ГОСТ 31726-2012. В качестве еще одной пищевой кислоты - янтарная кислота как пищевая добавка Е363, является важнейшим элементом в образовании веществ, участвующих в строительстве и обновлении клеток и тканей. Она противостоит делению злокачественных клеток, снижает выработку гистамина, регулирует энергетический обмен, нормализует функции органов и тканей, восстанавливая в них протекание биохимических реакций. Янтарная кислота защищает клетки организма от негативного воздействия окружающей среды, оказывает антитоксическое, противовирусное и антигипоксическое воздействие на организм в целом. Организм человека вырабатывает янтарную кислоту, которая участвует в процессах метаболизма и клеточного дыхания. Потребность в ней растет при повышенных физических, психоэмоциональных, интеллектуальных нагрузках, болезнях. Янтарная кислота способна скапливаться именно в тех тканях, которые в ней нуждаются, игнорируя здоровые органы.
Помимо этого, антиоксиданты, представленные как в янтарной, так и в лимонной кислотах, участвуют в процессе обновления клеток, замедляя процессы старения, оказывают положительное влияние на состояние кожных покровов, увеличивая их эластичность. Лимонная кислота способна выводить токсины и шлаки через поры кожи, обладает бактерицидным действием.
С быстрорастворимыми кислотами, используемыми по изобретению, композиция способна быстро распадаться при контакте с водой, Преимущество такого процесса в том, что жидкость остается в значениях рН незначительно выше 7, т.е с характеристиками, соразмерными с потреблением напитка.
В композиции по изобретению предложено использовать смесь пищевых кислот - лимонной и янтарной, измельченных до состояния порошка. Для соединения с порошком гидрида магния смесь порошка лимонной и янтарной кислот перемешивается до состояния однородности. Количество смеси кислот принимается в пределах 0,3-3,0 г/л продукта по весу, но не более 12-15 мас. % с учетом количества введенного в композицию порошка гидрида магния. Кристаллы порошка пищевой кислоты имеет калибр 8-40 мм.
В качестве связующего компонента в состав композиции по изобретению введено пищевое волокно растения, содержащее инулин как основное действующее составляющее.
Главная ценность инулина - в его пребиотических свойствах, которые он в полной мере демонстрирует при попадании в кишечник в виде инулинсодержащих продуктов. Инулин - полисахарид, который хорошо растворяется в горячей воде. Способствует снижению уровня сахара в крови, улучшению обмена веществ и пищеварения, в его составе витамины A, B1, В2, В3 (РР), В5, В6, В9, С.
Инулин стабилизирует уровень сахара в крови, способствует более быстрому усвоению глюкозы, улучшает углеводный и липидный обмен, восстанавливает микрофлору толстой кишки после приема антибиотиков. Пребиотические свойства инулина помогают выводить из организма токсины, шлаки и другие потенциально опасные вещества. Инулин понижает уровень холестерина, способствует усвоению витаминных добавок и, являясь гипоалергенным, разрешен к добавлению в детское питание.
Одним из растений, содержащих инулин, в композицию для насыщения продуктов водородом взято пищевое волокно растения цикорий, а именно его подземная часть в виде клубней. Для соединения с порошком гидрида магния клубни цикория использованы в композиции в виде высушенной и измельченной массы путем смешивания компонентов до состояния однородности. Содержание инулина в высушенных клубнях цикория должно быть не менее 16-80% в пересчете на сухое вещество. Благодаря присутствию инулина растительное волокно цикория обладает антиоксидантными и диетическими свойствами и может служить одновременно пищевой добавкой в композицию.
Частицы порошка высушенных клубней цикория имеют калибр от 0,1 мм до 4 мм. При этом количество порошка цикория в композиции берется в пределах, 5-8,0 г./л насыщаемого водородом продукта и в зависимости от вида продукта.
Как вариант, в качестве связующего компонента композиции нами использовано пищевое волокно растения топинамбур, служащее одновременно пищевой добавкой в композицию. Топинамбур - полисахарид в виде волокна растений, содержащих природный инулин в виде основного действующего агента. Содержание инулина в высушенных клубнях цикория должно быть не менее 16-35% в пересчете на сухое вещество. Благодаря присутствию инулина растительное волокно топинамбура обладает антиоксидантными и диетическими свойствами и может служить одновременно пищевой добавкой в композицию. Частицы порошка высушенных клубней топинамбура имеют калибр от 0,2 мм до 6 мм. При этом количество порошка топинамбура в композиции берется в пределах 1,5-8,0 г./л жидкого насыщаемого водородом продукта, но с учетом вида продукта.
Все измельченные компоненты объединены и представляют собой сухую порошкообразную смесь.
Водородгенерирующая композиция по изобретению приготовлена путем механического смешения предварительно измельченных компонентов: гидрида магния, кислоты и связующего компонента с использованием смеси как в виде порошка, так и в твердой (таблетированной) форме.
Композиция, приготовленная в любой форме - в порошке, или в твердой (таблетированной) форме может храниться в закрытых контейнерах из фольги, или пластика, предпочтительнее в контейнерах из стекла.
Композиция по изобретению вводится в контакт с готовым жидким продуктом - носителем с целью насыщения продукта водородом и контроля степени насыщения с учетом характеристик антиоксидантной активности АОА, ОВП и рН продуктов.
