СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИТЬЕВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ВОДЫ
METHOD OF PRODUCING DRINKING FUNCTIONAL WATER

Предлагаемое изобретение относится к области пищевой промышленности, а именно к технологии изготовления водной основы, содержащей дигидрокверцетин, предназначенной для приготовления восстанавливающих (оздоровительных) напитков с повышенным сроком хранения функциональных (полезных) свойств.
Из уровня техники известна технология получения дигидрокверцетина в виде микроструктурированных трубчатых форм (см. RU2640413, кл. A61P43/00, публ. 2018г. [1]).
Согласно известному способу получения микротрубок дигидрокверцетина [1] используют органический растворитель и воду, при этом воду выдерживают и подготавливают, в дальнейшем смешивая ее с раствором дигидрокверцетина.
В соответствии с изобретением, данная технология позволяет выделить из маточного раствора стабильные при хранении на воздухе микроструктурированные трубчатые формы дигидрокверцетина в твердом агрегатном состоянии.
Однако получаемые данным способом продукты не адаптированы для использования в пищевой промышленности, но успешно применяются при изготовлении лекарственных средств, молекулярных сепараторов, биосенсоров и др.
Таким образом, возможность успешной добавки трубчатых форм дигидрокверцетина, например,  в жидкость для питья – неочевидна.
Из уровня техники известен способ получения напитка путем введения дигидрокверцетина в воду (см. RU2521517, кл. C12G3/06, публ. 2014г. [2]).
В соответствии с известной технологией [2] при изготовлении напитка дополнительно добавляют молекулярный водород.
В качестве недостатков получаемого пищевого продукта, производимого с помощью известного способа [2] можно отметить неизвестность формы нахождения дигидрокверцетина в смеси, а следовательно неустановленный период его стабильного действия (функциональности), что ставит под сомнение целесообразность изготовления данных напитков в какой-либо упаковке, подразумевающей длительное хранение продукта, обусловленное необходимостью доставки до потребителя, реализацией, удобством и другими факторами.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ получения раствора стабилизированного дигидрокверцетина (см. RU2498801, кл. A61K31/35, публ. 2013г. [3]).
Согласно известной технологии [3] раздельно производят подготовку водной фазы и раствора дигидрокверцетина, затем смеси перемешивают друг с другом до получения раствора, охлаждают и расфасовывают в тару.
При этом подготовка первой смеси заключается в растворении углеводов и органических кислот или водорастворимых солей в дистиллированной воде, а подготовка второй смеси заключается в приготовлении раствора дигидрокверцетина с 2-гидроксипропил-бета-циклодекстрином.
По указанию автора получаемый раствор стабилизированного дигидрокверцетина имеет длительный срок хранения, однако, данное утверждение может не соответствовать действительности, по указанным ниже причинам.
При реагировании дигидрокверцетина с пищевыми органическими кислотами, например, с лимонной или уксусной кислотой, произойдет его дезактивация как антиоксиданта.
Введение водорастворимых солей (K, Na) смещает показатель pH в сторону щелочной реакции, что приведет к распаду дигидрокверцетина.
Взаимодействие дигидрокверцетинна и применяемого в качестве углевода циклодекстрина приведет к образованию клатратов, что дезактивируют дигидрокверцетин.
Также, очевидно, что содержание в чистом виде дигидрокверцетина в получаемом растворе практически невозможно, ввиду многокомпонентного состава соединений различных классов.
Данный вывод подкрепляется также тем, что в описании известной технологии [3] нет каких-либо пояснений или теоретического обоснования подобного выбора компонентов и роли каждого из них в отдельности или совместно для решения поставленной задачи – создания условий для сохранения целевого действующего вещества дигидрокверцетина.
