СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРИРОВАННОГО ЖИДКОГО ПИЩЕВОГО ПРОДУКТА
METHOD OF PRODUCING CONCENTRATED LIQUID FOOD PRODUCT

Область техники
Настоящее изобретение относится к способу получения концентрированного жидкого пищевого продукта, имеющего рН менее 3, из раствора или концентрата или экстракта, имеющего показатель по шкале Брикса более 20°.
Уровень техники
[0001] Ферментативное превращение сахара в кислоты с помощью углеводоксидазы и каталазы находит много технологических применений, в частности, в пищевой промышленности. В некоторых применениях используют углеводоксидазу для удаления кислорода из пищевого продукта с целью сохранения его качества. В других применениях требуется снижение содержания сахара в пищевом продукте.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
[0002] Ферментативное превращение сахара в кислоты включает реакцию окисления/восстановления, катализируемую углеводоксидазой, в которой кислород выступает в качестве акцептора электронов. Кислород восстанавливается до перекиси водорода (НО): сахар + О + НО → сахарные кислоты + НО. Фермент каталаза катализирует реакцию: НО→НО+½O.
[0003] Если требуется образование достаточного количества кислот, добавление каталазы необходимо для удаления перекиси водорода, которая является ингибитором углеводоксидазы. Также требуется непрерывная подача кислорода в реакционную среду, поскольку кислород расходуется в ходе реакции. На основе указанного количества кислорода можно определить оптимальное время инкубации для процесса.
2
2
2
2
2
[0004] Хорошо изученная углеводоксидаза представляет собой глюкозооксидазу (КФ 1.1.3.4, ГО). Глюконовая кислота может быть получена путем превращения глюкозы в глюконовую кислоту с применением глюкозооксидазы (ГО). Это происходит посредством образования глюконо-δ-лактона в водной среде при доступе кислорода. Кроме того, в результате реакции образуется НО, которая эффективно ингибирует ГО даже при очень низких концентрациях. По этой причине обычно ГО применяют в комбинации с ферментом каталазой (КФ 1.11.1.6, КАТ), которая способна превращать HO в HO и кислород (Miron et al., 2004, Wong et al., 2008).
2
2
2
2
2
2
2
2
Реакция, катализируемая ГО: глюкоза + О + HO → глюконовая кислота + 2HO и КАТ: HO→HO+½O.
[0005] Вследствие образования кислоты процесс ферментативной реакции обычно ограничен последующим понижением величины pH, приводящим в конечном счете к инактивации фермента, если не добавляют буферные вещества (Miron et al., 2004). Таким образом, в биотехнологических применениях ферментативного получения глюконовой кислоты с помощью ГО и КАТ pH в общем случае стабилизируют в пределах диапазона, оптимального для активности фермента, путем добавления буферных веществ или основных веществ для достижения максимальных скоростей превращения, таких как, например, указанные в WO-A-9635800 и DE-A-2214442.
[0006] В большинстве готовых к употреблению напитков (например, безалкогольных напитков, ферментированных напитков) содержание кислоты, а также соотношение сахар/кислота должны находиться в заданном узком диапазоне для достижения приемлемого или даже оптимизированного вкусового ощущения. В случае готовых к употреблению напитков оптимальное соотношение сахар/кислота может быть достигнуто путем получения достаточных количеств кислоты при оптимальных условиях реакции с помощью углеводоксидазы.
[0007] Несмотря на то, что во многих применениях ГО используют умеренные концентрации глюкозы, высококонцентрированные растворы глюкозы также подходят в качестве субстрата. В концентратах напитков, из которых вышеупомянутые готовые к употреблению напитки могут быть получены путем разбавления водой, концентрация кислоты (а также содержание сахара и всех других ингредиентов) в несколько раз выше по сравнению с готовыми к употреблению напитками, что приводит к намного более низкому pH концентратов по сравнению с готовыми к употреблению напитками, получаемыми из них.
[0008] При рекомендуемых оптимальных условиях реакции (рекомендуемой температуре и/или диапазоне pH) не представляется возможным образование достаточных количеств глюконовой кислоты, требуемой для концентрата напитка, пока величина pH остается слишком низкой, чтобы получить дополнительную ферментативную активность. По этой причине при таком применении прибегают к добавлению буферного или основного вещества с целью поддержания pH концентрата постоянным и в пределах диапазона, оптимального для активности фермента. Однако в случае напитков применение буферов или оснований для поддержания pH в пределах оптимального диапазона не всегда целесообразно из-за возможного негативного вкусового ощущения.