Раскрытие сущности изобретения
Заявлена композиция для насыщения продуктов водородом, содержащая магний, по меньшей мере одну кислоту и связующий компонент, при этом все компоненты выполнены измельченными и взяты в виде порошка. В композицию введен магний в форме гидрида магния с химической формулой (MgH2), представляющий собой ионный гидрид, состоящий из Mg2+ и Н-. В композицию введена смесь из группы пищевых кислот, а именно смесь лимонной и янтарной кислот, взятая в количестве в пределах 0,3-3,0 г/л, но не более 12-15 масс % с учетом количества введенного в композицию порошка гидрида магния. Связующий ингредиент выбран из группы растений, содержащих природный инулин в форме цикория, а именно его подземной части в виде высушенных, обжаренных и измельченных в порошок клубней. Частицы порошка клубней цикория взяты с калибром от 0,1 мм до 4 мм. Содержание инулина в высушенном клубне цикория принято по изобретению в количестве не менее 16-80% в пересчете на сухое вещество. В качестве второго растения, содержащего инулин, выбран топинамбур, а именно его подземная часть в виде высушенных, обжаренных и измельченных в порошок клубней. Частицы порошка топинамбура взяты с калибром от 0,1 мм до 4 мм. Содержание инулина в высушенном клубне топинамбура принято по изобретению в количестве не менее 16-35% в пересчете на сухое вещество. Композиция из измельченных компонентов представлена по изобретению в форме сухой порошкообразной смеси с содержанием компонентов в процентном соотношении: гидрид магния 1-50%; лимонная или кислота 20-35%; топинамбур или цикорий 10-20%.
Композиция из измельченных компонентов представлена по изобретению в таблетированной форме, а именно в виде таблетки, или гранулы, или капсулы, или кубика, или шарика, или диска, и т.д. с содержанием компонентов в процентном соотношении гидрид магния 1-50%; лимонная или лимонная кислота 18-33%; топинамбур или цикорий 8-27%; натрия стеарит фумарат до 6%. В форме сухой порошкообразной смеси и/или в таблетированной форме композиция сохраняется в закрытых контейнерах из фольги, или пластика, предпочтительно в контейнерах из стекла.
Сухая порошкообразная смесь вводится в контакт с готовым пищевым продуктом путем добавления в любую пищевую жидкость: негазированную воду или в готовые безалкогольные напитки, такие как чаи, или соки, или коктейли, или компоты, или кисели, или квасы, или нектары, или какао, или кофе, или лимонады, или овощные смеси, или фруктовые йогурты, или муссы, или морсы, или взвары и т.д. В таблетированной форме композиция вводится в контакт с готовым пищевым продуктом путем добавления в любую пищевую жидкость: питьевую негазированную воду или в готовые безалкогольные напитки, такие как чаи, или соки, или коктейли, или компоты, или кисели, или квасы, или нектары, или какао, или кофе, или лимонады, или в жидкие овощные смеси, или фруктовые йогурты, или муссы, или морсы, или взвары и т.д.
Для насыщения водородом сухих пищевых продуктов, в том числе сухих питательных смесей композиция вводится в контакт с продуктом в процессе разведения продукта водой или иными безалкогольными жидкостями. В контакте с пищевым продуктом изделие распадается в течение 2-12 минут с концентрацией по меньшей мере 0.5 мг/кг Н2 в 50-500 мл объема продукта - в зависимости от вида продукта.
Степень насыщения продукта водородом оценивается по показателям антиоксидантной активности АОА, окислительно-восстановительного потенциала ОВП, концентрации молекулярного водорода и рН продукта с учетом температуры продукта и времени взаимодействия композиции с продуктом.
Краткое описание фигур по изобретению
На графиках (фиг. 1-5) приведены результаты ОВП (ORP) и АОА при воздействии композиции по изобретению на основе гидрида магния на различные виды продуктов, содержащих жидкость в качестве носителя.
На фигурах 6-10 приведены результаты измерений измерения антиоксидантного биопотенциала в плазме крови человека и уровня свободных радикалов и окислительного стресса.
Композиция по изобретению для насыщения продуктов водородом содержит гидрид магния, смесь пищевых кислот - лимонной и янтарной, связующий компонент в виде растительного пищевого волокна. Для получения композиции по изобретению использована технология получения порошкового гидрида магния, включающая механическую и химическую активацию металлического магния путем гидратирования с формированием зародышей гидридной фазы (пат. РФ №2 686 898. опубл. 06.05.2019 «Способ изготовления гидрида магния для химического генератора водорода») с поглощением механической энергии от 5 до 10 кДж/г и позволяющий получать магний в виде порошка для различных целей, в том числе для генерирования водорода и насыщения им различных продуктов. Частицы порошка гидрида магния очень мелкие, имеющие калибр 2 мм или менее с удельным весом около 1.7.
Количество гидрида магния в композиции, необходимого для насыщения продуктов водородом, берется в пределах 0,5-5,0 г./л жидкого пищевого продукта носителя: воды, питьевых напитков, сухих смесей, для приготовления которых необходимо их соединение с жидкостью.
В композицию в качестве обязательного компонента введена смесь пищевых кислот - лимонной и янтарной, измельченных до состояния порошка. (7) Для соединения с порошком гидрида магния порошок кислоты смешивается до состояния однородности. Количество каждой из растворимых кислот смеси, предварительно измельченной до порошка, принимается в пределах 0,3-3,0 г./л жидкого продукта, но не более 20 мас % в зависимости от количества гидрида магния и общей массы жидкого продукта, насыщаемого водородом.
Для поддержания равномерной концентрации растворенного в жидкости порошка в процессе насыщения продукта водородом гидрид магния и смесь кислот присутствуют в композиции в количествах, достаточных для обеспечения по меньшей мере 2 мг/л H2 и поддержания рН в пределах 4-6.
В качестве связующего компонента и для увеличения дисперсности состава в композицию введено диетическое волокно из растения, содержащего природный инулин. Инулин содержится в таких растительных продуктах, как цикорий, бананы, топинамбур, корни лопуха, корни одуванчика. Природными источниками инулина являются: цикорий (корни - более 30%), топинамбур (земляная груша) (клубни, корни - 18%) и более), одуванчик лекарственный (корень - 40%), девясил высокий (корень - 44%), в меньших количествах инулин содержится в луке репчатом, луке-порее, ржи, ячмени, спарже, лопухе большом (сухие корни). Из растений, наиболее богатых инулином, нами выбраны цикорий и топинамбур, в составе которых есть пектин. Присутствие в растениях диетического инулина, получаемого из клубней цикория и топинамбура, выводит эти растения в разряд наиболее приемлемых для включения в заявляемую композицию.
