PL243112B1 - Zastosowanie chelatu aminokwasowego jako zamiennika soli w produktach spożywczych, dodatek spożywczy zawierający ten chelat aminokwasowy oraz sposób wytwarzania zamiennika soli - Google Patents
Zastosowanie chelatu aminokwasowego jako zamiennika soli w produktach spożywczych, dodatek spożywczy zawierający ten chelat aminokwasowy oraz sposób wytwarzania zamiennika soli Download PDFInfo
- Publication number
- PL243112B1 PL243112B1 PL435105A PL43510520A PL243112B1 PL 243112 B1 PL243112 B1 PL 243112B1 PL 435105 A PL435105 A PL 435105A PL 43510520 A PL43510520 A PL 43510520A PL 243112 B1 PL243112 B1 PL 243112B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- amino acid
- yeast
- salt
- acid
- product
- Prior art date
Links
Landscapes
- Coloring Foods And Improving Nutritive Qualities (AREA)
Abstract
Wynalazek dotyczy zastosowania chelatu aminokwasowego metalu wybranego z grupy obejmującej magnez, wapń, cynk, żelazo, miedź, mangan, chrom, molibden, wanad oraz ich mieszaniny, jako zamiennika soli oraz sposobu wytwarzania zamiennika soli. Przedmiotem wynalazku jest również dodatek spożywczy zawierający chelaty aminokwasowe metali oraz produkty spożywcze go zawierające.
Description
Opis wynalazku
Wynalazek dotyczy zastosowania chelatu aminokwasowego metalu wybranego z grupy obejmującej magnez, wapń, cynk, żelazo, miedź, mangan, chrom, molibden, wanad oraz ich mieszaniny, jako zamiennika soli oraz sposobu wytwarzania zamiennika soli. Przedmiotem wynalazku jest również dodatek spożywczy zawierający chelaty aminokwasowe metali, w szczególności metali wybranych z grupy obejmującej magnez, wapń, cynk, żelazo, miedź, mangan oraz ich mieszaniny, jak również prod ukty spożywcze zawierające wyżej wskazany chelat lub dodatek spożywczy.
Chlorek sodu (określany dalej również jako sól lub sól kuchenna), chociaż jest bardzo prostą substancją, to w technologii spożywczej pełni bardzo wiele funkcji. Stanowi on tani i wszechstronny dodatek do żywności pełniący trzy podstawowe funkcje: sensoryczną, bakteriostatyczną i teksturotwórczą. Przede wszystkim, chlorek sodu jest głównym nośnikiem smaku słonego, ale również nadaje i wzmacnia smak potraw. Ze względu na swoje właściwości osmotyczne jest stosowany jako konserwant, głównie w mieszankach przyprawowych do mięs oraz jako pomocniczy składnik służący do odwadniania osmotycznego żywności. Z fizjologicznego punktu widzenia występujący w NaCl sód jest pierwiastkiem niezbędnym do prawidłowego funkcjonowania organizmu. Ma on kluczowe znaczenie dla utrzymania potencjału czynnościowego błon komórkowych, równowagi kwasowo-zasadowej i przekazywania impulsów nerwowych [WHO. 2012a. Guideline: sodium intake for adults and children. Geneva, Switzerland].
Podczas gdy produkty żywnościowe można konserwować za pomocą metod fizykochemicznych, a teksturę nadawać przy zastosowaniu innych soli bądź dodatków funkcjonalnych, w niektórych przypadkach wyeliminowanie soli kuchennej jako wzmacniacza smaku jest bardzo trudne. Różnego rodzaju produkty zbożowe, bądź takie, w których parametry sensoryczne są bardzo słabe, bez zastosowania soli wydawałyby się całkowicie pozbawione smaku, a więc niesmaczne dla konsumenta. Wzmacnianie smaku jest wykorzystywane praktycznie we wszystkich produktach spożywczych, od produktów mięsnych, po produkty piekarnicze, czy nawet słodycze.
Sól kuchenna, a przede wszystkim sód, który jest niezbędny do prawidłowego funkcjonowania organizmu ludzkiego, spożywany w nadmiarze jest groźny dla zdrowia. Szeroko stosowane wzmacnianie smaku przy wykorzystaniu soli kuchennej spowodowało, że jej spożycie jest o wiele wyższe niż dzienne zapotrzebowanie naszego organizmu na sód. Zwiększone spożycie sodu jest główną przyczyną powstawania przewlekłych chorób sercowo-naczyniowych, które w 2001 roku były odpowiedzialne za 60% z 57 milionów odnotowanych na świecie zgonów, ale również przyczynia się do zwiększenia zachorowalności na te choroby [SHAKE the salt habit - The SHAKE technical package for salt reduction, Publication date: 2016, ISBN: 978 92 4 151134 6, WHO reference number: WHO/NMH/PND/16.4]. W skali globalnej na drugim miejscu pod względem przyczyny zgonów jest śmierć na skutek raka żołądka. Niektóre badania sugerują powiązania między spożyciem soli, a zakażeniami Helicobacter pylori i śmiertelnością z powodu raka żołądka [Tsugane, S., et al. (2004). 90 : 128-134].