[0009] Для коммерческих препаратов ГО рекомендуемым условием реакции с точки зрения величины pH является pH в диапазоне от 4 до 7 независимо от происхождения фермента. Как и любой другой фермент, ГО различного происхождения могут отличаться по своей структуре и, следовательно, оптимальным для них условиям (Miron et al., 2004). ГО в основном вырабатывается подвидами Aspergillus или Penicillium. Почти все препараты ГО, доступные на рынке, получены из Aspergillus Niger (Handbook of Food Enzymology). Для ГО из Aspergillus Niger pH, соответствующий максимальной стабильности, как было обнаружено, составляет примерно 5,5 (Miron et al., 2004). При pH ниже 3 период полужизни коммерческой ГО из Aspergillus Niger, как было обнаружено, составляет менее 20 минут в условиях анализа (Hatzinikolaou et al., 1996). Оптимальная температура для ГО из различных микробных источников, как сообщалось, составляет между 25°C-60° C (Gibson et al., 1964, Wong et al., 2008, Bankar et al., 2009). Таким образом, как правило, сдвиг условий реакции от оптимальных практически полностью останавливает реакцию.
2
2
[0010] В некоторых патентах описано совместное применение ГО/КАТ для получения глюконовой кислоты в напитках. Например, в WO-A-2010106170 описано применение ГО для получения кислого напитка. Авторами предложены температуры реакции между 25°C и 45°C и добавление основания для поддержания pH на подходящем постоянном значении между 3,0 и 9,0 для увеличения выхода глюконовой кислоты. В ЕР-А-0017708 предложено применение температур реакции от 0°С до 10°С для получения глюконовой кислоты с помощью комбинации иммобилизованных ГО/КАТ. Заявители особо подчеркивают, что величина рН должна оставаться постоянной в пределах оптимального диапазона pH 4-7, например, путем автоматического добавления NaOH в ходе процесса. WO-A-97/24454 относится к получению глюконовой кислоты из глюкозы. Авторами также предложено поддержание pH раствора глюкозы от примерно 5 до примерно 7. В WO-A-03/031635 описано образование глюконата кальция путем превращения глюкозы в глюконовую кислоту в присутствии кальциевого основания, такого как оксид кальция, гидроксид кальция и/или карбонат кальция, которое нейтрализует глюконовую кислоту и служит в качестве источника кальция. Таким образом, способы, описанные в указанных заявках, включают работу при условиях, оптимальных для активности ферментов, достигаемых путем поддержания pH с помощью буфера для предотвращения ингибирования из-за низких значений pH. В WO-A-2009016049 описан способ блокирования реакций окисления в пищевых продуктах путем образования мальтобионата из крахмала или мальтозы в ходе ферментативного процесса. Мальтоза превращается в мальтобионат в присутствии углевод оксидаз, таких как альдозооксидаза, целлобиозооксидаза, пиранозооксидаза и гексозооксидаза. Кроме того, может быть добавлена каталаза для удаления нежелательной НО.
[0011] Соответственно, целью настоящего изобретения является устранение недостатков, отмеченных выше, и обеспечение способа получения концентрированного жидкого пищевого продукта, содержащего достаточное количество кислот, без добавления ухудшающих вкус буферных или основных веществ, которые контролируют pH в ходе процесса окисления сахаров.
Подробное описание изобретения
[0012] Указанная задача решена с помощью способа в соответствии с п.1 или 3 формулы изобретения. Согласно настоящему изобретению также предложены концентрированный жидкий пищевой продукт по п.16 и готовая питьевая композиция по п.17 формулы изобретения.
[0013] Настоящее изобретение основано на обнаружении того факта, что когда углеводоксидазу и каталазу применяют для получения кислот в некоторых концентратах напитков при условиях, сдвинутых далеко от условий, оптимальных для активности ферментов с точки зрения pH (например, 2-3) и температуры (например, 0-20°C), фермент по-прежнему способен обеспечивать образование кислот в значительных количествах.
[0014] Авторами настоящего изобретения разработан способ получения концентрированного жидкого пищевого продукта, имеющего pH менее 3, предпочтительно pH менее 2,5, без добавления буферных или основных веществ. Способ согласно настоящему изобретению включает обработку сахаросодержащего раствора, имеющего показатель по шкале Брикса более 20°, углеводоксидазой и каталазой.
[0015] Другой вариант реализации настоящего изобретения относится к способу получения концентрированного жидкого пищевого продукта, включающему обработку по меньшей мере одного жидкого концентрата сока и/или по меньшей мере одного экстракта из фруктов, ягод, овощей, трав, орехов, специй, грибов, злаков или сельскохозяйственных продуктов, причем, указанный концентрат или экстракт имеет показатель по шкале Брикса более 20°, углеводоксидазой и каталазой без подведения pH до или во время обработки путем добавления буферных веществ или основных веществ с получением концентрированного жидкого пищевого продукта, конечная величина pH которого ниже 3.
[0016] “Жидкий концентрат сока” получают путем селективного удаления воды из сока до тех пор, пока количество воды, остающейся в концентрате, не будет составлять от 20 до 80% по массе из расчета на жидкий концентрат сока. Термин “экстракт” применяют репрезентативно для всех продуктов, которые получают посредством экстракции растворителем, такой как мацерация или перколяция. Концентрат или экстракт получают из фруктов, ягод, овощей, трав, орехов, специй, грибов, злаков или растительных продуктов. Примеры, таким образом, приведены выше. Получение жидких концентратов сока является обычной практикой и хорошо известно специалистам в данной области техники. Оно может быть осуществлено любым способом, в результате которого сок характеризуется более высоким значением показателя по шкале Брикса. Примеры распространенных способов концентрирования представляют собой фильтрование и упаривание. Термины “жидкий концентрат сока” и “экстракт” также относятся к экстрагируемым водой растворимым твердым веществам, концентратам фруктовых соков, сокам с мякотью и пюре.