Цикорий (лат. Cichorium) - род двухлетних или многолетних трав семейства Астровые или Сложноцветные. Цикорий обыкновенный - пряно-ароматическое растение, которое произрастает в диком виде в Западной Европе, в Молдавии и на Кавказе, Средней Азии, Северной Индии, Северном Китае, США. Культивируется, прежде всего, как лекарственное и пищевое растение. Национальный стандарт определяет растворимый натуральный цикорий как сухой пищевой продукт, получаемый из измельченных обжаренных корней цикория Cichorium intybus L. путем экстракции с использованием в качестве экстрагента воды и высушивания экстракта различными известными способами. Содержание инулина в порошке высушенного клубня цикория не менее 30-80% инулина в пересчете на сухое вещество, но не меньше 30% инулина. Такие же показатели пищевой ценности цикория указаны и в ГОСТ Р 55512-2013 «Цикорий натуральный растворимый. Технические условия». Инулин относится к группе растворимых пищевых волокон, обладающих пребиотическим эффектом.
В качестве такого растения взят цикорий, содержащий в большом количестве инулин. Для введения в композицию используется подземная часть цикория в виде клубней - высушенных, обжаренных и измельченных в порошок. Для включения в композицию содержание инулина в высушенном клубне цикория принято по изобретению в количестве не менее 16-80% в пересчете на сухое вещество. Частицы порошка высушенных клубней цикория взяты с калибром от 0,1 мм до 4 мм, но не более.
Благодаря присутствию инулина растительное волокно обладает антиоксидантными и диетическими свойствами и может служить одновременно пищевой добавкой в композицию. Нами в составе композиции для насыщения продуктов водородом используется цикорий, а именно его подземная часть в виде клубней. Для соединения с порошком гидрида магния клубни взяты в виде высушенной и измельченной массы путем смешивания компонентов до состояния однородности порошка.
Растительное волокно в виде порошка цикория как полисахарид, основой которого является инулин, может быть использовано в виде продукта с фирменным названием Fibruline® Instant, произведенного в Бельгии компанией Cosucra Groupe Warocoing. Это натуральные растворимые пищевые волокна, полученные из корней цикория по уникальной технологии производства высокоочищенного инулина, не подвергавшегося фракционированию. Обладая пребиотическими свойствами и стимулируя размножение и рост полезных бифидобактерий, цикорий способствует нормализациии микрофлоры кишечника человека, укреплению иммунитета, улучшает усвоение кальция из пищи, способствует снижению чувства голода, позволяет решить проблему запоров. Подходит для диабетического питания, так как имеет крайне низкий гликемический индекс. Содержание инулина в высушенных клубнях цикория должно быть не менее 16-80% в пересчете на сухое вещество. Частицы порошка высушенных клубней цикория имеют калибр от 0,1 мм до 4 мм. При этом количество порошка цикория в композиции берется в пределах 1,5-8,0 г./л насыщаемого водородом продукта с учетом вида продукта. Как вариант, в качестве связующего компонента композиции нами использован топинамбур. Топинамбур как полисахарид использован в виде волокна растений, содержащих природный инулин в виде основного действующего агента.
Топинамбур (подсолнечник клубненосный (Helinthus tuberysus) - вид клубненосных растений семейства Астровые. Распространен в Западной Европе, в Молдавии и на Кавказе, Средней Азии, Северной Индии, Северном Китае, США.
По содержанию микроэлементов и минералов (калий, кальций, кремний, магний, натрий, фтор, хром и др.) топинамбур значительно превосходит другие клубни (морковь, картофель, репу, свеклу и пр.). Топинамбур содержит клетчатку, пектин, органические кислоты, жиры, белки и незаменимые аминокислоты. Богат топинамбур и витаминами: B1, В2, В6, С, РР, каротиноидами. Каротина в топинамбуре 60-70 мг на 1 килограмм. Белковый состав порошка топинамбура характеризуется разнообразием составляющих аминокислот, в том числе незаменимые, которые синтезируются только растениями и не синтезируются в организме человека: аргинин, валин, гистидин, изолейцин, лейцин, треонин, метионин, триптофан, фенилаланин. Инулин оказывает благотворное влияние на обмен веществ в течение всего времени нахождения в организме человека - начиная от попадания в желудок и заканчивая выделением.
Благодаря присутствию инулина растительное волокно топинамбура обладает антиоксидантными и диетическими свойствами и может служить одновременно пищевой добавкой в композицию. Используется подземная часть растения - клубни в виде высушенной и измельченной массы, смешанные до состояния однородности. При этом содержание инулина в высушенных клубнях топинамбура должно быть не менее 16-35% в пересчете на сухое вещество с частицами порошка, имеющими калибр от 0,2 мм до 6 мм.
Растительное пищевое волокно цикория и топинамбура может использоваться как диетическая добавка, в большинстве своем не адсорбируемая в кишечнике человека благодаря пребиотическому эффекту инулина: β-связь молекул фруктанов не расщепляется α-глюкозидазами (ферментами) тонкой кишки, в результате чего они достигают толстой кишки, где утилизируются микроорганизмами.
Содержание инулина в порошке высушенного клубня топинамбура не менее 18-35% в пересчете на сухое вещество.
По условиям, предъявляемым к пищевым продуктам, топинамбур соответствует требованиям ТУ 9164-001-17912573-2001 и СанПин 2.3.2.1078-01 (8). Сертифицирован. В состав композиции введен топинамбур благодаря способности входить в соединение как с растительными компонентами, так и с металлами благодаря присутствию пектина в его химическом составе как связующего агента. Топинамбур обладает свойствами инулина как пребиотика и используется в виде диетической добавки в композиции для получения водорода. В состав композиции для насыщения водородом пищевых продуктов топинамбур введен благодаря способности смешиваться как с растительными компонентами, так и с металлами из-за присутствия пектина в его химическом составе как связующего агента (пат. РФ №2449803 на «Способ получения пектоинулина из клубней топинамбура» (9). Владельцы патента: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пятигорская государственная фармацевтическая академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию").
