含有匹馬菌素-環糊精複合物的飲料防腐系統的製作方法

2023-06-13 15:25:11 1

專利名稱：含有匹馬菌素-環糊精複合物的飲料防腐系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及飲料防腐系統以及含有防腐系統的飲料產品。尤其是，本發明涉及具有適於滿足消費者健康需求的配方以及環境友好成分的飲料防腐系統。
背景技術：
許多食品和飲料產品都含有化學防腐劑以通過抑制腐敗微生物(例如，黴菌、酵母、細菌)的生長來延長產品的保質期。然而，目前使用的一些防腐劑或者對人體有害，或者威脅環境，又或者不夠穩定。因此，市場上需要不含有這些有害防腐劑但仍然具有延長的保質期的食品和飲料產品。例如，苯甲酸及其鹽通常在飲料產品中用作防腐劑。然而，在一些含有維生素C且 PH相對高的飲料製劑中，小部分的苯甲酸及其鹽易於轉變為苯(ppb量)。加熱和特定波長的光會加快該反應的速度，因此在這樣的苯甲酸鹽和抗壞血酸均為其成分的飲料產品的生產和儲藏中需要加以額外的小心。飲用水中苯的攝入是公共健康關注的問題，世界衛生組織(WHO)與美國及歐盟的幾個理事會已經分別將飲用水中苯含量的上限設定為lOppb、 5ppb 禾口 Ippb0乙二胺四乙酸(EDTA)及其鹽也是常見的飲料產品防腐劑。EDTA捕獲金屬離子， 並能夠影響它們在任何數目的化學反應中的參與。在提高的濃度，EDTA可以使細菌飢餓， 得不到所需的微量元素。當處於通常存在於飲料中的相對較低濃度時，EDTA促進至少弱酸性防腐劑的活性，例如山梨酸和苯甲酸。然而，EDTA不是生物可降解的，也不能在傳統的廢水處理中被除去。EDTA已經成為一個環境問題浮出水面，這主要是由於其持久性及其強金屬螯合特性。EDTA的廣泛使用及其在許多環境條件下的緩慢去除已使其成為許多歐洲地表水中最豐富的人為化合物。據報導，歐洲的EDTA河流濃度範圍為10-100 μ g/L，EDTA的湖泊濃度範圍為l-10yg/L。美國接受廢水流出液排放的地下水中EDTA濃度範圍據報導為 1-72 μ g/L，且已發現EDTA是流出液的有效示蹤劑，較高的EDTA濃度對應於飲用水生產井中再生水的較大的百分比。多磷酸鹽是用作飲料產品防腐劑的另一類螯合劑。然而，多磷酸鹽在水溶液中不穩定且在環境溫下迅速降解。多磷酸鹽的降解會給飲料產品帶來令人不悅的感官問題，例如酸度的改變。而且，隨著多磷酸鹽濃度的變質，飲料產品的保質期也會受損。因此本發明的目的是提供用於飲料的新的防腐系統，作為至少一種目前使用的具有有害的健康和/或環境效應、或缺乏足夠穩定性的防腐劑的替代品。本發明的又一目的是提供具有改進的感官效果的新的飲料防腐系統。本發明的又一目的是提供不含苯甲酸和 /或濃度降低的山梨酸的防腐系統。一些國家對於在食品和飲料產品中使用山梨酸有規章限制，其中許可濃度低於抑制腐敗微生物生長所需的濃度。發明簡述根據本發明的一個方面，提供了一種飲料防腐系統，其中含有匹馬菌素-環糊精複合物；其中該防腐系統在至少16周的時間內防止密封容器中的飲料中的微生物腐敗。根據本發明的另一方面，提供了一種飲料產品，其含有飲料組分；匹馬菌素-環糊精複合物；其中飲料的PH為2. 5至7.5 ；當置於密封容器中時該飲料在至少16周的時間內基本不被微生物腐敗。根據又一方面，該飲料是高酸性飲料，其PH為約2. 