PL234231B1 - Sposób modyfikacji pokarmu - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest niebiologiczny sposób modyfikacji pokarmu w postaci stałej.

Pokarm jest zbiorczym określeniem substancji nadających się do spożycia, zarówno przez ludzi jak i zwierzęta. Pokarmy dla ludzi nazywa się środkami spożywczymi, zaś pokarmy dla zwierząt - paszami. Doprawianie zarówno gotowych potraw jak i półproduktów, z których one powstają znane jest od zarania dziejów ludzkości, ale coraz częściej ujawniają się potrzeby modyfikacji zarówno gotowych potraw jaki i surowców lub półproduktów spożywczych nie tylko pod względem smakowym, ale także poprzez wpływanie na ich własności odżywcze, mikrobiologiczne, alergiczne, chemiczne i fizyczne. Postęp w dziedzinie badań genetycznych umożliwił wprowadzanie modyfikacji genetycznych w organizmie, którego tkanki stają się później składnikiem pokarmowym, dzięki czemu uzyskiwane są np. plony roślinne o nowych właściwościach, również smakowych. Rozwiązania takie wprowadzają zmiany w żywym organizmie roślinnym lub zwierzęcym na etapie jego hodowli, a nie na etapie przetwarzania w żywność. Istota tych procesów polega na wprowadzaniu sztucznych modyfikacji genetycznych, w celu wytworzenia nie występującego w naturze materiału biologicznego o nowych niespotykanych w naturze cechach takich jak zwiększona odporność na czynniki chorobotwórcze, inny kształt, smak itp. Wadą metod genetycznych jest niechęć ze strony konsumentów do zakupu tak modyfikowanych produktów, wynikająca prawdopodobnie z niepełnego zrozumienia procesów intencjonalnej modyfikacji genetycznej żywności i ich dalszych konsekwencji.

Istnieje również szereg metod modyfikacji żywności nie opierających się na modyfikacji tożsamości genetycznej organizmów. Znany jest na przykład sposób modyfikacji enzymatycznej mleka krowiego w celu zmniejszenia prawdopodobieństwa wystąpienia u konsumenta reakcji alergicznej na laktozę, polegający na oddziaływaniu enzymami na surowe mleko. Znane są także różne sposoby barwienia mięsa hodowlanych skorupiaków (na przykład krewetek) i ryb (na przykład łososi) poprzez stosowanie w hodowli karmy z dodatkiem barwnika astaksantyny, który nadaje ich mięsu charakterystyczną różową barwę. W przemyśle przetwórczym, w przypadku twardych mięs, takich jak wołowina, stosuje się długotrwałe utrzymywanie określonej temperatury i wilgotności tak, aby mięso stało się miękkie i łatwe w obróbce. W przypadku mięs produkowanych masowo, ich porcje nastrzykiwane są solanką zawierającą dodatki smakowe, w celu zwiększenia masy mięsa i nadania dodatkowych walorów smakowych. Wyżej opisane metody znane są z opisów historycznych i stosowane zarówno jako metody tradycyjne jak i przemysłowe, przy czym te ostatnie były przedmiotem licznych zgłoszeń patentowych.

W publikacji WO 2010/008786Z ujawniono sposób modyfikacji smaku żywności za pomocą enzymów z grupy hydrolaz.

Publikacja GB2500665 ujawnia natomiast sposób modyfikacji smaku zielonych ziaren kawy poprzez namaczanie ich w cieczy zawierającej substancje smakowe. Tak nasączone ziarna są następnie poddawane obróbce termicznej typowej dla obróbki ziaren kawy.

Publikacja CN103704325 ujawnia sposób wydłużania czasu przechowywania i walorów wizualnych owoców, poprzez zastosowanie poddawanie rozdrobnionych owoców działaniu kawitacji ultradźwiękowej, a następnie zanurzenie ich w roztworze enzymów, powleczenie substancją bakteriobójczą i poddanie sterylizacji ciśnieniowej. Z publikacji JPH08298941 znany jest sposób zmiany smaku ugotowanych jajek poprzez zanurzanie ich w cieczy zawierającej substancje smakowe i poddawanie tej cieczy działaniu ultradźwięków o zmiennej częstotliwości. Niedogodnością opisanych wyżej sposobów ultradźwiękowych jest ograniczenie skutków modyfikacji tylko do powierzchniowych warstw produktu.