Как цикорий, так и топинамбур обладают увлажняющими свойствами, при возделывании и выращивании не требовательны к увлажненности почвы. По количеству углеводов топинамбур, например, превосходит сахарную свеклу и сахарный тростник.
В композиции для насыщения продуктов водородом может быть использовано соединение цикория и топинамбура в равных пропорциях в форме порошка. По сравнению с композицией по прототипу, содержащей в своем составе полисахариды в виде пектина, волокна евразийского подорожника, целлюлозы и их производных, заявленные нами растительные волокна цикория и/или топинамбура могут в значительной мере увеличить количество Из. сохраненного после введения композиции в жидкость, в том числе в пищевые напитки для насыщения их водородом.
Для всех компонентов композиции для получения водорода были проведены стадии измельчения до состояния порошка, механического смешивания и прессования за счет уплотнения всей массы под действием пуансона, создающего в пресс-форме давление не менее 0.1 m/см2. (пат. РФ №2689587, опубл. 2019.28.05 «Композиция для получения водорода, способ ее приготовления и процесс получения»)
Общая смесь порошкообразных компонентов композиции для получения водорода нуждается в агенте, объединяющем все составляющие для формирования единой массы. Эта задача может решаться благодаря введению в композицию пектоинулина. т.е. пектина, обладающего высокой связующей способностью и способствующего повышению детоксицирующей активности смеси, составляющей композицию для генерирования водорода. Пектин получают путем ферментативного извлечения из высушенных клубней топинамбура.
Все высушенные и измельченные компоненты объединены в сухую порошкообразную массу путем смешения компонентов любым из известных в технической литературе способов. Композиция в форме сухой порошкообразной смеси сформирована в изделие и используется в виде таблеток, или гранул, или капсул, или кубиков, или шариков, или дисков, предпочтительно в таблетированной форме. Изделия сохраняется в закрытых контейнерах из фольги, или пластика, предпочтительно в контейнерах из стекла.
Композиция как изделие в виде порошка или в таблетированной форме вводят в контакт с готовым пищевым продуктом, добавляя в питьевую негазированную воду или в готовые безалкогольные напитки: чаи, или соки, или коктейли, или компоты, или кисели, или квасы, или нектары, или какао, или кофе, или лимонады, или овощные, или фруктовые йогурты, или муссы, или морсы, или взвары и т.д.
Изделия в таблетированной форме изготовляется любым из известных в технике и описанных в технической литературе способов, в том числе одним из наиболее несложных и часто используемых для данной цели способом - прессованием. Одна таблетка обычно включает в себя количество гидрида магния и кислоты, необходимое для получения желаемого количества H2 в данном объеме воды, например, в 50, 150 или 500 мл. (заявка РСТ WO 2018/011634, опубл. 18.01.2018). Возможно использование нескольких таблеток меньшего размера с целью более компактного их хранения в закрытых контейнерах из фольги, или пластика, но предпочтительно в контейнерах из стекла. Таблетки из более мелких частиц, например, с сеткой - 325 для предотвращения их оседания на дне емкости и с большей скоростью растворения в жидкости, должны быть изготовлены с включением в состав композиции высоко растворимой кислоты, такой как лимонная или янтарная кислота, для поддержания реакции генерации водорода. С быстрорастворимыми кислотами, используемыми в составе по изобретению, композиция в таблетированной форме способна быстро распадаться при контакте с водой. Преимущество такого процесса в том, что рН остается в значениях выше 7, т.е. с характеристиками, соответствующими требованиям, предъявляемым к приготовлению напитков, в течение, например, 1-2 часов. Во время контакта композиции с жидким носителем допускается перемешивание для обеспечения единой консистенции, в том числе механическое.
Растворимость композиции в форме порошка или в таблетированной форме сохраняется при помещении композиции в жидкость при температуре воздуха, но следует учитывать, что жидкость может быть нагрета, что ведет к более быстрому растворению состава композиции, но не удерживает концентрацию на длительное время.
Композиция в любой форме - в виде порошка или таблетки вводится в контакт с готовым пищевым продуктом: в питьевую негазированную воду или в готовые безалкогольные напитки: чаи, или соки, или коктейли, или компоты, или кисели, или квасы, или нектары, или какао, или кофе, или лимонады, или овощные, или фруктовые йогурты, или муссы, или морсы, или взвары и т.д.
Композиция в любой предпочтительной форме также может использоваться для насыщения водородом сухих пищевых продуктов, в том числе сухих питательных смесей в процессе их разведения водой или иными безалкогольными жидкостями.
Композиция из измельченных компонентов представлена по изобретению в форме сухой порошкообразной смеси с содержанием компонентов в процентном соотношении: гидрид магния 1-50%; лимонная или кислота 20-35%; топинамбур или цикорий 10-20%.
Для композиции в таблетированной форме нами принято и подтверждено экспериментально следующее содержание всех компонентов в процентном соотношении: гидрид магния 1-50%; лимонная или лимонная кислота 18-33%; топинамбур или цикорий 8-27%; натрия стеарит фумарат до 6%.
Композиция после его введения в контакт с готовым пищевым продуктом распадается в содержащем жидкость объеме продукта в течение 2-16 минут с концентрацией Н2 до 1,5-12 мг\л объема продукта, по меньшей мере 1.5 мг/л - в зависимости от вида продукта.
В контакте композиции с пищевым продуктом концентрация насыщения водородом продукта оценивается по показателям антиоксидантной активности АОА, окислительно-восстановительного потенциала ОВП и рН жидкого пищевого продукта с учетом времени взаимодействия композиции с продуктом.
В известных способах насыщения водородом различных продуктов к генерирующим водород металлам возможно добавление растворов органических кислот, таких как, муравьиная, уксусная, яблочная, щавелевая, аскорбиновая, винная, тауриновая кислоты. Нами в композицию введена смесь лимонной и янтарной кислот из группы пищевых, выполняющая роль буферной добавки, которая частично или полностью нейтрализует образующийся тетрагидроксоборат - анион на поверхности жидкого продукта в процессе насыщения водородом.
