IT201800006840A1 - Preparato per prodotti alimentari in forma liquida - Google Patents

Description

PREPARATO PER PRODOTTI ALIMENTARI IN FORMA LIQUIDA

DESCRIZIONE

Il presente trovato ha per oggetto un preparato per prodotti alimentari in forma liquida.

Il trovato trova applicazione, in particolare ma non in modo esclusivo, nel settore enologico.

Ai giorni d'oggi l'uso di additivi nell'industria alimentare è una pratica ormai comune, ad esempio, nel processo di vinificazione, per correggere l'acidità del prodotto, per la chiarificazione, per la stabilizzazione microbiologica e tartarica, e per altri scopi.

Come noto, il controllo della carica microbica nel processo di vinificazione è affidato soprattutto all'azione dell'anidride solforosa SO2, che viene impiegata oltre che come gas (E220), anche come solfiti sotto forma di Bisolfito di sodio (E222), Metabisolfito di sodio (E223), Metabisolfito di potassio (E224), Bisolfito di calcio (E227), Bisolfito di potassio (E228).

Tali additivi sono anche largamente impiegati come conservanti in altri prodotti alimentari quali la birra, i succhi di frutta, gli sciroppi, le conserve di pomodoro, la frutta secca e derivati, le merende confezionate, la carne, il pesce ed alcuni alimenti ad alto contenuto proteico.

Come noto, l'impiego di tali conservanti non è scevro di inconvenienti.

Un primo inconveniente si riscontra nel fatto che essi manifestano un effetto anti-nutrizionale, essendo in grado di danneggiare la struttura di molte vitamine del gruppo B.

Un altro inconveniente sta nel fatto che essi si comportano da allergeni, provocando reazioni allergiche in alcuni soggetti.

È anche noto il mal di testa che si manifesta in chi assume vini con importanti quantità residue di anidride solforosa e solfiti, come alcuni vini bianchi dolci. Uno dei meccanismi di azione dei solfiti si esplica attraverso lo ione solfito SO3<2->, che può operare un attacco nucleofilo al carbonio di molte strutture cellulari o agire come denaturante di proteine attraverso la rottura dei ponti disolfuro e anche come antiossidante, avendo la capacità di consumare ossigeno.

Per ridurre o eliminare l'uso degli ingredienti che apportano anidride solforosa, sono state proposte varie soluzioni, tra cui la loro sostituzione con il lisozima, un enzima ricavato industrialmente dall'albume dell'uovo di gallina e recentemente anche attraverso processi di fermentazione batterica.

Oltre che nei prodotti enologici, il lisozima, per la sua attività antimicrobica, viene impiegato anche in altri settori, come nell'industria della birra, dei succhi di frutta e nell'industria casearia.

Tuttavia, questo enzima presenta alcuni limiti, dimostrando una scarsa attività contro i batteri Gram negativi ed una limitata efficacia nel controllo della flora lattica nel settore enologico, dove viene usato soprattutto per il controllo della fermentazione malolattica. Tale fermentazione viene bloccata nei vini bianchi grazie all'azione del lisozima, ma nei vini rossi può essere solo ritardata.

Infatti, la tendenza del lisozima a formare aggregati con i polifenoli, determina la precipitazione dell'enzima, con conseguente perdita di attività antimicrobica, importante soprattutto nei vini rossi ricchi di polifenoli.

Alcuni studi indicano che l'attività antimicrobica è proporzionale alla dose dell'enzima, ma in ogni caso la durata dell'attività antimicrobica dipende dal tipo di vino e dal suo contenuto in polifenoli.

L'aggiunta dell'enzima nel vino, determina, all'inizio della fermentazione e circa per i primi due-tre giorni, una riduzione della carica microbica proporzionale alla dose utilizzata. Successivamente la carica microbica torna ad aumentare, per inattivazione dell'enzima.

Inoltre, un aspetto non secondario è che il lisozima presenta un'attività ottimale a valori di pH compresi tra 6 e 9. La sua attività è quindi limitata nel mosto, che presenta un pH prossimo a 4 o inferiore. Quindi l'attività del lisozima dovrebbe essere favorita con un ambiente idoneo.

Il compito del presente trovato è quello di realizzare un preparato per prodotti alimentari in forma liquida, che sia in grado di migliorare la tecnica nota in uno o più degli aspetti sopra indicati.

