КОМПОЗИЦИЯ ПИТАТЕЛЬНОГО ПОРОШКА И ДЕТСКОЙ ПИТАТЕЛЬНОЙ СМЕСИ (ВАРИАНТЫ)
COMPOSITION OF NUTRITIONAL POWDER AND INFANT NUTRITIONAL MIXTURE (VERSIONS)

Настоящее изобретение относится к питательным порошкам, имеющим улучшенные стабильность к окислению и действие на воспринимающие органы.
Уровень техники
Хорошо известно, что питательные порошки предназначены для использования с целью обеспечения различных пациентов единственным или дополнительным питанием. Данные порошки восстанавливаются водой или другой водной жидкостью конечным потребителем с образованием питательной жидкости или напитка. Данные порошки наиболее часто содержат различные количества и типы белков, углеводов, липидов, витаминов и минералов, в основном в зависимости от пищевых потребностей предусматриваемого потребителя.
Среди коммерчески доступных в настоящее время питательных смесей детские смеси стали наиболее известными, и их обычно используют в качестве дополнительного или единственного источника питания у детей. Хотя грудное молоко, как правило, считают наилучшим источником питания для детей, многие детские питательные смеси, тем не менее, могут обеспечить качественную альтернативу для тех матерей, которые не могут кормить грудью или выбирают отказ от кормления в определенных обстоятельствах. Данные детские смеси, как правило, содержат белки, углеводы, липиды, витамины, минералы и другие питательные вещества.
Питательные порошки, в том числе детские смеси, часто содержат ряд ингредиентов, которые имеют тенденцию к большей чувствительности к окислению, чем другие ингредиенты, например, полиненасыщенные жирные кислоты. Данные жирные кислоты требуют дополнительного внимания во время обработки для обеспечения того, чтобы полиненасыщенные жирные кислоты, такие как докозагексаеновая кислота и арахидоновая кислота, в конечном продукте не подвергались избыточному разложению посредством окисления во время длительных периодов хранения до приблизительно 36 месяцев.
Новый питательный порошок, обладающий улучшенной стабильностью к окислению и действием на воспринимающие органы, был бы полезен.
Раскрытие изобретения
Один вариант осуществления изобретения направлен на питательные порошки, включая детские смеси в виде порошка, содержащие углевод, липид, содержащий от приблизительно 0,25% до приблизительно 2,5% лецитина от массы общего липида, от приблизительно 0,5% до приблизительно 10% гидролизованного белка казеина от массы общего белка и от приблизительно 90% до приблизительно 99,5% интактного белка от массы общего белка.
Неожиданно обнаружено, что варианты осуществления питательных порошков, соответствующие настоящему изобретению, обладают улучшенной стабильностью к окислению и действием на воспринимающие органы. Обнаружено, что выбранные уровни гидролизованного белка казеина в сочетании с лецитином обеспечивают синергический антиоксидантный эффект и, вследствие этого, могут быть введены в питательные порошки с целью снижения уровня окисления и улучшения действия на воспринимающие органы в течение длительных периодов.
Различные варианты осуществления питательного порошка, описанные в данном контексте, включая детское питание в виде порошка и другие чувствительные к окислению питательные порошки, содержат углевод, липид, белок и выбранные уровни гидролизованного белка казеина и лецитина. Данные и другие основные или необязательные элементы питательных порошков детально описаны в данном материале ниже.
Термин "липид", как используют в данном контексте, пока не определено иначе, означает любой элемент композиции питательного порошка, растворимый в органическом растворителе, включая жиры, масла и их комбинации.
Термин "общий липид", как используют в данном контексте, пока не определено иначе, относится к липидному компоненту вариантов осуществления питательного порошка в данном контексте.
Термин "общий белок", как используют в данном контексте, пока не определено иначе, относится к белковому компоненту вариантов осуществления питательного порошка в данном контексте.
Термин "младенец", как используют в данном контексте, пока не определено иначе, относится к детям в возрасте не больше приблизительно одного года и включает младенцев в возрасте от 0 до приблизительно 4 месяцев, младенцев в возрасте от приблизительно 4 до приблизительно 8 месяцев, младенцев в возрасте от приблизительно 8 до приблизительно 12 месяцев, младенцев с низкой массой тела при рождении, составляющей меньше чем 2500 г при рождении, и недоношенных младенцев, рожденных при сроке беременности меньше чем приблизительно 37 недель, как правило, при сроке беременности от приблизительно 26 недель до приблизительно 34 недель. Термин "ребенок" и "дети", как используют в данном контексте, относится к детям в возрасте не больше чем 12 лет и включает детей в возрасте от приблизительно 12 месяцев до приблизительно 12 лет. Термин "взрослый", как используют в данном контексте, относится к взрослым от приблизительно 12 лет и старше.
Термин "питательная смесь", как используют в данном контексте, пока не определено иначе, относится к питательной композиции, разработанной для младенцев, начинающих ходить детей, подростков, взрослых или их сочетаний, которая может содержать достаточно белка, углевода, липида, витаминов, минералов и электролитов, чтобы потенциально служить единственным источником питания при употреблении в достаточном количестве. Данные "питательные смеси" можно также приготовить, чтобы они представляли собой или были иным образом использованы в качестве вторичной или минимальной пищевой добавки, обеспечивающей один или больше из белка, углевода, липида, витаминов и минералов.
Термин "питательный порошок", как используют в данном контексте, пока не определено иначе, относится к сыпучим или в существенной степени сыпучим состоящим из частиц питательным смесям или по меньше мере состоящим из частиц питательным смесям, которые легко можно зачерпнуть ложкой или другим аналогичным устройством, причем композиции можно восстановить подходящей жидкостью, как правило, водой, с образованием жидкой питательной композиции, предназначенной для использования в желательной группе, для которой она разработана, например, для взрослых, детей и подростков, включая младенцев, подростков, детей, начинающих ходить, больных диабетом, пациентов, находящихся в реанимации, или животных, отличных от человека, таких как домашний скот, животные-компаньоны и дикие животные.
Термин "детская смесь", как используют в данном контексте, пока не определено иначе, относится к питательной смеси, разработанной для младенцев, которая может содержать достаточно белка, углевода, липида, витаминов, минералов и электролитов для того, чтобы потенциально служить единственным источником питания при употреблении в достаточном количестве.
Термин "полиненасыщенная жирная кислота", как используют в данном контексте, пока не определено иначе, относится к любой полиненасыщенной жирной кислоте или ее источнику, включая жирные кислоты с короткой цепью (меньше чем приблизительно 6 атомов углерода/цепь), со средней цепью (от приблизительно 6 до приблизительно 18 атомов углерода/цепь) и с длинной цепью (имеющие по меньшей мере приблизительно 20 атомов углерода/цепь), имеющие две или более двойных связей типа углерод: углерод, включая ω-3 и ω-6 полиненасыщенные жирные кислоты.
Термин "общее твердое вещество смеси", как используют в данном контексте, пока не определено иначе, относится к суммарной концентрации или общему количеству всех ингредиентов в питательной смеси, исключая воду.
Все проценты, части и соотношения, как используют в данном контексте, приводят относительно массы общей композиции, пока не определено иначе. Все данные массы, в той мере, в которой они имеют отношение к перечисленным ингредиентам, основаны на активном уровне и, следовательно, не включают растворители или побочные продукты, которые могут быть включены в коммерчески доступные материалы, пока не определено иначе.
Интервалы числовых значений, как используют в данном контексте, предусматривают включение каждого числа и подгруппы чисел, содержащихся в данном интервале, раскрыт ли он специально или нет. Кроме того, данные интервалы числовых значений следует истолковывать как обеспечивающие поддержку пункту формулы, направленному на любое число или подгруппу чисел в данном интервале. Например, раскрытие от 1 до 10 следует истолковывать как поддерживающее интервал от 2 до 8, от 3 до 7, от 5 до 6, от 1 до 9, от 3,6 до 4,6, от 3,5 до 9,9 и т.п.