5至約5. 6或約2. 5至約4. 6。根據本發明的一個方面，提供了一種飲料防腐系統，其中含有匹馬菌素-環糊精複合物和聚維酮；其中該防腐系統在至少16周的時間內防止密封容器中的飲料中的微生物腐敗。根據本發明的另一方面，提供了一種飲料產品，其含有飲料組分；匹馬菌素-環糊精複合物和聚維酮；其中飲料的PH為2. 5至7. 5 ；當置於密封容器中時該飲料在至少16 周的時間內基本不被微生物腐敗。根據又一方面，該飲料是高酸性飲料，其PH為約2. 5至約5. 6或約2. 5至約4. 6。根據本發明的一個方面，提供了一種含有匹馬菌素-環糊精複合物和DMDC的飲料防腐系統；其中該防腐系統在至少16周的時間內防止存放於包裝中且密封(閉合)的飲料中的腐敗微生物生長。本發明的另一方面涉及包含含有匹馬菌素-環糊精複合物和DMDC 的飲料防腐系統的飲料。根據以下公開內容及對示例性實施方式的說明，本發明的或本發明實施方式的這些和其它方面、特徵及優勢對於本領域技術人員而言是顯而易見的。附圖簡述

圖1顯示了匹馬菌素與環糊精的賓主關係示意圖。圖2顯示了匹馬菌素的UV-光譜(為了定量目的)。圖3顯示了匹馬菌素在甲醇中、水中以及與β和α環糊精的複合物的光譜。圖4顯示了在不同生物指示劑黴菌的陣列中，在存在或不存在與環糊精形成的複合物的條件下，用於建立對匹馬菌素的耐受性的典型測試網格(test grid)。發明詳述本發明涉及尤其適用於pH不大於7. 5的飲料的防腐系統，其中飲料可保存至少16 周的時間。該防腐系統含有匹馬菌素-環糊精複合物。本發明對於防止可由營養性黴菌菌絲或當懸浮於飲料中時能夠萌發成營養形式的黴菌孢子引起的飲料腐敗尤其有效。受該防腐系統抑制的真菌形式包括酵母、黴菌以及例如以亞羅酵母(Yarrowia)、假絲酵母(Candida)和可能的話酒香酵母(Brettanomyces) 形式存在的雙態性形式。黴菌孢子在本發明的防腐系統存在下可能不會被失活，但是這些孢子或者在本發明存在下其萌發被抑制，或者萌發形成的黴菌營養形式在少數細胞周期複製後其生長受到抑制。匹馬菌素是一種抑制酵母和黴菌真菌生長的天然生物活性化合物。從歷史上來看，匹馬菌素在水性系統中的溶解度和穩定性的限制阻礙了該抗微生物劑作為飲料防腐劑的應用。就其自身而言，匹馬菌素能夠溶於水溶液中的量為52mg/L。為了使黴菌真菌的生長被抑制16周的時間(16周是產品保質期的限度)，必須向很多類型的飲料中添加比這高 4倍的量的匹馬菌素。此外，其它成分的存在，例如酸或糖，也妨礙匹馬菌素進入溶液的能力。只有存在於溶液中的匹馬菌素的量可以作為防腐劑。系統(飲料)中顯著的匹馬菌素沉澱的形成是匹馬菌素抑制黴菌生長的能力被破壞的清楚指徵。因此，含有沉澱形式的匹馬菌素的產品對於整個保質期要求來說是不穩定的。本發明基於下列發現匹馬菌素可以與提高匹馬菌素溶解度的物質組合，卻不導致可測定程度的匹馬菌素活性損失。匹馬菌素在溶液(25°C)中的溶解度限值約為52mg每升溶液，但匹馬菌素與環糊精的結合允許匹馬菌素在溶液中維持為至少500mg每升，甚至在存放於冷藏條件的溫度(8-10°C)也是如此。而且，匹馬菌素在溶液中保持不沉澱的形式。由此，產品質量屬性得以維持。產品能夠穩定16周而不損害產品的質量屬性，這使得本發明明顯區別於其它使用匹馬菌素作為飲料防腐劑的方法。