Zatem redukcja poziomu sodu w pożywieniu jest bardzo ważna. Dzienne spożycie soli może być ograniczone na kilka sposobów. Po pierwsze, przez prostą redukcję lub całkowitą eliminację soli z produktu. Niemniej jednak, proste obniżenie zawartości soli w produktach odbija się znacząco na parametrach sensorycznych tych produktów. Niektóre produkty, takie jak pieczywo, płatki śniadanio we, czy przekąski, pozbawione soli w ogóle utraciłyby smak. Dlatego też od wielu lat poszukiwane są zamienniki soli jako alternatywne dodatki do produktów spożywczych, które z jednej strony są w stanie wzmacniać smak produktów, przy jednoczesnym ograniczeniu zawartości soli kuchennej w produkcie.
W praktyce nie jest możliwe zastąpienie soli kuchennej pojedynczym składnikiem, który w 100% przejmie wszystkie pełnione przez NaCl funkcje. Jednym z najbardziej powszechnych składników zastępujących sól jest KCl. Oprócz tego, że KCl zastępuje sól, ma on także szereg innych zalet, takich jak obniżenie ciśnienia krwi ze względu na obecność jonów potasowych. Zalecane jest obecnie przyjmowanie dużej dawki jonów potasowych w codziennej diecie - ok. 3,5 g dziennie [Weaver CM. 2013. Advances in Nutrition 4(3):368S 77S], dzięki czemu KCl bywa dodatkiem zalecanym przez lekarzy do zwalczania podwyższonego ciśnienia krwi u pacjentów.
Dużym problemem technologicznym związanym z zastosowaniem KCl oraz innych soli zawierających jony metali innych niż sód, jest pojawianie się metalicznych, gorzkich lub gryzących posmaków towarzyszących zastępczym jonom. W związku z tym, w literaturze jest wiele doniesień o substancjach mających na celu poprawę właściwości sensorycznych tych zamienników, które są określane jako czyn niki polepszające smak (TIA; ang. taste-improving agents). Tak więc w literaturze można znaleźć doniesienia o różnego rodzaju zamiennikach soli, jednak stosowane są one w większości z odpowiednimi TIA, co szczegółowo opisano w publikacji Cepanec, K., et al. [Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 2017, 16, 881-894). Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 16, 881- 894. Co ciekawe, w niektórych przypadkach same zamienniki soli mogą również pełnić rolę TIA. Ze względu na skład i funkcje zostały one podzielone na kilka klas wyszczególnionych poniżej:
(i) pożądane sole mineralne (ii) dopuszczalne do stosowania w produktach żywnościowych kwasy, aminokwasy oraz ich sole (iii) proste cukry, alkohole cukrowe oraz zamienniki cukru (iv) polimery spożywcze (v) nośniki smaku umami (vi) przyprawy, warzywa, aromaty naturalne i sztuczne (vii) różne dopuszczalne pod względem odżywczym składniki oraz ich kombinacje.