Композиция сохраняется в закрытых контейнерах из фольги, или пластика, предпочтительно в контейнерах из стекла.
Композицию используют для насыщения водородом сухих пищевых продуктов, в том числе сухих питательных смесей в процессе их разведения водой или иными безалкогольными жидкостями.
Композиция после ее введения в контакт с готовым пищевым продуктом может распадаться в течение 2-12 минут с концентрацией по меньшей мере 0.5 мг/кг Н2 в 50-500 мл объема продукта - в зависимости от вида насыщаемого водородом продукта. В контакте композиции с пищевым продуктом степень насыщения водородом может быть оценена по показателям АОА, ОВП и рН продукта, с учетом температуры продукта и времени взаимодействия композиции с продуктом.
Для подтверждения положительных свойств композиции по изобретению нами были проведены эксперименты, результаты которых отражены в приведенных примерах, сравнительных таблицах и фигурах, прилагаемых к описанию.
Для сравнения характеристик металлического магния и гидрида магния для использования в композиции для насыщения продуктов водородом были проведены эксперименты: в два открытых стакана с подогретой до +35°С фильтрованной питьевой водой, каждый емкостью 200 мл. добавляли по 0,5 г - металлического магния и гидрида магния в виде порошка с, размерами частиц 50 нм. Приведенные таблицы 1, 2 позволяют оценить преимущества использования гидрида магния по сравнению с металлическим магнием в отношении степени насыщения водородом жидкости (питьевой воды) (мг/кг) в зависимости от времени (в минутах) и характеристик ОВП (в мВ) и рН (ед.).
Результаты, полученные в ходе эксперимента, позволяют заключить, что концентрация растворенного Н2 увеличивается более, чем в 1,5 раза уже к 5-15 минуте после введения порошка гидрида магния в питьевую воду - по сравнению с металлическим магнием. При этом ОВП демонстрирует отрицательные значения, т.е. вода приобретает щелочные свойства. При этом значения рН меняются в сторону увеличения с последующим нарастанием к 20-30 минутам, одновременно с нарастанием концентрации водорода и изменением показателей ОВП в сторону отрицательных значений.
В приведенных ниже примерах исполнения композиции по изобретению все измерения ОВП и рН проводились с использованием ОВП-метром и рН-метром фирмы Hanna Instruments, Inc., Швеция. Для примеров брали жидкость в виде готового продукта (питьевой воды, натурального сока, детской питательной смеси, разводимой жидкостью). Концентрация Н2 (степень насыщения жидкости водородом) определялась с помощью прибора TRUSTLEX ENH-1000 (Япония).
Пример 1
Композиция по изобретению составлялась из компонентов в количестве:
гидрид магния - 1 г
смесь лимонной и янтарной кислот - 0, 5 г.
цикорий - 5 г.
Все компоненты брались в виде порошка. Смесь перемешивалась в механической мешалке по любой из известных технологий. Из смеси брали 0,05 г сухого порошка композиции и добавляли в 200 мл питьевой отфильтрованной воды, нагретой до +35°С.
Исследования проводили до и после введения композиции (через 5 мин.)
| До: | После: |
| ОВП=+320 мВ | ОВП=-660 мВ |
| рН=7,1 | рН=11,5 |
| показатель Н2=0 | показатель Н2=1350 ppb |
Данный пример демонстрирует, что композиция гидрида магния в смеси с кислотой при введения в воду с одинаковой температурой (35°С) в 3 раза быстрее насыщает воду водородом, чем при добавления чистого порошка гидрида магния в воду той же температуры. Это объясняется тем, что композиция со смесью кислот - лимонной и янтарной ускоряет реакцию растворения магния в воде.
Для определения влияния температуры на скорость насыщения воды водородом проведено следующее исследование:
Пример 2
Композиция по изобретению составлялась из компонентов в количестве:
гидрид магния - 1 г
смесь лимонной и янтарной кислот - 0, 5 г
топинамбура - 5 г.
Все компоненты брались в виде порошка. Смесь перемешивалась в механической мешалке по любой из известных технологий. Из общего количества смеси брали 0,05 состава и добавляли в 200 мл питьевой отфильтрованной воды, нагретой до 65°С.
Исследования проводили до и после введения композиции (через 1 минуту)
| До: | После: |
| ОВП=+320 мВ | ОВП=-580 мВ |
| рН=7,1 | рН=10,5 |
| показатель Н2=0 | показатель Н2=1350 ppb |
Исследования показали, что при равном составе и одинаковых условиях введения композиции в воду процесс насыщения водорода проходил в 5 раз быстрее в сравнении с экспериментом по примеру 1. Можно сделать заключение, что температура воды, в которую помещена композиция, играет значительную роль в скорости насыщения продукта водородом, т.е. повышение температуры воды способствует более интенсивному насыщению продукта водородом.
Пример 3
Композиция по изобретению составлялась из компонентов в количестве:
Гидрид магния -0,5 г
Лимонная кислота - 0,25 г
Янтарная кислота - 0,25 г
Цикорий - 5 г.
Из смеси брали 0,05 г композиционной массы и добавляли в 200 мл питьевой фильтрованной воды, нагретой до 45°С.
Исследования проводили до и через 5 мин после введения композиции.
| До: | После: |
| ОВП=+320 мВ | ОВП=-420 мВ |
| рН=7,1 | рН=8,0 |
| показатель Н2=0 | показатель Н2=1110 ppb |
Заключение: значения рН после добавления композиции в жидкость были приемлемыми для пищевого продукта,.
Пример 4
Композиция по изобретению составлялась из компонентов в количестве:
Гидрид магния - 1 г
Смесь лимонной и янтарной кислот (в равных количествах) - 2 г
Топинамбур - 5 г.