2
Технической проблемой предлагаемого изобретения является создание технологии, позволяющей приготавливать напитки на основе HO с содержанием раствора  дигидрокверцетина устойчивого к внешним воздействиям и, следовательно, с длительным сроком хранения.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение стабилизированного раствора дигидрокверцетина, сохраняющего в питьевой воде характерные функциональные показатели в течении всего периода хранения.
2
3
2
2
2
Объективно проявляющийся технический результат и указанная техническая проблема, достигаются в результате того, что способ получения водного раствора дигидрокверцетина с устойчивыми функциональными показателями, включает предварительную подготовку воды методом обратного осмоса с удалением из воды ионов Fe и Fe, насыщение полученной воды газообразным CO с последующей ее выдержкой в изолированной системе в течении 8-10 часов, понижение давления при нормальных условиях и повторное выдерживание воды в открытой системе в течении 4-6 часов, достигая равновесного состояния между растворенным CO и содержанием CO в атмосфере с устанавливающимся показателем активной кислотности (pH) в диапазоне от 3 до 6 и добавление аскорбиновой кислоты в количестве 25-70 мг в 1 л воды, как фактора, поддерживающего стабильность дигидрокверцетина, который вводится в воду в форме премикса в виде раствора дигидрокверцетина в пропиленгликоле-1,2 с массовой долей дигидрокверцетина ориентировочно 30,0% по массе в количестве от 50 до 500 мг в 1 л воды.
По одному из частных вариантов реализации способа получения водного раствора дигидрокверцетина полученный продукт обеззараживают путем облучения нефильтрованным ультрафиолетом в потоке.
По одному из предпочтительных вариантов реализации способа получения водного раствора  дигидрокверцетина в полученный продукт добавляют природный растворимый экстракт.
Дигидрокверцетин, использующийся в предлагаемом изобретении для приготовления напитков, является одним из самых сильных природных антиоксидантов. В водных растворах дигидрокверцетин может существовать в двух равновесных формах - ионизированной и ковалентной.
2
Ионизированная форма дигидрокверцетина в HO существует как в нейтральной среде (pH 7), так и при более высоких значениях pH (Ph>7). Эта форма отличается высокой реакционной способностью и нестабильностью. Основными продуктами деструкции являются протокатеховая кислота и замещенный остаток уксусный кислоты, при этом антиоксидантная активность (АОА) полностью исчезает.
2
3
Однако для достижения обозначенных выше целей, получаемый продукт (готовый к употреблению напиток) должен быть в водном растворе в определенной форме и в определенном количестве, обязательно быть стабильным по pH в течении всего срока хранения и не содержать посторонних примесей, таких как, органические кислоты или их водорастворимые соли, высокомолекулярные соединения, заметные количества органических растворителей (пропиленгликоль, глицерин, твин и т.д.), непосредственное содержание и количественные показатели, которых вдобавок строго регламентированы. Кроме того, получаемый продукт не должен содержать ионов 2×Fe, Fe, которые образуют с дигидрокверцетином нерастворимые комплексы, снижая его антиоксидантную активность (АОА), а также катализируют процесс окисления дигидрокверцетина в кверцетин, а затем в низкомолекулярные продукты.
Таким образом, допустимой будет считаться неионизированная (ковалентная) форма дигидрокверцетина, которая абсолютно преобладает в водных растворах только при показателе кислотности pH 3,0-6,0. В этих условиях данная форма дигидрокверцетина сохраняется неопределенно долго, полностью сохраняя антиоксидантную активность, т.е. не подвергается окислению или деструкции.
В таблице 1 ниже представлены значения параметров, используемых при реализации предлагаемого способа получения стабилизированного раствора дигидрокверцетина.
