PL194722B1

PL194722B1 - Sposób wytwarzania aromatycznego produktu zawierającego związki nadające smakowitość

Info

Publication number: PL194722B1
Application number: PL99343204A
Authority: PL
Inventors: Sylvain Vauthey; Martin Leser; Christian Milo
Original assignee: Nestle Sa
Priority date: 1998-12-10
Filing date: 1999-12-09
Publication date: 2007-06-29
Also published as: CN1324215A; BR9907829A; CA2320363A1; CN1268233C; AU3037500A; EP1008305A1; US6562391B1; KR20010040781A; WO2000033671A2; JP2002531110A; NO20003954D0; PL343204A1; WO2000033671A3; NO317160B1; EP1056355A2; NZ506244A; ZA200004724B; CA2320363C; NO20003954L; AU779057B2

Abstract

1. Sposób wytwarzania aromatycznego produktu zawierajacego zwiazki nadajace smakowitosc, o strukturze fazy mezomorficznej, która korzystnie jest faza kubiczna lub w postaci mikroemulsji, znamienny tym, ze obejmuje etapy: - rozpuszczania w wodzie aminokwasów, peptydów lub hydrolizowanych bialek i redukujacych cukrów lub rozpuszczania w wodzie prekursorów aromatów z wytworzeniem roztworu; - wprowadzania do tego roztworu jadalnego nasyconego monoglicerydu o dlugosci lancucha weglowego 16-18 atomów wegla i ewentualnie fosfolipidu, - ogrzewania otrzymanego roztworu, zawierajacego monogliceryd, w temperaturze 60-180°C, w ciagu od 30 minut do 10 godzin, - utrzymywania ogrzewania powyzszego roztworu w ciagu czasu wystarczajacego do wytwo- rzenia zwiazków nadajacych smakowitosc, - chlodzenia powyzszego roztworu oraz - ewentualne suszenie powyzszego roztworu, przy czym stosuje sie 40-95% wagowych, w odniesieniu do ciezaru roztworu monoglicerydu, 0,5-20% wagowych, w odniesieniu do ciezaru roztworu, aminokwasów, bialek lub peptydów, 0,5-20% wagowych, w odniesieniu do ciezaru roztworu, cukrów oraz 0,5-20% wagowych, w odniesieniu do ciezaru roztworu, prekursorów aromatu. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy aromatycznego produktu zawierającego związki nadające smakowitość. Produkt ten znajduje zastosowanie jako dodatek do żywności.

Reakcja Maillard'a jest dobrze znana w technologii żywności jako reakcja nieenzymatycznego brunatnienia. Ten typ reakcji jest w pierwszym rzędzie ważny w przemyśle spożywczym, ponieważ jest ona jedną z najważniejszych dróg do wytwarzania smakowitości, smaku i barwy w gotowanej żywności. Ten typ reakcji występuje w mieszaninie, gdy aminokwasy razem z cukrami redukującymi są ogrzewane i wchodzą w reakcje ze sobą dając bardzo szeroki zakres związków: ten zakres może być tak duży jak obejmujący blisko 200 różnych związków. W technologii żywności znane jest wywoływanie reakcji Maillard'a dla wytwarzania pewnego zakresu aromatycznych związków. Na przykład patent Stanów Zjednoczonych Ameryki US-4466986 dotyczy sposobu wytwarzania środka nadającego smakowitość podobną do smaku mięsa, ryb lub grzybów, w którym ciekły hydrolizat białkowy przez ogrzewanie poddaje się reakcji, z co najmniej jednym monosacharydem. Reakcja jest prowadzona w wodzie. Problemem związanym z prowadzeniem tego typu reakcji w czysto wodnym środowisku jest po pierwsze to, że wydajność reakcji nie jest bardzo duża, a po drugie nie jest możliwe otrzymanie bardzo szerokiego zakresu aromatycznych związków.

Ponadto możliwe jest otrzymywanie przez termiczną degradację aromatycznych prekursorów związków nadających smakowitość. Problem związany z tą reakcją jest taki sam jak z reakcją Maillard'a, to jest po pierwsze wydajność termicznej reakcji nie jest zbyt duża a po drugie nie jest możliwe otrzymywanie bardzo szerokiego zakresu aromatycznych związków.

