Способ получения шоколада с антиоксидантами
METHOD FOR OBTAINING CHOCOLATE WITH ANTIOXIDANTS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к технологии получения шоколада с антиоксидантами.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Из уровня техники известна рецептура шоколада, полученного из какао тертого и сахара (ДЖЕФФ ТАЛБОТ «Технология глазированных изделий и изделий с начинками», СПб.: Профессия, 2011 – 496 с. (с.63, табл.3.9, кол. «Темный шоколад для плиток»)).
Широко известна технология переработки какао-бобов с момента сбора и ферментации до переработки в какао полуфабрикаты с последующим производством шоколада (А.В.ЗУБЧЕНКО «Технология кондитерского производства», ВГТА, Воронеж, 1999 (Учебники и учеб. пособия для студентов высших учебных заведений), 432 с. (с.14-97)).
Однако в данных источниках не упоминается о пользе природных веществ – катехинов, содержащихся в какао-бобах, и возможных способах их сохранения.
Катехины являются природными веществами, содержатся в растениях, особенно чайных, виноградной лозе, в какао-бобах. Катехины — бесцветные кристаллы с вяжущим вкусом, хорошо растворяются в воде, метаноле и этаноле, окрашиваются спиртовым раствором хлорида железа в зеленый цвет. Катехины относятся к группе флавона. Молекула катехинов содержит два асимметрических атома углерода; для каждого катехина известны 4 оптически активных изомера и 2 рацемата. Катехины можно разделить и извлечь влажным диэтиловым эфиром или смесью уксусноэтилового эфира с четыреххлористым углеродом. Катехины получают из растительного сырья, возможен синтез. Являются биологически высокоактивными веществами, они регулируют проницаемость кровеносных капилляров и увеличивают упругость их стенок, способствуют лучшему усвоению организмами аскорбиновой кислоты.
В какао содержатся мономерные первичные полифенолы (изомеры (–)эпикатехин и (+)эпикатехин), а также олигомерные и полимерные флавонолы. Наиболее распространенный флавонол, обнаруженный в какао, – эпикатехин. Он быстро абсорбируется и уже через 30 минут после употребления выявляется в плазме крови. Через 2–3 часа уровень эпикатехина достигает максимального значения и демонстрирует устойчивую положительную корреляцию с количеством съеденного шоколада. Экспериментальные данные показали, что мономерные ((–)эпикатехин и (+)эпикатехин) и димерные флавонолы снижают активизацию NF-jB, приводя, таким образом, к уменьшению оксидативного стресса и синтеза IL2. Также есть обоснованные данные, что флавонолы какао защищают ЛПНП от окисления.
Таким образом, потребление какао и содержащих его продуктов благоприятно сказывается на состоянии здоровья благодаря сосудорасширяющему, антиоксидантному и противовоспалительному действию указанных соединений.
Проблемой остается то, что научные данные, подтверждающие благоприятное действие эпикатехинов какао, относятся к большому количеству, эквивалентному минимум 80–100 г черного шоколада, ежедневно. Таким образом, необходимо максимально сохранить исходные катехины какао-бобов при обработке, что позволит употреблять небольшое количество шоколада при одновременном получении существенного благоприятного воздействия эпикатехинов какао.
В уровне техники известны различные способы сохранения исходных катехинов при обработке какао-бобов и других шоколадных полуфабрикатов.
Например, в патенте US 6737088 B1, 18.05.2004 раскрыт способ обработки бобов какао, при котором сохраняются полезные флавоноидные соединения из бобов какао в конечном пищевом продукте на основе бобов какао. Этот способ позволяет избежать значительных потерь полифенолов, которые имеют место при обычной обработке какао путем удаления значительного количества указанных полифенолов до ферментации и/или обжаривания и последующего добавления обратно части этих полифенолов.
В патенте EA 16229 B1, 30.03.2012 сохранение и/или увеличение антиоксидантной активности массы темного шоколада достигается за счет выбранных режимов конширования шоколадной массы.
Из публикации «Клинические исследования «шоколада красоты» Esthechoc, полученного по технологии Astacelle, Ж.: «Les novelles esthetiques», 2/2018 известна технология Astacelle для повышения биодоступности каротиноидов и эпикатехинов путем введения астаксантина, полученного из зеленой микроводоросли Haematococcus pluvialis, в шоколадную массу. В технологии использован тот факт, что астаксантин не подвергается ферментативному расщеплению в ЖКТ, благодаря чему вещества, включенные в мицеллы астаксантина (Astacelles) защищены от окисления желудочным соком или от модификации ферментами кишечника.
