ВИТАМИНИЗИРОВАННАЯ КАРАМЕЛЬ
VITAMINIZED CARAMEL

Настоящее изобретение относится к медицинской промышленности, а именно производству лекарственных форм, содержащих витамины (ретинола пальмитат, тиамина хлорид, рибофлавин, кислоту аскорбиновую), обладающих сладким вкусом, но без сахара и применяемых для удовлетворения суточной потребности организма человека в витаминах.
В настоящее время наиболее широко в медицинской практике используются таблетированные или дражированные формы поливитаминных препаратов. Несмотря на очевидные преимущества, они обладают существенным недостатком - отсутствие интереса у детей в их употреблении [1]. Кроме того, любые витамины имеют способность легко разрушаться от кислорода воздуха или постепенно реагировать между собой.
В последние годы приоритетным направлением фармации стала разработка карамельных лекарственных форм, отличающихся от привычных (жидкие или таблетированные) приятным вкусом и внешним видом, что важно в педиатрической практике. Дополнительным преимуществом карамели является стабильность качественных показателей при хранении. Показано, что молекулы лекарственных веществ, заключенные в массив инертной газонепроницаемой карамели почти не поддаются химическим изменениям. Даже самые неустойчивые - белки, гормоны, иммуноглобулины, интерфероны, вакцины, сохраняются в сахарном блоке годами при комнатной температуре [2]. Следует добавить, что карамельные лекарственные формы, отличаются от таблетированных полнотой всасывания действующих веществ и более медленным и однородным действием [3].
Известные лекарственные карамели содержат природные или синтетические лекарственные вещества (йод [4], экстракты растений, эфирные масла [3, 5], витамины [6]) и карамельную основу (сахар, патоку, лимонную кислоту, ароматическую эссенцию).
Известен состав витаминизированной леденцовой карамели, содержащей сахар-песок, патоку, кислоту лимонную, ароматизатор и дополнительную витаминную добавку в виде смеси витаминов С, В1, В2, В5, В6, В12, Вс, РР, Н, Е. При производстве карамели готовую карамельную массу уваривают, охлаждают, вводят ароматические и витаминные добавки, проминают, образуют карамельный батон, калибруют жгут, формуют карамель и охлаждают. Уваривание массы ведут до влажности 1,0-2,0% и охлаждают до 92-95°С, затем вводят витамины и формуют готовую карамель [6]. Недостатком данной карамели является применение в качестве основы - сахара, способствующего развитию кариеса и не разрешенного для применения диабетикам.
Ближайшим аналогом изобретения является драже «Ревит», содержащее кислоты аскорбиновой 0,035, тиамина хлорида 0,001, рибофлавина 0,001 и ретинола пальмитата 0,00086, вспомогательных веществ (сахарозы, патоки, ароматизатора, талька, крахмала, муки пшеничной, воска и масла подсолнечного) до массы одного драже 1,0 г /прототип/ [7].
Недостатком данного витаминизированного драже является сравнительно низкая стабильность качественных характеристик при хранении и присутствие в составе сахарозы, прием которой опасен для диабетиков и нежелателен детям в возрасте до 3 лет.
Целью настоящего изобретения является разработка витаминизированной карамели без сахара на основе изомальта, отличающегося улучшенными органолептическими свойствами, низкой калорийностью, пребиотическими свойствами и фармакологической безопасностью для диабетиков, растворяющейся в воде за 5 минут и стабильной при производстве и хранении в течение 12 месяцев (инактивация витаминов не более 15% и 10% соответственно).
Поставленная цель достигается тем, что разработана витаминизированная карамель массой от 1,0 до 2,0 г, содержащая изомальт, патоку, концентрат сока, лимонную кислоту, стевиозид, ароматизатор и витамины, отличающаяся тем, что она содержит компоненты в следующем количестве, мас.%:
изомальт
58,51-86,29
патока
9,59-29,26
концентрат сока
1,90-6,30
лимонная кислота
0,35-1,2
ароматизатор
0,10-0,40
стевиозид
0,05-0,2
ретинола пальмитат
0,06-0,16
тиамина хлорид
0,05-0,11
рибофлавин
0,05-0,11
Таким образом, сущностью изобретения является то, что в заявленном составе витаминизированной карамели, по сравнению с прототипом:
во-первых, изменена структура наполнителя (взамен рыхлого и пористого драже использована монолитная и газонепроницаемая карамель);
во-вторых, улучшены условия производства: взамен ручного труда на стадиях получения крупки, дражирования, окраски и глянцовки драже используются производственные линии, исключающие ручной труд и контакт персонала с готовой продукцией;
в-третьих, сахар заменен на изомальт.