Nell'ambito di tale compito, uno scopo del trovato è quello di realizzare un preparato per prodotti alimentari, che consenta di rilasciare i principi attivi negli alimenti in modo graduale e controllato nel tempo, controllando al contempo il livello di pH nel prodotto.

Un altro scopo del trovato è quello di proporre un preparato con principio attivo che consenta di limitare gli effetti collaterali sopraccitati.

Inoltre, la presente invenzione si prefigge lo scopo di superare gli inconvenienti della tecnica nota in modo alternativo ad eventuali soluzioni esistenti.

Non ultimo scopo del trovato è quello di realizzare un preparato che sia di elevata affidabilità, di relativamente facile realizzazione e a costi competitivi.

Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un preparato per prodotti alimentari in forma liquida, caratterizzato dal fatto di comprendere una matrice lipidica portante almeno un principio attivo costituito da un elemento a scelta tra lisozima, bisolfito di potassio, metabisolfito di potassio, bisolfito di sodio, metabisolfito di sodio, bisolfito di ammonio, bisolfito di calcio.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, del preparato secondo il trovato.

A titolo esemplificativo e non limitativo, gli uniti disegni riportano i risultati di alcune prove di solubilizzazione del preparato, in particolare:

- la figura 1 illustra graficamente gli esiti di un primo test di solubilizzazione;

- la figura 2 illustra graficamente gli esiti di un secondo test di solubilizzazione;

- la figura 3 illustra graficamente l'andamento del pH del liquido nel quale è stato eseguito il secondo test;

- la figura 4 illustra graficamente l'andamento del pH del liquido nel quale è stato eseguito un terzo test.

Con riferimento alle figure citate, il preparato secondo il trovato comprende una matrice lipidica portante almeno un principio attivo ed almeno un additivo regolatore di pH.

Tale principio attivo è preferibilmente costituito da un elemento a scelta tra lisozima, bisolfito di potassio, metabisolfito di potassio, bisolfito di sodio, metabisolfito di sodio, bisolfito di ammonio, bisolfito di calcio.

Sostanzialmente, il principio attivo può essere lisozima oppure un solfito alcalino, cioè di sodio o di potassio, o un solfito alcalino terroso, cioè di calcio o di magnesio.

Preferibilmente, e negli esempi riportati, il principio attivo è costituito da lisozima.

La matrice lipidica è costituita da almeno un componente a scelta tra paraffina alimentare (cera microcristallina), cera vegetale (ad esempio la cera caranuba e la cera candelilla), grasso vegetale idrogenato (ad esempio l'olio di palma idrogenato, l'olio girasole idrogenato e l'olio di colza idrogenato).

Il regolatore di pH è costituito da un componente a scelta tra calcio carbonato, fosfato biammonico e solfato ammonico.

Il preparato comprende anche almeno un additivo coadiuvante di formulazione, che è costituito, preferibilmente, da un elemento a scelta tra calcio carbonato, tartrato neutro di potassio, tartrato di calcio, acido tartarico, fosfato biammonico, cloruro ammonico, solfato ammonico, terra di diatomee, perlite, caolino, diossido di silicio, bentonite o bicarbonato di potassio.

Il preparato secondo il trovato si può presentare in una o più forme a scelta tra granuli, gocce, pastiglie, dischetti, boli, candele o altre forme simili.

In particolare, per ottenere il preparato in tali forme, alla miscela lipidica fusa vengono aggiunti gli ingredienti attivi, ad esempio il lisozima, dei coadiuvanti di formulazione e gli additivi regolatori di pH. La miscela così ottenuta può essere nebulizzata in una camera fredda, con processo spray cooling, per ottenere microgranuli con diametri compresi circa tra 0,2 mm e 3mm. In alternativa la miscela può essere raffreddata in altri modi, ad esempio in stampi di varia forma a produrre pastiglie, boli o candele (o altre forme cilindriche più o meno allungate), o altre forme geometriche ritenute idonee.

La scelta della forma del preparato dipende dal tipo di applicazione e dal risultato desiderato. Ad esempio, un preparato a forma cilindrica simile ad una candela, in cui al posto dello stoppino sia presente uno spago, può essere immerso in un prodotto alimentare liquido e, al termine del processo di solubilizzazione, il preparato esausto può essere agevolmente recuperato mediante lo spago, togliendo così il veicolo lipidico dal prodotto liquido, che in tal caso non deve essere filtrato.

