Пищевой продукт, содержащий антиоксидант из экстракта шлемника байкальского

 

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к введению пищевых добавок с антиоксидантными свойствами в мясные, колбасные, фаршевые и другие продукты питания для увеличения их сроков хранения. Пищевой продукт содержит натуральный растительный антиоксидант в виде сухого порошкообразного экстракта шлемника байкальского, обогащенного флавоноидами, который получен из надземной части растения шлемника байкальского путем ее измельчения, экстрагирования 75%-ным этанолом и распылительной сушки. Причем активным началом экстракта является комплекс таких флавоноидов, которые самостоятельно обладают способностью как ингибировать, так и активировать процесс перекисного окисления липидов, а в комплексе, проявляя синергизм по отношению друг к другу, обеспечивают ему свойства антиоксиданта со следующим составом флавоноидов в комплексе: хризин, скутеллареин, изоскутеллареин, апигенин, лютеолин, динатин, сальвигенин, байкалеин, картамидин, изокартамидин, гиполеатин, норнепитин и при их определенном соотношении. При этом общее содержание флавоноидов в экстракте надземной части составляет 25-32%. Содержание самого экстракта в продукте составляет от 0,008 до 0,024 г на 100 г липидов пищевого продукта. Предложенный антиоксидант не предусматривает сложной технологии получения и в используемых количествах не изменяет органолептические, функционально-технологические характеристики пищевого продукта, имеет низкую себестоимость и возможность широкомасштабного производства. 2 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к введению пищевых добавок с антиоксидантными свойствами в мясные, колбасные, фаршевые и другие продукты питания для увеличения их сроков хранения.

При получении пищевых продуктов липиды исходного сырья (мясо, молоко, зерно, плоды, овощи, жиры, масла и др.) претерпевают разнообразные превращения. Установлены глубокие химические изменения в процессе термической обработки липидов: образование соединений с сопряженными двойными связями, повышение содержания свободных жирных кислот, увеличение йодных чисел, увеличение вязкости, образование эпоксисоединений, ингибирование сульфгидрильных групп ферментов перекисями липидов и др. Значительные изменения происходят в липидном комплексе хранящихся продуктов: гидролиз липидов, окислительное биохимическое прогоркание. В результате все это существенно сказывается на их составе - липиды теряют свою пищевую и биологическую ценность, становятся токсичными. Глубина и интенсивность этих процессов зависит от химического состава липидов, температуры, наличия сопутствующих и добавляемых веществ, например антиоксидантов, влажности, активности ферментов, присутствия макроорганизмов, контакта с кислородом воздуха, способа упаковки и многих других факторов.

Развитие окислительных процессов приводит к появлению в липидах и липидсодержащих продуктах соединений перекисного характера, альдегидов, кетонов, низкомолекулярных кислот, оксикислот и т.п. Задолго до появления отчетливых признаков порчи липиды начинают терять свою биологическую ценность, в них разрушаются жирорастворимые витамины, уменьшается содержание непредельных жирных кислот, пигментов (в окрашенных жирах) и т.п. Если окислению подвергается липид, находящийся в контакте с пигментами мяса и крови (миоглобином, гемоглобином или их производными), то разрушаются и витамины комплекса В - тиамин, рибофлавин, пиридоксин, биотин и др.

Источниками антиоксидантов растительного происхождения служат пряно-ароматические растения, овощи и фрукты, а также другие растительные ткани.

Ряд природных антиоксидантов выделен в чистом виде: токоферолы (витамин Е), бета-каротин (провитамин А), флавоноиды (витамин Р), производные пирокатехина, таннины и др. Они широко используются при производстве и хранении различных пищевых продуктов.

Антиоксиданты (АН) замедляют процессы окисления ненасыщенных жирных кислот, входящих в состав липидов, путем взаимодействия со свободными радикалами ROO* и R*.

Действие пищевых антиоксидантов основано на их способности образовывать малоактивные радикалы А, прерывая реакцию автоокисления по схеме:

R*+АН→RH+А*

A*+R*→AR

Таким образом, антиоксиданты предотвращают образование свободных радикалов и удлиняют сроки хранения пищевых продуктов.

Известна рецептура для приготовления мясопродуктов, содержащая в своем составе морковь в сыром или бланшированном виде, для увеличения сроков хранения колбас за счет подавления окислительных процессов (Подвойская И.А. Использование каротиносодержащего растительного сырья в технологии вареных колбас. Диссертация на соискание ученой степени кандидата техн. наук. - М.: МГУПБ. Москва - 1998).