Zgodnie ze stanem techniki, środki powierzchniowo czynne po rozpuszczeniu w wodnych roztworach ulegają samoasocjacji i tworzą różne struktury od micelli do struktur mezomorficznych (zwanych również mezofazami) takich jak fazy lamelarna, heksagonalna, kubiczna lub b-krystaliczna. Do tej pory takie fazy są głównie stosowane w produktach spożywczych jako środki nadające strukturę lub zamienniki tłuszczu (WO 92/09209, WO 94/07377, WO 95/35035. Ułożenie cząsteczek środka powierzchniowo czynnego w fazie wodnej jest wykorzystywane do nadawania produktom lepkości i konsystencji. W celu pozbycia się niekorzystnego smaku, który zwłaszcza występuje jeżeli jadalnym środkiem powierzchniowo czynnym jest monogliceryd i występuje w fazie mezomorficznej, mogą być dodawane małe ilości środków słodzących (WO 94/07377). Inne zastosowania monoglicerydów w układach spożywczych podsumowano w publikacji E. Boyle: „Monoglycerides in Food Systems: Current and Future Uses” FOOD TECHNOLOGY, tom 51 nr 8-1997, strony 52-59. Jednak stosowanie struktury mezomorficznej do wytwarzania spożywczych związków smakowo-zapachowych nie było dotąd wspominane.

Przeciwnie, publikacja patentowa EP-486822 dotyczy wytwarzania spożywczych związków smakowo-zapachowych. Ale ten patent dotyczy sposobu wytwarzania środków smakowo-zapachowych, który obejmuje ogrzewanie w podwyższonej temperaturze wodnej mieszaniny fosfolipidu, źródła aminokwasu i cukru redukującego. Jednak wytwarzanie smakowitości nie jest związane z obecnością mezomorficznych struktur uformowanych dzięki obecności jadalnego środka powierzchniowo czynnego.

Wynalazek dotyczy zastosowania samoagregujących struktur wytworzonych z jadalnych środków powierzchniowo czynnych, jako środków wzmacniających dla wytwarzania smakowitości w reakcjach Maillard'a lub reakcjach termicznej degradacji. Wprowadzenie cząsteczek prekursora smakowitości do mikrostruktur pomaga w zwiększaniu wydajności reakcji, rozszerza zakres otrzymywanych w reakcji związków i stabilizuje względnie niestabilne związki powstające w reakcji po ich wytworzeniu.

Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania aromatycznego produktu zawierającego związki nadające smakowitość, o strukturze fazy mezomorficznej, która korzystnie jest fazą kubiczną lub w postaci mikroemulsji, polegającego na tym, że obejmuje etapy:

- rozpuszczania w wodzie aminokwasów, peptydów lub hydrolizowanych białek i redukujących cukrów lub rozpuszczania w wodzie prekursorów aromatów z wytworzeniem roztworu;

- wprowadzania do tego roztworu jadalnego nasyconego monoglicerydu o długości łańcucha węglowego 16-18 atomów węgla i ewentualnie fosfolipidu,

- ogrzewania otrzymanego roztworu, zawierającego monogliceryd, w temperaturze 60-180°C, w ciągu od 30 minut do 10 godzin,

- utrzymywania ogrzewania powyższego roztworu w ciągu czasu wystarczającego do wytworzenia związków nadających smakowitość;

PL 194 722 B1

- chłodzenia powyższego roztworu oraz

- ewentualne suszenie powyższego roztworu, przy czym stosuje się 40-95% wagowych, w odniesieniu do ciężaru roztworu monoglicerydu, 0,5-20% wagowych, w odniesieniu do ciężaru roztworu, aminokwasów, białek lub peptydów, 0,5-20% wagowych, w odniesieniu do ciężaru roztworu, cukrów oraz 0,5-20% wagowych, w odniesieniu do ciężaru roztworu, prekursorów aromatu.

Korzystnie stosuje się monogliceryd w 100% nasycony, o zawartości 16 atomów węgla albo w 100% nasycony o zawartości 18 atomów węgla albo ich mieszaninę.

