КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАПИТКА
COMPOSITION FOR FUNCTIONAL BEVERAGE

Изобретение относится к производству безалкогольных напитков, а именно к производству функционального напитка.
Известны различные питательные композиции для приготовления функциональных напитков (патент US 6036984, опубл. 14.03.2000; патент RU 2115324 C1, A23C 9/00, 23/00, 1999; патент US 6716466 B2, опубл. 25.07.2002; патент US 6207203 B1, опубл. 27.03.2001 и др.).
Известна композиция для приготовления в горячей воде сбалансированного питательного кофейного напитка, содержащая в качестве белкового компонента интактный сывороточный белок, в качестве углеводного компонента мальтодекстрин, в качестве вкусовой добавки экстракт кофе без кофеина, а также витамины и минералы. Белковый компонент составляет от 16% до 30%, углеводный компонент - от 40% до 75%, жировой компонент - от 15% до 33% энергетической ценности композиции (патент US 6036984, опубл. 14.03.2000). Композиция представляет собой агломерированный хорошо растворимый порошок. Готовый напиток рекомендован для различных категорий людей, в т.ч. для пациентов и пожилых людей, в качестве продукта, заменяющего прием пищи и удовлетворяющего потребности организма в полноценном белке и энергии.
Недостатком данного продукта является отсутствие в составе растворимых пищевых волокон (рПВ), что приводит к несбалансированности состава данной композиции, ограничивает применение в качестве заменителя пищи и снижает функциональные свойства данного продукта.
Наиболее близким по технической сущности изобретения и достигаемому результату является сухая смесь «Nahrofit coffee» («Нарофит кофе») для приготовления питательного низкокалорийного коктейля, производимая швейцарской компанией «Nahrin AG» («Марин АГ»), содержащая сухое обезжиренное молоко, молочный белок, фруктозу, масло ростков пшеницы, препарат ПНЖК омега-3, полученный из рыбьего порошка, а также экстракт кофе, модифицированный крахмал (E 1414), гуаровую камедь (E 412), ароматизатор, витамины A, B1, B2, B6, B12, C, D, E, биотин, фолиевую кислоту, никотиновую кислоту, пантотеновую кислоту, кальций, калий фосфор, магний.
Данная смесь для приготовления нутрицевтических коктейлей предназначена для широкого круга потребителей. Готовый коктейль рекомендован для употребления в качестве напитка для завтрака, в перерывах между приемами пищи, спортсменами в качестве восстановительного и легко усваиваемого фитнес-коктейля. Напиток также рекомендован для пожилых людей, детей в период ускоренного роста и для беременных как источник дополнительного сбалансированного питания, витаминов и минералов (Рекламный проспект с описанием продукта компании «Nahrin AG» («Нарин АГ») прилагается).
Недостатком прототипа является недостаточное содержание растворимых пищевых волокон: 0,1 г в 100 мл готового напитка или 0,5 г в 100 г сухой смеси, что снижает функциональные свойства готового продукта. Притом, что рекомендованная суточная доза пищевых волокон составляет 25-30 г, а признанный дефицит - 10-15 г/сутки. Таким образом, прототип не может служить источником значимого количества пищевых волокон. В качестве источника рПВ в прототипе выступает гуаровая камедь, которая является загустителем и используется для повышения вязкости готового напитка. Известно, что гуаровая камедь выполняет функцию растворимого пищевого волокна, но введение физиологически значимого количества гуаровой камеди как источника рПВ невозможно, т.к. она значительно повышает вязкость готового напитка.
Недостатком прототипа является то, что белковый компонент представлен смесью молочного белка и сухого обезжиренного молока, которое содержит достаточно высокое количество лактозы. Учитывая постоянно увеличивающееся количество людей с непереносимостью лактозы, ее значительное содержание в смеси прототипа ограничивает употребление готового напитка этой группой потенциальных потребителей.
Углеводный компонент прототипа представлен фруктозой, которая является быстро утилизируемым источником энергии, хорошо усваивается организмом и подходит для больных сахарным диабетом. Но фруктоза вследствие быстрого расщепления не дает длительного ощущения насыщения, что важно для напитков для завтрака и заменяющих прием пищи, которые предназначены для обеспечения организма питательными веществами и утоления чувства голода. Таким образом, углеводный компонент прототипа является несбалансированным.