Znany jest także sposób obróbki produktów spożywczych, składający się z etapu odwadniania świeżego produktu, a następnie w miarę potrzeby etapu jego nasączania. Jednym z takich sposobów jest technologia przygotowywania karmy dla zwierząt, gdzie w pierwszym etapie prowadzone jest mielenie i odwadnianie mięsa, kości i innych dodatków, z których formowana jest finalna postać karmy (granule, pelety itp.), a następnie tak przygotowana karma nasączana jest roztworem aromatu. Innym znanym sposobem tego typu jest przygotowanie karmy mięsnej dla psów, gdzie w pierwszym etapie mięso jest odwadniane w procesie suszenia, a następnie nasączane roztworem zawierającym sole mineralne, substancje aromatyczne itp. Proces odwadniania a następnie nasączania jest również znany i powszechnie stosowanych do mrożonych owoców i warzyw, gdzie produkty te są zamrażane w procesie liofilizacji (co pozwala zachować większość ich składników odżywczych), a następnie powracają do kształtu zbliżonego do pierwotnego poprzez nasączanie, zwykle prowadzone poprzez zanurzenie w wodzie.

PL 234 231 B1

Z publikacji US4331691 znany jest sposób podciśnieniowego wprowadzania substancji smakowych do świeżych produktów spożywczych, w którym modyfikowany smakowo produkt najpierw podawany jest inkubacji pod obniżonym ciśnieniem. Pod koniec inkubacji produkt pokrywa się cieczą zawierającą substancje smakowe, a następnie powoli podwyższa się ciśnienie aż do zrównania go z ciśnieniem atmosferycznym. Efektem takiej obróbki jest co prawda wniknięcie cieczy pokrywającej produkt do jego wnętrza, ale dokonuje się to gradientowo, czyli ilość wprowadzonych substancji smakowych maleje z głębokością.

Z publikacji CN102742879 znany jest sposób zabezpieczania jadalnych nasion chińskich kasztanów karłowatych przed brązowieniem, obejmujący etap wprowadzania do nasion środka konserwującego pod obniżonym ciśnieniem, etap oddziaływania na te nasiona wysokim ciśnieniem, oraz etap ich gotowania. Sposób ten jednak nie prowadzi do zamierzonych zmian smaku lub wartości odżywczych takich nasion.

Poddawanie żywności wpływowi podwyższonego ciśnienia stosowane jest od lat i ma na celu przedłużanie okresu przydatności do spożycia. Takie zastosowanie ciśnienia ujawniono przykładowo w publikacji JPH0530951, gdzie opisano pakowanie próżniowe żywność, a następnie poddawanie jej działaniu wysokiego ciśnienia. Także w tym rozwiązaniu brak sugestii co do możliwości równoczesnego modyfikowania właściwości organoleptycznych i/lub fizykochemicznych konserwowanej ciśnieniowo żywności.

Celem wynalazku było opracowanie prostego i efektywnego sposobu modyfikowania stałych pokarmów możliwie jednorodnie w całej ich objętości. Cel ten realizuje sposób, który zawiera etap odwadniania tego pokarmu i etap wprowadzania do odwodnionego pokarmu co najmniej jednej substancji modyfikującej w wyniku czasowego zanurzenia odwodnionego pokarmu w płynie modyfikującym zawierającym co najmniej jedną substancję modyfikującą. Charakteryzuje się tym, że w etapie odwadniania pozbawia się modyfikowany pokarm co najmniej 10% wagowych zawartej w nim wody, zaś w etapie wprowadzania substancji modyfikującej pokarm zanurzony w płynie modyfikującym podaje się działaniu ciśnienia hydrostatycznego w zakresie od 10 do 100000 barów, przez okres nie krótszy niż 5 sekund i nie dłuższy niż 88 godzin, przy czym lepkość płynu modyfikującego wynosi w warunkach normalnych od 5 x 10^-5 do 350 paskalosekund. W jednym z wariantów wynalazku w etapie odwadniania pokarm poddaje się liofilizacji, korzystnie przez co najmniej 20 godzin w temperaturze z zakresu od -40 do -50°C i pod ciśnieniem z zakresu od 0,04 do 0,05 milibara.