Все ссылки на характеристики или ограничения вариантов осуществления, описанных в данном контексте, в единственном числе будут включать соответствующие характеристики или ограничения во множественном числе и наоборот, пока не определяют иначе или ясно не подразумевают противоположное по контексту, в котором делают ссылку.
Все комбинации способа или стадий процесса, как используют в данном контексте, могут быть проведены в любом порядке, пока не определяют иначе или ясно не подразумевают противоположное по контексту, в котором делают ссылку на комбинацию.
Варианты осуществления в данном контексте могут также быть в существенной степени свободны от любого необязательного или выбранного основного ингредиента или признака, описанных в данном контексте, при условии, что остальная композиция по-прежнему содержит все из требуемых ингредиентов или признаков, как описано в данном материале. В данном контексте и пока не определено иначе, термин "в существенной степени свободен" означает, что выбранная композиция содержит меньше, чем функциональное количество необязательного или выбранного ингредиента, как правило, меньше чем 0,1 мас.%, и включая также нуль процентов от массы данного необязательного или выбранного ингредиента.
Варианты осуществления, описанные в данном контексте, могут содержать, состоять из или в основном состоять из основных элементов и ограничений, соответствующих изобретению, описанных в данном контексте, а также любых дополнительных или необязательных ингредиентов, компонентов или ограничений, описанных в данном контексте, или иным образом используемых в приложениях композиции питательного порошка.
Гидролизованный белок казеина
Различные варианты осуществления, описанные в данном контексте, могут включать от приблизительно 0,5% до приблизительно 10% гидролизованного белка казеина от массы общего белка, включая от приблизительно 0,5% до приблизительно 5% и также включая от приблизительно 0,8% до приблизительно 3% от массы общего белка.
Термины "гидролизат" или "гидролизованный белок" используют взаимозаменяемо в данном контексте, и, пока не определено иначе, они относятся к белку, который гидролизован или разложен на более короткие пептидные фрагменты и/или аминокислоты. В более широком смысле белок гидролизован, когда разорвана одна или более пептидных связей. Разрыв пептидных связей может происходить непреднамеренно или случайно во время получения, например, случайно вследствие нагревания или сдвига. Для целей вариантов осуществления питательного порошка в данном контексте термины "гидролизат" или "гидролизованный белок" означают белок, который процессирован или обработан способом, предназначенным для разрыва пептидных связей. Целенаправленный гидролиз может быть осуществлен, например, путем обработки интактного белка ферментами, кислотами, основаниями или их сочетаниями. Гидролизованные белки, предназначенные для использования в данном контексте, как правило, получают ферментным гидролизом.
Гидролизованные белки, предназначенные для использования в данном контексте, в существенной степени свободны от интактного белка. В данном контексте гидролизованные белки казеина в данном случае содержат меньше чем 1,0% от массы интактного белка, включая меньше чем 0,5% и включая также нуль процентов от массы интактного белка. В таком случае один белковый ингредиент/продукт не является источником как интактного белка, так и гидролизованного белка; напротив, один белковый ингредиент/продукт представляет собой либо гидролизованный белок, либо интактный белок.
Гидролизованные белки, предназначенные для использования в данном контексте, имеют степень гидролиза от 5% до приблизительно 90%, включая от приблизительно 8% до приблизительно 90%, включая также от приблизительно 23% до приблизительно 80%, и включая также от приблизительно 45% до приблизительно 80%. Степень гидролиза представляет собой уровень, до которого разорваны пептидные связи способом целенаправленного гидролиза.
-3
Для целей данного изобретения степень гидролиза источника белка определяют способом с использованием тринитробензолсульфоновой кислоты (ТНБС). Способ с использованием ТНБС представляет собой точный и воспроизводимый способ определения степени гидролиза источника пищевого белка. Белковый гидролизат растворяют/диспергируют в горячем 1% додецилсульфате натрия до концентрации 0,25-2,5×10 аминоэквивалентов/л. Раствор образца (0,25 мл) смешивают с 2 мл 0,2125 М буфера на основе фосфата натрия (рН 8,2) и 2 мл 0,1% тринитробензолсульфоновой кислоты с последующим инкубированием в темноте в течение 60 минут при 50°С. Реакцию гасят добавлением 4 мл 0,100 н. HCl. Затем считают поглощение при длине волны 340 нм 1,5 мМ, раствор L-лейцина используют в качестве стандарта. Превращение измеренных аминоэквивалентов лейцина в степень гидролиза осуществляют с помощью стандартной кривой для каждого конкретного белкового субстрата (см. статью Jens Adler-Nissen, J. Agr. Food Chem. т.27, №6, 1979).
Для целей данного изобретения степень гидролиза белка не является тем же самым, что соотношение аминного азота и общего азота (АА/ОА) источника азота, где компонент аминного азота (АА) количественно определяют предложенными фармакопеей США способами титрования с целью определения содержания аминного азота, тогда как компонент общего азота (OA) определяют способом Текатора Къяльдаля. Когда пептидную связь в белке разрывают ферментным гидролизом, высвобождается одна аминная группа для каждой разорванной пептидной связи, вызывая повышение уровня аминного азота. При использовании способа АА/ОА, даже негидролизованный белок будет содержать несколько представляемых аминогрупп, и, таким образом, имеет соотношение АА/ОА больше нуля.
Белок казеин получают из молока. Белок казеин представляет собой основной белок коровьего молока, составляя приблизительно 80% белка в коровьем молоке. Казеин является белком высокой питательности, который содержит 21 аминокислоту. Неограничивающие примеры гидролизованного белка казеина, предназначенного для использования в данном контексте, включают гидролизованный кислый казеин, гидролизованный казеинат кальция, гидролизованный казеинат магния, гидролизованный казеинат натрия, его любые другие солевые формы и их комбинации. Варианты осуществления, описанные в данном контексте, как правило, включают гидролизованный казеинат кальция и/или гидролизованный казеинат натрия.
Гидролизованный белок казеина, подходящий для использования в данном контексте, можно получить из любого известного или иным образом подходящего источника питания. Неограничивающие примеры включают гидролизованный белок казеина фирмы DMV International, Delhi, New York, USA и гидролизованный белок казеина фирмы Arla Food Ingredients, Skanderborgvej, Denmark.
Интактный белок
Различные варианты осуществления, описанные в данном контексте, могут содержать от приблизительно 90% до приблизительно 99,5% интактного белка от массы общего белка, включая от приблизительно 95% до приблизительно 99,5%, и включая также от приблизительно 97% до приблизительно 99,2% от массы общего белка.
Термин "интактный белок", как используют в данном контексте, пока не определено иначе, относится к белку, который не был целенаправленно процессирован или обработан способом, предназначенным для разрыва пептидных связей. Интактные белки представляют собой негидролизованные белки, которые не были подвергнуты целенаправленному гидролизу и, таким образом, имеют неизмененную первичную структуру (т.е. полную последовательность аминокислот). Интактные белки имеют нулевую степень гидролиза. В таком случае интактные белки, предназначенные для использования в данном контексте, в существенной степени свободны от гидролизованного белка. В данном контексте интактные белки, предназначенные для использования в данном контексте, содержат меньше чем 1,0% от массы гидролизованного белка, включая меньше чем 0,5% и включая также 0% от массы гидролизованного белка.
Интактные белки, подходящие для использования в данном контексте, можно получить из любого известного или иным образом подходящего пищевого источника. Неограничивающие примеры подходящих интактных белков включают соевый, молочный, белок казеин, белок молочной сыворотки, рисовый белок, коллаген говядины, гороховый белок, картофельный белок и их комбинации.
Варианты осуществления в данном контексте могут, кроме того, содержать свободные аминокислоты. Однако варианты осуществления питательного порошка в данном контексте, как правило, содержат меньше чем 10% свободных аминокислот от массы общего белка, включая от приблизительно 0,2% до приблизительно 7%, включая также от приблизительно 0,2% до приблизительно 5% и включая также от приблизительно 0,2% до приблизительно 2% от массы общего белка. Могут быть добавлены свободные аминокислоты, свойственные для гидролизованного белка казеина, или их комбинации. Для целей данного изобретения добавленные свободные аминокислоты, которые не свойственны гидролизованному белку, имеют степень гидролиза 100%. Неограничивающие примеры свободных аминокислот подходящего белка включают триптофан, глутамин, тирозин, метионин, цистеин, аргинин и их комбинации. Неограничивающие примеры небелковых аминокислот, подходящих для использования в данном контексте, включают карнитин и таурин. В ряде случаев D-формы аминокислот считают, с точки зрения питательности, эквивалентными L-формам, и смеси изомеров можно использовать с целью снижения стоимости.