[0017] Раствор концентрата или экстракта, применяемый в соответствии со способом согласно настоящему изобретению, содержит сахар. В контексте настоящего изобретения термин “сахар” представляет собой общий термин для сладких на вкус сахаридов, смесей указанных сладких на вкус сахаридов и их водных растворов. Подходящие сахара включают мальтозу, лактозу, глюкозу, гексозу, гидролизованный концентрат сахарозы, инвертный сахарный сироп, сироп глюкозы, натуральный фруктовый сахар из фруктового сока и концентрата фруктового сока (например, Fruit-up). Предпочтительными сахарами являются глюкоза, лактоза и гексоза, из которых глюкоза является наиболее предпочтительной.
[0018] В предпочтительном варианте реализации в сочетании с любыми из выше- или нижеописанных вариантами реализации раствор, применяемый согласно настоящему изобретению, дополнительно содержит по меньшей мере один компонент, выбранный из группы, состоящей из фруктов, ягод, овощей, трав, орехов, специй, грибов, злаков (зерновых культур) и растительных продуктов.
[0019] Подходящие фрукты представляют собой, например, яблоко, маракуйю, грушу, персик, сливу, абрикос, нектарин, виноград, вишню, лимон, лайм, мандарин, танжерин, апельсин, грейпфрут, помидор, огурец, ананас, гранат, киви, манго, папайю, банан, арбуз, мускусную дыню, ацеролу, королек, плод рожкового дерева, черимойю, цитрусовые, питайю, инжир, гуаву, белую мускатную дыню, восточную хурму, личи, мангостин, дыню, мирабель, маслины, перец, физалис, опунцию, тыкву, айву, карамболу.
[0020] Подходящие ягоды представляют собой, например, клюкву, смородину, малину, крыжовник, ежевику, чернику, клубнику, асаи, аронию, черную смородину, бойзенову ягоду, бузину, ягоду дерезы, бруснику, тутовую ягоду, красную смородину, шиповник, рябину, облепиху, терновую ягоду, боярышник и лесные ягоды.
[0021] Подходящие овощи представляют собой, например, картофель, салат, сельдерей, шпинат, капусту, кресс-салат, ревень, морковь, свеклу, спаржу, красную свеклу, брокколи, цикорий, фенхель, хрен, лук-порей, лук репчатый, горох и шпинат.
[0022] Подходящие травы представляют собой, например, одуванчик, алоэ вера, фенхель, гинкго, зеленый чай, гибискус, мальву, ройбуш, листья и чай.
[0023] Подходящие орехи представляют собой, например, кокос, каштан, миндаль, кешью, фундук, макадамию, арахис, орех пекан, кедровый орех, фисташки, грецкий орех.
[0024] Подходящие специи представляют собой, например, корицу, имбирь, лакрицу и ваниль.
[0025] Подходящие злаки представляют собой, например, ячмень, льняное семя, отруби, маис, просо, овес, рис, рожь, пшеницу, кукурузу и солод.
[0026] Подходящие растительные продукты представляют собой, например, бобы, какао, кассию, кофе, женьшень, гуарану, мед, чечевицу, лотос, мак, подсолнечник, сою и тамаринд.
[0027] Кроме того, подходящими компонентами являются водные экстракты, соки с мякотью, части, пюре и ферментированные части, полученные из описанных выше фруктов, ягод, овощей, трав, орехов, специй, грибов и злаков. Предпочтительные компоненты представляют собой травы, ферментированные злаки и ферментированные фрукты, из которых травы являются наиболее предпочтительными.
[0028] В предпочтительном варианте реализации в сочетании с любыми из выше- или нижеописанных вариантами реализации изобретения по меньшей мере один компонент, выбранный из группы, состоящей из фруктов, ягод, овощей, трав, орехов, специй, грибов, злаков (зерновых культур) и растительных продуктов, может быть добавлен к концентрированному жидкому пищевому продукту после обработки углеводоксидазой и каталазой.
[0029] В сочетании с любыми из выше- или нижеописанных вариантами реализации раствор, или концентрат, или экстракт, применяемый в соответствии с настоящим изобретением, имеет показатель по шкале Брикса более 20°, предпочтительно показатель по шкале Брикса по меньшей мере 25°, более предпочтительно показатель по шкале Брикса по меньшей мере 30° и наиболее предпочтительно показатель по шкале Брикса по меньшей мере 35°.
[0030] Термин “показатель по шкале Брикса” (градусы Брикса) относится к единице, представляющей содержание сахара в растворе. Один градус Брикса соответствует 1 грамму сахара в 100 граммах раствора и, таким образом, представляет концентрацию сахара в растворе в виде массовой концентрации в процентах (% мас./мас.). Градус Брикса (°Вх), как правило, измеряют с помощью рефрактометра.