La matrice lipidica è presente tra il 30% ed il 99% sul totale del preparato, mentre il principio attivo è presente tra l'1% ed il 70% sul totale del preparato.

Le figure allegate riportano i tempi di solubilizzazione del principio attivo e i livelli di pH del prodotto liquido in cui viene impiegato il preparato, con forme diverse del preparato. L'utilizzo dei preparati in forma di granuli o di pastiglie consente una distribuzione più omogenea dei principi attivi rispetto alla forma a candela.

Con riferimento alla figura 1, un preparato in forma di bolo o candela è realizzato con una matrice lipidica composta al 45% da paraffina e al 10% da olio di girasole idrogenato, la quale porta lisozima cloridrato commerciale al 45%. Il bolo (o candela) ha forma cilindrica con diametro di 20 mm e altezza di circa 75 mm, con un peso complessivo di circa 30g. La prova, i cui risultati sono riportati in figura 1, è stata eseguita immergendo il bolo in acqua a 25°C e 150 rpm. Con la curva 11, il grafico in figura 1 mostra la quantità di lisozima, in percentuale, che passa in soluzione in funzione del tempo, riportato in ore in ascissa, attraverso la titolazione dei cloruri.

Una prima fase, che dura circa 5 giorni, mostra un tasso di solubilizzazione alto, di circa il 12% al giorno, mentre una seconda fase, che dura circa 6 giorni, mostra un tasso di solubilizzazione ridotto con valore di circa 6,6% al giorno.

Il vantaggio conseguito dall'uso del bolo è evidente, rispetto ad una semplice aggiunta di additivo lisozima nel prodotto, in forma libera e prontamente solubile, la cui attività durerebbe solo due-tre giorni.

Nella stessa figura 1 la curva 12 mostra la quantità di lisozima che passa in soluzione in funzione del tempo da un preparato secondo il trovato. Il grafico consente quindi un confronto con un preparato privo di regolatore di pH.

In questo caso il preparato, ancora in forma di boli o candele, è composto al 45% da paraffina alimentare, al 45% da lisozima ed al 10% da ammonio solfato.

Nel grafico non si notano differenze sostanziali nella velocità di solubilizzazione del lisozima. Tuttavia, da controlli del pH della soluzione, misurati a diversi tempi di immersione, il preparato secondo il trovato, per la presenza dell'ammonio solfato, ha portato a valori di pH leggermente superiori. Ad esempio, dopo 24 ore di immersione il livello di pH misurato è di 7,04, contro il valore di pH di 6,77 nel caso di bolo senza ammonio solfato. Dopo 96 ore i valori del pH erano rispettivamente di 4,68 e di 4,45.

Il grafico di figura 2 riporta i risultati di test di solubilizzazione eseguiti su tre preparati in forma di pastiglie (o dischetti), con diametro di circa 15 mm e altezza di circa 10 mm, mentre la figura 3 mostra l'andamento del pH ottenuto negli stessi test.

Nel grafico di figura 2 i risultati sono ancora mostrati con le ore in ascissa e con la percentuale in ordinata, mentre nel grafico di figura 3 sono mostrati con le ore in ascissa e con il valore del pH in ordinata.

I test sono stati eseguiti su tre preparati, di cui i primi due con la stessa composizione dei due precedentemente descritti, e le cui curve di solubilizzazione sono indicate in figura 2 rispettivamente con i numeri di riferimento 13 e 14.

Un terzo preparato, secondo il trovato, è costituito da una paraffina alimentare al 45%, lisozima al 45% e fosfato biammonico al 10%.

Anche in questo caso, si può notare come la miscela con la matrice lipidica assicuri all'enzima una solubilizzazione rallentata, diversa però da quella ottenuta con le forme a bolo, cioè più rapida: cinque giorni per una completa solubilizzazione dei preparati in pastiglie contro undici giorni per le stesse composizioni a forma di bolo.

Nel grafico dei pH le curve relative ai tre preparati sono indicate con gli stessi riferimenti numerici utilizzati nella figura precedente.