Лецитин
Различные варианты осуществления, описанные в данном контексте, могут содержать от приблизительно 0,25% до приблизительно 2,5% лецитина от массы общего липида, включая от приблизительно 0,25% до приблизительно 1,5% и включая также от приблизительно 0,3% до приблизительно 0,8% от массы общего липида.
Лецитины преимущественно представляют собой смесь глицеролфосфолипидов (например, фосфатидилхолин, фосфатидилэтаноламин и фосфатидилинозитол). Фосфатидилхолин, как правило, является основным компонентом глицеролфосфолипидов. Лецитины могут также содержать другие соединения, такие как свободные жирные кислоты, моноглицериды, диглицериды, триглицериды, гликолипиды и другие соединения, содержащие липиды/жирные кислоты. Лецитины иногда классифицируют как глицеролфосфолипиды или фосфатиды. Данный класс соединений обладает амфифильными свойствами и, таким образом, эмульгирующей функциональностью.
Лецитины, как правило, добавляют к жидким пищевым продуктам (включая питательные жидкости) в качестве эмульгаторов, так что жидкие продукты сохраняют однородность и не разделяются. Лецитины одобрены Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США для потребления человеком со статусом "В общем признаны безопасными". Неограничивающие примеры лецитинов, подходящих для использования в данном контексте, включают яичный лецитин, пшеничный лецитин, кукурузный лецитин, соевый лецитин, модифицированный лецитин и их комбинации. Варианты осуществления, описанные в данном контексте, как правило, включают соевый лецитин.
Лецитины, подходящие для использования в данном контексте, можно получить из любого известного или иным образом подходящего пищевого источника. Неограничивающие примеры включают соевый лецитин фирмы ADM Specialty Food Ingredients, Decatur, Illinois, USA; соевый лецитин фирмы Solae, LLC, St. Louis, Missouri, USA и соевый лецитин фирмы American Lecithin Company, Oxford, Connecticut, USA.
Питательные вещества
Варианты осуществления питательного порошка, описанные в данном контексте, могут содержать достаточно типов и достаточные количества питательных веществ, чтобы соответствовать целевым пищевым потребностям предполагаемого потребителя. Данные порошковые композиции содержат белок, углевод и липид, как описано в данном контексте. Композиции могут дополнительно включать витамины, минералы или другие ингредиенты, подходящие для использования в питательных смесях в виде порошков.
Количество углевода, белка и липида в вариантах осуществления в данном контексте может варьировать в значительной степени в зависимости от пищевых потребностей предполагаемого потребителя, а также многих других хорошо известных переменных величин. Однако наиболее типично, когда данные ингредиенты вводят в питательные порошки, описанные в данном контексте, в интервалах величин, описанных в следующей таблице.
Питательное вещество
Первый вариант осуществления
Второй вариант осуществления
Третий вариант осуществления
Углевод % от общего количества калорий
20-85
30-60
35-55
Липид % от общего количества калорий
5-70
20-60
25-50
Белок % от общего количества калорий
2-75
5-50
7-40
* - каждому численному значению предшествует термин "приблизительно"
Известны различные источники и типы углеводов, липидов, белков (описанные выше в данном материале), минералов и витаминов, и они могут быть использованы в вариантах осуществления в данном контексте при условии, что данные питательные вещества совместимы с добавленными ингредиентами в выбранной композиции, безопасны для предназначенного использования и в других отношениях не слишком ухудшают свойства продукта.
Углеводы, подходящие для использования в данном контексте, могут быть простыми или сложными, содержащими лактозу или не содержащими лактозу или их комбинациями, неограничивающие примеры включают гидролизованный, интактный, природный и/или химически модифицированный крахмал, мальтодекстрин, полимеры глюкозы, сахарозу, кукурузный сироп, твердые вещества кукурузного сиропа, углевод, полученный из риса или картофеля, глюкозу, фруктозу, лактозу, кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы, неперевариваемые олигосахариды, такие как фруктоолигосахариды, и их комбинации.
Неограничивающие примеры липидов, подходящих для использования в данном контексте, включают кокосовое масло, соевое масло, кукурузное масло, оливковое масло, сафлоровое масло, сафлоровое масло с высоким содержанием олеиновой кислоты, МСТ масло (триглицериды со средней цепью), подсолнечное масло, подсолнечное масло с высоким содержанием олеиновой кислоты, пальмовое и косточковое пальмовое масло, пальмовый олеин, масло канолы, масла морских животных, хлопковые масла и их комбинации.
Липиды, подходящие для использования в данном контексте, могут включать полиненасыщенные жирные кислоты с длинной цепью, неограничивающие примеры которых включают докозагексаеновую кислоту, эйкозапентаеновую кислоту, арахидоновую кислоту или их комбинации. Данные материалы, как известно, дают благоприятные эффекты у детей, такие как улучшенное развитие головного мозга и зрения. Неограничивающие источники арахидоновой кислоты, эйкозапентаеновой кислоты и докозагексаеновой кислоты включают масло морских животных, яичные масла, грибное масло, масло водорослей и их комбинации.
Варианты осуществления в данном контексте могут содержать любой из множества витаминов, неограничивающие примеры которых включают витамин А, витамин D, витамин Е, витамин K, тиамин, рибофлавин, пиридоксин, витамин В12, ниацин, фолиевую кислоту, пантотеновую кислоту, биотин, витамин С, инозит, холин, их соли и производные и их комбинации.
Варианты осуществления в данном контексте могут содержать любой из множества минералов, неограничивающие примеры которых включают кальций, фосфор, магний, железо, цинк, марганец, медь, йод, натрий, калий, молибден, хлорид, селен, хром, их соли и производные и их комбинации.
Необязательные ингредиенты
Варианты осуществления, описанные в данном контексте, могут далее содержать другие необязательные ингредиенты, которые могут модифицировать физические, химические, связанные с ощущениями или связанные с обработкой свойства композиций или служат дополнительными питательными компонентами при использовании в целевой группе. Многие данные необязательные ингредиенты известны или иным образом подходят для использования в питательных порошках, включая варианты осуществления в форме детских смесей в виде порошков, и могут быть также использованы в питательном порошке в данном контексте при условии, что данные необязательные материалы совместимы с основными материалами, описанными в данном контексте, безопасны и эффективны для предусматриваемого использования и в других отношениях не слишком ухудшают свойства продукта.
Неограничивающие примеры данных необязательных ингредиентов включают консерванты, дополнительные антиоксиданты, эмульгаторы, буферы, красители, вкусовые добавки, витамины, минералы, нуклеотиды и нуклеозиды, пробиотики, пребиотики, лактоферрин и родственные производные, сгустители и стабилизаторы и т.п.
Варианты осуществления детских смесей
Варианты осуществления питательного порошка в данном контексте могут содержать питательные вещества согласно соответствующим руководствам для целевой группы потребителей или использователей, примером которых был бы Infant Formula Act, 21 U.S.С. Section 350(a) (Закон о детских смесях, 21 Кодекс законов США, раздел 350(a)).
Детские смеси могут включать данные варианты осуществления, содержащие концентрации углевода, липида и белка, описанные в следующей таблице.