Таблица [1]
Выдержка воды в изолированной системе, t, ч
7
8
9
10
11
Выдержка воды в открытой системе,t, ч
3
4
5
6
7
Достигаемый  показатель активной кислотности (pH)
2,5
3,5
4,5
5,5
6,5
Содержание аскорбиновой кислоты в 1 л воды, мг
15
35
55
70
85
Массовая доля дигидрокверцетина в пропилен-гликоле, %
29,8
29,9
30,0
30,1
30,2
Содержание раствора дигидрокверцетина в 1 л воды, мг
0,5
70
160
270
530
В таблице [1] приведены значения параметров, при которых проводилась реализация способа получения водного раствора дигидрокверцетина с устойчивыми функциональными показателями. Время выдержки воды в изолированной системе, время выдержки воды в открытой системе, достигаемый показатель активной кислотности (pH), количественный показатель аскорбиновой кислоты, массовая доля содержания дигидрокверцетина в пропиленгликоле и количественный показатель дигидрокверцетина в воде.
Экспериментальным путем установлено, что при первичной выдержке воды в изолированной системе менее 8 часов показатель кислотности pH был допустимый, но нестабильный, а при выдержке воды более 10 часов величина кислотности рН постепенно поднималась и приближалась к исходным значениям, при повторном выдерживании воды в открытой системе менее 4 часов не обеспечивалось достижение стабильного требуемого показателя рН, а при выдержке более 6 показатель pH стабилен, но превышает требуемое значение, при активной кислотности менее 3 pH невозможно получить пригодный для потребления напиток по органолептическим показателям, а при кислотности более 6 pH наблюдалось выпадение осадка и уменьшение количества дигидрокверцетина, при добавлении аскорбиновой кислоты в количестве менее 25мг на 1 л воды не обеспечивалась необходимая стабилизация дигидрокверцетина в растворе, а добавление аскорбиновой кислоты в количестве превышающим 70 мг на 1 л воды может нанести существенный вред здоровью при употреблении напитков, при содержании массовой доли дигидрокверцетина в пропиленгликоле менее 29,94 % происходило изменение органолептических показателей, а при содержании массовой доли дигидрокверцетина в пропиленгликоле более 30,07 наблюдалось выпадение осадка, при содержании раствора дигидрокверцетина в воде менее 50 мг происходило выпадение осадка, а содержание раствора дигидрокверцетина в воде более 500 мг недопустимо, поскольку может нанести вред здоровью при потреблении.
2
3
2
Таким образом, наиболее целесообразным и предпочтительным в отношении достижения поставленной цели при реализации предлагаемого способа получения водного раствора, является использование следующих существенных технологических приемов, в том числе, обладающих экспериментально установленными  необходимыми параметрами, а именно, подготовку воды обратным осмосом с удалением ионов Feи Fe, насыщение воды газообразным COс последующей ее выдержкой в изолированной системе в течении 8-10 часов, снижение давления и повторное выдерживание воды в открытой системе в течении 4-6 часов, достижение показателя кислотности (pH)  в диапазоне 3 до 6, содержания аскорбиновой кислоты в количестве 25-70мг в 1 л воды и непосредственно введение в подготовленную воду раствора дигидрокверцетина в пропиленгликоле-1,2 с массовой долей дигидрокверцетина 30% по массе в количестве от 50 до 500 мг в 1 л воды.
Таким образом, указанные технологические особенности предлагаемого способа получения водного раствора дигидрокверцетина с постоянными функциональными показателями образуют совокупность существенных признаков, необходимых для  решения технической проблемы и достижения технического результата.
Предлагаемое изобретение поясняется наилучшим конкретным примером осуществления, с подтверждающими экспериментальными данными, который, однако, не является единственно возможным, но наглядным образом демонстрирует достижение технического результата и решение технической проблемы.
Производство водного раствора дигидрокверцетина  происходит следующим образом.
2
3
2
Вначале производят подготовку воды. Подготовка воды включает проведение операции обратного осмоса, вследствие которой из воды удаляются ионы Fe и Fe. Далее в отдельной емкости производят насыщение подготовленной воды газообразным CO с последующей ее выдержкой в изолированной системе в виде герметично закрытой купажной емкости в течении 9 часов.
