СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ СРОКОВ ХРАНЕНИЯ СОКОВ, ЦЕЛЬНОГО МОЛОКА, ЖИДКИХ МОЛОЧНЫХ И ДРУГИХ ЖИДКИХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ С ПОМОЩЬЮ МЕХАНОХИМИЧЕСКОГО БИОПРЕПАРАТА НАНОЯГЕЛЬ-М
METHOD FOR EXTENSION OF STORAGE LIFE OF JUICES, WHOLE MILK, LIQUID MILK PRODUCTS AND OTHER LIQUID FOOD PRODUCTS USING NANOYAGEL-M MECHANOCHEMICAL BIOPREPARATION

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к применению механохимического биопрепарата из лишайников (НАНОЯГЕЛЬ-М), как пищевой добавки, обладающей высокой антибактериальной активностью в отношении патогенных и условно-патогенных микроорганизмов, для увеличения сроков хранения соков прямого отжима, концентрированных, восстановленных; нектаров; сокосодержащих напитков; цельного молока, жидких молочных продуктов и других жидких пищевых продуктов.
Известно, что при изготовлении соков, как фруктовых, так и овощных, в них могут быть добавлены: натуральные ароматические вещества, полученные из данного сока или сока фруктов того же наименования; пищевая поваренная соль; уксус; сахара или мед; специи или травы; натуральные ароматизаторы, полученные из пряностей, специй, трав или фруктов; молочная кислота (не более 100 г/кг сока), L-аскорбиновая кислота (не более 400 мг/кг конечного продукта) или сухая лимонная кислота, глутаминовая кислота; двуокись углерода и другие вещества, способствующие сохранности соков и улучшению их вкусовых и органолептических показателей (ГОСТ Р 51398-99 Консервы. Соки, нектары и сокосодержащие напитки. Термины и определения.)
Соки прямого отжима консервируют, как правило, физическим способом, например ионизирующим излучением, не используя консерванты, поэтому поставляемые в охлажденном виде они имеют ограниченный срок хранения, который обычно не превышает 1 месяца (ГОСТ Р 51398-99).
Основная причина их скисания - свободнорадикальное и перекисное окисление за счет активных форм кислорода, выделяющихся при жизнедеятельности микроорганизмов, приводящее, в том числе, к образованию высоких концентраций органических кислот - закислению жидкого пищевого продукта. Поэтому продления сроков их хранения можно добиться добавлением природных антибактериальных и антиоксидантных препаратов, один из которых - НАНОЯГЕЛЬ-М, изготовленный из сухих слоевищ лишайников механохимической активацией без участия растворителей в одну технологическую стадию. Механохимическая активация растительного сырья изменяет химической состав компонентов в результате разрыва ряда химических связей (даже таких прочных, как β-гликозидных) и протекания химических реакций с участием образовавшихся активных супрамолекулярных частиц. Результатом успешной реализации механохимической обработки биосырья является увеличение в продукте более полного спектра биоактивных веществ в биологически доступных (водорастворимых) формах.
Лишайники из рода кладонии (Cladonia) - лекарственные растения, используемые в народной медицине для лечения многих заболеваний. В слоевищах лишайников содержатся биологически активные вещества различных групп: углеводы (70-80%) в виде лишайникового крахмала лихенина и изолихенина; дубильные вещества (1-2%); лишайниковые кислоты (2-3%) - леканоровая, физодовая, усниновая; микроэлементы (в используемом сырье содержание тяжелых металлов намного меньше ПДК) (табл.1). Содержание в слоевище лишайников биологически активных веществ различных фармакологических групп обусловливает довольно широкое их использование в официальной и народной медицине для лечения болезней желудочно-кишечного тракта, дистрофий, общего истощения, заболеваний дыхательных путей и легких, инфекционных заболеваний кожи, ожогов и опрелостей, нарушений деятельности щитовидной железы и других эндокринных заболеваний, также применение их в качестве иммуномодулирующих, противоопухолевых, гепатопротекторных и детоксикационных препаратов.
Наибольшую антибиотическую ценность представляют лишайниковые кислоты (фиг.1). Леканоровая кислота относится к структурному типу депсидов, простейший представитель лишайниковых кислот структурного типа депсидонов - антибиотик физодовая кислота. К структурному типу дибензофурана относится широко распространенная в лишайниках усниновая кислота.
Полученная из лишайников усниновая кислота в виде уснината натрия была предложена под названием «Бинан» для медицинского использования и применялась в качестве наружного средства для лечения ран, ожогов, трещин и в гинекологии. С появлением синтетических и полусинтетических антибиотиков препарат был снят с производства [Телятьев В.В. Полезные растения Центральной Сибири. - Иркутск. - 1987. - С.21-22; Горшкова Р.П. и др. // Биоорган. химия. - 1997. - Т.23, №2. - С.1324-1328]. Противомикробная активность в отношении стафилококков, стрептококков, кислоустойчивых микроорганизмов, грибов, простейших и вирусов также характеризуется наличием в слоевищах лишайниковых кислот [Галицкий Л.А. и др. // Пробл. туб. - 1997. - No 4, С.35-38].