[0031] В соответствии со способом, согласно настоящему изобретению, раствор, или концентрат, или экстракт обрабатывают углеводоксидазой. Термин “углеводоксидаза” относится к оксидоредуктазе, которая имеет субстратную специфичность по отношению к углеводам. Оксидоредуктазы представляют собой ферменты, катализирующие перенос электронов от одной молекулы к другой. Оксидазы принадлежат к ферментам класса оксидоредуктаз. Если не предполагают иное, ферменты, описанные ниже и во всем тексте заявки, являются изолированными ферментами с кофакторами, если последние необходимы.
2
2
2
2
[0032] Одной категорией оксидоредуктаз, подходящих для применения согласно настоящему изобретению, являются углеводоксидазы, которые катализируют реакцию окисления/восстановления с участием молекулярного кислорода (O) в качестве акцептора электронов. В этих реакциях кислород восстанавливается до воды (НО) или перекиси водорода (HO).
n
2
[0033] В частности, углеводоксидазы, которые катализируют превращение глюкозы в глюконо-δ-лактон, мгновенно разлагающийся в воде с образованием соответствующих альдоновых кислот. Процесс протекает с образованием перекиси водорода. Альдоновая кислота представляет собой любое соединение семейства сахарных кислот, полученное путем окисления альдегидной функциональной группы альдозы с образованием карбоксильной функциональной группы. Таким образом, их общей химической формулой является НООС-(СНОН)-CHOH. Альдоновые кислоты включают, например, глюконовую кислоту.
[0034] Ферменты углеводоксидазы превращают сахара в растворе, или в концентрате, или в экстракте в их соответствующие сахарные кислоты. Ряд подходящих углеводоксидаз, способных превращать сахар в сахарные кислоты, известен и доступен специалисту в данной области техники. Примерами таких углеводоксидаз являются глюкозооксидаза (КФ 1.1.3.4), лактозооксидаза, целлобиозооксидаза (КФ 1.1.99.18), пиранозооксидаза (КФ 1.1.3.10) и гексозооксидаза (КФ 1.1.3.5). Глюкозооксидаза, гексозооксидаза и лактозооксидаза являются предпочтительными, из которых глюкозооксидаза является наиболее предпочтительной.
[0035] Количество применяемой оксидазы в общем случае будет зависеть от конкретных технических требований и от конкретного фермента. Количество добавляемой оксидазы предпочтительно достаточно для достижения нужной степени превращения сахара в его кислоту в течение заданного периода времени. Как правило, достаточно добавление углеводоксидазы в диапазоне от 500 до 50000 миллионных долей (м.д.) на кг сахара, в частности, от 2000 до 20000 м.д. на кг сахара, а еще конкретнее от 5000 до 15000 м.д. на кг сахара.
[0036] В предпочтительном варианте в сочетании с любыми из выше- или нижеперечисленных вариантами реализации изобретения активность углеводоксидазы составляет от 1000 единиц/г до 50000 единиц/г, более предпочтительно от 1650 единиц/г до 10000 единиц/г, в частности, 10000 единиц/г. В частности, предпочтительный фермент представляет собой глюкозооксидазу с активностью от 1650 единиц/г до 10000 единиц/г.
-9
[0037] Активность фермента измеряют в “единицах/г”, где 1 единицу определяют как количество фермента, которое превращает 1 микромоль субстрата в минуту, т.е. 1 единица = 1 мкмоль/мин при стандартных условиях анализа, т.е. при оптимальных условиях с точки зрения pH и температуры. Другой единицей измерения каталитической активности фермента является “катал”, 1 катал = 1 моль/с, 1 единица = 16,67×10 катал. Активность фермента, приводимая в настоящей заявке, относится к активности ферментных препаратов, в которых чистый фермент смешан с веществом носителя, таким как мальтодекстрин.
2
2
[0038] В соответствии со способом согласно настоящему изобретению каталазу (КФ 1.11.1.6) добавляют в сочетании с любыми из выше- или нижеописанных вариантами реализации изобретения. Каталазу добавляют для предотвращения лимитирования реакции, опосредованной углеводоксидазой, и для удаления нежелательной НО в конечном продукте. Как описано выше, углеводоксидаза зависит от наличия кислорода, но катализирует образование перекиси водорода. Преимущество добавления каталазы в способе согласно настоящему изобретению заключается в том, что углеводоксидаза снабжается кислородом и в то же время удаляется перекись водорода, обладающая сильными окислительными свойствами.
[0039] В предпочтительном варианте в сочетании с любыми из выше- или нижеперечисленных вариантами реализации активность каталазы составляет от 10000 единиц/г до 100000 единиц/г, более предпочтительно от 16500 ед/г до 65000 единиц/г, в частности, 25000 единиц/г.
2
2
[0040] В одном варианте реализации изобретения углеводоксидазу и каталазу добавляют одновременно. В другом варианте реализации ферменты добавляют в разные моменты времени, например, углеводоксидазу добавляют первой и через некоторое время добавляют каталазу. Однако в последнем случае придется считаться с образуемой НО, которая может испортить жидкий концентрат напитка, а также уменьшить активность ферментов.