W kolejnym wariancie wynalazku stosuje się ciśnienie hydrostatyczne płynu modyfikującego nie większe niż 10000 barów.

W kolejnym wariancie wynalazku płyn modyfikujący jest jednoskładnikową cieczą, roztworem lub układem dyspersyjnym.

W innym wariancie wynalazku substancje modyfikujące wybiera się z grupy zawierającej barwniki spożywcze, sole mineralne, białka, tłuszcze i enzymy.

W jeszcze innym wariacie wynalazku pokarm zanurza się w płynie modyfikującym, w którym rozpuszczalnikiem lub fazą rozpraszającą jest woda.

Efektem zastosowania wynalazku jest dowolna zmiana walorów smakowych żywności oraz jej barwy, tekstury i trwałości, a także możliwość wprowadzenia do całej objętości żywności nowych substancji. Wśród możliwych do wprowadzenia substancji znajdują się sole mineralne, witaminy, barwnik i i substancje modyfikujące walory smakowe jak również cukry, kwasy nukleinowe, białka, i enzymy kwasy tłuszczowe i ich pochodne, plastyfikatory żywności i substancje utrwalające żywność w formie roztworów, żeli, zoli, emulsji i zawiesin. Wynalazek pozwala na uzyskanie pokarmów o nowych walorach smakowych, wartościach odżywczych, żywność funkcjonalną poprzez wprowadzenie enzymów lub innych substancji aktywnych biologicznie i mających korzystny wpływ na funkcjonowanie organizmu ludzkiego lub zwierzęcego, w tym substancji o charakterze leczniczym.

Efekty działania wynalazku uwidocznione są na rysunku, na którym przedstawiono mikroskopowe zdjęcia przekrojów przykładowych produktów zmodyfikowanych w pięciu przykładach realizacji wynalazku, przy czym na każdej figurze kolejno od góry do dołu uwidoczniono produkt przed modyfikacją, produkt zmodyfikowany według wynalazku i próbka odniesienia. Fig. 1 przedstawia modyfikację sera żółtego opisaną w pierwszym przykładzie, fig. 2 przedstawia modyfikację czosnku opisaną w drugim przykładzie, fig. 3 przedstawia modyfikację mięsa kurczaka opisaną w trzecim przykładzie, zaś fig. 4 i fig. 5 przedstawiają modyfikacje mięsa wołowego opisane odpowiednio w czwartym i piątym przykładzie realizacji.

Wynalazek zostanie bardziej szczegółowo opisany w pięciu poniższych przykładach realizacji:

PL 234 231 B1

P r z y k ł a d 1

Z sera żółtego, stanowiącego model matrycy tłuszczowo-białkowej, wycięto trzy próbki w postaci walca o wymiarach 5x10 mm. Fotografię pierwszej z tych próbek przedstawiono na fig. 1(a). Drugą próbkę schłodzono do temperatury wrzenia azotu pod ciśnieniem atmosferycznym (-197,8°C), a następnie poddano przez 24 godziny liofilizacji pod ciśnieniem 0,046 mBar w temperaturze -46°C. Zliofilizowaną próbkę umieszczono w naczyniu o pojemności 5 ml wykonanym z tworzywa sztucznego i zalano sokiem wyciśniętym z buraka ćwikłowego, stanowiącym model barwnika w roztworze wodnym, a następnie poddano działaniu ciśnienia 2 kBar przez okres 5 minut w temperaturze pokojowej. Po osuszeniu tej próbki bibułą filtracyjną, wykonano zdjęcie jej przekroju poprzecznego, pod mikroskopem optycznym w powiększeniu x20, uwidocznione na fig. 1 (b). Próbką odniesienia był trzeci walec z sera żółtego, zanurzony we wspomnianym soku z buraka ćwikłowego na okres 30 minut, którego przekrój poprzeczny sfotografowano w takich samych warunkach jak poprzednie i uwidoczniono na fig. 1(c). W wyniku przeprowadzonej modyfikacji na zdjęciu z fig. 1(b) widać całkowite i jednorodne wypełnienie barwnikiem przykładowej matrycy tłuszczowo-białkowej, w odróżnieniu od próbki odniesienia uwidocznionej na zdjęciu z fig. 1(c), w której zabarwieniu uległa jedynie jej warstwa zewnętrzna.