2
Далее осуществляют понижение давления путем открытия указанной купажной емкости и СО выходит из напитка до баланса с давлением воздуха при нормальных условиях и проводят повторное выдерживание воды в открытой системе в течении 5 часов.
2
2
При этом достигается равновесное состояние в открытой купажной емкости между растворенным COи содержанием CO в атмосфере с устанавливающимся показателем активной кислотности (pH) в диапазоне от 3 до 6.
0
В завершении подготовки воды добавляют делеровский краситель, отдушку лимон-лайм и аскорбиновую кислоту в количестве 25 мг на 1 л воды. Температура воды и всех ингредиентов должна быть в диапазоне от 22 -24С.
Полученную водную смесь перемешивают и переливают в общую емкость, где будет происходить смешивание с дигидрокверцетином.
В отельной емкости готовят раствор дигидрокверцетина в пропиленгликоле-1,2 с массовой долей дигидрокверцетина приблизительно 30% по массе.
Затем добавляют полученный раствор дигидрокверцетина в упомянутую общую емкость из расчета 150-250 мг на 1 л воды.
Окончательную полученную смесь перемешивают и отправляют на розлив.
Обеззараживание полученного продукта производится путем облучения раствора нефильтрованным ультрафиолетом в потоке, а именно, по трубопроводу напиток направляется на розлив, перед розливом в бутылку на трубе стоит ультрафиолетовая лампа, которая дезинфицирует проходящий по трубопроводу продукт.
В конечный продукт добавляется любой природный растворимый экстракт абрикос, персик, слива, манго, цитрусовые, смородина, клубника, черника, голубика, вишня, шиповник, брусника, клюква, облепиха в количестве от 30-100мг на 1 л воды, что не приводит к изменению pH продукта вследствие большой буферной емкости раствора.
На заключительной стадии производства полученный продукт разливается в пластиковую или стеклянную тару и хранится при соблюдении нормальных условий.
Анализ конечного продукта производился методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) и методом УФ спектрофотометрией.
0
Эксперимент №1 (Испытание проводилось в течении 50 недель образца № 1, хранение продукта осуществлялось при  комнатной температуре 22С).
таблица 2
Испытуемый образец [1] (количество недель)
Содержание дигидрокверцетина, мг/330мл
pH
Цвет
Прозрачность
Наличие осадка
0
62,1 (100,0%)
5,20
бесцветная
прозрачная
нет
2
62,8 (100,0%)
-
бесцветная
прозрачная
нет
4
63,0 (100,0%)
5,26
бесцветная
прозрачная
нет
6
64,3 (100,0%)
5,25
бежевый оттенок
прозрачная
нет
8
67,9 (100,0%)
5,27
бежевый оттенок
прозрачная
нет
10
62,4 (100,5%)
5,19
бежевый оттенок
прозрачная
нет
12
60,3 (97,1%)
5,25
бежевый оттенок
прозрачная
нет
14
65,4 (100,0%)
5,35
бежевый оттенок
прозрачная
нет
16
60,9 (98,1%)
5,38
бежевый оттенок
прозрачная
нет
18
61,6 (99,2%)
5,38
бежевый оттенок
прозрачная
нет
20
65,8 (100,0%)
5,40
бежевый оттенок
прозрачная
нет
22
58,7 (94,5%)
5,40
бежевый оттенок
прозрачная
нет
24
61,9 (99,7%)
5,46
бежевый оттенок
прозрачная
нет
26
60,5 (97,45%)