Астаксантин — каротиноид, красный, жирорастворимый пигмент, извлекаемый из водорослей Гематококкуса Плювалиуса. Являясь мощным антиоксидантом, астаксантин защищает мембраны клеток всех органов. В отличие от бета-каротина, витамина C и других антиоксидантов, которые находятся либо внутри, либо снаружи билипидной мембраны, молекулы астаксантина обладают уникальной способностью находиться и внутри, и снаружи билипидной мембраны. Это и обеспечивает дополнительную всестороннюю защиту клеток. Астаксантин разрешен к применению как пищевая добавка на территории стран таможенного союза в качестве сырья для производства биологически активных добавок к пище. Используется в косметической промышленности, также применяют как ингредиент для спортивного питания и обогащения продуктов питания.
Из патента US 10849336 B2, 01.12.2020 известен способ получения шоколада, содержащего астаксантин в количестве от 0,1 до 1 мг на 1 г шоколада, выбранный заявителем в качестве ближайшего аналога.
Однако если в процессе обработки какао-бобов и шоколадных полуфабрикатов количество природных катехинов сильно уменьшится, использование технологии Astacelle будет неэффективным.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Таким образом, технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является разработка технологии производства шоколада с повышенным содержанием природных антиоксидантов из какао – катехинов и их оптимальной биодоступностью для организма человека.
Технический результат заключается в создании технологии обеспечивающей сохранение природных катехинов из какао-бобов в процессе обработки с последующим заключением их в премицеллы из астаксантина.
Поставленная задача достигается тем, что способ получения шоколада предусматривает направление какао-бобов сорта Криолло и/или Тринитарио на ферментацию путем закладки какао-бобов с мякотью в ящики не позднее 6-8 часов после отделения мякоти от кожи плода, в течение первых суток температуру поддерживают на уровне не более 30°С, вторые и третьи сутки поддерживают температуру на уровне не более 40°С, четвертые и пятые сутки температуру поддерживают при 45°С, на шестые сутки осуществляют естественную централизованную сушку, ферментированные какао-бобы подвергают обжариванию в горячем потоке воздуха при температуре 115°С до снижения их влажности до 2%, резкому охлаждению до 35°С и дроблению при одновременном отделении шелухи с получением какао-крупки, после проводят измельчение какао-крупки на меланжерах с низкотемпературным режимом при температуре 40°С в течение 48 часов с получением какао тертого, полученное какао тертое смешивают с кокосовым сахаром при соотношении: какао тертое - 85-100 мас.%; кокосовый сахар - 0-15 мас.%, полученную смесь измельчают на вальцевых установках до размера частиц 35 мкм без дополнительного подогрева с получением предварительно измельченной шоколадной массы, в которую добавляют измельченный астаксантин, полученный из зеленой микроводоросли Haematococcus pluvialis, в соотношении предварительно измельченная шоколадная масса - 5 г : астаксантин - 3,5 мг,  полученную массу направляют на конширование в меланжере при температуре 45°С в течение 24 часов, затем шоколадную массу темперируют, при понижении температуры до 32°С, формуют шоколадную массу в формы и охлаждают до температуры 4°С.
Используемые какао-бобы высшего сорта сортов Криолло и/или Тринитарио характеризуются следующими параметрами. Регионы произрастания: остров Цейлон, Ява, северное побережье Южной Америки, Каракас, Эквадор. Длина какао-бобов – 28–30 мм, вес одного какао-боба – не менее 2,5 г. Какао-бобы крупные, сортированные, округлой формы, шелуха красно-коричневая, вкус и аромат ярко выражены. Какао-бобы высшего сорта имеют вкусоароматические свойства, не требующие добавки дополнительных ингредиентов в виде ароматизаторов.