В модельных экспериментах с культурами клеток показано, что антибиотическая активность «механохимического ягеля» обусловлена его высокой ингибирующей способностью по отношению к процессам трансляции и репарации бактериальной ДНК, в то время как на соответствующие процессы с участием ДНК лейкоцитов крови человека влияние «механохимического ягеля» было в 12-17 раз менее выражено, т.е. препарат, обладая высокой активностью по отношению к бактериальным клеткам, не является иммунодепрессантом. Так как механохимический ягель содержит набор структурных форм активных действующих веществ, каждое из которых содержится в малой концентрации, можно предположить, что на данный препарат не будет развиваться реакция лекарственной устойчивости микроорганизмов.
Природные лишайниковые амино-β-олигосахариды проявляют себя как комплексообразователи - биодетоксиканты с большой широтой терапевтического индекса, т.к. благодаря своим небольшим размерам и бифильному строению амино-β-олигосахариды хорошо всасываются из кишечника в кровь, с помощью своих амино-, гидроксильных и других функциональных групп хорошо связывают различного рода эндо- и экзотоксические соединения в том числе ксенобиотики органической природы, канцерогены (например, алифатические и ароматические органические соединения), эндотоксины малой и средней молекулярной массы, образующиеся при токсикозах беременности, воспалительных процессах любой этиологии, обострениях аллергических состояний (гистаминовой интоксикации) и др., а также катионы тяжелых металлов, радионуклиды, токсические альдегиды и кетоны (фиг.2). Так как амино-β-олигосахариды содержат прочные β-гликозидные связи, они не гидролизуются в организме, а выводятся из него в виде комплексов со связанными токсикантами (при связывании липидных токсикантов - через кишечник, при связывании водорастворимых токсикантов - через почки с мочой) [Кершенгольц Б.М. Природные биологически активные вещества из тканей растений и животных Якутии: особенности состава, новые технологии, достижения и перспективы использования в медицине / Б.М.Кершенголъц, П.А.Ремигайло, А.А.Шеин и др. // Дальневосточный медицинский журнал. Приложение №1. - 2004. - С.25-29].
С другой стороны, амино-β-олигосахариды могут проявлять себя как синергетная компонента в комплексе с природными веществами антибиотического действия - с лишайниковыми кислотами.
Известны области применения как чистого лишайникового сырья, так и биопрепаратов на его основе:
1. БАД Ягель: Свид. о государственной регистрации 77.99.23.3. У.3522.5.08 МЗ Рос. Федерация; ТУ 9219-002-36971185-08; санитарно-эпидемиологическое заключение №77.99.03.003.Т.000928.05.08 / Б.М.Кершенгольц, А.Н.Журавская, П.А.Ремигайло. - 2008.
2. Способ получения препарата ЯГЕЛЬ-М, обладающего противотуберкулезным действием: Патент РФ на изобретение №2385159, приоритет от 05.09.2007. Зарегистрировано в госреестре изобретений 27 марта 2010 г. /Филиппова Г.В., Шашурин М.М., Кершенгольц Б.М. и др./.
3. Савватеева Л.Ю. Перспективы использования ягеля в разработке пищевых продуктов / Л.Ю.Савватеева, Е.Г.Туршук // Пищевая промышленность. - 2009. - №1, с.18.
4. Сидоренко Т.А. Перспективы использования ягеля в разработке пищевых продуктов (хлебобулочные изделия) / Т.А.Сидоренко // Пищевая и перерабатывающая промышленность. Реферативный журнал. - 2009. - №2, с.411.
Известно, что существует общая тенденция низкой усвояемости подавляющего большинства витаминно-микроэлементных комплексов, пищевых и кормовых добавок, активных веществ фармпрепаратов, связанная с большими проблемами при их всасывании в кишечнике. Основная цель введения препарата НАНОЯГЕЛЬ-М в продукты питания обусловлена наличием в нем высокоактивных и биодоступных наноструктурированных комплексов (фиг.3) природных веществ антибиотического действия (фармакона) с «активным» наполнителем (лишайниковые β-олигосахариды + лишайниковые кислоты). Благодаря этому и происходит резкое повышение соответствующей активности фармакона и его биодоступности (всасываемости), что позволяет заметно снизить количество вводимой пищевой добавки.
Таким образом, кроме того, что появляется возможность выпускать продукты с повышенным сроком годности, решается также задача выпуска продуктов питания оздоровительной направленности.
Известны и другие природные консерванты - антиоксиданты, введение которых продлевает срок хранения пищевых продуктов, например аскорбиновая кислота, которые также можно отнести к аналогам.