P r z y k ł a d 2

Z ząbka czosnku, stanowiącego model matrycy roślinnej, wycięto trzy próbki w postaci walców o wymiarach 5x10 mm. Mikroskopowe zdjęcie pierwszej, czyli wyjściowej, próbki uwidoczniono na fig. 2(a). Drugą próbkę schłodzono, liofilizowano, zanurzono w soku z buraka ćwikłowego i poddano działaniu ciśnienia analogicznie jak w przykładzie pierwszym, przy czym w tym przykładzie zastosowano ciśnienie o wartości 5 kBar przez okres 3 minut. Po zakończeniu procesu zmodyfikowaną próbkę osuszono bibułą filtracyjną, a mikroskopowe zdjęcie jej przekroju uwidoczniono na fig. 2(b). Podobnie jak w przykładzie pierwszym, próbką odniesienia był trzeci wycinek ząbka czosnku zanurzony w soku z buraka ćwikłowego na okres 30 min pod ciśnieniem atmosferycznym. Jak widać na fig. 2(b), w wyniku przeprowadzonego procesu modyfikacji uzyskano całkowite i jednorodne wypełnienie testowanej matrycy roślinnej barwnikiem, podczas gdy zdjęcie z fig. 2(c) pokazuje, że w próbce odniesienia zabarwieniu uległa jedynie jej warstwa powierzchniowa.

P r z y k ł a d 3

Z płatu fileta z kurczaka, stanowiącego model matrycy mięsnej, wycięto trzy próbki w postaci walca o wymiarach 5x10 mm. Mikroskopowe zdjęcie pierwszej (czyli wyjściowej) próbki mięsa drobiowego uwidoczniono na fig. 3(a). Modyfikacja drugiej próbki tego mięsa była analogiczna jak w przykładzie pierwszym, przy czym próbkę tę po liofilizacji, zanurzono w wodnym roztworze hemoglobiny wołowej o stężeniu 5% wagowych, stanowiącym model białka wielkocząsteczkowego w roztworze wodnym. Po zakończeniu ciśnieniowania zmodyfikowaną próbkę osuszono bibułą filtracyjną, a jej przekrój sfotografowany pod mikroskopem uwidoczniono na fig. 3(b). Podobno jak w poprzednich przykładach próbką odniesienia była trzecia próbka mięsa kurczaka zanurzona na okres 30 minut we wspomnianym wyżej roztworze hemoglobiny. Jak widać na fig. 3(b) w wyniku przeprowadzonego procesu modyfikacji uzyskano całkowite i jednorodne wypełnienie przykładowej matrycy mięsnej hemoglobiną, podobnie jak miało to miejsce w próbce odniesienia uwidocznionej na fig. 3(c). Zaletą sposobu według wynalazku było uzyskanie produktu mięsnego miękkiego i łatwego w krojeniu, w przeciwieństwie do próbki odniesienia, która pozostała twarda i trudna w krojeniu.

P r z y k ł a d 4

Z mięsa wołowego, stanowiącego model twardej matrycy mięsnej, wycięto trzy próbki w postaci sześcianów o boku o długości 10 mm. Mikroskopowe zdjęcie pierwszej próbki mięsa wołowego uwidoczniono na fig. 4(a). Drugą próbkę schłodzono do temperatury wrzenia azotu pod ciśnieniem atmosferycznym (-197,8°C), a następnie poddano dwudziestoczterogodzinnej liofilizacji pod ciśnieniem 0,046 mBar w temperaturze -46°C. Po zakończeniu liofilizacji drugą próbkę umieszczono w naczyniu o pojemności 10 ml wykonanym z tworzywa sztucznego i zalano sokiem z ananasa, stanowiącym model wodnego roztworu enzymów, w tym przypadku roztworu bromelainy. Zawartość opisanego naczynia poddano działaniu ciśnienia o wartości 2 kBar przez okres 5 minut w temperaturze pokojowej, po czym tę drugą próbkę osuszono bibułą filtracyjną i wykonano mikroskopowe zdjęcie przekroju poprzecznego tej próbki, uwidocznione na fig. 4(b). Podobnie jak w poprzednich przykładach próbką odniesienia był trzeci wycinek mięsa wołowego zanurzony na 30 minut w soku z ananasa pod ciśnieniem atmosferycznym. Jak widać na fig. 4(b), uzyskano całkowite i jednorodne wypełnienie matrycy mięsa twardego roztworem bromelainy, podczas gdy to wypełnienie dla próbki odniesienia