Однако недостатком используемого антиоксиданта является ограниченная область его использования из-за достаточно ярко выраженных вкусовых и цветообразующих свойств β-каротина, входящего в состав моркови. Кроме того, каротиноиды моркови при определенных условиях сами подвергаются окислению.

Хорошо известно использование в качестве антиоксиданта при производстве пищевых продуктов витамина Е (α-токоферола), а также растительных компонентов с высоким содержанием последнего (Н.М. Эмануэль, Ю.Н. Лясковская. Торможение процессов окисления жиров. - М.: Пищепромиздат, Москва, 1961 - 257 с.).

Однако недостатком указанных растительных веществ является сложность расчета необходимого количества витамина Е, содержащегося в них, в соотношении с другими химическими компонентами продукта, т.к. недостаток витамина Е или избыток может не ингибировать, а катализировать окислительный процесс. Кроме того, значительное количество витамина Е отрицательно сказывается на вкусовых качествах продукта.

Пищевые продукты могут содержать в качестве антиоксидантов растительного происхождения: свежую зелень шпината, и/или свежую зелень щавеля, и/или свежую зелень салата (патент RU 2002438 С1, кл. А 23 L 3/34, 15.11.1993).

Однако существенным недостатком этих антиоксидантов является то, что введение мелкоизмельченной массы растений в предлагаемых количествах неблагоприятно сказывается на внешнем виде продукта и его консистенции.

Широко известно вредное, канцерогенное и токсичное действие поступивших с пищей окисленных липидов на организм человека, которые провоцируют развитие ряда заболеваний, в том числе онкологических, и ускоряют старение организма. Употребление в пищу растительных антиоксидантов обеспечивает защиту организма человека от свободных радикалов, проявляя антиканцерогенное действие, а также они блокируют активные перекисные радикалы, замедляя процесс старения.

Так, известно использование с этой целью в фармакологии и медицинской практике растения - шлемника байкальского (Scutellaria Baicalensis Georgi), который богат флавоноидными соединениями. Шлемник байкальский - многолетнее травянистое растение семейства губоцветных Labiatae (Lamiaceae) давно применяется в народной медицине Китая, Японии и других азиатских стран. В основном используется корневая (подземная) часть растения, из нее готовят порошки, настои, отвары, сборы, настойки и экстракты, которые достаточно широко используются для лечения сердечно-сосудистых заболеваний, нарушений деятельности центральной нервной системы, при ряде инфекционных заболеваний, а также в качестве тонизирующего и общеукрепляющего средства.

Наряду с лечебными и профилактическими свойствами корневую часть растения шлемника байкальского (экстракт) используют в качестве натурального антиоксиданта растительного происхождения при производстве пищевых и фармацевтических продуктов, например различных жидких форм, кремов, эмульсий, желе, паст и порошков (заявка WO 9849256 А1, кл. С 11 В 5/00, 05.11.1998). Активным веществом этого экстракта является смесь флавоноидов: основной компонент - байкалин (до 75% по массе), байкалеин, скутеллареин, вогонин, скульпфлавон, ороксилин, вискидулин. Экстракт корня шлемника байкальского представляет собой желтый кристаллический порошок, который вводят в количестве не менее чем 0,0001% по массе пищевого продукта, содержащего водно-масляную фазу, например, в масло, майонез, маргарин, в жиросодержащие молочные продукты, в овощные и растительные, подобные желе и джему, а также в фармацевтические и косметические препараты.

Данный аналог является наиболее близким к заявляемому изобретению, но имеет ряд недостатков. А именно использование этого антиоксиданта в рабочем интервале с такой низкой концентрацией, как 1·10^-4 мас.%, не подтверждено документально и реально на практике не обеспечивает предотвращения окисления липидов в продуктах. Кроме того, есть данные, что байкалин в чистом виде может вести себя как промотер окислительных реакций. Вместе с тем высокая себестоимость и сложность производства такого антиоксиданта, связанная с необходимостью применения специального высокотехнологичного оборудования (неоднократная очистка), используемого для получения смеси флавоноидов, препятствует использованию данного препарата в промышленных масштабах.

Настоящее изобретение решает задачу использования наиболее дешевого и не менее эффективного антиоксиданта растительного происхождения, легко доступного для производителя в плане сырьевой базы.