Химический состав товарных какао-бобов:
Ядро 85–89 %
Шелуха 10–14 %
Зародыш до 1 %
Жиры 48–54 %
Влажность 4–6 %
Крахмал до 15 %
Белки 11–15 %
Сахара около 12 % (в основном глюкоза)
Клетчатка до 21 %
Органические кислоты 12 % (в основном уксусная, муравьиная кислоты)
Кофеин до 0,5 %
Использование указанных какао-бобов с заданными протоколами ферментации и сушки на плантации фермером по заданным температурным интервалам дает возможность получить химический состав семян с уникальными вкусо-ароматическими прекурсорами и высоким содержанием катехинов.
При обжарке какао-бобов за счет механического удаления влаги снижается кислотность с 13 до 11 % (летучие и частично связанные кислоты), снижается содержание дубильных веществ от 6 до 5 %, влажности от 6 до 2 %. Происходит инверсия сахарозы, протекает реакция меланоидинообразования, в результате чего какао-бобы приобретают определенный вкус и аромат, становятся хрупкими, начинает отделятся какаовелла (шелуха).
Чем ниже влажность, тем лучше измельчаются какао-бобы в какао-крупку, что в дальнейшем позволяет получить большее количество какао-масла из какао тертого. Но влажность должна быть не ниже 2 %. За счет повышенной гигроскопичности какао-бобов не хранят, а сразу же отправляют на переработку.
Применяют щадящий метод жарки в кипящем слое горячего воздуха для закрепления выделенных прекурсоров в момент ферментации и формируют  окончательные ароматические соединения таких как  аспаргиновая кислота в расчете 27 мг на 100 грамм , глицин  5 мг/100 , лизин 23 мг на 100 грамм.
В качестве оборудования для обжарки используют печи «Бриз». Температурный режим в печках «Бриз» применяют для получения температуры продукта какао-бобов с шагом 7-8°С, а именно: температура воздуха 115°С, температура какао-боба 108-107°С. Метод не применим, если протоколы ферментации были нарушены. Методы жарки на оборудовании «БРИЗ» подобраны для раскрытия полученных при ферментации прекурсоров.
После обжарки какао-бобы резко охлаждают до температуры 35°С.
В процессе перетирания обжаренных какао-бобов в какао-крупку с последующим получением какао тертого выбирают низкотемпературные режимы. Ядро какао-боба имеет клеточную структуру, содержащую какао-масло, в процессе измельчения стенки клеток разрушаются, тепло от трения расплавляет какао-масло, размер нежировых частиц уменьшается и смесь постепенно становится текучей и вязкой в какао-крупке. Перетирание на меланжерах с низкотемпературным режимом не разрушает полезные свойства ферментированных, обжаренных какао-бобов, а сохраняет их функциональность.
Измельчение происходит на мельнице с жерновами (меланжер), степень помола и дополнительное испарение кислот происходит одномоментно, что улучшает свойства какао тертого. В целом измельчение происходит в течение 48 часов.
Далее готовят шоколадную массу следующим образом. К какао тертому добавляют кокосовый сахар с измельчением массы до 35 мкм без дополнительного подогрева. Выбор рецептуры шоколада на основе только какао тертого и кокосового сахара в указанных пропорциях обеспечивает максимальное содержание катехинов в порции продукта и потребительские органолептические свойства продукта. Добавления какао-масла в рецептуру шоколадной массы не требуется, поскольку полученное какао тертое обеспечивает все необходимые реологические свойства массы, необходимые для формования. Кроме того, стандартная технология извлечения какао-масла приводит к разрушению полифенолов из-за высокого давления, и включение такого компонента в рецептуру данного шоколада нежелательно.
На окончательной стадии добавляют измельченный астаксантин в шоколадную массу в пропорции 3,5 мг на 5 грамм с последующим перемещением шоколадной массы в мельницу с тепловой рубашкой, где происходит дополнительное медленное конширование при температуре 45°С.
При темперировании шоколада происходит кристаллизация какао-масла при понижении температуры до 32°С и одномоментное заключение эпикатехина в мицеллы астакантина. После чего шоколадную массу направляют на формование в формы и охлаждают до 4°С.
Таким образом, в процессе ферментации, обжарки и измельчении на меланжерах достигается необходимый химический состав вкусоароматических прекурсоров в составе шоколада за счет выбора заданных рабочих параметров (температуры, времени, степени измельчения, конечной влажности). Экспериментально установлено, что указанные параметры процессов ферментации, обжарки и измельчения на меланжерах обеспечивают максимальное высвобождение и повышенное содержание изофлаванолов таких эпикатехин в готовом продукте в сравнении с известными продуктами, полученными при стандартных известных стадиях ферментации, обжарки и истирании какао-крупки в какао тертое.