Макронутриенты детской смеси*
Питательное вещество
Вариант осуществления
г/100 ккал
г/л (восстановленный для приема)
Углевод
1 вариант осуществления
8-16
54-108
2 вариант осуществления
9-13
61-88
Липид
1 вариант осуществления
3-8
20-54
2 вариант осуществления
4-6,6
27-45
Белок
1 вариант осуществления
1-6
7-14
2 вариант осуществления
1,5-3,4
10-24
* - каждому численному значению предшествует термин "приблизительно"
Питательные порошки в данном контексте включают такие варианты осуществления, которые содержат на 100 ккал смеси один или более из следующих компонентов: витамин А (от приблизительно 250 до приблизительно 1250 ME), витамин D (от приблизительно 40 до приблизительно 150 ME), витамин К (по меньшей мере приблизительно 4 мкг), витамин Е (по меньшей мере приблизительно 0,3 ME), витамин С (по меньшей мере приблизительно 8 мг), тиамин (по меньшей мере приблизительно 8 мкг), витамин В12 (по меньшей мере приблизительно 0,15 мкг), ниацин (по меньшей мере приблизительно 250 мкг), фолиевую кислоту (по меньшей мере приблизительно 4 мкг), пантотеновую кислоту (по меньшей мере приблизительно 300 мкг), биотин (по меньшей мере приблизительно 1,5 мкг), холин (по меньшей мере приблизительно 7 мг) и инозит (по меньшей мере приблизительно 4 мг).
Питательные порошки в данном контексте включают такие варианты осуществления, которые содержат на 100 ккал смеси один или более из следующих компонентов: кальций (по меньшей мере приблизительно 50 мг), фосфор (по меньшей мере приблизительно 25 мг), магний (по меньшей мере приблизительно 6 мг), железо (по меньшей мере приблизительно 0,15 мг), йод (по меньшей мере приблизительно 5 мкг), цинк (по меньшей мере приблизительно 0,5 мг), медь (по меньшей мере приблизительно 60 мкг), марганец (по меньшей мере приблизительно
5 мкг), натрий (от приблизительно 20 до приблизительно 60 мг), калий (от приблизительно 80 до приблизительно 200 мг) и хлорид (от приблизительно 55 до приблизительно 150 мг).
Форма продукта
Варианты осуществления в данном контексте, как правило, находятся в форме сыпучих или в существенной степени сыпучих состоящих из частиц композиций, которые легко можно зачерпнуть или отмерить ложкой или другим аналогичным устройством, причем предполагаемый пользователь может восстановить композиции подходящей водной жидкостью, как правило, водой, с образованием жидкой питательной композиции, предназначенной для немедленного перорального или энтерального использования указанным пользователем. В данном контексте термин "немедленное" использование означает в течение приблизительно 48 часов, включая в течение приблизительно 24 часов и включая также сразу после восстановления. Варианты осуществления включают полученную распылительной сушкой, агломерированную, смешанную в сухом виде или другую известную или иным образом эффективную форму в виде частиц. Количество питательного порошка, требующегося для получения объема, подходящего для одной порции, может варьировать.
Варианты осуществления в данном контексте можно упаковать и поместить в контейнеры для одно- или многоразового использования и затем хранить в комнатных условиях до приблизительно 36 месяцев, включая от приблизительно 12 до приблизительно 24 месяцев. Для контейнеров для многоразового использования данные упаковки можно открыть и затем закрыть для повторного использования конечным использователем при условии, что закрытую упаковку затем хранят в комнатных условиях (например, избегая предельных температур) и содержимое используют в течение приблизительно одного месяца или около того.
Способ изготовления
Варианты осуществления питательного порошка можно получить любым известным или иным образом эффективным способом, подходящим для получения и составления питательных порошков, варианты которых могут зависеть от переменных величин, таких как выбранная комбинация ингредиентов, выбор упаковки и контейнера и т.п. Данные способы и варианты описаны в области получения питательных продуктов или иным образом известны специалистам в области получения питательных продуктов.
Варианты осуществления питательного порошка, включая примеры композиций, описанные далее, можно, вследствие этого, получить любым из множества известных или иным образом эффективных способов получения или приготовления. Данные способы, как правило, включают исходное образование водной суспензии, содержащей углеводы, белки, липиды, стабилизаторы или другие вспомогательные компоненты композиции, витамины, минералы или их комбинации. Суспензию эмульгируют, пастеризуют, гомогенизируют и охлаждают. Различные другие растворы, смеси или другие материалы могут быть добавлены к полученной в результате эмульсии до, во время или после дальнейшей обработки. Затем полученную в результате смесь нагревают и сушат в форме порошка, что можно осуществить путем сушки распылением или другими способами получения твердых частиц в порошковой матрице с использованием тепловой обработки. Другие основные или необязательные материалы также можно добавить в композицию путем смешивания в сухом виде, агломерации или комбинирования иным образом добавленного материала к образующимся или уже образованным твердым частицам.
Другие подходящие способы получения питательных композиций описаны, например, в патенте США 6365218 (выдан Borschel, et al.), патенте США 6589576 (выдан Borschel, et al.) и патенте США 6306908 (выдан Carlson, et al.), описания которых включены в данном контексте в виде ссылки.
Осуществление изобретения
Примеры
Следующие примеры далее описывают и демонстрируют специальные варианты осуществления, входящие в объем настоящего изобретения. Примеры даны только с целью иллюстрации и не должны быть истолкованы как ограничения настоящего изобретения, поскольку возможны его многие варианты, не выходящие из сущности и объема изобретения. Все количественные примеры представляют собой мас.%, основанные на общей массе композиции, пока не определено иначе.
Каждый из примеров композиций предназначен для того, чтобы кормить человека с обеспечением суточного питания. Каждая композиция содержит гидролизованный белок казеина и лецитин, как описано в данном контексте, причем каждая композиция обладает улучшенной стабильность в отношении окисления и действием на воспринимающие органы.
Примеры 1-4
Данные примеры иллюстрируют варианты осуществления детской питательной смеси в виде порошка, соответствующие настоящему изобретению, включая способ использования и получения смеси. Ингредиенты для каждой партии перечисляют в следующей таблице.
Ингредиенты
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Пример 4
Количество на 45,359 кг (100000 фунтов)
Количество на 45,359 кг (100000 фунтов)
Количество на 45,359 кг (100000 фунтов)
Количество на 45,359 кг (100000 фунтов)
Лактоза (кг)
20461
20015
19887
19987
Обезжиренное сухое молоко (кг)
8495
9230
9414
9046
Ингредиенты
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Пример 4
Количество на 45,359 кг(100000 фунтов)
Количество на 45,359 кг (100000 фунтов)
Количество на 45,359 кг (100000 фунтов)
Количество на 45,359 кг (100000 фунтов)
Сафлоровое масло с высоким содержанием олеиновой кислоты (кг)
5295
5295
5303
5256
Соевое масло (кг)
4023
4023
4029
3993
Кокосовое масло (кг)
3705
3705
3711
3678
Концентрат белка молочной сыворотки (кг)
2397
2333
2188
2220
Цитрат калия (кг)
413
416
422
421
Казеин гидролизат DH 6 (кг)
296
0
0
0
Казеин гидролизат DH 23 (кг)
0
59,2
0
0
Казеин гидролизат DH 45 (кг)
0
0
144
0
Казеин гидролизат DH 80 (кг)
0
0
0
262
Карбонат кальция (кг)
183
184
185
185
ARASCO масло Mortierella alpine (кг)
134
134
134
134
Соевый лецитин (кг)
115
115
57,5
259
Премикс нуклеотид-холина (кг)
107
107
107
107
Хлорид калия (кг)
59,8
58,4
55,1
55,9
Ингредиенты
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Пример 4
Количество на 45,359 кг(100000 фунтов)
Количество на 45,359 кг (100000 фунтов)
Количество на 45,359 кг (100000 фунтов)
Количество на 45,359 кг (100000 фунтов)
Аскорбиновая кислота (кг)
57,8
57,8
57,8
57,8
Витаминно-минеральный премикс (кг)
50,6
50,6
50,6
50,6
DHASCO масло Crypteconidinium cohnii (кг)
50,5
50,5
50,5
50,5
Хлорид магния (кг)
46,9
47,1
47,5
47,4
Лимонная кислота (кг)
26,1
26,1
26,1
26,1
Хлорид натрия (кг)
24,7
26,0
28,7
28,1
Сульфат двухвалентного железа (кг)
20,6
20,6
20,6
20,6
Холин хлорид (кг)
19,6
19,6
19,6
19,6
Витамин A, D, Е, K (кг)
17,7
17,7
17,7
17,6
Аскорбилпальмитат (кг)
5,04
5,04
5,05
5,00
Смесь токоферолов (70%) (кг)
4,88
4,88
4,88
4,85
L-карнитин (кг)
1,19
1,19
1,19
1,19
Рибофлавин (г)
144
144
144
144
Пример композиции можно получить посредством приготовления по меньшей мере двух отдельных суспензий, которые позднее смешивают друг с другом, подвергают тепловой обработке, стандартизуют, вторично подвергают тепловой обработке, упаривают для удаления воды и затем сушат распылением.