Все компоненты брались в виде порошка. Смесь перемешивалась в механической мешалке по любой из известных технологий. Из смеси брали 0,05 г композиции добавляли в 200 мл питьевой отфильтрованной воды
Исследования проводили до и после введения композиции (через 5 минут)
| До: | После: |
| ОВП=+320 мВ | ОВП=-340 мВ |
| рН=7,1 | рН=6,2 |
| показатель Н2=0 | показатель Н2=740 ppb |
В примерах 1 и 2 мы получили высокие значения рН (11,5 и 10,5), превышающие физиологические параметры. В примере 4 дано значение рН=6,2, что свидетельствует о закислении воды.
Показатели ОВП и гидрида магния наиболее оптимальные по примеру 3.
В примере 3 рН=8.5, что соответствует ГОСТ Р54316-2011 на «Воды минеральные природные питьевые».
Для определения того, как влияет гидрид магния на структуру и химический состав различных водосодержащих пищевых продуктов нами приведены эксперименты. В примеры (5, 6) с использованием 100% апельсинового сока и сока грейпфрута (тетрапак). В двух других примерах (7, 8) взяты чай черный и кофе.
Пример 5
Апельсиновый сок - 200 мл.
ОВП=+190 мВ
рН=4,7
показатель Н2=0
добавили 0,05 г чистого гидрида магния:
ОВП=-670 мВ
рН=4,9
показатель Н2=1110 ppb
Заключение: гидрид магния практически не изменил химический состав сока: показатели насыщения жидкого продукта водородом изменяются при введении в продукт чистого гидрида магния, но вкусовые свойства ухудшились из-за большей жесткости магния, что отражается на вкусовых характеристиках получаемого продукта.
Пример 6
Сок грейпфрута - 200 мл.
ОВП=+190
рН=4,7
показатель Н2=0
Была приготовлена смесь:
Гидрид магния - 1 г
Смесь лимонной и янтарной кислот - 4 г (в равных количествах - по 2 г каждого компонента).
Смесь порошка цикория и порошка топинамбура 6 г (в равных количествах - по 3 г каждого компонента).
После добавления 0,05 г композиции:
ОВП=-340 мВ
рН=3,8
показатель Н2=740 ppb.
В данном примере наблюдается снижение рН сока до 3,8, что не является физиологичным, но вкусовые свойства продукта изменились в сторону умягчения.
Пример 7
Чай черный - 200 мл.(температура 85°С)
ОВП=+110 мВ
рН=6,7
показатель Н2=0
Была приготовлена смесь (в форме таблетки): Для этого брали Гидрид магния - 0,5 г
Смесь лимонной и янтарной кислот - 1 г (в равных количествах - по 0,5 г каждого компонента).
Смесь порошков цикория и топинамбура 4 г (в равных количествах - по 2 г каждого компонента).
Для формирования таблетки в смесь добавляли натрия стеарил фумарат 0,5 гр. Смесь перемешивали в специальной мешалке и формировали таблетку на формировочном оборудовании.
После добавления 1 табл.. (0,05 гр) (через 1 минуту):
ОВП=-540 мВ
рН=6,0
показатель Н2=1040 ppb
Пример 8
Кофе растворимый - 200 мл. (температура 85°С) ОВП=+60 В рН=6,5 показатель Н2 Была приготовлена композиция: Гидрид магния - 0,5 г Смесь лимонной и янтарной кислот - 1 г (в равных количествах - по 0,5 г каждого компонента) Смесь порошков цикория и топинамбура 4 г (в равных количествах - по 2 г каждого компонента). После добавления 0,05 г (1 таблетки) (через 1 минуту)
ОВП=-640 мВ
рН=6,0
показатель Н2=1140 ppb
Пример 9
В 200 г сухой смеси (каша гречневая быстрого приготовления) добавили 0,5 гр композиции следующего состава:
Гидрид магния - 0,5 г
Смесь лимонной и янтарной кислот - 1 г (в равных количествах - по 0,5 г каждого компонента).
Смесь цикория и топинамбура 4 г (в равных количествах - по 2 г каждого компонента).
Смесь заливали водой, нагретой до температуры 85°С и выдержали 10 минут. После приготовления перемешали ложкой и произвели измерения:
ОВП=-430 мВ
рН=7,0
показатель Н2=640 ppb
Пример 10
Вода, нагретая до +35°С - 200 мл
ОВП=+320 мВ
рН=7,2
показатель Н2=0
Добавили 1 таблетку композиции следующего состава:
Гидрид магния - 0,5 г
Смесь лимонной и янтарной кислот - 1 г (в равных количествах - по 0,5 г каждого компонента).
Смесь порошка цикория и топинамбура 4 г (в равных количествах - по 2 г каждого компонента). Через 1 мин. от начала процесса насыщения:
ОВП=-320 мВ
рН=7,0
показатель Н2=680 ppb.
Для подтверждения эффективности заявляемого технического решения были проведены тесты по определению следующих характеристик различных продуктов, содержащих жидкость в качестве носителя, в которые помещалась композиция по изобретению. Тесты проводились с помощью приборов фирмы «HANNA», Швеция:
ОВП (ORP) - окислительно-восстановительный потенциал (мВ)
С - электропроводность (μВ)
TDS - концентрация растворимых веществ (ppm)
АОА - антиоксидантную активность (дж/моль).
(АОА определяли амперметрическим методом на приборе «Patenciostat-8» для автоматического контроля потенциала электрода).
Исследования проводили до и после помещения композиции по изобретению в емкости (кружки) с жидким продуктом.
Нами были проведены исследования, касающиеся характеристик ОВП (ORP) и АОА при воздействии композиции по изобретению на основе гидрида магния на различные виды продуктов, содержащих жидкость в качестве носителя., а именно отмечено:
1. достоверное снижение показателей ОВП (ORP) после введения в жидкость композиции по изобретению;
2. достоверное увеличение АОА после введения в жидкость композиции по изобретению;
3. достоверное увеличение электропроводности жидкостей после введения в жидкость композиции по изобретению, что объясняется диффузией ионов магния в жидкость;
4. достоверное увеличение TDS жидких продуктов после введения в них композиции по изобретению;
5. В изделиях показатели ОВП (ORP), АОА, ES и TDS достоверно выше, чем в контроле за счет диффузии дополнительных ионов магния в жидкость.