PL 234 231 B1 wypełnienie z fig. 4(c) było niepełne. Ponadto w porównaniu do próbki odniesienia matryca mięsna modyfikowana według wynalazku była miękka i łatwa w krojeniu, podczas gdy próbka odniesienia pozostała twarda i bardzo trudna w krojeniu.

P r z y k ł a d 5

Podobnie jak w przykładzie czwartym z mięsa wołowego, stanowiącego model twardej matrycy mięsnej, wycięto trzy sześcienne próbki. Fotografię mikroskopową pierwszej z nich uwidoczniono na fig. 5(a). Drugą próbkę schłodzono i liofilizowano w sposób analogiczny jak w przykładach poprzednich, po czym umieszczoną ją w naczyniu z przykładu 4 i zalano krowim mlekiem, stanowiącym model wodnej emulsji białkowo-tłuszczowej. Zawartość wspomnianego naczynia podano działaniu ciśnienia o wartości 2 kBar przez okres 15 min w temperaturze pokojowej, po czym tę drugą próbkę osuszono bibułą filtracyjną i wykonano mikroskopowe zdjęcie jej przekroju poprzecznego, uwidocznione na fig. 5(b). Jako próbkę odniesienia wykorzystano trzeci wycinek mięsa wołowego, który na okres 30 minut został zanurzony w krowim mleku pod ciśnieniem atmosferycznym. Mikroskopowe zdjęcie przekroju poprzecznego tej próbki uwidoczniono na fig. 5(c). W wyniku przeprowadzonego procesu modyfikacji według wynalazku uzyskano całkowite i jednorodne wypełnienie matrycy mięsa wołowego krowim mlekiem, podczas gdy wypełnienie nim próbki odniesienia było niepełne. Dodatkowo zmodyfikowana próbka stała się miękka i łatwa w krojeniu, podczas gdy próbka odniesienia pozostała twarda i bardzo trudna w krojeniu.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób modyfikowania pokarmu stałego, zawierający etap odwadniania tego pokarmu i etap wprowadzania do odwodnionego pokarmu co najmniej jednej substancji modyfikującej w wyniku czasowego zanurzenia odwodnionego pokarmu w płynie modyfikującym zawierającym co najmniej jedną substancję modyfikującą, znamienny tym, że w etapie odwadniania pozbawia się modyfikowany pokarm co najmniej 10% wagowych zawartej w nim wody, zaś w etapie wprowadzania substancji modyfikującej pokarm zanurzony w płynie modyfikującym podaje się działaniu ciśnienia hydrostatycznego w zakresie od 10 do 100000 barów, przez okres nie krótszy niż 5 sekund i nie dłuższy niż 88 godzin, przy czym lepkość płynu modyfikującego wynosi w warunkach normalnych od 5 x 10^-5 do 350 paskalosekund.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w etapie odwadniania pokarm poddaje się liofilizacji, korzystnie przez co najmniej 20 godzin w temperaturze z zakresu od -40 do -50°C i pod ciśnieniem z zakresu od 0,04 do 0,05 milibara.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że stosuje się ciśnienie hydrostatyczne płynu modyfikującego nie większe niż 10000 barów.
4. 4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że płyn modyfikujący jest roztworem lub układem dyspersyjnym.
5. 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że substancje modyfikujące wybiera się z grupy zawierającej barwniki spożywcze, sole mineralne, białka, tłuszcze i enzymy.
6. 6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że pokarm zanurza się w płynie modyfikującym, w którym rozpuszczalnikiem lub fazą rozpraszającą jest woda.

   PL 234 231 Β1

   Rysunki

   Fig.1

   PL 234 231 Β1

   Fig.2

   PL 234 231 Β1

   Fig.3

   PL 234 231 Β1

   Fig.4

   PL 234 231 Β1

   Fig.5