Сначала получают суспензию углеводов и минералов путем растворения углевода (т.е. лактозы) в воде при приблизительно 60-71°С с последующим добавлением хлорида магния, хлорида калия, цитрата калия, холинхлорида и хлорида натрия. Полученную в результате суспензию выдерживают при несильном перемешивании при приблизительно 49-60°С до ее дальнейшего смешивания с другими приготовленными суспензиями.
Суспензию типа белок в масле получают комбинированием подсолнечного масла с высоким содержанием олеиновой кислоты, соевого масла и кокосового масла при приблизительно 49-60°С с последующим добавлением аскорбилпальмитата, смеси токоферолов, соевого лецитина, растворимого в масле витаминного премикса, концентрата белка молочной сыворотки, гидролизата казеина и карбоната кальция. Полученную в результате масляную суспензию выдерживают при несильном перемешивании при приблизительно 38-49°С до ее дальнейшего смешивания с другими приготовленными суспензиями.
Воду, суспензию углеводов и минералов и суспензию типа белок в масле смешивают при соответствующем перемешивании. рН полученной в результате смеси подводят гидроксидом калия. Данную смесь выдерживают при несильном перемешивании при приблизительно 49-60°С. Масло ARA и DHA добавляют после доведения рН и перед обработкой.
Полученную в результате смесь нагревают до приблизительно 71-77°С, эмульгируют с помощью однофазного гомогенизатора максимально до приблизительно 00 кПа и затем нагревают до приблизительно 82-88°С в течение приблизительно 5 секунд. Нагретую смесь пропускают через холодильник для сверхбыстрого охлаждения, чтобы снизить температуру до приблизительно 77-82°С, и затем пропускают через пластинчатый охладитель для дальнейшего снижения температуры до приблизительно 71-77°С. Затем охлажденную смесь гомогенизируют при приблизительно 16,55-17,93/2,76-4,14 МПа (2400-2600/400-600 фунтов/кв.дюйм), выдерживают при приблизительно 74-85°С в течение приблизительно 16 секунд и затем охлаждают до приблизительно 2-7°С. Отбирают образцы для микробиологического и аналитического тестирования. Смесь выдерживают при перемешивании при приблизительно 2-7°С.
Раствор водорастворимого витамина (далее "РВВ") и раствор аскорбиновой кислоты готовят раздельно и добавляют к обработанной смешанной суспензии. Раствор витамина готовят добавлением к воде следующих ингредиентов при перемешивании: цитрат калия, сульфат двухвалентного железа, премикс РВВ, L-карнитин, рибофлавин и премикс нуклеотид-холина. Раствор аскорбиновой кислоты готовят добавлением гидроксида калия и аскорбиновой кислоты к достаточному количеству воды для растворения ингредиентов. Затем рН раствора аскорбиновой кислоты доводят до приблизительно 5-9 гидроксидом калия.
рН смеси можно довести до рН в интервале приблизительно 6,65 - 6,85 гидроксидом калия для достижения оптимальной стабильности продукта. Затем стандартизованную смесь подвергают второй тепловой обработке. Смесь нагревают до приблизительно 66-82°С и затем далее нагревают до приблизительно 118-124°С в течение приблизительно 5 секунд. Затем нагретую смесь пропускают через холодильник для сверхбыстрого охлаждения, чтобы снизить температуру до приблизительно 77-82°С. После тепловой обработки смесь упаривают до плотности приблизительно 1,15-1,17 г/мл.
Упаренную смесь пропускают через распылительную сушку, с целью получения уровня влажности приблизительно 2,5% в конечном продукте. Затем конечный продукт в виде порошка проходит стадию агломерации с использованием воды в качестве связующего раствора. Потом конечный продукт упаковывают в подходящие контейнеры.
Исследование 1
Исследование проводят с целью оценки антиоксидантной способности ряда масляных смесей, содержащих различные количества/комбинации традиционных (например, аскорбиновой кислоты, лимонной кислоты) и нетрадиционных антиоксидантов питательных порошков (например, лецитина, гидролизованного белка казеина, гидролизованного белка молочной сыворотки). Переменные величины партий описаны ниже в таблице, представляющей результаты исследования 1.
Индекс окислительной стабильности (ИОС)
Индекс окислительной стабильности представляет собой способ определения способности масла не подвергаться окислению. Образцы масла подвергают нагреванию и воздействию постоянного потока воздуха. Когда преодолевается способность масла не подвергаться окислению, происходит быстрое повышение уровня образования продуктов окисления (летучих органических кислот). Органические кислоты растворяют в пробирке для сбора, содержащей деионизированную воду. Органические кислоты повышают проводимость воды, как измеряют с помощью электрода. Строят график и рассчитывают значение ИОС для каждого образца, которое коррелирует с количеством времени в часах, в течение которого образец не поддается избыточному окислению.
Образцы масла по 5 г анализируют с использованием прибора ИОС (Omnion Inc, Rockland, Mass, USA) при приблизительно 130°C с потоком воздуха, соответствующим 40 кПа (4,5 psi). Каждый образец содержит основную масляную смесь, включающую относительно массы основной масляной смеси приблизительно 40% сафлорового масла с высоким содержанием олеиновой кислоты, 30% соевого масла, 28% кокосового масла, 0,37% смеси токоферолов, 0,026% аскорбилпальмитата, 0,13% премикса растворимых в масле витаминов, 0,38% масла DHA и 1,0% масла ARA. К основной масляной смеси добавляют аскорбиновую кислоту (АСК), лимонную кислоту (ПК), лецитин, триптофан (ТРП), гидролизованный белок молочной сыворотки, гидролизованный белок казеина и их комбинации. Образцы масла тщательно перемешивают, чтобы обеспечить однородный образец перед анализом. Образцы тестируют в двух повторностях, результаты которых суммируют в следующей таблице.
ID
АСК
ЛК
Лецитин
ТРП
*Гидролизованный белок молочной сыворотки (DH 28)
*Гидролизованный белок казеина (DH 57)
Результат ИОС 1
Результат ИОС 2
Средние Результаты ИОС
А
-
-
0,40%
-
-
0,98%
12,80
10,80
11,80
В
-
-
0,40%
0,20%
-
-
13,25
6,90
10,08
С
-
0,05%
-
-
-
0,98%
7,45
7,55
7,50
D
0,05%
-
0,40%
-
-
-
6,80
8,05
7,43
Е
0,05%
-
-
0,20%
-
-
7,45
7,20
7,33
F
-
-
-
-
1,11%
0,98%
7,20
7,15
7,18
G
-
0,05%
-
0,20%
-
-
5,20
8,35
6,78
Н
-
-
-
0,20%
-
0,98%
6,00
7,30
6,65
I
-
-
0,40%
-
1,11%
-
6,75
6,40
6,58
J
0,05%
-
-
-
-
0,98%
6,40
6,60
6,50
К
-
-
-
0,20%
1,11%
-
5,90
6,40
6,15
ID
ACК
ЛК
Лецитин
ТРП
*Гидролиз ованный белок молочной сыворотки (DH 28)
*Гидролиз ованный белок казеи на (DH 57)
Результат ИОС 1
Результат ИОС 2
Средние Результаты ИОС
L
0,05%
-
-
-
1,11%
-
5,20
5,70
5,45
M
0,05%
0,05%
-
-
-
-
4,75
5,95
5,35
N
-
0,05%
-
-
1,11%
-
5,45
5,15
5,30
O
-
0,05%
0,40%
-
-
-
4,95
4,80
4,88
P
-
-
-
-
-
-
4,05
3,85
3,95
% представляет количество ингредиента в виде доли относительно массы общего образца ИОС.