В целях изучения изменения антиоксидантной активности (АОА) различных водосодержащих продуктов по изобретению АОА определяли по показателю способности антиоксидантов поглощать свободные радикалы в значениях ORAC (mc/mol) с помощью теста «ORAC-TE» (Oxygen Radical Absorbance Capacity - Trolox equivalent). АОА определяли до и после введения композиции по изобретению в жидкий продукт (Таблица 3).
Значения достоверности Р во всех случаях одинаковое - Р<0,05.
Исследования показали, что антиоксидантная активность различных жидких продуктов, измеренная с помощью теста «ORAC-ТЕ» достоверно выше первичных значений.
Для оценки эффективности воздействия на живой организм по заявляемому техническому решению были проведены измерения антиоксидантного биопотенциала в плазме крови человека «ВАР-test», уровня свободных радикалов и окислительного стресса по "D-ROM-test" (фиг. 6-10).
Исследования проводили на аппарате FRAS 4, предназначенного для определения уровней свободных радикалов и биологического антиоксидантного потенциала в крови человека в условиях клинико-диагностических и экспресс - лабораторий. FRAS-4. Исследовался образец капиллярной крови, забираемой из пальца обследуемого.
Были обследованы 30 мужчин - спортсменов в возрасте от 18 до 27 лет до и после тренировок, а также после приема обычной воды и воды с введенной в нее композиции по изобретению (мы называем ее активированной водой). Воду давали пить обследуемому из открытой емкости (чашки, кружки).
1. Измеряли уровень антиоксидантного биопотенциала BAP-Test (μМ).
Для данного теста установлены следующие эталонные значения:
<2200 - оптимальное значение;
2200-2000 - пограничное значение;
2000-1800 - умеренный недостаток;
1800-1600 - нехватка;
1600-1400 - острый недостаток;
>1400 - чрезвычайно острый недостаток.
В начале тестирования определяли BAP-Test у спортсменов до и после тренировок.
Исследования показали, что антиоксидантный биопотенциал в плазме крови достоверно снижается после тренировок спортсменов. Затем спортсменам до тренировок давали пить обычную фильтрованную воду, но уже с введенной в нее композицией по изобретению, т.е вода приобретает свойства активированной.
Исследования показали, что при приеме обычной фильтрованной воды антиоксидантный биопотенциал в плазме крови не изменяется; при приеме воды, активированной введением композиции по изобретению, данный показатель достоверно увеличивается до оптимальных значений.
Обычную фильтрованную и активированную воду давали спортсменам после тренировок.
После тренировок отмечается аналогичная картина: при приеме обычной фильтрованной воды изменения BAP-Test - недостоверны; при приеме воды, активированной введением в нее композиции по изобретению, отмечается достоверное увеличение данного показателя до пограничных значений.
Определяли окислительный статус свободных радикалов D-Rom.Test (Ucar)
Для данного теста установлены следующие эталонные значения:
220-300 Ucar - норма
301-320 Ucar - пограничное
321-340 Ucar - слабый окислительный стресс
341-400 Ucar - слабый уровень окислительного стресса
401-500 Ucar - высокий уровень окислительного стресса
Свыше 500 Ucar - очень высокий уровень окислительного стресса
Измеряли D-Rom.Test до и после тренировок.
Исследования показали, что окислительный стресс в плазме крови достоверно повышается до высокого уровня после тренировок спортсменов. Затем спортсменам до тренировок давали пить обычную фильтрованную и воду, активированную введением в нее композиции по изобретению.
Для определения бактерицидной активности продукта с введенной в него композицией по изобретению проводили следующие эксперименты: брали стандартные питательные среды для выращивания бактерий:
1. среда «ЭНДО» - для выявления роста кишечной палочки и дизентерийной палочки;
2. среда «молочно-солевой агар» для выявления роста стафилококка;
3. среда «ацетамидная» для выявления роста синегнойной палочки;
4. среда «5% кровяной агар» для выявления гемолизирующих форм бактерий
5. среда «Сабуро» для выявления грибков.
Предварительно выращенные культуры кишечной и дизентерийной палочек, золотистого стафилококка, синегнойной палочки, грибов рода Candida, гемолизирующей кишечной палочки, помещали в 5 мл. физиологического раствора и доводили до 1 ЕД. по стандарту мутности. Далее брали по 0,1 мл. микробной суспензии из пробирки и наносили на чашки Петри вышеуказанных сред - в качестве контроля. Для определения бактерицидной активности по предлагаемому техническому решению микробную взвесь (5 мл.) вносили в стакан со 100 мл. дистиллированной воды с введенной в нее композицией по изобретению. Через 5, 15 и 30 минут брали 0,1 мл. взвеси и засевали по такому же принципу на вышеуказанные среды - в качестве опыта. Все чашки со средами помещали в термостат при 37°С на 24 часа. Через 24 часа проводился подсчет колоний, выросших на контрольных и опытных чашках (Таблица 4).
Исследования показали заметное снижение роста бактерий в опытных образцах в среднем от 30% через 5 минут до 100% через 30 минут нахождения микробной взвеси в 100 мл стакане дистиллированной воды с введенной в нее композиции по изобретению.
Полезность композиции по изобретению
Композиция по заявляемому изобретению, созданная для насыщения пищевых продуктов водородом, представляет собой состав ингредиентов, каждый из которых в отдельности обладает ярко выраженными полезными свойствами: гидрид магния, известный как потенциальный носитель водорода, поскольку содержит в своем составе по массе 7,66% водорода, позволяет изменить жидкую составляющую пищевого продукта из кислой в щелочную сторону, т.е. изменить ОВП продукта.. Значительная степень насыщения водородом жидких продуктов обеспечивается благодаря использованию гидрида магния в качестве основного ингредиента композиции, при этом такие характеристики композиции, как рН и ОВП находятся в границах, допустимых при использовании композиции в соединении с пищевыми продуктами.