2
2
2
2
2
2
[0041] В сочетании с любыми из выше- или нижеописанных вариантами реализации каталазу добавляют в количестве, которое снижает концентрацию НО по сравнению с аналогичным процессом без применения каталазы. Предпочтительно, количество каталазы, добавляемое во время процесса, описанного в настоящей заявке, представляет собой количество, достаточное для уменьшения количества НО по меньшей мере на 25%, 50%, 75%, 85% или 95% при сопоставлении со сравнительным контрольным процессом, в котором единственное сравнительное различие состоит в том, что каталазу не добавляют, еще более предпочтительно, количество каталазы, добавляемое во время процесса, описанного в настоящей заявке, представляет собой количество, достаточное для уменьшения количества НО на 100% при сопоставлении со сравнительным контрольным процессом, в котором единственное сравнительное различие состоит в том, что каталазу не добавляют. Предпочтительно, каталазу добавляют в количестве, которое также улучшает степень превращения сахаров в их кислоты.
[0042] Соотношение применяемых количеств оксидазы и каталазы в общем случае будет зависеть от конкретных технологических требований и от удельной активности фермента (единицы на грамм) выбранного ферментного препарата. Оно может быть определено и адаптировано для способа согласно настоящему изобретению специалистом в данной области техники. Удельные активности фермента могут варьировать для различных ферментных препаратов, но находятся в определенном диапазоне, из которого специалист в данной области техники может вывести оптимизированные соотношения оксидазы и каталазы в м.д. на кг субстрата (сахара). С учетом этого, соотношения активностей оксидазы и каталазы должны находиться в диапазоне от 1:1 до 1:100.
[0043] Обработку раствора, или концентрата, или экстракта проводят в условиях, допускающих превращение сахаров в сахарные кислоты под действием углеводоксидазы. Такие условия включают температуру, pH, характеристики углеводоксидазы и каталазы.
[0044] В предпочтительном варианте реализации в сочетании с любыми из выше- или нижеописанных вариантами реализации pH концентрированного жидкого пищевого продукта не поддерживают с помощью буфера или не подводят иным образом в ходе процесса, например, посредством добавления щелочи (основания) или буферов в ходе процесса или, например, посредством частичного удаления образующейся кислоты из реакционной среды.
2
2
3
3
2
2
3
2
3
4
2
3
4
3
3
[0045] Вещества, способные нейтрализовать образующуюся кислоту, не добавляют в способе согласно настоящему изобретению, например, при обработке раствора, или концентрата, или экстракта оксидазой и каталазой не добавляют основания, такие как Ca(ОН), KOH, NaOH, Mg(OH), CaCO, MgCO, Mg(OH), NaCO, KCO, (NH)CO и NHOH, NaHCO, KHCO.
[0046] Вещества, способные проявлять буферное действие на образующуюся кислоту, не добавляют в способе согласно настоящему изобретению, например, до или во время обработки раствора, или концентрата, или экстракта оксидазой и каталазой не добавляют буферные вещества, такие как натрий-фосфатный буфер, карбонатный буфер, сульфатный буфер, лактатный буфер и цитратный буфер.
[0047] В сочетании с любыми из выше- или нижеописанных вариантами реализации раствор, или концентрат, или экстракт, имеющий показатель по шкале Брикса более 20°, может дополнительно содержать воду, концентрат фруктового сока, загуститель, краситель, стабилизатор, эмульгатор, подсластитель, высокоинтенсивный подсластитель, экстракты из свежих или ферментированных растений или частей растений и экстракты из свежих или ферментированных фруктов, ягод, овощей, трав, орехов, специй, грибов и злаков. Они могут служить, например, в качестве веществ, обеспечивающих цвет и вкус.
[0048] В соответствии с настоящим изобретением, термин “ароматизатор” относится к ароматизаторам, получаемым из съедобной репродуктивной части семенного растения, в частности растения, имеющего сладкую мякоть, связанную с семенами, например, яблока, апельсина, лимона, лайма. Термин также включает ароматизаторы, получаемые из частей растения, отличного от фруктов, например, ароматизаторы, получаемые из орехов, коры, корней и листьев. Также в рамки этого термина включены ароматизаторы, получаемые синтетическим способом для имитации ароматизаторов, получаемых из природных источников. Примеры вкусовых агентов включают ароматизаторы на основе колы, чая, корицы, душистого перца, гвоздики, ароматизаторы на основе кофе, ароматизаторы на основе цитрусовых, включая ароматизаторы апельсина, танжерина, лимона, лайма и грейпфрута. Множество других фруктовых ароматизаторов могут также быть применены, такие как яблочный, виноградный, вишневый, ананасовый, кокосовый и т.п. Фруктовые соки, в том числе сок апельсина, лимона, танжерина, лайма, яблока и винограда, могут быть применены в качестве вкусового агента.