* - Мас.% белка в общем образце ИОС рассчитывают, чтобы включить добавление 2% гидролизованного белка относительно массы общего белка в питательном порошке в масляную смесь питательного порошка.
Как показано в вышеприведенной таблице данных, масляная смесь, содержащая 0,40% лецитина и 0,98% гидролизованного белка казеина (Образец А), наиболее эффективна при среднем значении ИОС 11,80 в плане защиты от окисления в условиях исследования. Неожиданно, что комбинация 0,40% лецитина и 0,98% гидролизованного белка казеина более эффективна в плане защиты от окисления, чем масляные смеси, содержащие различные комбинации более традиционных антиоксидантов (т.е. аскорбиновой кислоты, лимонной кислоты).
Исследование 2
Исследование проводят с целью оценки антиоксидантной способности масляных смесей, содержащих лецитин, гидролизованный белок казеина и их комбинации. Переменные величины партий описаны ниже в таблице, представляющей результаты исследования 2.
Переменные величины партий тестируют согласно способу ИОС, описанному в исследовании 1. Полное исследование повторяют в разные дни, так что получают результаты в День 1 и День 2, которые суммируют в следующей таблице.
Образец
День
Лецитин
*Гидролизованный белок казеина (DH 57)
Результат ИОС 1
Результат ИОС 2
Средние Результаты ИОС
Ожидаемый ** результат ИОС
А
1
-
-
1,55
3,65
2,60
-
В
1
1,0%
0,99%
16,70
12,25
14,48
7,4
С
1
0,4%
0,99%
11,80
9,65
10,73
6,4
D
1
1,0%
0,49%
-
10,40
10,40
6,5
Е
1
0,4%
0,49%
6,85
-
6,85
5,5
F
1
-
0,99%
4,10
3,95
4,03
-
G
1
1,0%
-
3,15
3,60
3,38
-
Н
1
-
0,49%
3,10
3,15
3,13
-
I
1
0,4%
-
2,45
2,30
2,38
-
А
2
-
-
2,30
2,35
2,33
-
В
2
1,0%
0,99%
23,80
18,00
20,9
10,8
С
2
0,4%
0,99%
20,45
21,15
20,8
8,7
D
2
1,0%
0,49%
15,60
10,50
13,05
9,9
Е
2
0,4%
0,49%
10,85
13,10
11,98
7,8
F
2
1,0%
-
5,50
6,20
5,85
-
G
2
-
0,99%
4,70
5,15
4,93
-
Н
2
-
0,49%
3,55
4,55
4,05
-
I
2
0,4%
-
3,70
3,85
3,78
-
% представляет количество ингредиента в виде доли относительно массы общего образца ИОС.
* - Мас.% белка в общем образце ИОС рассчитывают, чтобы включить добавление либо 1%, либо 2% гидролизованного белка относительно массы общего белка в питательном порошке в масляную смесь питательного порошка.
** - "Ожидаемый результат ИОС" представляет суммирование "Средних Результатов ИОС" для каждого из отдельных компонентов, т.е. лецитина и гидролизованного белка казеина, в образце масляной смеси. Например, Ожидаемый результат ИОС для образца масляной смеси Дня 1 (Образец В), содержащего 1,0% лецитина и 0,99% гидролизованного белка казеина, составляет 7,4, что является суммой Среднего Результата ИОС для: 1) образца масляной смеси Дня 1 (ОбразецG), содержащего 1,0% лецитина (3,38), и 2) образца масляной смеси Дня 1 (Образец F), содержащего 0,99% гидролизованного белка казеина (4,03).
Как показано в вышеприведенной таблице данных, лецитин и гидролизованный белок казеин проявляют синергический антиоксидантный эффект в вышеописанных условиях. Неожиданно образцы, содержащие лецитин в комбинации с гидролизованным белком казеина (Образцы В, С, D и Е), оказываются более эффективными в плане защиты от окисления, чем ожидают, поскольку комбинация лецитина и гидролизованного белка казеина обеспечивает более высокую защиту от окисления, чем сумма количеств защиты, обеспечиваемой отдельно лецитином и гидролизованным белком казеина. Например, ожидаемый результат для Дня 2 для масляной смеси, содержащей 0,40% лецитина и 0,99% гидролизованного белка казеина (Образец С), составляет 8,7, однако действительный средний результат ИОС составляет 20,8. Неожиданно, что действительный средний результат ИОС более, чем в два раза превышает ожидаемый результат, который представляет собой сумму результатов для масляной смеси, содержащей 0,40% лецитина (Образец I), и масляной смеси, содержащей 0,99% гидролизованного белка казеина (Образец G).
Исследование 3
Исследование проводят с целью оценки антиоксидантной способности питательных композиций в виде порошков, содержащих лецитин, гидролизованный белок казеина, гидролизованный белок молочной сыворотки и их комбинации.
Композиции оценивают в плане стабильности в отношении окисления согласно нижеописанным способам. Данные способы включают пероксидное число (ПЧ), сенсорную оценку, показатель стабильности в отношении окисления по ЯМР (ядерный магнитный резонанс) (ИОС-ЯМР) и оценку летучих органических соединений (ЛОС).
Исследуемые композиции питательных порошков близки коммерчески доступному SIMILAC Advance Powder (Abbott Nutrition, отделение Abbott Laboratories, Columbus, Ohio, USA) за исключением того, что образцы порошков модифицируют путем включения гидролизованного белка казеина, гидролизованного белка молочной сыворотки, лецитина и их комбинаций согласно следующей таблице.
Образец
Номер анализа
Лецитин
Гидролизованный белок казеина
Гидролизованный белок молочной сыворотки
% от массы общего липида
% от массы общего белка
% от массы общего белка
А
1
0,4
0
0
В
2
1,2
4
0
С
3
1,2
0
4
D
3
0,4
0
0
Основа композиции, используемая для получения каждого тест-образца, содержит приблизительно (на 100 ккал): 2,07 г белка (обезжиренного сухого молока, концентрата белка молочной сыворотки), 5,4 г жира (сафлорового с высоким содержанием олеиновой кислоты, соевого, кокосового масла, арахидоновой кислоты, докозагексаеновой кислоты), 10,8 г углевода (лактозы), минералы (кальций - 78 мг, фосфор - 42 мг, магний - 6 мг, натрий - 24 мг, калий - 105 мг, хлорид - 65 мг, железо - 1,8 мг, цинк - 0,75 мг, медь - 0,09 мг, йод - 0,006 мг, марганец - 5 мкг, селен - 1,8 мкг) и витамины (витамин А 300 ME, витамин D 60 ME, витамин Е 1,5 ME, витамин K1 8 мкг, витамин С 9 мг, тиамин 0,100 мг, рибофлавин 0,150 мг, пиридоксин 0,060 мг, ниацин 1050 мг, витамин В12 0,25 мкг, фолиевая кислота 15 мкг, пантотеновая кислота 0,450 мг, биотин 4,4 мкг, холин 16 мг, инозит 4,7 мг).
Получение
Каждую композицию для исследования питательного порошка загружают, обрабатывают и сушат распылительной сушкой на опытной промышленной установке. Для получения композиций для исследования основу масляной смеси получают путем комбинирования подсолнечного масла с высоким содержанием олеиновой кислоты, соевого масла и кокосового масла при приблизительно 49-60°C с последующим добавлением растворимых в масле витаминов, аскорбилпальмитата (374 промиль) и смеси токоферолов (375 промиль). Основу масляной смеси разделяют на порции и добавляют выбранные уровни лецитина к каждой порции, чтобы получить различные переменные величины. Масляную смесь добавляют при перемешивании при температуре приблизительно 49-60°С к суспензии, содержащей воду, лактозу, обезжиренное сухое молоко и концентрат интактного белка молочной сыворотки при перемешивании. Основываясь на исследуемой композиции, к полученной в результате суспензии добавляют гидролизованный белок казеина, гидролизованный белок молочной сыворотки и их комбинации. Полученную в результате смесь повергают высокотемпературной обработке в течение короткого времени и гомогенизируют при содержании приблизительно 33% твердых веществ. Смеси стандартизуют по витаминам и минералам и упаривают до содержания приблизительно 52% твердых веществ. Затем полученный в результате продукт подвергают ультравысокотемпературной обработке перед помещением в распылительную сушку. Порошки сушат до получения содержания влаги приблизительно 2-3 мас.%.