Si può notare che il preparato costituito solo da matrice lipidica e lisozima (curva 13) ha portato il pH del liquido tra 3 e 4. Come mostrato con la curva 14, il preparato secondo il trovato, contenente ammonio solfato quale regolatore di pH, ha portato a valori di pH stabilizzati a poco più di 4. Il preparato contenente fosfato biammonico, la cui curva è indicata con 15, ha mantenuto il valore del pH prossimo a 7,5 nei primi cinque giorni e successivamente valori superiori a 6, pur consentendo al lisozima di sciogliersi in modo rallentato analogamente ai due preparati (si veda figura 2). In quest'ultimo caso, quindi, si è mantenuto il valore del pH compreso nel range di attività ottimale del lisozima, che è compreso tra 6 e 9.

Un altro esempio di controllo del pH con preparati secondo il trovato è mostrato in figura 4. Tali preparati hanno forma di boli o candele con diametro di circa 20 mm e altezza di circa 75 mm.

Il preparato di riferimento, riconducibile alla curva 16, è in tal caso costituito da una matrice lipidica comprendente paraffina alimentare al 42,5% e olio di palma idrogenato al 25%, a cui sono stati aggiunti come principi attivi potassio metabisolfito al 20% e lisozima cloridrato al 12,5%.

Un secondo preparato, secondo il trovato, riconducibile alla curva 17, presenta rispetto al precedente una matrice lipidica costituita da paraffina alimentare al 42,5%, a cui sono stati aggiunti come principi attivi potassio metabisolfito al 20% e lisozima cloridrato al 12,5% e come regolatore di pH il calcio carbonato al 25%.

Un terzo preparato, secondo il trovato, riconducibile alla curva 18, è costituito da una matrice lipidica al 42,5%, a cui sono stati aggiunti come principi attivi potassio metabisolfito al 20% e lisozima cloridrato al 12,5% e come regolatori di pH ammonio solfato al 12,5% e fosfato biammonico al 12,5%.

Anche in questo caso il preparato di riferimento ha portato a valori del pH di circa 3 in un paio di giorni, mentre gli altri due preparati hanno mantenuto il pH vicino a 6 o di poco superiore.

L'ambiente che si crea nell'intorno e all'interno delle forme dei preparati che contengono i sali ammonici o il calcio carbonato è anche in questo caso favorevole ad una attività ottimale del lisozima.

Nei vini, questi valori di pH possono anche influenzare l'equilibrio dei solfiti in soluzione, spostandolo verso lo ione solfito SO3<2- >e favorendo così l'attività esplicata in questa forma, ad esempio quella di consumare l'ossigeno attraverso l'ossidazione del solfito.

Questo comportamento è di rilievo nei prodotti enologici, perché il sistema deve consumare rapidamente l'ossigeno per far partire la fermentazione alcolica, che quindi avverrebbe con un certo anticipo.

L'associazione tra solfiti e lisozima non dovrebbe creare problemi al lisozima perché i solfiti non sono in grado di attaccare i ponti disolfuro di questo enzima.

Negli esempi di preparati contenenti potassio metabisolfito, tra i principi attivi, e sali ammonici, come regolatori di pH per creare l'ambiente ottimale per il lisozima, l'associazione di questi componenti può essere utile ai lieviti ellittici che, essendo più resistenti al metabisolfito, possono utilizzare l'ammonio rilasciato dal preparato, necessario alla loro crescita e alla loro fermentazione, trovandolo a disposizione nel nuovo ambiente, in cui è stata limitata la competizione con gli altri organismi che sono stati eliminati dall'azione del metabisolfito e del lisozima.

Si è in pratica constatato come il trovato raggiunga il compito e gli scopi preposti realizzando un preparato per prodotti alimentari in forma liquida, in particolare ma non esclusivamente per prodotti enologici, ottenibile in diverse forme e vari formati, a seconda delle esigenze, e con il quale è possibile controllare la velocità di solubilizzazione dei principi attivi ed il pH del prodotto liquido in cui è immerso il preparato, per creare un ambiente ottimale ai principi attivi.

In un ambiente come il mosto in fermentazione, in cui il pH è acido, l'effetto del lisozima viene ridotto quando l'enzima viene introdotto tale e quale. Con il preparato secondo il trovato, grazie alla presenza del regolatore di pH, sostanzialmente si genera nel prodotto un gradiente di pH che mantiene il lisozima in un ambiente più favorevole alla sua attività.