Эта задача решается тем, что пищевой продукт, преимущественно мясной, содержит натуральный растительный антиоксидант в виде сухого порошкообразного экстракта шлемника байкальского, обогащенного флавоноидами, который получен из надземной части растения шлемника байкальского путем ее измельчения, экстрагирования 75%-ным этанолом и распылительной сушкой, причем активным началом экстракта является комплекс таких флавоноидов, которые самостоятельно обладают способностью как ингибировать, так и активировать процесс перекисного окисления липидов, а в комплексе, проявляя синергизм по отношению друг к другу, обеспечивают ему свойства антиоксиданта со следующим составом флавоноидов и их содержанием в комплексе в %:

хризин 35,0-37,5

скутеллареин 25,0-27,0

апигенин 16,0-18,0

байкалеин 7,0-8,5,

лютеолин 4,0-6,0

изоскутеллареин, динатин, сальвигенин, картамидин, изокартамидин, гиполеатин и норнепитин остальное

при этом общее содержание флавоноидов в экстракте надземной части составляет 25-32%, а содержание самого экстракта в продукте составляет от 0,008 до 0,024 г на 100 г липидов пищевого продукта.

В зависимости от типа пищевого продукта сухой порошкообразный экстракт надземной части шлемника байкальского вводят в виде водного, спиртового или липофильного раствора. При этом пищевой продукт выбирают из группы: мясных и рыбных продуктов, в том числе фаршевых, консервированных и полуфабрикатов, масложировых, кондитерских, мучных, молочных, кисломолочных, продуктов детского и диетического питания, пищеконцентратов, плодоовощных, фруктовых и овощных продуктов, профилактических, геродиетических, продуктов питания для спортсменов, соевых продуктов, коктейлей, десертов, кремов, продуктов быстрого приготовления.

Получение различных экстрактов из надземной части с помощью различного рода растворителей и их химический анализ описаны в научно-технической литературе (см. Шовковый А.В. и др. Использование методов БЖХ для анализа флавоновых глюкоронидов в надземной части шлемника байкальского. Ж-л "Провизор", 1999, выпуск 10, с.36-38).

Однако настоящее изобретение предусматривает получение экстракта именно для пищевых целей. Сухой экстракт надземной части шлемника байкальского получают следующим образом: сырье (листья, стебли, цветки) измельчают, экстрагируют 70-75% этанолом, проводят распылительную сушку экстракта.

Полученный таким образом экстракт представляет собой смесь флавоноидных соединений различной структуры в виде агликонов и гликозидов (глюкоронидов) хризина, апигенина, лютеолина, скутеллареина, изоскутеллареина, динатина, сальвигенина, картамидина и изокартамидина; глюкуронидов апигегина, скутеллареина, изоскутеллареина, лютеолина, гиполеатина, норнепитина и др. Общее содержание флавоноидов в экстракте надземной части достигает 25-32%. В состав экстракта также входят терпеноиды, фенилэтаноидные соединения, соли минеральных и органических кислот, аминокислоты, сахара, которые усиливают антиоксидантную активность комплекса.

Таким образом, технологические особенности получения определяют состав экстракта и соотношения между флавоноидами, т.е. именно этот состав обладает антиоксидантными свойствами и может использоваться для пищевых продуктов.

Антиоксидантные свойства флавоноидов, как известно, зависят от их структуры, в частности от количества и расположения ОН-групп в молекуле флавоноидов. Анализ флавоноидов, входящих в состав надземной части шлемника байкальского, показал, что их можно разделить на три группы:

1. Флавоноиды, которые имеют две ОН-группы в А-кольце (хризин, апигенин, лютеолин).

2. Флавоноиды, имеющие три рядом расположенные ОН-группы или две ОН-группы и одну метокси-группу в А-кольце (скутеллареин, динатин, сальвигенин, картамидин, байкалеин, вогонин).

3. Изофлавоны (изоскутеллареин, изокартамидин).

Наличие трех рядом расположенных ОН-групп в одном кольце приводит к появлению сильных антиоксидантных свойств, которые уменьшаются при переходе к соединениям с двумя ОН-группами в кольце.

Замещение 3-го положения в пиранозном кольце фенильным остатком в молекуле изофлавонов также понижает антиоксидантные свойства соединений практически в 10 раз. Таким образом, описанные группы флавоноидов по реакционной способности образуют следующий ряд: 2>1>3.

Ангиоксидантное действие флавоноидных соединений связывают с их способностью акцептировать свободные радикалы и/или хелатировать ионы металлов, катализирующих процессы окисления. Однако известны не только антиоксидантные свойства флавоноидов, но и их способность в определенных условиях, обусловленных структурой соединений, наличием других компонентов, активировать процесс окисления липидов, т.е. служить промоторами окисления. Это означает, что смесь флавоноидов, которая получается при экстракции растительного сырья различными органическими растворителями, может оказывать как ингибирующее, так и активирующее действие на процесс перекисного окисления липидов (см. Сао О., Sofic E. Антиоксидантное и проантиоксидантное поведение флавоноидов. Free Radical Biol. Mol, 1997, т.22, вып.5, с.749-760).