Высушенные распылительной сушкой порошки упаковывают в жестяные банки со свободным пространством над продуктом приблизительно 0,5 дюйма (1,27 см) при массе наполнения, лежащей в интервале от приблизительно 350 до приблизительно 390 г. Жестяные банки закрывают крышками в нормальных атмосферных условиях без модификации пространства над продуктом.
Через одну неделю после изготовления закрытые жестяные банки образцов композиций помещают в условия хранения при повышенной температуре при приблизительно 37°С и приблизительно 43°С. Через 2 недели инкубирования жестяные банки открывают и отбирают образцы для тестирования. В интервалах между отбором образцов жестяные банки закрывают пластиковыми коммерческими крышками для жестяных банок и возвращают в условия хранения при повышенной температуре. Через 5 недель хранения при повышенной температуре отбирают образцы для тестирования.
Пероксидное число
Пероксиды представляют собой основные продукты окисления липидов, и измерение их образования можно использовать для оценки способности питательного порошка противостоять окислению. Способ пероксидного числа основан на методе International Dairy Foundation (Международная молочная организация) (IDF), предназначенном для определения пероксидного числа (Стандарт IDF 74А 1991, International Dairy Foundation, июнь 1991 г.), которым измеряют уровни пероксида при использовании окисления Fe II до Fe III посредством гидропероксидов липидов/жирных кислот. Fe III комплексируется с реагентом тиоцианатом с образованием комплекса красного цвета, который измеряют спектрофотометрически при длине волны 500 нм. Затем определяют концентрацию Fe III, используя серию стандартных разведений Fe III и линейную регрессию.
Каждую смесь питательного порошка оценивают через 5 недель хранения при повышенной температуре. Смеси сначала восстанавливают в воде. Липидную систему восстановленного продукта после добавления метанола экстрагируют изооктаном и затем водой для разделения фаз. После центрифугирования количественную аликвоту прозрачного изооктанового экстракта сушат и затем смешивают со смесью растворителей 70% хлороформ - 30% метанол по объему, тиоцианатом аммония и хлоридом двухвалентного железа в кислых условиях. Затем экстрагированный липид анализируют вышеупомянутым способом тестирования IDF, результаты которого суммируют в следующей таблице.
Номер анализа/Номер образца
Лецитин
Гидролизованный белок казеина (DH 39)
Гидролизованный белок молочной сыворотки (DH 28)
Пероксидное число(мЭкв./кг масла)
% от массы общего липида
% от массы общего белка
% от массы общего белка
5 недель
37°С
43°С
1/А
0,4
0
0
14,7
17,3
2/В
1,2
4
0
4,93
16,5
3/С
1,2
0
4
2,92
11,1
3/D
0,4
0
0
11,1
25
Как показано в вышеприведенной таблице данных, питательные порошки, содержащие лецитин и гидролизованный белок казеина (Образец В) или лецитин и гидролизованный белок молочной сыворотки (Образец С), значительно более эффективны в плане устойчивости к образованию пероксидов и, таким образом, окислению, чем питательные порошки, содержащие лецитин и не содержащие гидролизованные белки (Образцы А и D) в условиях исследования.
Сенсорная оценка
Способ сенсорной оценки обеспечивает оценку стабильности к окислению путем сенсорного определения несоответствующих вкусов и запахов соединений, образующихся при окислении масел. Сенсорная оценка предусматривает также оценку общего действия питательных порошков на воспринимающие органы. Каждую смесь питательного порошка оценивают через 2 и 5 недель хранения при повышенной температуре с помощью опытной сенсорной панели. Проводят оценку питательных порошков и затем определяют их положение в соответствии с пятибалльной шкалой, описанной в двух следующих таблицах.
Положение
Окисление
Положения сенсорных оценок окисления
0
Отсутствует
Не определяют никаких вкусовых признаков окисления.
1
Очень слабое
Продукт на грани появления вкусовых признаков окисления очень слабой интенсивности.
2
Слабое
Продукт имеет слабые вкусовые признаки окисления.
3
Среднее
Продукт имеет средние до более высоких вкусовые признаки окисления, но не определяют привкуса краски.
4
Сильное (прогорклый вкус)
Продукт на грани появления или имеет более высокую интенсивность привкуса краски, может также иметь вкусовые признаки окисления любой интенсивности.
5
Очень сильное (прогорклый вкус)
Продукт имеет среднюю или более высокую интенсивность привкуса краски, может также иметь признаки окисления любой интенсивности.
Положение
Положения сенсорных оценок
0
Отсутствие рыбного привкуса
1
Очень слабый рыбный привкус (отсутствует разложение)
2
Слабый рыбный привкус (отсутствует разложение)
3
Слабый рыбный привкус (отсутствует разложение) средней или более сильной интенсивности
4
Очень слабый до слабого привкус разложившейся рыбы
5
Средний или более высокий слабый привкус разложившейся рыбы
Словесное описание, соответствующее каждой сенсорной оценке, не коррелирует прямо с окислением липидов, но тесно связано с восприятием потребителя.
Сенсорные результаты суммируют в следующей таблице.
Номер анализа/Номер образца
Лецитин
Гидролизованный белок казеина (DH 39)
Гидролизованный белок молочной сыворотки (DH 28)
Сенсорная оценка рыбного привкуса
% от массы общего липида
% от массы общего белка
% от массы общего белка
2 недели
5 недель
37°C
43°С
37°C
43°C
1/А
0,4
0
0
1
4
4
5
2/В
1,2
4
0
0
0
0
0
3/С
1,2
0
4
0
0
0
0
3/D
0,4
0
0
1
2
2
1
Как показано в вышеприведенных таблицах данных, питательные порошки, содержащие лецитин и не содержащие гидролизованные белки (Образцы А и D), демонстрируют рыбный привкус и ускоренное развитие несоответствующего вкуса и запаха окисления в течение пятинедельного периода тестирования. Напротив, питательные порошки, содержащие лецитин и гидролизованный белок казеина (Образец В) или лецитин и гидролизованный белок молочной сыворотки (Образец С), демонстрируют отсутствие рыбного привкуса или несоответствующих вкуса и запаха окисления при повышенной температуре 37°С, отсутствие рыбного привкуса при 43°С и замедленное появление несоответствующих вкуса и запаха окисления при 43°С.
Сенсорные данные согласуются с вышеописанными значениями пероксидного числа и показывают, что смесь лецитина и гидролизованного белка казеина или смесь лецитина и гидролизованного белка молочной сыворотки, как описано в данном контексте, способна защитить порошковые питательные продукты лучше, чем лецитин в виде монокомпонента в вышеописанных условиях.
Индекс окислительной стабильности, определенный с помощью ядерного магнитного резонанса (ИОС-ЯМР)
Индекс окислительной стабильности (ИОС-ЯМР) представляет собой способ определения способности питательного порошка не поддаваться окислению. Способ анализа ИОС-ЯМР близок опубликованной работе Hiroaki Saito и Kunisuke Nakamura (см. Nippon Suisan Gakkaishi, т.55(9), 1663, (1989)) за исключением того, что способ экстракции по Фолчу модифицируют для экстракции липидов и структур, содержащих жирные кислоты, из матрицы питательной композиции.