Кроме того, полезность по изобретению обеспечивается введением в состав композиции растительного ингредиента: пищевое волокно таких растений, как цикорий и топинамбур имеет в своем составе инулин, обладающий пребиотическими свойствами, которые он в полной мере демонстрирует при попадании в кишечник в виде инулинсодержащих продуктов. Обладая антиоксидантными свойствами, растительное волокно как цикория, так и топинамбура, насыщает пищевой продукт новыми вкусовыми характеристиками, одновременно выполняя роль пищевой добавки. Таким образом, введение в состав композиции гидрида магния и инулинсодержащих ингредиентов позволяет получить синергический положительный эффект: продукт становится щелочным, и при этом приобретает полезные пищевые свойства, что наиболее важно для продуктов здоровья.
Заявляемая по изобретению композиция предлагается к использованию в пищевой промышленности, но с положительным эффектом может применяться в фармакологии, косметической промышленности, сельском хозяйстве при выращивании овощей, фруктов, ягодных культур и т.п.
Список использованной информации
1. Способ изготовления гидрида магния для химического генератора водорода. Пат. РФ №2686898. опубл. 06.05.2019 г. бюлл. №13.
2. Пат. РФ №2571344. опубл. 2015.20.12. «Продукты, содержащие магний, и их применение».
3. Пат. 1192480, опубл. 2020.13.11 "Controllable hydrogen production composite material and application thereof.
4. Пат. JP 2017165636 A. опубл. 2017.21.09; "Hydrogen generating composition and hydrogen generating beverage".
5. Пат. KR 1018840943 BI "The composition for hydrogen emitting", Int. C1. C01B 3/00, 3/04, 3/06. Appl. No. 1020160145976. опубл. 2018.21.03.
6. Заявка PCT WO 2018/011634, опубл. 18.01.2018 (заявка РФ 2019103568 (13) МПК A61K 33/00 (2006.01) «Композиция для получения обогащенной водородом воды и других продуктов».
7. Akdim О., Demirci U.B., Miele P. Acetic acid, a relatively green single-use catalyst for hydrogen generation from sodium borohydride. International Journal of Hydrogen Energy. 2009. V. 34. P. 7231-7238.
8. ТУ 9164-001-17912573-2001 и СанПин 2.3.2.1078-01.
9. Пат. РФ №2449803 «Способ получения пектоинулина из клубней топинамбура».
1. Композиция для насыщения продуктов водородом, содержащая магний в форме гидрида магния с химической формулой (MgH2) - ионный гидрид, состоящий из Mg2+ и Н, связующий компонент и по меньшей мере одну кислоту, при этом все компоненты выполнены измельченными и взяты в виде порошка, отличающаяся тем, что в качестве связующего компонента в композицию введен ингредиент, выбранный из группы растений, содержащих природный инулин.
2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в композицию введена смесь из группы пищевых кислот, а именно смесь лимонной и янтарной кислот, взятая в пределах 0,3-3,0 г/л продукта, но не более 12-15 мас.% с учетом количества введенного в композицию порошка гидрида магния.
3. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве растения, содержащего природный инулин, принят цикорий, а именно его подземная часть в виде высушенных, обжаренных и измельченных в порошок клубней.
4. Композиция по пп. 1, 3, отличающаяся тем, что частицы порошка клубней цикория взяты с калибром от 0,1 мм до 4 мм.
5. Композиция по пп. 1, 3, 4, отличающаяся тем, что для включения в композицию содержание инулина в высушенном клубне цикория принято в количестве не менее 16-80 мас.% в пересчете на сухое вещество.
6. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве растения, содержащего природный инулин, взят топинамбур, а именно его подземная часть в виде высушенных, обжаренных и измельченных в порошок клубней.
7. Композиция по пп. 1, 6, отличающаяся тем, что частицы порошка топинамбура взяты с калибром от 0,2 мм до 6 мм.
8. Композиция по пп. 1, 6, отличающаяся тем, что содержание инулина в высушенном клубне топинамбура принято в количестве не менее 16-35 мас.% в пересчете на сухое вещество.
9. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что композиция из измельченных компонентов представлена в форме сухой порошкообразной смеси с содержанием компонентов в процентном соотношении: гидрид магния 1-50 мас.%; смесь лимонной и янтарной кислот 20-35 мас.%; цикорий или топинамбур 10-20 мас.%.
10. Композиция по пп. 1, 3, 6, отличающаяся тем, что композиция из измельченных компонентов представлена в таблетированной форме, а именно в виде таблетки, или гранулы, или капсулы, или кубика, или шарика, или диска, и т.д. с содержанием компонентов в процентном соотношении: гидрид магния 1-50 мас.%; смесь лимонной и янтарной кислот 18-33 мас.%; цикорий или топинамбур 8-27 мас.%; натрия стеаритфумарат до 6 мас.%.
11. Композиция по пп. 1, 11, отличающаяся тем, что в форме сухой порошкообразной смеси и/или в таблетированной форме композиция сохраняется в закрытых контейнерах из фольги или пластика, предпочтительно в контейнерах из стекла.
12. Композиция по пп. 1, 10, отличающаяся тем, что сухая порошкообразная смесь вводится в контакт с готовым пищевым продуктом путем добавления в любую пищевую жидкость: негазированную воду или в готовые безалкогольные напитки, такие как чаи, или соки, или коктейли, или компоты, или кисели, или квасы, или нектары, или какао, или кофе, или лимонады, или овощные смеси, или фруктовые йогурты, или муссы, или морсы, или взвары и т.д.
13. Композиция по пп. 1, 11, отличающаяся тем, что для насыщения водородом сухих пищевых продуктов, в том числе сухих питательных смесей композиция вводится в контакт с сухим пищевым продуктом в процессе разведения продукта жидкостью - водой или иными безалкогольными жидкостями.
14. Композиция по пп. 1, 11, 13, отличающаяся тем, что в контакте с жидкостью смесь распадается в течение 2-12 минут с концентрацией по меньшей мере 0.5 мг/кг Н2 в 50-500 мл объема продукта - в зависимости от вида продукта.