Затем при темперировании эпикатехины и астаксантин связываются в премицеллы, что обеспечивает максимальное всасывание в лимфатическую систему и минимизирует их метаболизм в печени, а также расщепление в ЖКТ. Описанная технология кристаллизации с астаксантином повышает биодоступность каротиноидов и эпикатехинов посредством создания премицелл, которые действуют как «телохранители» и способствуют внедрению веществ в смешанные липидные мицеллы в желудочно-кишечном тракте. Совместная кристаллизация эпикатехинов какао в астаксантиновых мицеллах в процессе темперирования позволяет получить защищенные кристаллы эпикатехина в высокой концентрации, не присутствующие в обычном шоколаде. В результате использования предложенной технологии увеличивается доставка веществ в неизменной форме к месту абсорбции в кишечнике. Шоколад способен не только эффективно ингибировать маркеры воспаления и оксидативного стресса, но и улучшать связанное с возрастом изменение оксигенации периферических тканей, включая кожу.
Клиническая эффективность шоколада была более выраженной по сравнению с употреблением тех же количеств отдельно входящих в его состав компонентов.
ПРИМЕРЫ.
Пример 1.
Какао-бобы сорта Криолло направляют на ферментацию путем закладки какао-бобов с мякотью в ящики через 8 часов после отделения мякоти от кожи плода. В течение первых суток температуру поддерживают на уровне не более 30°С, вторые и третьи сутки поддерживают температуру на уровне не более 40°С. Четвертые и пятые сутки температуру поддерживают при 45°С, на шестые сутки осуществляют естественную централизованную сушку. Ферментированные какао-бобы подвергают обжариванию в горячем потоке воздуха при температуре 115°С до снижения их влажности до 2%, резкому охлаждению до 35°С и дроблению при одновременном отделении шелухи с получением какао-крупки. После проводят измельчение какао-крупки на меланжерах с низкотемпературным режимом при температуре 40°С в течение 48 часов с получением какао тертого. Полученное какао тертое смешивают с кокосовым сахаром в следующих пропорциях: какао тертое - 85 мас.%; кокосовый сахар - 15 мас.%. Полученную смесь измельчают на вальцевых установках до размера частиц 35 мкм без дополнительного подогрева с получением предварительно измельченной шоколадной массы. В массу добавляют измельченный астаксантин, полученный из зеленой микроводоросли Haematococcus pluvialis, в соотношении предварительно измельченная шоколадная масса 5 г : астаксантин 3,5 мг. Полученную массу коншируют в меланжере при температуре 45°С в течение 24 часов, затем шоколадную массу темперируют, при понижении температуры до 32°С происходит кристаллизация какао-масла и одновременное заключение эпикатехина в мицеллы астаксантина. Затем шоколадную массу отливают в формы и охлаждают до температуры 4°С с последующей упаковкой.
Пример 2.
Какао-бобы сорта Тринитарио направляют на ферментацию путем закладки какао-бобов с мякотью в ящики через 4 часа после отделения мякоти от кожи плода. Далее повторяют операции согласно примеру 1, на этапе смешивания какао тертого и кокосового сахара берут какао тертое в количестве 90 мас.%; кокосовый сахар - 10 мас.%.
Пример 3.
Какао-бобы сортов Криолло и Тринитарио, взятые в массовом соотношении 1:1, направляют на ферментацию путем закладки какао-бобов с мякотью в ящики через 6 часов после отделения мякоти от кожи плода. Далее повторяют операции согласно примеру 1, на этапе смешивания какао тертого и кокосового сахара берут какао тертое в количестве 88 мас.%; кокосовый сахар - 12 мас.%.
Пример 4.