保存產品16周所需的匹馬菌素最低起始獨立濃度為400mg匹馬菌素每升。已知以特定比例存在的鈉(Na+)和氯(Cl-)以導致形成鹽(氯化鈉)的方式相互作用，所述鹽是具有不同於其任意成分的理化特徵的物質。類似地，匹馬菌素和環糊精，當以適當比率和濃度存在時，將自發地以產生包和物、複合物或同時具有包和物和複合物特徵的結構的形式相互作用。該包和物-複合物具有與其兩個成分截然不同的理化屬性。這樣，匹馬菌素-環糊精的化學結構亦不同於單獨的匹馬菌素。而且，環糊精與匹馬菌素之間的相互作用也不同於表面活性劑(增溶劑)之間發生的相互作用，在後者中，「賓」 「主」間的相互作用導致形成微團膠囊(micelle encapsulate) 0此處，疏水相互作用表明，「賓」將被大部分包埋於微團的疏水中心內。當匹馬菌素與環糊精複合後，它仍然可接近本體溶液以及微生物表面。因此，總而言之，匹馬菌素是一種抑制酵母和黴菌真菌生長的天然生物活性成分， 環糊精的作用是維持匹馬菌素在由飲料佔據的總體積中相對均勻的分布。術語「相對均勻的分布」意指根據經典或傳統的分析化學方法確定為同質。生物活性成分可被理解為「賓」， 而維持該「賓」均勻分布的試劑為「主」。「賓」可以以兩種方式中的一種與「主」相互作用。 當由於電荷轉移或配位共價鍵的形成而發生結合時，該結合稱作複合。在「賓」簡單靈活地配合進由「主」提供的腔室的情況下，該結合為包合物。大多數的賓主聯合都是兩種現象的組合。匹馬菌素與環糊精分子的聯合可能是由這兩類相互作用共同驅動的。圖1顯示了匹馬菌素與環糊精之間賓主關係的可能的排列的示意圖。該複合物明顯不同於膠囊化。以「⑶」表示環糊精分子，字母「P」表示匹馬菌素， 環糊精與匹馬菌素的複合物的性質可簡寫為CDn:Pn，其中下標η =複合物中所含CD或P的數目。當一個分子的CD與一個分子的P形成複合物時，該複合物的CD&P為1 1，該複合物可簡寫為⑶Λ。通常而言，OT1 = P1佔多數，但該比率也可能發生輕微變化。其它複合物形式的例子包括⑶i:P2、OT1 = P3或CD2 = P^⑶^P1或002己和⑶3P3。由於匹馬菌素的分子大小與環糊精的相對關係，大多數的匹馬菌素結構將從複合物中伸出來(參見表示該複合物的圖1)。可將該複合物想像為手(環糊精)中抓住的球拍(匹馬菌素)。因此，可能佔多數的複合物為⑶IPl。匹馬菌素的另一個常見名稱是那他黴素。那他黴素的IUPAC系統名稱是(IR，3S， 5R, 7R, 8E, 12R, 14E, 16E, 18E, 20E, 22R, 24S, 25R, 26S) - {[3S, 4S, 5S, 6R) -4-氨基-3，5- 二羥基-6-鹽酸甲哌噻噸-2-基]氧} -1，3，洸三羥基-12-甲基-10-氧-6，11，28-三氧雜三環 [22. 3. 1. O5'7] 二十八-8，14，16，18，20 五烯-25-羧酸。匹馬菌素(C33H47NO13)的 IUPAC 系統名稱的第二個版本是22-[ (3氨基-3，6- 二去氧-B-D-吡喃甘露糖基)-氧]_1，3，26-三羥基-12-甲基-10-氧-6，11，28-三氧雜三環[22.3. 1.05,7] 二十八-8，14，16，18，20 五烯-25-羧酸。匹馬菌素已被分配CAS號7681-93-8。它已被批准用於至少某些食物(例如，歐洲食品添加劑號為E235 (防腐劑)和E1201 (穩定劑)，而且推薦的ADI是0-0. 3mg/ kg體重。