Stosowanie zamienników soli, niesie za sobą także pewne konsekwencje technologiczne, sensoryczne lub ekonomiczne. Dodatek różnego rodzaju prostych substancji, takich jak chlorek potasu, ma dodatni wpływ na równoważenie gospodarki sodowo-potasowej w organizmie. Niemniej jednak, dodawanie do produktów zbyt dużych ilości chlorku potasu powoduje powstawanie gorzkiego posmaku. Analogiczny problem jest związany z wykorzystaniem innych soli metali jedno- czy dwuwartościowych. Wykorzystanie siarczanów magnezu, wapnia, potasu, a także różnego rodzaju innych prostych rozpuszczalnych w wodzie soli nieorganicznych skutkuje obniżeniem zawartości soli, jednak zawsze towarzyszy temu pogorszenie parametrów sensorycznych produktu, co w konsekwencji powoduje potrzebę stosowania dodatkowych substancji niwelujących gorzki smak. Nie można również pomijać szkodliwego działania przeciwjonów soli stosowanych jako zamienniki NaCl (np. siarczany w zwiększonej ilości mogą powodować biegunki). Alternatywą dla prostych soli mineralnych stosowanych do obniżania zawartości NaCl w produktach spożywczych są takie dodatki, jak glutaminian monosodowy oraz różne jego pochodne, w tym również rybonukleotydy disodowe, które pełnią funkcje wzmacniacza smaku. Niemniej jednak obecnie budzą one pewne obawy u konsumentów związane z pochodzeniem tych substancji. Są one otrzymywane w wyniku procesów biochemicznych i chemicznych, co powoduje, że dla konsumentów substancje takie są mało atrakcyjne. W związku z powyższymi faktami wciąż niezbędne jest poszukiwanie substancji zdolnych do zastępowania soli kuchennej przy jednoczesnym wzmacnianiu smaku potraw oraz ograniczaniu liczby procesów technologicznych stosowanych do otrzymywania tych substancji, tak aby konsument był świadomy naturalnego pochodzenia określonego zamiennika soli.
Stosowanie soli mineralnych jako zamienników soli kuchennej często wiąże się z koniecznością wykorzystania KCl lub KCl w kombinacji z NaCl. WO2013160599 ujawnia zamiennik soli, który, w połączeniu z chlorkiem sodu, zawiera: 72 do 87% wagowych chlorku potasu, 10 do 20% wagowych siarczanu magnezu i 3 do 8% wagowych siarczanu wapnia. Wyżej wymienione związki mineralne wykorzystane w tym zamienniku są zazwyczaj pochodzenia morskiego. EP0636321 ujawnia z kolei kompozycję zawierającą chlorek sodu i co najmniej dwie sole wybrane spośród chlorku magnezu, chlorku wapn ia i chlorku potasu, przy czym chlorek sodu stanowi co najmniej 50% wagowych kompozycji, podczas gdy chlorek magnezu stanowi co najwyżej 30% wagowych, chlorek wapnia co najwyżej 10% wagowych, a pozostałą część stanowi chlorek potasu.
Drugą kategorią czynników zastępujących chlorek sodu, lub też pełniących funkcję TIA w produktach spożywczych, są substancje organiczne zawierające grupę karboksylową. W pewnej części przypadków nadają one kwaśny charakter oraz związany z nim specyficzny profil smakowy umożliwiający pokrycie niepożądanych zjawisk sensorycznych związanych z zastosowaniem zamienników soli. Jak opisano w US20090104330 użycie już niewielkich ilości kwasu fumarowego, czy też cytrynowego, winowego, mlekowego, itp., oraz aminokwasów, takich jak lizyna, arginina, kwas asparaginowy i histydyna w stężeniach od poziomu 0,1% do kilku procent, pozwala na skuteczne maskowanie niekorzystnego smaku, związanego z obecnością innych niż sodowe jonów tych zamienników. Zamiast kwasów mogą być stosowane również ich sole, takie jak cytryniany, mleczany i inne, w których przeciwjonem jest jon potasowy.
Oddzielną grupę TIA stanowią różnego rodzaju węglowodany i ich zamienniki, takie jak trehaloza, glukoza, fruktoza, laktoza, sorbitol itp. oraz polimery spożywcze w tym polisacharydy. Dzięki słodkiemu smakowi skutecznie maskują gorzki posmak typowych jonów zastępujących sód. Dodatkowo, w przypadku polisacharydów następuje poprawienie tekstury i związanych z nią właściwości sensorycznych. Na przykład, GB 1275540 ujawnia pozbawiony sodu zamiennik soli stanowiący mieszaninę chlorku potasu, wodorowinianu potasu i laktozy i/lub dekstrozy, ewentualnie z dodatkiem chlorku amonu. Niestety, użycie węglowodanów skutkuje także podniesieniem kaloryczności określonych produktów spożywczych, szczególnie w przypadku stosowania cukrów o niższej słodkości niż cukry proste. Problem ten częściowo rozwiązuje zastosowanie sztucznych słodzików, takich jak neotam czy aspartam.