Korzystnie stosuje się aminokwasy wybrane z grupy składającej się z cysteiny, metioniny, glicyny, glutationu, glutaminianu monosodowego lub ich mieszanin oraz białka wybrane z grupy składającej się z białek mleka, białek soi, białek zbożowych, białek roślinnych, białek mięśniowych lub ich mieszanin.

Jako prekursor aromatu korzystnie stosuje się tiaminę.

Korzystnie stosuje się cukry wybrane z grupy składającej się z mono-, di- i oligosacharydów, a zwłaszcza cukry takie jak ryboza, ksyloza, glukoza, fruktoza, ramnoza, kwas galakturonowy lub ich mieszaniny.

Szczególnie korzystnie stosuje się 60-80% wagowych, w odniesieniu do ciężaru roztworu, monoglicerydu, 0,1-10% wagowych, w odniesieniu do ciężaru roztworu, aminokwasów, białek, peptydów i cukrów oraz 0,1-10% wagowych, w odniesieniu do ciężaru roztworu, prekursorów aromatu.

Sposobie według wynalazku korzystnie stosuje się 30%, a zwłaszcza 20% wagowych, w odniesieniu do ciężaru roztworu, wody.

Ogrzewanie mieszaniny prowadzi się korzystnie w temperaturze 60-180°C, w ciągu 1 do 8 godzin, a szczególnie korzystnie w temperaturze 100°C w ciągu 4 godzin.

Suszenie otrzymanego roztworu korzystnie prowadzi się metodą suszenia rozpyłowego lub liofilizacji.

W przypadku mieszaniny aminokwasów, peptydów lub hydrolizowanych białek i cukrów redukujących zachodzi reakcja Maillard'a. W przypadku aromatycznych prekursorów zachodzi termiczna degradacja.

Otrzymywana faza mezomorficzna może być mikroemulsją, lamelarną cieczą, fazą heksagonalną lub kubiczną, korzystnie fazą kubiczną.

Wiadomo, że faza kubiczną może być wykorzystywana do rozpuszczania dużych ilości cząsteczek hydrofilowych, hydrofobowych i amfifilowych bez znacznego zmieniania podstawowych właściwości reologicznych. Jednak właściwa im duża lepkość jak również trójwymiarowa struktura o dobrze określonych kanałach wodnych, powoduje, że faza kubiczna jest atrakcyjna jako potencjalny układ dostarczający dla zapewnienia ciągłego uwalniania lotnych związków w powietrze.

Zgodnie z niniejszym wynalazkiem stwierdzono, że zamiast stosować fazę kubiczną do rozpuszczania cząsteczek gościa, związki nadające smakowitość można bezpośrednio wytwarzać w mezofazie. Zatem fazy kubiczne spełniają rolę aktywnej matrycy w której aromat jest tworzony w kreślonym czasie w końcowym produkcie przez ogrzewanie a następie uwalniany w sposób kontrolowany. Fazy kubiczne są nowatorskim narzędziem sposobu wytwarzania smakowitości, ponieważ taka cząsteczkowa struktura jest zdolna do rozdzielania i zatężania silnych prekursorów i końcowych związków nadających smakowitość.

Zgodnie z niniejszym wynalazkiem ważne jest aby stosować jadalny środek powierzchniowo czynny. Ten środek powierzchniowo czynny jest monoglicerydem, zasadniczo nasyconym o łańcuchu węglowym między 16 a 18, Stosowany monogliceryd jest zazwyczaj w 100% nasyconym związkiem C16 lub w 100% nasyconym związkiem C18 albo ich mieszaniną. Możliwe jest stosowanie nasyconych monoglicerydów zawierających cząsteczki o łańcuchu węglowym z poza tej długości, ale w takim przypadku ilość związków innych niż C16 lub C18 musi nie przekraczać 20%. Również możliwe jest stosowanie pewnej ilości związków nienasyconych. Jak wyżej wspomniano w takim przypadku ilość nienasyconych związków musi nie przekraczać 20%. Zgodnie z drugim wykonaniem wynalazku środek powierzchniowo czynny może być fosfolipidem, jak lecytyna, również możliwe jest stosowanie środka powierzchniowo czynnego w postaci mieszaniny monoglicerydu i innego jadalnego środka powierzchniowo czynnego, jak fosfolipid. Wszystkie procenty podane w niniejszym opisie odnoszą się do procentów wagowych.