權利要求
1.飲料，其含有 飲料組分；環糊精-匹馬菌素複合物； pH 為 2. 5 至 7. 5 ；其中當被置於密閉容器中時，飲料至少16周基本不被微生物腐敗。
2.權利要求1的飲料，其中環糊精選自β-環糊精、α-環糊精、Y-環糊精、磺丁基醚 β-環糊精、羥丙基β-環糊精、任意甲基化的β-環糊精和麥芽糖基/ 二麥芽糖基β-環糊精。
3.權利要求1的飲料，其中環糊精選自β-環糊精或Y-環糊精。
4.權利要求1的飲料，其pH範圍為2.5至5. 6。
5.權利要求1的飲料，其中匹馬菌素以至少約25mg/L和至約400mg/L的量存在。
6.權利要求1的飲料，其中匹馬菌素以至少約25mg/L和至約250mg/L的量存在。
7.權利要求5的飲料，其中匹馬菌素以至少約50mg/L和至約200mg/L的量存在於飲料中。
8.權利要求6的飲料，其中匹馬菌素以至少約75mg/L和至約150mg/L的量存在於飲料中。
9.權利要求1的飲料防腐系統，其還含有重碳酸二甲酯。
10.權利要求9的飲料，其中重碳酸二甲酯以約75mg/L至約250mg/L的初始濃度存在。
11.權利要求1的飲料，其還含有選自甜甙A、安賽蜜K或阿司帕坦的甜味劑。
12.權利要求1的飲料，其還含有螯合劑。
13.權利要求12的飲料，其中螯合劑為EDTA或EDDS或其混合物。
14.權利要求1的飲料，其還含有六偏磷酸鈉、多聚磷酸鹽或雙膦酸中的至少一項。
15.權利要求1的飲料，其中的飲料組分含有附加水、果汁、香料、甜味劑、酸化劑、著色齊U、維生素、緩衝劑、增稠劑、乳化劑和消泡劑中的至少一種。
16.權利要求1的飲料，其中果汁是來自橘子、葡萄柚、檸檬、酸橙、柑橘、蘋果、葡萄、蔓越莓、覆盆子、藍莓、草莓、菠蘿、梨、桃、石榴、李子、櫻1 、芒果、木瓜、荔枝和番石榴中的至少一項的果汁。
17.權利要求1的飲料，其中，所述飲料是碳酸飲料、非碳酸飲料、軟飲料、果汁、果汁風味飲料、水果風味飲料、能量飲料、水合飲料、運動飲料、健康飲料、噴式飲料、冷凍即飲飲料、冷凍碳酸飲料、液體濃縮物、咖啡飲料、茶飲料、乳飲料、豆飲料、蔬菜飲料、調味水、強化水或酒精飲料。
18.權利要求1的飲料，其還含有肉桂酸。
19.一種飲料，其含有 飲料組分；環糊精-匹馬菌素複合物； 重碳酸二甲酯； pH 為 2. 5 至 7. 5 ；其中當被置於密閉容器中時，飲料至少16周基本不被微生物腐敗。
20.權利要求19的飲料，其中重碳酸二甲酯以約75mg/L至約250mg/L的初始濃度存在。
21. 一種製備飲料的方法，包括 製備含有匹馬菌素-環糊精複合物的飲料防腐系統；和將該飲料防腐系統添加至至少一種飲料組分中以形成PH為2. 5至7. 5的飲料； 其中該飲料防腐系統在至少16周的時間內防止密封容器中的飲料被微生物腐敗。
全文摘要
本發明提供了用於飲料產品的含有匹馬菌素-環糊精複合物的飲料防腐系統。本發明還涉及含有該飲料防腐系統的飲料產品。該飲料防腐系統在至少16周的時間內防止密封容器中的飲料被微生物腐敗。
文檔編號A23L3/3463GK102458160SQ201080027043
公開日2012年5月16日 申請日期2010年6月16日 優先權日2009年6月19日
發明者R·T·史密斯 申請人:百事可樂公司