Технический результат, достигаемый при применении сухого экстракта надземной части растения - шлемник байкальский, обусловлен присутствием специфичного комплекса флавоноидов, обладающего антиоксидантной активностью. В нашем изобретении активным началом экстракта является комплекс таких флавоноидов, которые самостоятельно обладают способностью как ингибировать, так и активировать процесс перекисного окисления липидов, а именно в заявляемом комплексе и соотношениях, проявляя синергизм по отношению друг к другу, обеспечивают ему свойства антиоксиданта.

Предложенный антиоксидант не предусматривает сложной технологии получения. Антиоксидант в используемых количествах не изменяет органолептические, функционально-технологические характеристики пищевого продукта, имеет низкую себестоимость и возможность широкомасштабного производства. В отличие от препаратов полученных из корня растения, который накапливает необходимое количество флавоноидов на 4-7 год жизни растения, сырье из надземной части можно заготавливать 2-3 раза в год. Важно отметить, что предложенный антиоксидант в отличие от других, разрешенных к использованию в пищевой промышленности, позволяет получить продукты повышенной биологической и пищевой ценности, т.к. не только является антиокислителем, но и повышает функциональные и профилактические свойства пищевых продуктов.

Перед введением в пищевой продукт сухой экстракт растения (если в продукте допустимо содержание минимального количества алкоголя) растворяют в 5-70% этаноле, в липофильных средах или в воде. Оптимальное количество нерастворенного антиоксиданта на 100 г липидной части продукта колеблется в пределах от 0,008 до 0,024 г. Выбор оптимальной концентрации зависит от химического состава и вида продукта, в котором его используют. Повышение концентрации антиоксиданта выше предложенной не увеличивает сроки хранения продукта, зато увеличивает его себестоимость. Уменьшение концентрации предложенного препарата приводит к снижению его антиоксидантной активности.

Поскольку окислительные процессы происходят в жировой части продукта, особое значение для выбора антиоксиданта и его концентрации имеет общее содержание липидов, соотношение входящих в состав липидов: триглицеридов, фосфолипидов, холестерина, общая сумма жирных кислот, а также соотношение насыщенных, мононенасыщенных и полиненасыщенных кислот.

Эффективность способа была проверена на различных видах пищевых продуктов: масложировые продукты, молочные и молочнокислые продукты, кондитерские и мучные изделия, фруктовые и овощные смеси, фаршевые мясопродукты, сухие концентраты. Следовательно, предлагаемый способ стабилизации позволяет производить широкий ассортимент пищевых продуктов, в том числе специализированных (диетических, геродиетических, детских, профилактических) с увеличенным сроком хранения.

Ниже приведены примеры конкретного воплощения изобретения, которые, однако, не охватывают, а тем более не ограничивают весь объем притязаний данного изобретения.

Пример 1. Сухой растительный экстракт надземной части шлемника байкальского массой 0,012 г растворяют в 1,2 мл 30% этилового спирта и добавляют на 100 г вытопленного свиного хребтового шпика на стадии куттерования (измельчения). Полученный образец хранили на протяжении 40 дней при температуре 4-6°С. Показатели окислительной порчи остались в пределах допустимых норм.

Пример 2. Пример выполнен аналогично первому за исключением того, что масса сухого экстракта надземной части шлемника составила 0,024 г, а объем 70% этилового спирта составил 2,4 мл. Полученный образец хранили на протяжении 40 дней при температуре 4-6°С. Показатели окислительной порчи остались в пределах допустимых норм.

Пример 3. Пример выполнен аналогично первому за исключением того, что сухой экстракт надземной части шлемника массой 0,015 г, не растворяя, вносят в 100 г вытопленного свиного шпика. Полученный образец хранили на протяжении 40 дней при температуре 4-6°С. Показатели окислительной порчи остались в пределах допустимых норм.

Пример 4. Сухой растительный экстракт надземной части шлемника байкальского массой 0,008 г растворяют в 100 мл молока (3,2% жирности). Полученный образец хранили на протяжении 60 дней при температуре 4-6°С. Показатели окислительной порчи в опытных образцах остались в пределах допустимых норм.

Пример 5. Сухой растительный экстракт надземной части шлемника байкальского массой 0,018 г растворяют в 100 мл нерафинированного растительного масла. Полученный образец хранили на протяжении 60 дней при температуре 4-6°С. Показатели окислительной порчи в опытных образцах остались в пределах допустимых норм.