Квота жирового компонента в прототипе, составляющая 2% от энергетической ценности смеси, слишком мала для нутрицевтического напитка для завтрака, который должен быть источником энергии и давать ощущение насыщения после употребления. Смесь содержит полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК), главным образом семейства омега-3: эйкозапентаеновую и докозогексаеновую. Но соотношение ПНЖК омега-6 и омега-3 не является оптимальным в соответствии с рекомендациями ГУ НИИ питания РАМН. В составе жирового компонента смеси отсутствуют среднецепочечные триглицериды, что ухудшает усвоение жира в кишечнике. Таким образом, другим недостатком прототипа является низкое содержание жирового компонента и несбалансированность жирно-кислотного состава смеси, что снижает пищевую ценность готового напитка.
Витаминно-минеральный состав прототипа не отражает рекомендации ГУ НИИ питания РАМН и является несбалансированным. В смеси содержится избыточное в сравнении с нормами физиологической потребности здорового человека содержание витаминов D и B12. Известно, что избыток витамина D способствует отложению кальция в сердце, сосудах и почках. Многие исследования показывают, что нецелесообразно использовать в смеси высокие дозы витаминов и минеральных веществ, превышающих рекомендуемые нормы их среднесуточного потребления, поскольку нутрицевтические напитки не являются лекарствами и предназначены для дополнения рациона. В минеральном составе смеси отсутствуют такие важные микроэлементы и минералы, как йод, железо, цинк, медь, марганец. Таким образом, недостатком прототипа является то, что содержание витаминов и минералов в смеси не сбалансировано и не отвечает принятым в РФ физиологическим нормам для здоровых людей.
Все вышесказанное снижает биологическую и пищевую ценность готового напитка, ухудшает его функциональные свойства.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение пищевой и биологической ценности готового напитка, усиление его функциональных свойств.
Технический результат достигается тем, что композиция для функционального напитка содержит белок сыворотки молока, мальтодекстрин с ДЭ 18-20, фруктозу, среднецепочечные триглицериды, порошок подсолнечного масла, порошок рапсового масел, растворимые пищевые волокна, витаминный премикс, включающий витамины A, D, E, C, B1, B2, B5, B6, B9, B12, H, K, PP, минеральный премикс, включающий Ca, P, Mg, K, Fe, Zn, Mn, Cu, J, вкусовые и ароматические добавки, загуститель при следующем содержании исходных компонентов, мас.%:
Белок сыворотки молока
15,0÷22,0
Фруктоза
8,0÷20,0
Среднецепочечные триглицериды
5,0÷15,0
Порошок рапсового масла
4,0÷12,0
Порошок подсолнечного масла
1,0÷10,0
Растворимые пищевые волокна
6,0÷10,0
Витаминный премикс
0,05÷0,09
в том числе:
A (ретинол)
0,0004÷0,0008
D (кальциферол)
0,000002÷0,000004
E (токоферол)
0,006÷0,012
B1 (тиамин)
0,00068÷0,00136
B2 (рибофлавин)
0,0008÷0,0016
B5 (пантотеновая кислота)
0,002÷0,004
B6 (пиридоксин)
0,0008÷0,0016
B12 (цианокобаламин)
0,0000012÷0,0000024
C (аскорбиновая кислота)
0,028÷0,056
H (биотин)
0,00002÷0,00004
K (филлохинон)
0,000048÷0,000096
B9 (фолиевая кислота)
0,00016÷0,00032
PP (ниацин)
0,008÷0,016
Минеральный премикс
1,99÷3,98
в том числе:
Кальций
0,5÷1,0
Магний
0,16÷0,32
Калий
1,0÷2,0
Железо
0,006÷0,012
Цинк
0,0048÷0,0096
Йод
0,00006÷0,00012
Фосфор
0,32÷0,64
Медь
0,0004÷0,0008
Марганец
0,0008÷0,0016
Вкусовая добавка
3,0÷9,0
Ароматические добавки
0,20÷3,0
Загуститель
0,3÷6,0
Мальтодекстрин с ДЭ 18-20
остальное
Продукт может представлять собой порошок или гранулированный порошок с содержанием влаги 3,0-7,0 мас.%.
Заявленный технический результат основан на использовании компонентов для получения композиции в сбалансированных количествах, обеспечивающих соотношение основных макронутриентов - носителей энергии и дефицитных микронутриентов, адекватно отражающее потребности организма здорового человека; а также на положительном комплексном синергитическом эффекте действия подобранных компонентов продукта, взятых в предложенном соотношении.