Технический результат - получение витаминизированной карамели, обладающей улучшенными потребительскими свойствами, стабильностью при хранении, повышение производительности технологического процесса и, как следствие, снижение стоимости готовой продукции.
Заявленное изменение в составе (замена сахара на изомальт), обеспечивает фармакологическую безопасность для диабетиков, больных кариесом и людей с излишней массой тела.
Кроме того, заявленные изменения позволяют добиться стабильности качественных характеристик в течение срока годности - 12 месяцев, так как витамины заключены в оболочку газонепроницаемой карамели.
Проблема негативного взаимодействия витаминов друг с другом в одном драже решается современными технологическими приемами. Существует ряд технологий, когда витамины намазываются слоями: витаминный порошок перемежается со слоем патоки. Именно поэтому технологический процесс получения заявленного в прототипе драже включает послойное нанесение витаминов и патоки на сахарную крупку (дражирование). Данный технологический процесс позволяет изолировать витамины друг от друга, однако не решает проблемы взаимодействия витаминов с кислородом воздуха.
Другая технология предполагает применение твердых растворов витаминов в сахарной карамели. Суть данного способа такова: сначала сахар расплавляют и вносят в этот расплав тот или иной конкретный витамин. Когда полученная масса остывает и становится твердой и молекулы заключаются в основу, газонепроницаемую, как стекло. Данный способ увеличивает стабильность витаминов при хранении [8].
В заявленном составе используется карамельная основа в виде сплава изомальта и патоки. Применение изомальта позволяет рекомендовать карамель больным сахарным диабетом, профилактирует кариес и стимулирует рост полезной кишечной микрофлоры [9]. Полиолы негигроскопичны и не кристаллизуются, вследствие чего срок годности карамели, изготовленной с сахарозаменителем, существенно дольше, чем карамели с сахаром [10]. Применение патоки (мальтозный сироп) является необходимым условием для предотвращения кристаллизации карамели и достижения необходимого карамельного вкуса. В настоящем изобретении заявлена основа: изомальт - 58,51-86,29, патока - 9,59-29,26, концентрат сока - 1,90-6,30, лимонная кислота - 0,35-1,2, ароматизатор 0,10-0,40, стевиозид - 0,05-0,2. Данные пределы основаны на результатах эксперимента (пример 1), в которых установлено оптимальное соотношение, при котором гигроскопичность карамели находится на уровне прототипа (драже «Ревит»). Уменьшение или увеличение соотношения в сторону от заявленных пределов приводит или к снижению качества получаемой карамели или резкому увеличению гигроскопичности.
В заявленном составе в качестве пищевкусовой добавки применяется концентрированный сок фруктов или сочных ягод и ароматизатор в виде эфирных масел соответствующих растений. Данное предложение позволяет улучшить пищевую ценность карамели, придать соответствующий вкус и аромат.
В эксперименте было показано (пример 1, опыт 5), что кислоты, добавленные в процессе упаривания увеличивают гигроскопичность карамели, что определяется утратой внешнего вида в экстремальных условиях испытаний. Одновременно было установлено, что эфирные масла снижают гигроскопичность (пример 1, опыт 1 и 2). Поэтому в настоящем изобретении установлена концентрация лимонной кислоты 0,35-1,2% и ароматизатора (эфирные масла растений) 0,1-0,4%, а концентрированного сока 1,90-6,30%.
Концентрационный предел подсластителя выбран по результатам дегустации образцов карамели группой добровольцев. Было установлено, что изменение заявленного предела стевиозида менее 0,05 и более 0,2% ухудшает сладкий вкус карамели. Выбор стевиозида среди известных интенсивных подсластителей предпочтителен по причине его природного происхождения и фармакологической безопасности для детей, хотя возможно применение сукралозы, аспартама, ацесульфама калия и их смесей.
1
2
В настоящем изобретении заявлены концентрационные пределы витаминов A, B, B и С, полностью соответствующие нижнему и верхнему значению количества витаминов в одном драже по действующей фармакопейной статье «Драже «Ревит». Проведен перерасчет данного показателя путем деления максимального и минимального значения на массу карамели 1,0 и 2,0 г (табл.1, опыты 2 и 4). Интервал массы карамели (1,0 и 2,0 г) установлен по паспорту стандартной оснастки пресс инструмента карамельной линии. Оптимальной признана масса карамели 1,8 г (табл.1, опыт 3).