5,48
бежевый оттенок
прозрачная
нет
28
59,1 (95,19%)
5,49
бежевый оттенок
прозрачная
нет
30
59,8 (96,3%)
5,50
бежевый оттенок
прозрачная
нет
32
57,5 (92,6%)
5,52
бежевый оттенок
прозрачная
нет
34
56,7 (91,3%)
5,52
бежевый оттенок
прозрачная
нет
36
54,2 (87,3%)
5,52
бежевый оттенок
прозрачная
нет
38
53,6 (86,3%)
5,52
бежевый оттенок
прозрачная
нет
40
50,3 (81,0%)
5,50
бежевый оттенок
прозрачная
нет
42
54,3 (87,4%)
5,51
бежевый оттенок
прозрачная
нет
44
53,1 (85,5%)
5,53
бежевый оттенок
прозрачная
нет
46
50,0 (80,4%)
5,55
бежевый оттенок
прозрачная
нет
48
49,1 (79,0%)
5,51
бежевый оттенок
прозрачная
нет
50
48,2 (77,6%)
5,52
бежевый оттенок
прозрачная
нет
0
Эксперимент № 2 (испытание проводилось в течении 50-и недель образца № 2, хранение продукта осуществлялось при комнатной температуре 22С)
таблица 3
Испытуемый образец [2] (количество недель)
Содержание дигидрокверцетина, мг/330мл
pH
Цвет
Прозрачность
Наличие осадка
0
62,8 (100,0%)
5,20
бесцветная
прозрачная
нет
2
61,2 (98,6%)
5,40
бесцветная
прозрачная
нет
4
63,0 (100,0%)
5,26
бесцветная
прозрачная
нет
6
60,1 (96,8%)
5,24
бежевый оттенок
прозрачная
нет
8
62,5 (100,0%)
5,21
бежевый оттенок
прозрачная
нет
10
62,1 (100,0%)
5,20
бежевый оттенок
прозрачная
нет
12
58,3 (93,9%)
5,33
бежевый оттенок
прозрачная
нет
14
61,2 (98,6%)
5,35
бежевый оттенок
прозрачная
нет
16
61,6 (99,2%)
5,38
бежевый оттенок
прозрачная
нет
18
62,9 (100,0%)
5,39
бежевый оттенок
прозрачная
нет
20
59,0 (100,0%)
5,42
бежевый оттенок
прозрачная
нет
22
60,7 (97,7%)
5,46
бежевый оттенок
прозрачная
нет
24
59,1 (95,19%)
5,49
бежевый оттенок
прозрачная
нет
26
60,9 (98,1%)
5,38
бежевый оттенок
прозрачная
нет
28
60,5 (97,45%)
5,48
бежевый оттенок
прозрачная
нет
30
58,4 (94,0%)
5,48
бежевый оттенок
прозрачная
нет
32
59,5 (95,8%)
5,50
бежевый оттенок
прозрачная
нет
34
56,7 (91,3%)
5,51
бежевый оттенок
прозрачная
нет
36
55,0 (88,6%)
5,53
бежевый оттенок
прозрачная
нет
38
54,0 (87,0%)
5,54
бежевый оттенок
прозрачная
нет
40
52,5 (84,5%)
5,52
бежевый оттенок
прозрачная
нет
42
54,9 (88,4%)
5,51
бежевый оттенок
прозрачная
нет
44
53,8 (86,6%)
5,53
бежевый оттенок
прозрачная
нет
46
52,9 (85,1%)
5,55
бежевый оттенок
прозрачная
нет
48
49,1 (79,0%)
5,51
бежевый оттенок
прозрачная
нет
50
48,2 (77,6%)
5,52
бежевый оттенок
прозрачная
нет
Как следует из приведенных выше таблиц 1 и 2 содержание дигидрокверцетина в исследуемых образцах [1] и [2] стабильно сохранялось на высоком уровне вплоть до 50-ой недели данного эксперимента (77,6%),  наличие осадка не наблюдалось, продукт сохранял стабильную прозрачность, цвет практически не изменялся, что свидетельствует об устойчивости к внешним воздействиям и о наличии характерных функциональных показателей у готовых к употреблению продуктов.
Предлагаемое изобретение может быть успешно использовано в пищевой промышленности, в частности, для приготовления восстанавливающих (оздоровительных) напитков с повышенным сроком хранения функциональных (полезных) свойств.