Антиоксидантные препараты применяются и в пивоваренной промышленности, хотя чаще всего используют двуокись серы, сульфиты, аскорбиновую кислоту и ее натриевую соль, а также редуктоны, полученные из сахаров в щелочной среде. Теоретическая доза аскорбиновой кислоты при розливе пива в бутылки вместимостью 0,5 л со средним содержанием 5 мл воздуха в горлышке каждой бутылки 30÷50 мг/л. Добавляют антиокислитель в любой стадии производства после главного брожения. Наиболее эффективно вводить антиокислители раньше, чем пиво будет находиться в контакте с кислородом воздуха, при этом целесообразно дозирование в два приема: вначале в отделении дображивания и после фильтрования перед розливом.
Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению (прототипом) является применение в качестве консерванта аскорбиновой кислоты при производстве сокосодержащих напитков на сахаре «ЯБЛОКО» и «Гранат», выпускаемой заводом безалкогольных напитков «Марк-IV» [ГОСТ 28188-89].
Техническим эффектом предлагаемого изобретения является антибактериальное действие препарата НАНОЯГЕЛЬ-М, благодаря которому увеличиваются сроки хранения соков, в том числе соков прямого отжима, цельного молока, жидких молочных и других жидких пищевых продуктов.
Эффект достигается тем, что антибиотическая активность препарата «НАНОЯГЕЛЬ-М» обусловлена его высокой ингибирующей способностью по отношению к процессам трансляции и репарации бактериальной ДНК, выступая тем самым в качестве протектора действия плесневых и дрожжевых микроорганизмов в жидких продуктах питания.
Сущность изобретения состоит в том, что добавки препарата НАНОЯГЕЛЬ-М в жидкие пищевые продукты в концентрациях 50÷100 мг/л увеличивают сроки хранения: соков прямого отжима (черничного, брусничного, яблочного и др.), цельного молока и других жидких молочных продуктов, оздоровительных столовых вод и других жидких пищевых продуктов за счет снижения концентрации органических кислот - продуктов жизнедеятельности микроорганизмов.
Для сравнения чистая аскорбиновая кислота как консервант вводится в аналогичные пищевые продукты в концентрации ≈150÷200 мг/л, что в 1,5-4,0 раза выше, подтверждая тем самым более высокую эффективность биопрепарата НАНОЯГЕЛЬ-М как природного консерванта (табл.2).
Изобретение может быть реализовано следующим образом.
Препарат НАНОЯГЕЛЬ-М в виде наноструктурированного порошка, содержащего супрамолекулярные комплексы БАБ, добавляют в свежевыжатые соки, цельное молоко, другие жидкие молочные продукты, оздоровительные столовые воды и другие жидкие пищевые продукты из расчета 50÷100 мг/л.
Препарат НАНОЯГЕЛЬ-М получали путем механохимической активации лишайникового сырья в мельнице-активаторе планетарного типа АГО-2 при скорости вращения барабанов 1500 об/мин, время обработки 2-3 мин.
Действие лишайниковой добавки НАНОЯГЕЛЬ-М доказано в экспериментах с четырьмя видами соков прямого отжима и с цельным молоком.
Исследовали влияние введения антимикробной добавки НАНОЯГЕЛЬ-М в жидкие пищевые продукты (четыре вида соков прямого отжима: яблочного, черничного, брусничного, клюквенного; молоко) в концентрациях 1÷100 мг/л на их закисляемость в процессе хранения, стандартным методом измерения pH (ГОСТ 26188). Показано полное отсутствие закисления (снижения pH) соков прямого отжима и молока при концентрации НАНОЯГЕЛЯ-М свыше 50 мг/л при хранении соков при комнатной температуре в течении 7-8 дней, а молока в течение 3-5 дней (табл.3). В контроле кислотность исследуемых продуктов питания (в результате образования органических кислот - продуктов окисления и брожения) за тот же период хранения повысилась в 1,5÷2,5 раза.
Следовательно, препарат НАНОЯГЕЛЬ-М может быть использован как биопрепарат, способствующий увеличению срока годности соков, в первую очередь соков прямого отжима, цельного молока, жидких молочных продуктов и других жидких пищевых продуктов.
Таблица 1
Содержание микроэлементов в препарате НАНОЯГЕЛЬ-М (мг/г сухой массы)
Химический элемент
Содержание в препарате НАНОЯГЕЛЬ-М
ПДК<sub>ПР</sub>, в овощах и фруктах, мг/кг
Суточное поступление с продуктами питания, мг
Са
47,66
-
0,07
Fe
23,71
50,0
6-40
Р
22,34
-
1200-3000
Mg
18,04
-
240-720
Mn
2,89
-
3,7
Zn
2,49
10,0
13
Cu
0,15
10,0
3,5
Cr
0,09
0,2
0,15
Ni
0,21
0,5
0,4
Pb
0,013
0,5
0,4-0,5
V
0,05
-
2
Sr
0,34
-
1,9