Ze stanu techniki wiadomo, że reakcja Maillard'a zachodzi w temperaturze zawartej miedzy 60 a 180°C. Rozważając diagramy fazowe różnych monoglicerydów stwierdzono, że użycie nienasyconego

PL 194 722 B1 monoglicerydu obniża temperaturę przejścia fazy kubicznej w heksagonalną, która spada do poniżej 100°C; zatem nie jest możliwe w takiej temperaturze skuteczne wywoływanie reakcji Maillard'a. Jest to powód, dla którego zgodnie z niniejszym wynalazkiem stosuje się zasadniczo nasycone monoglicerydy C16 i/lub C18. W takim przypadku diagram fazowy wykazuje zwiększenie temperatury przejścia fazy kubicznej w heksagonalna do zakresu w którym jest skutecznie wywoływana reakcja Maillard'a. Obszar fazy kubicznej występuje od około 80 do 120°C.

W przypadku termicznej degradacji zazwyczaj stosowanym aromatycznym prekursorem jest tiamina.

Stosowane monoglicerydy są zazwyczaj stałe w temperaturze pokojowej. Zatem konieczne jest ich rozpuszczanie w temperaturze około 60°C w roztwór obu typów prekursorów reagujących związków.

Jednym z możliwych mechanizmów reakcji który prowadzi do znacznego zwiększenia szybkości reakcji jest rozdzielanie reagentów (aminokwasów, peptydów lub hydrolizowanych białek i cukrów redukujących lub aromatycznych prekursorów) w między fazie monogliceryd-woda lub w jej pobliżu, a zatem wywoływanie gradientu stężenia. Z powodu lokalnie wysokiego stężenia aminokwasów, peptydów lub hydrolizowanych białek i cukrów redukujących lub aromatycznych prekursorów, reakcje chemiczne są silnie przyspieszane co prowadzi do wyższych wydajności kluczowych cząsteczek zapachu lub nawet nowych lotnych związków które normalnie nie są wykrywane w masie wody.

Aminokwasy są wybrane z grupy składającej się z cysteiny, metioniny, glicyny, glutationu i glutaminianu sodu, białka w grupy składającej się z białek mleka, białek soi, białek zbożowych, białek roślinnych i białek mięśniowych, takich jak gluten pszenny, zarodki pszenicy, gluten kukurydziany, białko siemienia lnianego. Peptydy są wybrane z tych samych grup jak białka lub są syntetycznymi peptydami.

Cukry redukujące są wybrane z grupy składającej się z mono-, di- i oligosacharydów takich jak ryboza, ksyloza, glukoza, fruktoza, ramnoza i kwas galakturonowy.

Rozważając diagram fazowy monoglicerydów, które są lepsze ze względu na dużą wydajność związków nadających smakowitość, korzystna jest mieszanina reakcyjna o zawartości monoglicerydu między 60 a 80%, ilości aminokwasów, białek, peptydów i cukrów redukujących w zakresie między 0,1 a 10% i ilości prekursorów aromatu zawartej między 0,1 a 10% a uzupełnienie stanowi woda. Ilość wody w mieszaninie korzystnie wynosi około 20%.

Zgodnie z wynalazkiem ogrzewanie mieszaniny jest prowadzone w temperaturze zawartej między 60 a 180°C w ciągu 1 do 8 godzin. Układy reakcji Maillard'a są często badane w wyższych temperaturach (około 140-180°C) i w krótszych czasach (10-20 minut). Korzystne jest prowadzenie ogrzewania w temperaturze około 100°C w ciągu 4 godzin, ze względu na konieczność zachowania fazy kubicznej i unikanie używania naczyń odpowiednich do pasteryzacji.