Использование концентрата сывороточных белков с повышенным содержанием максимально биодоступных сывороточных пептидов (β-лактоглобулина, α-лактальбумина, гликомакропептидов, иммуноглобулинов) позволяет улучшить биологическую ценность белкового компонента и готового напитка ввиду высокой усвояемости сывороточного белка и высокого содержания в нем ряда незаменимых аминокислот (сбалансированности аминокислотного состава). Вследствие сбалансированности состава композиции (общая энергия/ белковый азот - 23,7, небелковая энергия/ белковый азот - 17,3) белок, главным образом, используется по основному назначению - на пластические нужды. Также использование концентрата сывороточных белков с низким содержанием лактозы в противовес прототипу, содержащему сухое обезжиренное молоко с достаточно высоким количеством лактозы, позволяет употреблять готовый напиток потребителям с непереносимостью лактозы.
В качестве белкового компонента возможно использование изолята сывороточного белка или смесь концентрата и изолята сывороточного белка. Белковый компонент продукта имеет повышенную усвояемость за счет синергетического эффекта действия подобранных компонентов продукта, взятых в предложенном соотношении. Неожиданно оказалось, что совместное использование гуммиарабика или смеси гуммиарабика и фруктоолигосахаридов в качестве источника рПВ и гуаровой камеди в качестве загустителя способствует усилению пребиотических свойств напитка.
Подтверждением повышения пребиотической эффективности продукта в результате совместного использования гуммиарабика и гуаровой камеди являются результаты исследования группы взрослых здоровых людей в возрасте от 20 до 29 лет (отчет об исследовании эффективности функциональных напитков от 25.04.09). В исследовании принимали участие 10 человек (мужчины и женщины). Испытуемые в течение 21 дня два раза в сутки получали по одной порции напитка (250 мл), полученного из 50 г композиции, разведенной в воде или молоке. По окончании эксперимента испытуемые на основании дневников заполняли анкету субъективной самооценки состояния. Все испытуемые отметили улучшение пищеварения, хорошую переносимость продуктов, отсутствие каких-либо побочных эффектов, бодрое активное состояние. Систематический прием продукта способствовал улучшению белкового статуса, витаминно-минерального обмена и повышению работоспособности испытуемых.
Результаты мониторинга фактического питания россиян показали, что дефицит пищевых волокон является одним из основных нарушений пищевого статуса населения России. Рекомендуемые нормы потребления растворимых пищевых волокон составляют 6 г/сутки.
Введение в композицию растворимых пищевых волокон, представленных гуммиарабиком или смесью гуммиарабика и фруктоолигосахаридов (ФОС) при соотношении по массе от 50:50 до 70:30 соответственно, позволяет оказывать выраженный пребиотический эффект на позитивную аутофлору кишечника человека, а именно на бифидо- и лактобактерии, улучшить функционирование желудочно-кишечного тракта.
Гуммиарабик является эффективным пребиотиком и обладает уникальными функционально-технологическими свойствами (высокой растворимостью, низкой вязкостью образуемых растворов). Гуммиарабик стабилен при термообработке и в условиях кислой среды, что дает возможность использовать его в напитках с низким значением pH и гарантировать заявленное содержание пищевых волокон на протяжении всего срока годности продукта. В отличие от других волокон с низкой вязкостью, таких как олигосахариды, гуммиарабик благодаря своей полимерной природе не влияет на осмомолярность и не оказывает слабительного эффекта.
Оказалось, что смесь гуммиарабика и ФОС в предложенных соотношениях является эффективным синергетическим пребиотиком, сочетает в себе бифидогенные свойства гуммиарабика (медленный тип ферментации во всем кишечнике) и фруктоолигосахаридов (быстрый тип ферментации в верхнем отделе кишечника), обладает высокой растворимостью, низкой вязкостью образуемых растворов и более высокой устойчивостью в условиях кислой среды.
В отличие от гуаровой камеди возможно введение физиологически значимого количества гуммиарабика и смеси гуммиарабика и фруктоолигосахаридов в состав композиций для напитков без изменения их реологических и органолептических свойств.
Введение в состав питательной композиции гуммиарабика или смеси гуммиарабика и фруктоолигосахаридов в качестве источника рПВ приводит к замедлению процесса окисления жира, что дает возможность продлить срок годности композиции, а также позволяет сократить количество вносимой фруктозы, что способствует уменьшению калорийности готового напитка.
Наряду с улучшением питательных свойств введение в состав сбалансированной композиции гуммиарабика или смеси гуммиарабика и фруктоолигосахаридов также способствует улучшению органолептических показателей готового напитка: вкус становится более наполненным и насыщенным. Совместное использование гуммиарабика и гуаровой камеди положительно влияет на стабильность пены готового напитка.