Пример 6. Сухой растительный экстракт надземной части шлемника байкальского массой 0,012 г вносят на 100 г сливочного масла. Полученный образец хранили на протяжении 60 дней при температуре 4-6°С. Показатели окислительной порчи в опытных образцах остались в пределах допустимых норм.

Пример 7. Сухой растительный экстракт надземной части шлемника байкальского массой 0,015 г растворяют в 1,5 мл воды и добавляют на 100 г фарша для вареной колбасы "Эстонская" на стадии куттерования (измельчения). Полученный образец хранили на протяжении 25 дней при температуре 4-6°С. Показатели окислительной порчи в опытных образцах остались в пределах допустимых норм.

Пример 8. Сухой растительный экстракт надземной части шлемника байкальского массой 0,012 г вносят на 100 г сливочного крема. Полученный образец хранили на протяжении 60 дней при температуре 4-6°С. Показатели окислительной порчи в опытных образцах остались в пределах допустимых норм.

Пример 9. Из сухого растительного экстракта надземной части шлемника байкальского массой 0,024 г готовят липофильный раствор и вносят его в рецептуру молочного шоколада (на 100 г продукта). Полученный образец хранили на протяжении 60 дней при температуре 4-6°С. Показатели окислительной порчи в опытных образцах остались в пределах допустимых норм.

Пример 10. Сухой растительный экстракт надземной части шлемника байкальского массой 0,015 г вносят на 100 г яблочного пюре. Полученный образец хранили на протяжении 40 дней при температуре 4-6°С. Показатели окислительной порчи в опытных образцах остались в пределах допустимых норм.

Пример 11. Сухой растительный экстракт надземной части шлемника байкальского массой 0,005 г вносят на 30 г сухого концентрата куриного супа. Полученный образец хранили на протяжении 60 дней при температуре 15-18°С. Показатели окислительной порчи в опытных образцах остались в пределах допустимых норм.

Пример 12. Сухой растительный экстракт надземной части шлемника байкальского массой 0,024 г вносят на 100 г рыбного фарша. Полученный образец хранили на протяжении 40 дней при температуре 4-6°С. Показатели окислительной порчи в опытных образцах остались в пределах допустимых норм.

Пример 13. Сухой растительный экстракт надземной части шлемника байкальского массой 0,015 г вносят на 100 г йогурта. Полученный образец хранили на протяжении 60 дней при температуре 4-6°С. Показатели окислительной порчи в опытных образцах остались в пределах допустимых норм.

Во всех представленных примерах сухой растительный экстракт наземной части шлемника байкальского имеет следующий химический состав флавоноидов при их соотношении в %:

хризин 35,0-37,5

скутеллареин 25,0-27,0

апигенин 16,0-18,0

байкалеин 7,0-8,5

лютеолин 4,0-6,0

изоскутеллареин, динатин, сальвигенин,

картамидин, изокартамидин, гиполеатин

и норнепитин остальное

Формула изобретения

1. Пищевой продукт, содержащий натуральный растительный антиоксидант в виде сухого порошкообразного экстракта шлемника байкальского, обогащенного флавоноидами, отличающийся тем, что экстракт получен из надземной части растения шлемника байкальского путем ее измельчения, экстрагирования 75%-ным этанолом и распылительной сушкой, причем активным началом экстракта является комплекс таких флавоноидов, которые самостоятельно обладают способностью как ингибировать, так и активировать процесс перекисного окисления липидов, а в комплексе, проявляя синергизм по отношению друг к другу, обеспечивают ему свойства антиоксиданта со следующим составом флавоноидов и их содержанием в комплексе, %:

Хризин 35,0-37,5

Скутеллареин 25,0-27,0

Апигенин 16,0-18,0

Байкалеин 7,0-8,5

Лютеолин 4,0-6,0

Изоскутеллареин, динатин, сальвигенин,

картамидин, изокартамидин, гиполеатин и

норнепитин Остальное

при этом общее содержание флавоноидов в экстракте надземной части составляет 25-32%, а содержание самого экстракта в продукте составляет от 0,008 до 0,024 г на 100 г липидов пищевого продукта.

2. Пищевой продукт по п.1, отличающийся тем, что содержит экстракт в виде водного, спиртового или липофильного раствора.

3. Пищевой продукт по п.1 или 2, отличающийся тем, что он выбран из группы мясных и рыбных продуктов, в том числе фаршевых, консервированных и полуфабрикатов, масложировых, кондитерских, мучных, молочных, кисло-молочных, продуктов детского и диетического питания, пищеконцентратов, плодоовощных, фруктовых и овощных продуктов, профилактических, геродиетических, продуктов питания для спортсменов, соевых продуктов, коктейлей, десертов, кремов, продуктов быстрого приготовления.