Podczas reakcji Maillard'a obecność monoglicerydu w fazie kubicznej pozwala na otoczkowanie związków z reakcji Maillard'a, tak że związki są uwalniane z kontrolowana, szybkością.

Zgodnie z wynalazkiem stwierdzono, że możliwe jest otrzymywanie dziesięć razy większej ilości pewnych związków Maillard'a.

Dla termicznej reakcji aromatycznych prekursorów ogrzewanie jest prowadzone w tym samym zakresie temperatur jak dla reakcji Maillard'a, to jest między 60 a 180°C w ciągu 1 do 8 godzin.

Chłodzenie może być prowadzone w temperaturze pokojowej. Chociaż etap chłodzenia powoduje zmianę fazy, na przykład fazy kubicznej w fazę lamelarną a następnie w lameralną krystaliczną (b-kryształy i faza wodna) to uważa się, że produkty reakcji pozostają skompleksowane wewnątrz mezomorficznej struktury.

Aromatyczny produkt według wynalazku można stosować jako dodatek do żywności w taki sposób, że 0,1 do 5% aromatycznego produktu miesza się z żywnością wybraną z grupy składającej się z bulionów, zup zawiesistych, sosów mięsnych, żywności dla zwierząt, chrupek i żywności puszkowanej, dań zapiekanych, mrożonej żywności dla ludzi, pasztetów i sosów do zamaczania zakąsek, produktów piekarskich, zamienników mięsa wołowego, drobiowego, wieprzowego, ryb i owoców morza, i podobnych.

Mieszanie aromatycznego produktu może być prowadzone różnymi sposobami. Możliwe jest bezpośrednie dodawanie aromatycznego produktu do żywności. Możliwe jest również wytwarzanie dyspersji w wodnym medium a następnie mieszanie.

PL 194 722 B1

Też możliwe jest wytwarzanie produktu w stanie suchym, za pomocą suszenia rozpyłowego lub liofilizacji, a następnie dodawanie proszku do żywności.

Poniższa część opisu przedstawia wynalazek za pomocą przykładu.

P r zykła d l mmole cysteiny i 2 mmole rybozy rozpuszczono w 10 ml buforu fosforanowego (0,5 mol/l) o pH 5,0. Fazę kubiczną wytworzono przez wprowadzenie 1 g tego roztworu i 4 g 25 stopionego (60°C) monoglicerydu (produkt firmy Company Danisco sprzedawany pod znakiem towarowym Dimodan PV) do probówki z Pyrexu. Po energicznym wymieszaniu probówkę umieszczono w łaźni olejowej w temperaturze 140°C na 1 minutę i ponownie wymieszano dla utworzenia jednorodnej fazy kubicznej. Na koniec fazę kubiczną obrabiano termicznie przez cztery godziny w temperaturze 100°C.

Ta termicznie obrobiona próbka była następnie porównywana z kontrolną zawierającą taką samą ilość reagenta, ale bez monoglicerydu: ta próbka kontrolna jest w niniejszym opisie określana jako układ wodny.

Właściwości sensoryczne wytworzonej smakowitości w układzie wodnym i w układzie z fazą kubiczną były porównywane przez nieszkolony zespół oceniający. Stwierdzono, że reakcja prowadzona w fazie kubicznej ma sumarycznie bardziej intensywną smakowitość o silnym, gumowym, jajecznym, podobnym do pieczonego kurczaka aromacie. Aromat reakcji z fazie wodnej oceniano po przekształceniu roztworu w układ fazy kubicznej w celu otrzymania podobnych oddziaływań składniki lotne-matryca. Ta mieszanina została oceniona jako słaby aromat przypominający mięso i smalec z pewnym przypaleniem.

Składniki lotne uformowane w fazie kubicznej porównywano ze składnikami formowanymi w wodzie przez monitorowanie chromatografią gazową.

Poniższa tabela przedstawia ilość produktów wytworzonych z rybozy i cysteiny rozpuszczonych w fazie kubicznej i układzie wodnym.