Экстракция липидов: Для экстракции липида каждый образец порошка перемешивают, чтобы минимизировать гетерогенность образца. Приблизительно 100 мг с отклонением 2% каждого образца взвешивают в стеклянные пробирки для центрифугирования с завинчивающимися пробками. Аликвоты по 1 мл метанола-d4 пипеткой вносят в каждую пробирку и затем взбалтывают в течение одной минуты. Затем добавляют 2 мл хлороформа-d. Затем флаконы взбалтывают в течение 30 секунд. Растворы выдерживают при комнатной температуре в течение приблизительно 90 минут и затем центрифугируют на холоду при 3000 G в течение 10 минут. Потом супернатант фильтруют через фильтрующие шприцы ПТФЭ (политетрафторэтилен) 0,2 мм.
Затем экстрагированные липиды анализируют с помощью вышеупомянутого способа тестирования ИОС-ЯМР. Участки ЯМР-спектров, используемые для интеграции, представляют собой 1,1-2,6 промиль (алифатический) и 2,7-2,9 промиль (диаллил) и служат для получения соотношения алифатические структуры/диаллил.
Каждую композицию питательного порошка оценивают в течение 5 недель хранения при повышенной температуре, результаты которого суммируют в следующей таблице.
Номер анализа/Номер образца
Лецитин
Гидролизованный белок казеина (DH 39)
Гидролизованный белок молочной сыворотки (DH 28)
Результаты ИОС-ЯМР(Соотношение алифатических структур/диаллила)
% от массы общего липида
% от массы общего белка
% от массы общего белка
5 недель
43°С
1/А
0,4
0
0
2,33
2/В
1,2
4
0
1,30
3/С
1,2
0
4
1,09
3/D
0,4
0
0
1,72
Как показано в вышеприведенной таблице данных, питательные порошки, содержащие лецитин и гидролизованный белок казеина (Образец В) или лецитин и гидролизованный белок молочной сыворотки (Образец С), имеют более низкие соотношения алифатические структуры/диаллил и, таким образом, являются более эффективными в плане защиты от окисления, чем питательные порошки, содержащие лецитин и не содержащие гидролизованные белки (Образцы А и D) в условиях исследования.
Оценка летучих органических соединений (ЛОС)
Летучие органические соединения (ЛОС) представляют собой вторичные продукты окисления липидов, и измерение их образования можно использовать для оценки окисления липидов. Способ ЛОС включает отбор образцов летучих органических соединений, в частности, гексанала, с использованием нагретого свободного пространства над продуктом (далее "НП") и анализ собранных компонентов с помощью газовой хроматорафии-масс-спектрометрии (ГХ-МС).
Каждую композицию питательного порошка оценивают через 2 и 5 недель хранения при повышенной температуре. Композиции восстанавливают в воде и перемешивают взбалтыванием в течение 5 минут. Затем, используя стеклянную пипетку, 1 г восстановленного образца помещают в янтарный флакон для определения летучих веществ в свободном пространстве над продуктом объемом 20 мл, который содержит 4 мл лабораторной воды и 2 г хлорида натрия. Затем в образец вводят в целом 250 нг внутреннего стандарта (хлорбензол-d5), закрывают силиконовой мембраной с политетрафторэтиленовой (ПТФЭ) подложкой и взбалтывают в течение 30 секунд. Затем образцы исследуют с помощью анализа НП ГХ-МС. Анализ НП ГХ-МС проводят с использованием следующего оборудования и параметров.
Оборудование
Определение летучих веществ в свободном пространстве над продуктом: EST Markelov HS9000, EST Analytical 503 Commercial Drive, Fairfield, Ohio 45014
Уловитель: Supelco Vocarb 3000, Supelco 595 North Harrison Road, Bellefonte, Pennsylvania 16823
Интерфейс: Agilent Volatiles Interface with EPC, Agilent Technologies 2850 Centerville Road, Wilmington, Delaware 19808
ГХ-МС: Agilent 6890N GC - Agilent 5975C MSD, Agilent Technologies 2850 Centerville Road, Wilmington, Delaware 19808
Пакет программ: ChemStation Revision E, NIST05 Mass Spectral Database Agilent Technologies, 2850 Centerville Road, Wilmington, DE, 19808
Колонка: HP-VOC 30 м x 0,20 мм x 1,12 мкм, Agilent Technologies 2850 CenterviNe Road, Wilmington, Delaware 19808
Условия
Условия НП: газ - гелий
- Способ: абсорбирующий уловитель (2N)
- Уравновешивание образца: 60°C в течение 30 минут
- Смешивание: вращение с высокой скоростью
- Отбор образов: ссыпают содержимое флакона на уловитель со скоростью 40 мл/мин в течение 1 мин
- Сухая продувка со скоростью 40 мл/мин в течение 30 мин при 30°С
- Десорбция: 260°С в течение 1 минуты
- Волновая печь: 130°С
- Автоматическая линия: 150°С
- Условия ГХ: газ - гелий
- Интерфейс: 150°С
- Способ: разложение
- Соотношение разложения: 40:1
- Поток разложения: 40 мл/мин
- Поток в колонке: 1,0 мл/мин
- Линейная скорость: 36 см/сек
- Печь: 30°С (10 минут) - 200°С при 6°С/мин (выдерживают 7 мин)
Условия МС: автоматическая линия: 200°С
- Источник: 230°С
- Способ: полное сканирование
- Интервал сканирования: 35-400 мкм
Соединения (например, гексанал), выявленные в процессе анализа ГХ-МС, идентифицируют, используя базу данных масс-спектров Национального института стандартов. Определяют площади (общее число ионов) соединений и используют площади (общее число ионов) внутреннего стандарта (ВСТД) для расчета концентрации в соответствии со следующим уравнением:
Площадь соединения х Общее число ВСТД (нг)=Концентрация (частей/млрд) Площадь ВСТД Масса образца (г)
Результаты анализа НП ГХ-МС суммируют в следующей таблице.
Как показано в вышеприведенной таблице данных, меньше гексанала (т.е. соединения ЛОС) высвобождается из питательных порошков, содержащих лецитин и гидролизованный белок казеина (Образец В) или лецитин и гидролизованный белок молочной сыворотки (Образец С) по сравнению с питательными порошками, содержащими лецитин и не содержащими гидролизованный белок (Образцы А и D) в условиях проведения исследования.
Данные ЛОС согласуются с вышеописанным пероксидным числом, сенсорными данными и результатами ИОС-ЯМР и показывают, что смесь лецитина и гидролизованного белка казеина или смесь лецитина и гидролизованного белка молочной сыворотки, как описано в данном контексте, способны защитить порошковые питательные продукты лучше, чем лецитин в виде монокомпонента в вышеописанных условиях.
Как показано в вышеприведенных таблицах данных, представленных для исследования 3, лецитин в комбинации с гидролизованным белком казеина дает больший, чем ожидаемый антиоксидантный эффект в матрице питательного порошка, который согласуется с результатами ИОС Исследований 1 и 2, которые демонстрируют синергизм лецитина и гидролизованного белка казеина в матрице масляной смеси, как описано выше в данном материале.
Выводы
Общие данные, полученные в исследованиях, показывают, что гидролизованный белок казеина в сочетании с лецитином, как описано в данном контексте, дает синергический антиоксидантный эффект как в масляной смеси, так и в матрице питательного порошка. Комбинация гидролизованного белка казеина и лецитина, как описано в данном контексте, является высокоэффективной в плане защиты питательных порошков от окисления и для получения улучшенного действия на воспринимающие органы в течение длительных периодов.
Результаты неожиданны, поскольку лецитин и гидролизованный белок казеина не являются принятыми антиоксидантами для питательных порошков. Хотя в общем известно, что лецитин обладает антиоксидантными свойствами, его, как правило, не добавляют в питательные порошки в качестве антиоксиданта. Более типично, когда лецитин добавляют в жидкие питательные продукты; однако лецитин добавляют в жидкие питательные продукты вследствие его действия как эмульгатора, а не антиоксиданта. Кроме того, гидролизованный белок казеина, как правило, добавляют в питательные порошки для улучшения толерантности к белку. Данные особенно неожиданны, поскольку лецитин и гидролизованный белок казеина не только оба являются нетрадиционными антиоксидантами для питательных продуктов в виде порошка; удивительно, что комбинация двух данных ингредиентов дает синергетический антиоксидантный эффект как в масляной смеси, так и в матрицах питательного порошка.