[0049] Подходящие стабилизаторы, красители, подсластители и ароматизаторы представляют собой яблоко, маракуйю, клюкву, грушу, персик, сливу, абрикос, нектарин, виноград, вишню, смородину, малину, крыжовник, ежевику, чернику, клубнику, лимон, лайм, мандарин, танжерин, апельсин, грейпфрут, картофель, помидор, салат, сельдерей, шпинат, капусту, кресс-салат, одуванчик, ревень, морковь, свеклу, огурец, ананас, кокос, гранат, киви, манго, папайю, банан, арбуз, мускусную дыню или чай, ячмень, льняное семя, отруби, маис, просо, овес, рис, рожь, пшеницу, кукурузу, чечевицу, солод, асаи, ацеролу, алоэ вера, яблоко, абрикос, аронию, спаржу, банан, бобы, свеклу, красную свеклу, черную смородину, ежевику, королек, чернику, бойзенову ягоду, брокколи, капусту, какао, мускусную дыню, плод рожкового дерева, морковь, кассию, сельдерей, одуванчик, черимойю, вишню, каштан, корицу, цитрусовые, кокос, кофе, чай, клюкву, огурец, смородину, питайю, бузину, цикорий, фенхель, инжир, имбирь, гинкго, женьшень, ягоду дерезы, крыжовник, виноград, грейпфрут, гуарану, гуаву, гибискус, мед, белую мускатную дыню, хрен, восточную хурму, киви, лук-порей, лимон, салат, лайм, бруснику, лакрицу, лотос, личи, мальву, мандарин, танжерин, манго, мангостин, дыню, мирабель, тутовую ягоду, нектарин, миндаль, кешью, фундук, макадамию, арахис, орех пекан, кедровый орех, фисташки, картофель, грецкий орех, маслины, лук репчатый, апельсин, папайю, перец, маракуйю, горох, персик, грушу, физалис, ананас, сливу, гранат, мак, опунцию, тыкву, айву, малину, красную смородину, ревень, ройбуш, шиповник, рябину, шпинат, облепиху, терновую ягоду, сою, карамболу, клубнику, подсолнечник, тамаринд, танжерин, помидор, ваниль, кресс-салат, арбуз, боярышник, лесные ягоды.
[0050] Предпочтительно, обработку начинают при температуре от 10°C до 30°C, и температуру снижают в ходе процесса до 0°C -10°С, как только pH становится ниже 4. pH обычно измеряют с помощью pH-метра.
[0051] Также, в течение всего процесса обработки можно поддерживать постоянную температуру между 0°C и 30°С. Предпочтительная постоянная температура составляет от 1°C до 10°С, а наиболее предпочтительная постоянная температура составляет от 2°C до 6°С.
[0052] Согласно способу получения концентрированного жидкого пищевого продукта в соответствии с настоящим изобретением, обработка может быть проведена несколько раз. Таким образом, обработку раствора, или концентрата, или экстракта углеводоксидазой и каталазой можно повторять несколько раз до тех пор, пока не образуется достаточное количество кислоты с достижением pH ниже 3, предпочтительно с достижением pH ниже 2,5.
[0053] Подходящее время обработки (инкубации) должно обеспечивать требуемую степень превращения сахаров в кислоты. Возможны единственная обработка (инкубация) или несколько обработок раствора, или концентрата, или экстракта углеводоксидазой и каталазой. Как правило, подходящее время для единственной обработки (инкубации) выбирают из диапазона от 1 часа до 5 дней, предпочтительно от 10 часов до 4 дней, наиболее предпочтительно от 36 часов до 3 дней. Как правило, подходящее время для нескольких обработок (инкубации) выбирают из диапазона от 1 дня до 21 дня.
[0054] Особенно предпочтительный способ получения концентрированного жидкого пищевого продукта включает обработку раствора, или концентрата, или экстракта, содержащего глюкозу и чай, при этом указанный раствор, или концентрат, или экстракт имеет показатель по шкале Брикса 35° или выше, глюкозооксидазой и каталазой без подведения pH до или во время обработки путем добавления буферных веществ или основных веществ с получением концентрированного жидкого пищевого продукта, конечная величина pH которого ниже 2,5.
[0055] Обработку можно проводить при постоянной подаче кислорода путем накачки воздуха в обрабатываемый раствор, или концентрат, или экстракт. Может быть применено любое обычное устройство для накачки воздуха.
[0056] Приемлемо проведение обработки при любом сочетании вышеупомянутых условий, т.е. температурных условий, первоначального содержания сахара в растворе, или концентрате, или экстракте, и последовательных обработок раствора, или концентрата, или экстракта углеводоксидазой и каталазой при условии, что значения этих параметров попадают в соответствующие указанные выше диапазоны (например, температура 0-30°C, показатель по шкале Брикса более 20°), а полученный концентрированный жидкий пищевой продукт имеет требуемую кислотность, при значении pH ниже 3. Комбинации, которые приводят к коротким периодам инкубации, упрощению способа с точки зрения проводимых этапов и экономической эффективности, являются предпочтительными.