Жировой компонент заявляемой композиции дополнительно содержит среднецепочечные триглицериды (СЦТГ). СЦТГ - это особая форма растительных масел, которая благодаря своим метаболическим свойствам широко используется в производстве функциональных, диетических и спортивных продуктов, в детском и клиническом питании.
Введение в продукт СЦТГ позволяет улучшить усвояемость жирового компонента и продукта в целом, особенно у потребителей с нарушенной функцией пищеварения ввиду недостаточности желчеотделения и пониженной липолитической активности. СЦТГ усваиваются более быстро по сравнению с длинноцепочечными триглицеридами (ДЦТГ); обладают высокой абсорбционной способностью даже при недостаточности панкреатической липазы или желчи; транспортируются в митохондрии без участия карнитина; улучшают всасывание кальция, магния и аминокислот; не накапливаются в жировой ткани; снижают распад мышечной ткани, способствуют сохранению белка; увеличивают чувство насыщения.
СЦТГ не содержат полиненасыщенные жирные кислоты и являются лишь энергетическим субстратом композиции, поэтому их использование в композиции необходимо сочетать с введением необходимого количества незаменимых полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), которые имеют особое физиологическое значение. В отличие от жирового компонента прототипа в заявляемой композиции вместо препарата ПНЖК омега-3, полученного из рыбьего порошка, используется порошок рапсового масла, а в качестве источника ПНЖК омега-6 используется порошок подсолнечного масла. Соотношение ПНЖК омега-6: омега-3 в жировом компоненте заявляемой композиции является оптимальным и составляет около 6:1. Порошки рапсового и подсолнечного масел также являются источником ДЦТГ.
Таким образом, жировой компонент в данном изобретении представлен смесью СЦТГ, порошков рапсового и подсолнечного масел и содержит СЦТГ в количестве 40-60%, ДЦТГ в количестве 20-50%, МНЖК и ПНЖК в количестве 10-20%. Кроме того, оказалось, что подобранный жировой компонент заметно улучшает вкус готового напитка, делает его более полным и способствует насыщению.
Состав жирового компонента заявляемой композиции подходит для использования в специализированных продуктах для фитнеса, например в фитнес-коктейлях для контроля калорийности рациона, потому что такие активные жировые ингредиенты, как линолевая кислота и СЦТГ помогают контролировать вес, уменьшая жировую массу организма.
Таким образом, в отличие от прототипа жировой компонент заявляемой композиции является сбалансированным и оказывает нормализующее действие на жировой обмен.
В отличие от прототипа углеводный компонент заявляемой композиции кроме фруктозы дополнительно содержит мальтодекстрин с декстрозным эквивалентом 18-20. Мальтодекстрин представляет собой полимер глюкозы, низкоосмолярный углевод, благодаря чему снижает осмолярность продукта и уменьшает потенциальную нагрузку на почки. Мальтодекстрин хорошо утилизируется в кишечнике, оказывает положительное влияние на его микрофлору. Важной особенностью мальтодекстрина является его медленное всасывание в кишечнике и постепенное поступление в кровь, что обеспечивает более продолжительное чувство насыщения, что важно для напитков для завтрака или заменяющих прием пищи.
В противовес прототипу витаминный и минеральный составы заявляемой композиции являются сбалансированными. В состав минерального премикса в противовес прототипу включен йод, цинк, т.к. эти микроэлементы являются дефицитными для населения многих регионов России. В составе витаминного премикса в противовес прототипу уменьшено содержание витамина D и увеличено содержание витаминов C, B1, B2, B6, фолиевой кислоты, т.к. в условиях России прежде всего эти витамины являются дефицитными, и гораздо реже витамины А, D, Е, К и РР, и практически не встречается недостаток пантотеновой кислоты и биотина.
Препараты витаминов и минеральных солей внесены в количествах, обеспечивающих удовлетворение одной порцией напитка от 20 до 40% суточной потребности здорового человека в микронутриентах в соответствии с рекомендациями ГУ НИИ питания РАМН.
Таким образом, заявляемая композиция является сбалансированной по качественному и количественному соотношению белкового, жирового и углеводного компонентов, содержит дефицитные растворимые пищевые волокна, витамины и минеральные вещества, что обеспечивает оптимальное использование белков, жиров, углеводов. Наличие сбалансированного витаминного и минерального премикса улучшает усвояемость белкового компонента, а также создает совместно с пребиотиком оптимальные условия для роста позитивной микрофлоры.
Напитки, полученные из композиции, благодаря введению растворимых пищевых волокон способствуют нормализации микрофлоры кишечника и улучшению пищеварения и состояния организма в целом.