Quando il preparato viene immerso nel prodotto liquido, gli elementi aggiunti alla matrice lipidica si sciolgono a partire dalla superficie e, con il procedere della solubilizzazione, sempre più in profondità, restituendo una matrice sostanzialmente scavata nelle parti inizialmente occupate dagli ingredienti ormai disciolti. Il preparato stesso costituisce in tal modo un ambiente, a livello locale, influenzato più dagli ingredienti del preparato di quanto non lo sia dall'ambiente circostante.

La cinetica di solubilizzazione degli ingredienti è innanzitutto una conseguenza della formulazione in cui i principi attivi e gli altri ingredienti coadiuvanti vengono inglobati in una matrice lipidica, che determina un rallentamento del loro passaggio in soluzione. Tuttavia, anche le forme in cui vengono fatti solidificare i preparati possono influenzare la cinetica di solubilizzazione.

Gli ingredienti possono essere inglobati nella matrice con una unica solidificazione oppure, in alternativa, i preparati possono presentare una struttura multistrato di componenti, come un preparato con un cuore centrale ed un rivestimento. Ad esempio, partendo da una matrice lipidica in cera vegetale, con punto di fusione di 90°C, questa può essere utilizzata per ottenere un preparato con il 50% di sale ammonico, ad esempio ammonio solfato, fatto solidificare in forma granulare con metodo spray cooling ad ottenere microcapsule con diametri compresi tra 1,5 mm e 2 mm. Su questo è possibile depositare, con tecnica film coating in bassina, un altro preparato ottenuto mescolando una paraffina con punto di fusione di 70°C con lisozima e fosfato biammonico, ottenendo infine capsule con diametro compreso tra 3,5 mm e 4 mm. Il processo è ripetibile con un terzo preparato a base di olio di palma idrogenato con punto di fusione di 55°C mescolato con fosfato biammonico e potassio metabisolfito e così via, impiegando matrici con diversi punti di fusione, da far solidificare una sopra l'altra. Tali preparati multistrato sono ottenibili anche tramite estrusione coassiale di due impasti, in cui quello interno è caratterizzato da un punto di fusione inferiore a quello esterno.

In ogni caso, il preparato secondo il trovato dimostra un controllo ottimale del valore di pH nel prodotto liquido in cui viene immerso ed un rilascio controllato dei principi attivi.

È da notare che questi due effetti combinati consentono al lisozima un miglior controllo della fermentazione malolattica nei vini rossi, potendo anche bloccarla come accade nei vini bianchi.

Il trovato, così concepito, è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica, i materiali impiegati, purché compatibili con l'uso specifico, nonché le dimensioni e le forme contingenti, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze e dello stato della tecnica.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Preparato per prodotti alimentari in forma liquida, caratterizzato dal fatto di comprendere una matrice lipidica portante almeno un principio attivo costituito da un elemento a scelta tra lisozima, bisolfito di potassio, metabisolfito di potassio, bisolfito di sodio, metabisolfito di sodio, bisolfito di ammonio, bisolfito di calcio.
2. 2. Preparato, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un additivo regolatore di pH.
3. 3. Preparato, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di presentarsi in una o più forme a scelta tra granuli, gocce, pastiglie, dischetti, boli o candele.
4. 4. Preparato, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta matrice lipidica è costituita da almeno un componente a scelta tra paraffina alimentare, cera vegetale, grasso vegetale idrogenato.
5. 5. Preparato, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto regolatore di pH è costituito da un componente a scelta tra calcio carbonato, fosfato biammonico e ammonio solfato.
6. 6. Preparato, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un additivo coadiuvante di formulazione.
7. 7. Preparato, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detto additivo coadiuvante di formulazione è costituito da un elemento a scelta tra calcio carbonato, tartrato neutro di potassio, tartrato di calcio, acido tartarico, fosfato biammonico, cloruro ammonico e solfato ammonico.
8. 8. Preparato, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta matrice lipidica è presente tra il 30% e il 99% sul totale dello stesso preparato.
9. 9. Preparato, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto principio attivo è presente tra l'1% ed il 70% sul totale dello stesso preparato.
10. 10. Preparato, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di presentare una struttura multistrato di componenti.