[0057] Предпочтительно, концентрированный жидкий пищевой продукт содержит активные заквасочные культуры, которые применяют для ферментационных целей. Активная заквасочная культура представляет собой микробиологическую культуру, которая фактически выполняет ферментацию. Эти закваски обычно состоят из среды для культивирования, такой как зерна, семена или питательные жидкости, которые были хорошо засеяны колониями микроорганизмов, применяемых для ферментации. Подходящие активные заквасочные культуры выбраны из группы семейств Lactobacillaceae, Bifidobacteriaceae, Acetobacteraceae, Rhizopus, Aspergillus, Candidia, Geotrichum, Penicillium и Saccharomyces, в которой подвиды Gluconobacter семейства Acetobacteraceae являются предпочтительными.
[0058] В предпочтительном варианте реализации в сочетании с любыми из выше- или нижеперечисленных вариантами реализации согласно способу в соответствии с настоящим изобретением концентрированный жидкий пищевой продукт последовательно обрабатывают активной заквасочной культурой для ферментационных целей. Подходящие активные заквасочные культуры выбраны из группы семейств Lactobacillaceae, Bifidobacteriaceae, Acetobacteraceae, Rhizopus, Aspergillus, Candidia, Geotrichum, Penicillium и Saccharomyces, в которой подвиды Gluconobacter семейства Acetobacteraceae являются предпочтительными. Более предпочтительно, активная заквасочная культура выбрана из группы Saccharomyces. Особенно предпочтительно, активная заквасочная культура представляет собой Saccharomyces cerevisiae.
[0059] Другой вариант реализации настоящего изобретения представляет собой концентрированный жидкий пищевой продукт, получаемый посредством способа согласно настоящему изобретению.
[0060] Другой вариант реализации настоящего изобретения представляет собой готовую питьевую композицию, содержащую разбавитель и концентрированный жидкий пищевой продукт, полученный посредством способа согласно настоящему изобретению.
[0061] Подходящими разбавителями являются вода (включая газированную воду), фруктовый сок и/или дополнительные вещества из группы стабилизаторов, красителей, подсластителей, загустителей и ароматизаторов.
[0062] В соответствии с настоящим изобретением, термин “фруктовый сок”, подходящий в качестве разбавителя, относится к цитрусовым и нецитрусовым сокам, включая овощные соки. Фруктовый сок может быть получен в виде сока, приготовленного из, например, яблока, маракуйи, клюквы, груши, персика, сливы, абрикоса, нектарина, винограда, вишни, смородины, малины, крыжовника, ежевики, черники, клубники, лимона, лайма, мандарина, танжерина, апельсина, грейпфрута, картофеля, помидора, салата, сельдерея, шпината, капусты, кресс-салата, одуванчика, ревеня, моркови, свеклы, огурца, ананаса, кокоса, граната, киви, манго, папайи, банана, арбуза и мускусной дыни. Термин “фруктовый сок” также относится к экстрагируемым водой растворимым твердым веществам, концентратам фруктовых соков, сокам с мякотью и пюре.
[0063] Другой вариант реализации настоящего изобретения представляет собой применение концентрированного жидкого пищевого продукта, полученного посредством способа согласно настоящему изобретению, для получения готовой питьевой композиции.
[0064] Следующие примеры описывают конкретные варианты реализации настоящего изобретения.
Примеры
Пример 1: Скорость образования глюконовой кислоты при различных температурах
[0065] В этом примере образцы 1 л подслащенной смеси чая (40° Брикса) обрабатывали 1000 м.д. ГО (1650 единиц/г) и 1000 м.д. КАТ (16500 единиц/г) при различных температурах (40°C, 25°C и 3°С, соответственно). Осуществляли постоянную подачу кислорода путем накачки воздуха в концентрат с помощью стеклянного припоя для аэрации. Подслащенная смесь чая состояла из следующих компонентов (масc./масc.):
Инвертный сахарный сироп (71,5° Брикса)
55,2%
Вода
43,98%
Экстракт чая
0,82%
Не добавляли дополнительных буферных веществ или оснований.
[0066] Результаты, представленные на Фиг. 1, показывают, что скорость образования кислоты, выраженная как уменьшение pH с течением времени, значительно снижалась, когда температуру сдвигали от оптимальных температурных условий, составляющих от 25°C до 40°С.
Пример 2: Последовательные обработки с помощью ГО и КАТ при 25°С
[0067] Образец подслащенной смеси чая с показателем 40° Брикса (композицию в соответствии с Примером 1) обрабатывали 1000 м.д. ГО (1650 единиц/г) и 1000 м.д. КАТ (16500 единиц/г) последовательно 4 раза. Осуществляли постоянную подачу кислорода путем накачки воздуха в концентрат с помощью стеклянного припоя для аэрации, и весь процесс проводили непрерывно при 25°C. После первого добавления ферментов содержание кислорода в концентрате резко снизилось от первоначальных 80-90% до примерно 3-5% за 1 час. Оба фермента добавляли каждые 2-3 дня, соответственно. Таким образом, было добавлено все количество каждого фермента, равное 4000 м.д. Процесс был остановлен через 11 дней, когда pH, наконец, понизился до значения 2,53 и аналитически было определено конечное количество глюконовой кислоты, составлявшее 13,3 г/л.