Предлагаемое соотношение действующих и вспомогательных веществ является оптимальным и позволяет получать карамель, растворяющуюся в воде не более чем за 5 минут (пример 1), обладающую гигроскопичностью, соответствующую прототипу (не менее трех суток при 90% влажности и температуре 45°С), имеющую отличные органолептические показатели (пример 1), степень инактивации витаминов не более 10% от исходного значения концентрации при их введении в состав карамельной массы (пример 2), устойчивую при производстве (пример 3) и стабильную в течение 12 месяцев при хранении в естественных условиях (пример 4).
Увеличение или уменьшение концентрации действующих или вспомогательных веществ более заявленных пределов нецелесообразно, т.к. приводит к ухудшению вкуса карамели (пример 1, опыт 1), или распадаемости, гигроскопичности (пример 1, опыт 5).
Как видно из вышеизложенного, только предложенные интервалы соотношений ингредиентов являются оптимальными и позволяют получить витаминизированную карамель, соответствующую требованиям научно-технической документации по всем показателям и стабильную при производстве и хранении.
Пример 1
В таблице 1 представлены данные расчета состава карамели. Карамель в опытах 1-2 и 4-5 массой 0,7-1,0 и 2,0-2,5 г содержит витамины на верхнем и нижнем пределе (соответственно), установленном в фармакопейной статье «Драже «Ревит»». Количество витаминов в одной карамели массой 1,8 г в опыте 3 равно среднему значению содержания витаминов в одном драже «Ревит». Карамели опытов 1-5 изготовлены при различном соотношении изомальт/патока.
2,0 мл воды, расчетные количества патоки, изомальта загружали в выпарительную чашку. Чашку устанавливали на песчаную баню при температуре 150-160°С. Карамельную массу уваривали при температуре в массе 150°С 25-30 минут, вводили расчетные навески концентрированного сока и проводили упаривание до влажности менее 4,0%. Карамельную массу переносили на пластину из фторопласта, охлаждали до 80-90°С и тщательно перемешивали со смесью витаминов, лимонной кислоты, ароматизатора и стевиозида. Затем карамельную массу взвешивали, формовали карамельный жгут, делили его на равные части соответствующей массы.
Гигроскопичность полученных образцов анализировали путем взвешивания образцов, которые сохранялись в эксикаторе над насыщенным раствором сульфата аммония при температуре 60°С; распадаемость по методике ГФ X1, вып.2, стр.154, органолептические свойства оценивала группа дегустаторов (25 человек) по пятибалльной шкале. Результаты испытаний представлены в таблице 2.
Таблица 1
Состав карамели
Опыт №
1
2
3
4
5
Наименование ингредиента
Масса, г
%
Масса, г
%
Масса, г
%
Масса, г
%
Масса, г
%
Изомальт
0,2869
40,99
0,585133
58,51
1,2732
70,73
1,72584
86,29
2,216133
88,65
Патока крахмальная с.в.
0,2869
40,99
0,292567
29,26
0,4244
23,58
0,19176
9,59
0,201467
8,06
Лимонная кислота
0,015
2,14
0,012
1,20
0,01
0,56
0,007
0,35
0,007
0,28
Стевиозид
0,003
0,43
0,002
0,20
0,001
0,06
0,001
0,05
0,001
0,04
Ретинола пальмитат
0,0016
0,23
0,0016
0,16
0,0014
0,08
0,0011
0,06
0,0011
0,04
Тиамина хлорид
0,0011
0,16
0,0011
0,11
0,001
0,06
0,0009
0,05
0,0009
0,04
Рибофлавин
0,0011
0,16
0,0011
0,11
0,001
0,06
0,0009
0,05
0,0009
0,04
Аскорбиновая кислота
0,0374
5,34
0,0375
3,75
0,035
1,94
0,0315
1,58
0,0315
1,26
Концентрат сока, с.в.
0,063
9,00
0,063
6,30
0,05
2,78
0,038
1,90
0,038
1,52
Ароматизатор
0,004
0,57
0,004
0,40
0,003
0,17
0,002
0,10
0,002
0,08
Масса общая
0,7
100
1,000
100
1,800
100
2,000
100
2,500
100
Таблица 2
Результат испытания качественных показателей карамели
Опыт №
1
2
3
4
5
Прототип*
Распадаемость, минут
2,5
3,0
4,5
5,0
7,3
5,0
Гигроскопичность,** суток
5
3
3
3
2
3
Вкус, баллов
3,3
4,5
4,7
4,5
4,4
2,0
Цвет, баллов
2
4,5
4,7
4,9
5
5
Примечание к таблице: * - драже «Ревит»; ** - экспозиция над насыщенным раствором сульфата аммония, в течение которой образцы утратили форму.