Na szczególną uwagę w kontekście efektywnego zastępowania soli zasługują sztuczne wzmacniacze smaku, takie jak kwas glutaminowy, czy 5'-rybonukleotydy (inozynian i guanylan), które są źródłem i moderatorem piątego podstawowego smaku - umami. Smak ten, określany jako aromatyczny, mięsny, bulionowy wywodzi się z języka japońskiego, gdzie oznacza „przyjemny aromatyczny smak”. Nie bez przyczyny źródło tego smaku oraz jego moderatory i wzmacniacze, takie jak glutaminian sodu, potasu, wapnia i magnezu są czynnikami maskującymi negatywne doznania związane z obecnością jonów zastępujących sód w pożywieniu. Znanych jest wiele kompozycji dodatków, które w połączeniu z wymienionymi wzmacniaczami smaku, pozwalają znacznie obniżyć ilość sodu w produktach spożywczych, także maskując posmak tych zamienników soli. Na przykład, w JPS60168363 opisano mieszanki KCl z kwasem glutaminowym (20:1), czy też z alkoholami cukrowymi (0.1 do 0.75:1). Kompozycje te pozwalają na całkowite wyeliminowanie dodatku chlorku sodu z zewnętrznych źródeł. Jak opisano w EP0124254 istotne okazały się również mieszanki glutaminianu potasu, cukru nieredukującego (np. sacharozy) oraz kwasów organicznych, takich jak kwas adypinowy, które mogą być dodawane do potraw poddawanych obróbce termicznej. Połączenia tych wzmacniaczy smaku z cukrami takimi jak laktoza, maltoza, glukoza, sorbitol, mannitol, czy też ich zamiennikami, takimi jak sukaloza, neotam czy sacharynian sodu, są szczególnie istotne, ponieważ słodki posmak niezwykle wydajnie pozwala maskować goryczkę towarzyszącą i o różnego rodzaju minerałom.
Szczególnie istotnymi wzmacniaczami smaku są produkty pochodzenia drożdżowego, takie jak drożdże aktywne, drożdże nieaktywne, autolizaty drożdżowe, ekstrakty drożdżowe, czy też hydrolizaty proteinowe. Są one źródłem szerokiego spektrum aminokwasów oraz peptydów, które za pomocą technologii produkcji tych dodatków mogą być odpowiednio moderowane w celu maskowania nieprzyjemnych posmaków dodatków funkcjonalnych mających na celu eliminowanie chlorku sodu. W literaturze znanych jest wiele przykładów zastosowania produktów drożdżowych w celu wzmacniania słonego smaku NaCl (jak opisano np. w US20130243916), polepszania smaku KCl (jak opisano w WO2009116050) oraz wzmacniania smaku soli NaCl, KCl, NH4CI, MgCl2 lub ich kombinacji (jak opisano w WO2011070454). Ponadto, współczesne technologie produkcji ekstraktów drożdżowych pozwalają na wytwarzanie produktów o wysokiej zawartości kwasu glutaminowego (np. przez wytworzenie nowego szczepu drożdży, jak opisano w EP2368444), czy też 5'-rybonukleotydów (np. przez dostosowanie metodologii produkcji ekstraktu z wykorzystaniem procesu zatężania, jak opisano w EP3027062).
Warto także podkreślić, iż percepcja smaków określonych substancji, jeśli występują one w produktach złożonych, jest ściśle uzależniona od matrycy, w której substancja ta się znajduje. Na właściwości matrycy wpływa bardzo duża liczba czynników, z których warto wymienić takie, jak skład chemiczny, struktura produktu, stopień rozdrobnienia jego składników, pH itd. W przypadku chelatów aminokwasowych jest analogicznie. Na przykład, glicynian wapnia jest substancją bardzo gorzką. Jednakże w kompozycji z maltodekstryną, glicyną oraz niewielką ilością kwasu jabłkowego ma orzeźwiający, ale niegorzki smak. Analogicznie jest w przypadku glicynianu cynku, który w środowisku o pH pomiędzy 7-9, oraz dodatkiem 10% wolnej glicyny charakteryzuje się indeksem słodkości ok. 0,6 w stosunku do sacharozy. Inaczej jest w sytuacji, gdy glicynian cynku jest domieszkowany 5% dodatkiem siarczanu cynku, wówczas ma on smak wyraźnie słono-gorzki.
Pomimo bardzo szerokiego spektrum dodatków spożywczych, które mogą być stosowane do zastępowania chlorku sodu, dobór odpowiednika nie jest prosty. Dlatego ciągle istnieje zapotrzebowanie na uniwersalny zamiennik soli, który będzie mógł być stosowany w różnego rodzaju produktach spożywczych. Istotne jest również to, aby zamienniki soli odpowiadały zapotrzebowaniu konsumentów na produkty o uproszczonym czy bardziej naturalnym składzie, a ich dodatek do produktów żywnościowych nie zaburzał trendów związanych z dostarczaniem produktów zawierających „czystą etykietę” (ang. „clean label”).