Składnik	Faza kubiezna (mg)	Wodna (mg)
2-metylo-3-fuaanotiol (MFT)	18,4	n.d.
2-metylo-3-(2H)-fuaanon	36,7	13,1
fuafuaal	874,3	351,0
fuafurylotiol	12,0	ślady
3-meakapto-2-pentanon	ślady	n.d.
norfuraneol	698,1	291,1

Przedstawiona tabela pokazuje drastyczne różnice między dwoma próbkami wskazując na dużo większe wytwarzanie związków siarki w układzie kubicznym. Wyniki pokazują znaczne zwiększenie _;stężenia furfurylotiolu w fazie kubicznej w porównaniu do układu wodnego, w którym wykryto tylko śladowe ilości. Jednocześnie silny odorant 2-metylo-3-furantiol był wykrywany tylko w układzie fazy kubicznej.

Poza MFT również jego silne prekursory furfural i norfuraneol były faworyzowane w fazie kubicznej i zostały utworzone w dwa i pół raza większej ilości.

Claims

1. Sppsóó wytwarzznia aromatyycneeo produktu zzwierającceozwiązki naadjące smakowitość, o strukturze fazy mezomorficznej, która korzystnie jest fazą kubiczną lub w postaci mikroemulsji, znamienny tym, że obejmuje etapy:

- rozpuszczania w wodzie aminokwasów, peptydów lub hydrolizowanych białek i redukujących cukrów lub rozpuszczania w wodzie prekursorów aromatów z wytworzeniem roztworu,

PL 194 722 B1

- utrzymywania ogrzewania powyższego roztworu w ciągu czasu wystarczającego do wytworzenia związków nadających smakowitość,

- chłodzenia powyższego roztworu oraz

2. Sppsóó weeług zzstrz. 1, znamienny tym, Zż stosuje się monocjliccryd w 100% nasyyony, o zawartości 16 atomów węgla albo w 100% nasycony o zawartości 18 atomów węgla albo ich mieszaninę.

3. Sposób według zas^z. 1, znamienny tym, że stosuj się aminonwasu wybrane z grupy składającej się z cysteiny, metioniny, glicyny, glutationu, glutaminianu monosodowego lub ich mieszanin oraz białka wybrane z grupy składającej się z białek mleka, białek soi, białek zbożowych, białek roślinnych, białek mięśniowych lub ich mieszanin.

4. Sposób według zastrz. 1, naaminaay tym, że jako prekursor aromatu stosuje się tiaminę.

5. Sppsyó weeługzzstrz. 11 znamienay tym, żż stosuje się ccury weyrzso zgrzgpsSłaadjecor się z mono-, di- i oligosacharydów.

6. Sp^c^^ót) weełuu zastrz. 5, znamienaa tym, żż stosuje ssę cukry lakie j ak ^όο/—. kkylooa, glukoza, fruktoza, ramnoza, kwas galakturonowy lub ich mieszaniny.

7. Sppsyó weeługzzstrz. T znamienaa tym, żż stosuje się 66-88% weagweyO,w ooniesieniu do ciężaru roztworu, monoglicerydu, 0,1-10% wagowych, w odniesieniu do ciężaru roztworu, aminokwasów, białek, peptydów i cukrów oraz 0,1-10% wagowych, w odniesieniu do ciężaru roztworu, prekursorów aromatu.

8. Sppsyó weeług zaa^ 11 znamienaa tym, Ze stosujesię Z3% weagweyO,w z0niesieniu Zo ciężaru roztworu, wody.

9. Sppsyó weeług zzstrz. Z, znamienaa tym, Zż stosujesię Z2% weagweyO,w z0niesieniu Zo ciężaru roztworu, wody.

10. Sppsyó weeług zzstrz. T znamiema tym, żż zorzzwesie miesyzsino pcznveaoi zię w ^ποperaturze 60-180°C, w ciągu 1 do 8 godzin.

11. Sppsyó weeług zzstrz. Z, znamiema tym, żż oorzzwesie miesyzsino pczneeaoi zię; w temperaturze 100°C w ciągu 4 godzin.

12. Sppsyó weeług zzstrz. Z, zr^c^a^ie^r^^yc tym, Zż sugyznie pczneeaoi zię? moteoą sugyznia roopyłowego lub liofilizacji.