Представленные в таблице 2 данные свидетельствуют о том, что карамель массой 1,0-2,0 г, содержащая, % масс.: изомальт - 58,51-86,29, патока - 9,59-29,26, концентрат сока - 1,90-6,30, лимонная кислота - 0,35-1,2, ароматизатор 0,10-0,40, стевиозид - 0,05-0,2, ретинола пальмитат - 0,06-0,16, тиамина хлорид - 0,05-0,11, рибофлавин - 0,05-0,11, имеет распадаемость 5 минут, гигроскопичность 3 суток, отличный вкус (более 4,5 баллов по пятибалльной шкале) и цвет 4,5-4,9. Эти показатели находятся на уровне прототипа.
Изменение концентраций ингредиентов за заявленные пределы ухудшает гигроскопичность и распадаемость (опыт №5), органолептические характеристики (опыт №1).
Пример 2
1
2
2
1
Для определения степени инактивации витаминов при введении в состав карамели к 40,0 г расплавленной карамельной массы (табл.1, оп. 3) при температуре 90±5°С добавляли навески 0,0792 г ретинола пальмитата, 0,088 г тиамина хлорида, 0,088 г рибофлавина и 3,08 г аскорбиновой кислоты по приведенной выше технологии. Контролем в опыте служила модельная смесь порошка измельченного карамельного плацебо (40,0 г) с указанными выше навесками витаминов. Одинаковые навески карамели и модельной смеси (1,000 г/100 мл ПФ) анализировали на содержание витаминов B, B методом ВЭЖХ ("Phenomenex Luna 250×4,6 мм С18(2)-5 мкм, объем пробы 10 мкл) при 260 и 290 нм (в табл.5 выделено скобками) [11]. Из таблицы 3 видно, что введение витаминов в состав карамельной массы не приводит к существенному (в пределах погрешности 5%) изменению времени выхода пиков. Инактивация витаминов на стадии смешивания с карамельной массой при 90±5°С в течение 1-2 минут составляет 5,5-6,7% (B - 6,7%,B - 5,5%).
Таблица 3
Характеристика хроматограмм
Наименование витамина
Контроль
Опыт
Время выхода, мин
Площадь[mAU*s]
Время выхода
Площадь [mAU*s]
Рибофлавин
7,36 (290)
544,07
7,06
506,38
Тиамин хлорид
17,60(260)
722,31
16,96
680,15
В связи с тем, что аскорбиновая кислота имеет время выхода на хроматограмме, равное изомальту, ее содержание определяли методом - йодометрии по ГФ X, стр.44. Объем раствора, пошедшего на титрование равных навесок (1,00 г) в опыте составил 95% от контроля. Это свидетельствует о том, что при введении витамина С в состав карамели разрушается 5% аскорбиновой кислоты.
Задачей следующего раздела работы было определить степень инактивации витаминов при хранении. 2,0 мл воды, 8,0 г патоки, 42,0 г изомальта загружали в выпарительную чашку. Чашку устанавливали на песчаную баню при температуре 150-160°С. Карамельную массу уваривали при температуре в массе 135-140°С 25-30 минут. 49,72 г уваренной карамельной массы переносили на пластину из фторопласта и тщательно перемешивали со смесью 0,063 г тиамина хлорида, 0,061 г рибофлавина, 2,108 г кислоты аскорбиновой. Затем карамельную массу делили по массе на две части. Первую помещали в термостат при температуре 60°С в течение 13 суток; вторую при температуре 12-15°С. В качестве контроля служили варианты смеси порошков изомальта 96,014 г витамины, 0,061 г тиамина хлорида, 0,062 г рибофлавина, 2,210 г кислоты аскорбиновой.
Результаты измерения площадей пиков представлены в таблице 4. В связи с тем, что время выхода изомальта совпадает с временем выхода кислоты аскорбиновой ее определение вели по ГФ X, стр.44.
Таблица 4
Результаты эксперимента
Наименование образца и режим хранения
Карамель
Порошок
12-15°С
60°С
12-15°С
60°С
Площадь пика* витамина B<sub>2</sub>, [mAU*s]
771,85
752,35
252,27
166,50
Площадь пика* витамина B<sub>1</sub>, [mAU*s]
347,93
320,79
239,84
153,50
Объем, 0,1 н. раствора KIO<sub>3</sub>*
0,96
0,86
0,49
0,21
Примечание: * - в пересчете на навеску пробы 1,000 г.