Композицию получают сухим смешиванием компонентов в смесителях, применяемых в пищевой промышленности.
Пример 1. Для приготовления композиции компоненты используют в следующем соотношении по мас.%:
Белок сыворотки молока
16,51
Фруктоза
16,55
Среднецепочечные триглицериды
7,00
Порошок рапсового масла
6,74
Порошок подсолнечного масла
2,37
Растворимые пищевые волокна: гуммиарабик
8,43
Витаминный премикс, в том числе:
0,07
A (ретинол)
0,0006
D (кальциферол)
0,000003
E (токоферол)
0,009
B1 (тиамин)
0,00102
B2 (рибофлавин)
0,0016
B5 (пантотеновая кислота)
0,003
B6 (пиридоксин)
0,0012
B12 (цианокобаламин)
0,0000024
C (аскорбиновая кислота)
0,042
H (биотин)
0,00003
K (филлохинон)
0,000072
B9 (фолиевая кислота)
0,00032
PP (ниацин)
0,012
Минеральный премикс, в том числе:
2,91
Кальций
0,75
Магний
0,16
Калий
1,5
Железо
0,012
Цинк
0,0072
Йод
0,00009
Фосфор
0,48
Медь
0,0006
Марганец
0,0012
Вкусовая добавка: экстракт кофе без кофеина
4,79
Ароматическая добавка
0,38
Загуститель: гуаровая камедь
0,57
Мальтодекстрин с ДЭ 18
остальное
Примеры 2-3. Для приготовления композиций в соответствии с примерами 2-3 компоненты берутся в следующем соотношении по мас.%:
Пример 2
Пример 3
Белки сыворотки молока
15,00
22,00
Фруктоза
20,0
8,00
Среднецепочечные триглицериды
15,00
5,00
Порошок рапсового масла
4,0
12,0
Порошок подсолнечного масла
1,0
10,0
Растворимые пищевые волокнаСмесь гуммиарабика и фруктоолигосахаридов при соотношении по массе 50:50
10,0
Смесь гуммиарабика и фруктоолигосахаридов при соотношении по массе 70:30
6,0
Витаминный премикс, в том числе:
0,05
0,09
A (ретинол)
0,0004
0,0008
D (кальциферол)
0,000002
0,000004
E (токоферол)
0,006
0,012
B1 (тиамин)
0,00068
0,00136
B2 (рибофлавин)
0,0008
0,0016
B5 (пантотеновая кислота)
0,002
0,004
B6 (пиридоксин)
0,0008
0,0016
B12 (цианокобаламин)
0,0000012
0,0000024
C (аскорбиновая кислота)
0,028
0,056
H (биотин)
0,00002
0,00004
K (филлохинон)
0,000048
0,000096
B9 (фолиевая кислота)
0,00016
0,00032
PP (ниацин)
0,008
0,016
Минеральный премикс, в том числе:
1,99
3,98
Кальций
0,5
1,0
Магний
0,16
0,32
Калий
1,0
2,0
Железо
0,006
0,012
Цинк
0,0048
0,0096
Йод
0,00006
0,00012
Фосфор
0,32
0,64
Медь
0,0004
0,0008
Марганец
0,0008
0,0016
Вкусовая добавка:
Порошок клубники
9,0
-
Какао-порошок
-
3,0
Ароматические добавки
0,2
3,0
Загуститель:
Крахмал холодного набухания
6,0
-
λ-Каррагинан
-
0,3
Мальтодекстрин с ДЭ 20
остальное
остальное
Сухой продукт, полученный согласно примерам 1-3, представляет собой мелкий порошок (допускается наличие легко рассыпающихся при механическом воздействии комочков), с включениями частичек экстракта кофе или другой вкусовой добавки, с ароматом, определяемым видом используемых вкусоароматических добавок. Продукт хорошо растворим в воде, в восстановленном виде представляет однородную жидкость без осадка.
Напитки, полученные из предложенной композиции, рекомендованы для употребления в качестве напитка для завтрака; для употребления между основными приемами пищи для утоления чувства голода; для удовлетворения потребностей в питательных веществах потребителей, не получающих адекватного питания из своего ежедневного рациона; для людей, ведущих мобильный и активный образ жизни, занимающихся фитнесом и спортом, с целью повысить их работоспособность, активизировать процесс восстановления после физической нагрузки и др.
Создание данной композиции позволяет не только расширить ассортимент сухих сбалансированных питательных композиций для функциональных напитков, а также повышает в 1,5 раза пищевую и биологическую ценность готового продукта по сравнению с существующими композициями.