Пример 3: Последовательные обработки с помощью ГО и КАТ при 3°C
[0068] Проводили эксперимент, аналогичный описанному в Примере 2, с той разницей, что температуру поддерживали на уровне 3°C в течение всего процесса. Реакцию довели до конечного pH 2,33, и аналитически было определено 26,3 г/л глюконовой кислоты после 11 дней инкубации. Таким образом, сдвиг температуры от обычных оптимальных условий значительно увеличил количество образовавшейся глюконовой кислоты на примерно 100% и понизил pH концентрата до величины ниже 2,5.
Пример 4: Испытание на опытной установке
[0069] Пример 4 иллюстрирует испытание на опытной установке для получения концентрированного жидкого пищевого продукта. 25 кг подслащенной смеси чая с показателем 40° Брикса (композицию в соответствии с Примером 1) обрабатывали 1000 м.д. ГО (1650 единиц/г) и 1000 м.д. КАТ (16500 единиц/г) последовательно 4 раза. Оба фермента добавляли каждые 2 дня, соответственно. Осуществляли постоянную подачу кислорода путем накачки воздуха в концентрат с объемной скоростью потока 3 л/мин. Весь процесс обработки проводили непрерывно при 3°C с применением емкости из закаленного стекла с двойными стенками. Процесс остановили через 11 дней, когда pH достиг величины 2,29 и аналитически было определено конечное количество глюконовой кислоты, составлявшее 23,3 г/л. На Фиг. 2 показано изменение значения pH и концентрации глюконовой кислоты в ходе процесса.
Пример 5: Обработка с помощью ГО и КАТ, характеризующимися высокой эффективностью
[0070] Коммерческий концентрат виноградного сока (65° Брикса) разбавляли дистиллированной водой до 40° Брикса. 800 г этой смеси обрабатывали 165 м.д. препарата ГО (Gluzyme 1000 BG, Novozymes, с заявленной активностью 10000 единиц/г) и 660 м.д. КАТ (Catazyme 25L, Novozymes, с заявленной активностью 25000 единиц/г). Осуществляли постоянную подачу кислорода путем накачки воздуха в концентрат с помощью стеклянного припоя для аэрации, и весь процесс проводили непрерывно при 3°C в течение 6 дней. Через 6 дней концентрат виноградного сока имел pH около 2,6 и содержал примерно 97 г/л глюконовой кислоты. Концентрат пастеризовали при 85°C в течение 1 мин с целью инактивации остаточной ферментативной активности. Динамика снижения pH и образования глюконовой кислоты в ходе процесса показана на Фиг. 3.
Пример 6: Последующая обработка ферментативно обработанного концентрированного жидкого пищевого продукта культурой для микробиологической ферментации
[0071] Кислый, обработанный ферментами концентрат в соответствии с Примером 5 далее разбавляли дистиллированной водой до 35° Брикса и нагревали до 28°C. Затем добавляли коммерческий препарат дрожжей (SIHA - Aktiv Hefe 3, Saccharomyces cerevisiae, Begerow) в концентрации 200 мг/л. Через 30 ч инкубации при 28°C показатель по шкале Брикса снизился на 1,5% до 33,5° Брикса, и в концентрате образовался 1% этанола по объему вследствие метаболической активности ферментационной культуры. Ферментированный концентрат затем пастеризовали при 85°C в течение 1 мин для инактивации дрожжей.
Ферментированный концентрат фруктового сока дополнительно разбавляли минеральной водой до 4-8° Брикса с получением освежающего сладко-кислого напитка типа спритцер с приятным вкусом брожения.
Источники информации
1. Wong, С.М., Wong, К.Н., Chen, X.D. (2008): Glucose oxidase; natural occurrence, function, properties and industrial applications, Applied Microbial Biotechnology; 78:927-938.
2. Bankar, S.В., Mahesh, V.В., Singhal, R.S., Ananthanarayan, L. (2009): Glucose oxidase - an overview; Biotechnology advances, 27:489-501.
3. Gibson, Q.H., Swoboda, В.E.P., Massey, V. (1964): Kinetics and Mechanism of Action of Glucose Oxidase; The Journal of Biological Chemistry, 239, 3927-3934.
4. Miron J., Gonzales, M.P., Vasquez, J.A., Pastrana, L., Murado, M.A. (2004): A mathematical model for glucose oxidase kinetics, including inhibitory, deactivant and diffusional effects and their interactions. Enzyme and microbial technology 34:513-522.
5. Handbook of Food Enzymology, Eds.: Whitaker, J.R., Voragen, A. G.J., Wong, D., W., S. (2003), Marcel Dekker, New York, 425-432.
6. Hatzinikolaou, D.G., Hansen, О.C, Macris, B.J., Tingey, A., Kekos, D, Goodenough, P., Stougaard, A. (1996) New glucose oxidase from Aspergillus niger: characterization and regulation studies of enzyme and gene; Appl. Microbiol. Biotechnol. 46:371-381.