1
2
Представленные в таблице 4 данные показывают, что инактивация витаминов С, B и В при 60°С в течение 13 суток в карамели и порошке составили 2%, 5%, 3% и 42%, 37%, 36% соответственно. Таким образом, включение витаминов в состав карамели благоприятно сказывается на их стабильности при хранении. Потери витаминов за один год хранения составили 5-10%.
Пример 3
Оптимальные значения параметров многократно проверяли сначала в лабораторных условиях, а затем в условиях промышленного производства ООО «Слада» г.Ишим.
33,2 кг изомальта загружали в карамелеварочный котел, содержащий 4,0 кг воды и 6,85 кг патоки. Нагревали глухим паром до температуры 150-155°С, в течение 7 минут. Затем в котел загружали 3,2 кг концентрированного сока апельсина и проводили дальнейшее упаривание в течение 30-40 минут при температуре 135°С до положительного результата органолептических испытаний.
Готовую карамельную массу выгружали в смеситель, после чего в массу добавляли смесь 970,0 г аскорбиновой кислоты, 29,0 г стевиозида, 28,0 г тиамина хлорида, 28,0 г рибофлавина, 38,0 г ретинола пальмитата, 215,0 г лимонной кислоты, 72,0 г ароматизатора «эфирное масло апельсина». Массу перемешивали при охлаждении. Температура массы во время введения премиксов 80-95°С. Продолжительность 10 минут.
Охлажденную массу снимали со стола и переводили в цех фасовки карамели.
Формование карамели проводили с помощью каландра. Затем получали карамельный жгут путем экструзии карамельного батона через формующие ролики. Жгут разрезали на карамель с помощью формующего штампа.
Готовую карамель заворачивали в полимерную обложку на машине заверточной.
Потери на стадии изготовления карамели составили 2,1%.
Пример 4
Полученную в примере 3 карамель расфасовывали в пакеты из полимерных материалов, герметично запаивали и исследовали стабильность качественных и количественных свойств при хранении. Представленные в таблице 5 данные свидетельствуют о том, что разработанная витаминизированная карамель стабильна при хранении в течение одного года.
Таблица 5
Стабильность свойств витаминизированной карамели при хранении
Показатели качества
Описание
Средняя масса одной карамели, г
Отклонение от средней массы карамели, %
Растворимость, не более, мин
Витамины, %
Норма
*
1,6-1,9
±10
10,0
Ретинола пальмитат 0,06-0,10Тиамина хлорид 0,05-0,08Рибофлавин 0,05-0,08Аскорбиновая кислота 1,8-2,1
Срок хранения, месяцев
0
Соотв.
1,81
8,2
4,5
0,094/0,077/0,074/2,02
6
Соотв.
1,77
9,9
4,3
0,092/0,074/0,074/2,00
12
Соотв.
1,64
9,7
4,5
0,084/0,06/0,05/1,84
Примечание к таблице: (*) - карамель кисло-сладкого вкуса с ароматом лимона, оранжево-желтого цвета, с однородной поверхностью и ровными кромками.
Литература
1. Тазлов П. Российский рынок витаминов сквозь призму розничных продаж / Фармацевтический вестник. - 2001. - №3. - С.12.
2. Loid V. Alien Troches and lozenges. // Secundum Artem. - vol.4. - №2. - 2003.
3. Ферова О.А. Заявка на патент РФ №2003122261 Иммуностимулирующее средство. 27.01.2005.
4. Талановский В.Ф., Собко М.Г., Иванов О.А. Патент РФ №2168906. Леденцы йодированные.
5. Собко М.Г., Иванов О.А., Ежова И.Н. Заявка на изобретение 96105803. Леденцы лакричные и способ их производства.
6. Азаров Н.Н., Мирошникова P.M., Федорова Н.И., Рекорд И.Г. Состав и способ получения витаминизированной леденцовой карамели. №2140161, 27.10.1999.
7. ФС 42-1676-89 Драже «Ревит».
8. Денисеня Г. Витамин и минерал в одной таблетке / Г.Денисеня // Фармацевтический вестник. - 2001. - №3. - С.10.
9. V. Rivier. Confectionery product containing functional ingredients. U.S Patent Application №20030059501. March 27, 2003.
10. Маюрникова Л.А., Куракин М.С. Пищевые и биологически активные добавки / Учебное пособие для студентов вузов. Кемерово, 2006.
11. ФСП 42-0336-6654-05 «Драже «Ревит».