Какао-бобы сорта Криолло направляют на ферментацию путем закладки какао-бобов с мякотью в ящики через 7 часов после отделения мякоти от кожи плода. В течение первых суток температуру поддерживают на уровне не более 30°С, вторые и третьи сутки поддерживают температуру на уровне не более 40°С. Четвертые и пятые сутки температуру поддерживают при 45°С на шестые сутки осуществляют естественную централизованную сушку. Ферментированные какао-бобы подвергают обжариванию в горячем потоке воздуха при температуре 115°С до снижения их влажности до 2%, резкому охлаждению до 35°С и дроблению при одновременном отделении шелухи с получением какао-крупки. После проводят измельчение какао-крупки на меланжерах с низкотемпературным режимом при температуре 40°С в течение 48 часов с получением какао тертого. Используют 100 мас.% какао тертого. Далее осуществляют измельчение на вальцевых установках до размера частиц 35 мкм без дополнительного подогрева с получением предварительно измельченной шоколадной массы. В массу добавляют измельченный астаксантин, полученный из зеленой микроводоросли Haematococcus pluvialis, в соотношении предварительно измельченная шоколадная масса 5 г : астаксантин 3,5 мг. Полученную массу коншируют в меланжере при температуре 45°С в течение 24 часов, затем шоколадную массу темперируют, при понижении температуры до 32°С происходит кристаллизация какао-масла и одновременное заключение эпикатехина в мицеллы астаксантина. Затем шоколадную массу отливают в формы и охлаждают до температуры 4°С с последующей упаковкой.
Полученный шоколад по примерам 1-4 характеризуется органолептическими свойствами и физико-химическим характеристиками, приведенными в таблице 1.
Таблица 1
Наименование показателя
Предлагаемый способ
Вкус и запах
Интенсивный аромат шоколада, приятное послевкусие, отсутствие приторного, кислого или горького привкуса
Консистенция
Твердая
Внешний вид
Лицевая поверхность ровная и блестящая
Структура
Однородная
Содержание антиоксидантов по данным ВЭЖХ, мг на 5 г продукта
Астаксантин,мг
3,5
Эпикатехины,мкг/г
216
При дегустационной оценке полученного шоколада было установлено, что шоколадные плитки не содержат следов поседения, поверхность плиток гладкая, блестящая. Шоколад имеет плотную текстуру, легко откусывается и при разжевывании не имеет неприятных привкусов. Энергетическая ценность (калорийность) шоколада составила  560 ккал. на 100 г. Гликемический индекс – от 22 до 36 ед.
Подтверждение разработки технологии производства шоколада с повышенным содержанием природных антиоксидантов из какао – катехинов было получено в ходе проведенного сравнительного анализа шоколада, полученного по наиболее близкому аналогу  US 10849336 B2, 01.12.2020, и шоколада, полученного по заявленной технологии.  Содержание катехина и эпикатехина в шоколаде (табл.2)
Таблица 2.
Показатели
В какао-бобах сорт криолло/тринитариоферментированных
Наиболее близкий аналог
Заявленный шоколад
Катехин общий, мкг/г
1200
214
280
Эпикатехин, мкг/г
2800
179
216
Таким образом, из вышеизложенного, в том числе из представленной таблицы следует, что разработанный способ получения шоколада позволил получить шоколад с повышенным содержанием природных антиоксидантов из какао – катехинов.
Подтверждение эффективности и биодоступности катехинов и эпикатехинов при использовании шоколада  было получено в ходе проведенного исследования. Все пациенты участвовали в исследовании добровольно с подписанием формы добровольного информированного согласия. Добровольцев разделили на две группы: опытная группа  принимала шоколад, полученного по заявленной технологии, а контрольная группа принимала шоколад, по наиболее близкому аналогу US 10849336 B2, 01.12.2020. В течение 21 дня добровольцы (опытная и контрольная группы) употребляли шоколад по 5 г в день. Динамика общей концентрации эпикатехина в сыворотке пациентов, полученная в ходе перекрестного исследования полученная перед приемом шоклолада и через 21 сутки после употребления в течение каждого дня по 5 г  шоколад. Измерения проводились через 1 час после приема последней порции шоколада (табл.3).
Таблица 3.
Показатели
Наиболее близкий аналог
Заявленный шоколад
концентрации эпикатехина в сыворотке, мкг/мл:до приемапосле 21 дня
00,7
00.79
Таким образом, после приема шоколада, полученного заявленным способом, общая концентрация эпикатехина в сыворотке крови увеличилась, по сравнению наиболее близким аналогом.
Готовый продукт удовлетворяет всем требованиям безопасности, обладает биологической ценностью, отличается высокими органолептическими характеристиками, структурно-механические и физико-химические показатели качества шоколада соответствуют требованиям нормативных документов.