Przedmiotem wynalazku jest zastosowanie chelatu aminokwasowego metalu wybranego z grupy obejmującej magnez, wapń, cynk, żelazo, miedź, mangan, chrom, molibden i wanad, oraz ich mieszaniny jako zamiennika soli. W znaczeniu tu stosowanym określenie sól oznacza sól kuchenną, tj. chlorek sodu. Zazwyczaj jest on otrzymywany z soli kamiennej (sól warzona lub nieoczyszczona sól kamienna) lub z wody morskiej. Określenie zamiennik soli oznacza substancję, która pozwala ograniczyć lub całkowicie wyeliminować sól kuchenną z produktów spożywczych, a która może być stosowana razem lub zamiast soli kuchennej. Określenie chelat aminokwasowy metalu w niniejszym opisie oznacza związek koordynacyjny aminokwasu, polipeptydu lub białka, bądź ich mieszaniny, z tym metalem. Przez określenie to należy również rozumieć proteinian metalu lub chelat proteinianowy metalu oraz matrycę białkową, aminokwasową lub białkowo-aminokwasową, w której znajduje się chelatowany metal. Zgodnie z wynalazkiem, proteinian metalu może być otrzymany, np. w wyniku proteolizy białka w obecności pożądanego metalu. Jak wskazano powyżej, korzystne metale w proteinianach lub chelatach proteinianowych są wybrane z grupy zawierającej magnez, wapń, cynk, żelazo, miedź, mangan oraz ich mieszaniny.
W korzystnej postaci wykonania aminokwasy chelatujące metal w chelatach aminokwasowych zgodnie z wynalazkiem są wybrane z grupy obejmującej argininę, cysteinę, glutaminę, glicynę, prolinę, tyrozynę, alaninę, kwas asparaginowy, asparaginę, kwas glutaminowy, serynę, histydynę, leucynę, izoleucynę, lizynę, metioninę, fenyloalaninę, treoninę, tryptofan, walinę, selenometioninę, selenocysteinę, pirolizynę, cystynę, hydroksylizynę, hydroksyprolinę, a korzystniej są wybrane spośród glicyny, leucyny, kwasu glutaminowego i kwasu asparaginowego. W korzystnej postaci wykonania wyżej wymienione aminokwasy mogą występować w konfiguracji L lub D. Również korzystnie chelaty aminokwasowe do zastosowania według wynalazku są otrzymywane z ekstraktów drożdżowych.
Przedmiotem wynalazku jest również dodatek spożywczy zawierający chelat aminokwasowy metalu wybranego z grupy obejmującej magnez, wapń, cynk, żelazo, miedź, mangan oraz ich mieszaniny. Dodatek spożywczy według wynalazku pozwala na obniżenie zawartości soli w produktach spożywczych lub jej wyeliminowanie. Ponadto może być stosowany do jednoczesnej fortyfikacji produktów spożywczych w pożądane składniki. Jak wskazano powyżej chelat aminokwasowy stanowi związek koordynacyjny aminokwasu, polipeptydu lub białka, bądź ich mieszaniny, lub proteinian metalu lub chelat proteinianowy metalu lub matrycę białkową, lub aminokwasową lub białkowo-aminokwasową, w której znajduje się chelatowany metal.
W korzystnej postaci wykonania dodatek spożywczy według wynalazku zawiera chelaty aminokwasowe aminokwasów wybranych z grupy obejmującej argininę, cysteinę, glutaminę, glicynę, prolinę, tyrozynę, alaninę, kwas asparaginowy, asparaginę, kwas glutaminowy, serynę, histydynę, leucynę, izoleucynę, lizynę, metioninę, fenyloalaninę, treoninę, tryptofan, walinę, selenometioninę, selenocysteinę, pirolizynę, cystynę, hydroksylizynę i hydroksyprolinę, a korzystniej chelaty aminokwasowe aminokwasów wybranych spośród glicyny, leucyny, kwasu glutaminowego i kwasu asparaginowego, przy czym aminokwasy mogą mieć konfigurację L lub D.
Dodatek spożywczy według wynalazku jest korzystnie wytworzony na bazie ekstraktów drożdżowych. Ponadto, może on zawierać co najmniej jeden dodatkowy składnik wybrany spośród glutaminianu sodu, potasu, wapnia i magnezu, rybonukleotydu disodowego, korzystnie inozynianu, guanylanu lub ich mieszaniny, aromatów, korzystnie waniliny, etylowaniliny, maltolu, etylomaltolu, ekstraktów roślinnych, słodzików naturalnych lub sztucznych, czynników otoczkujących, korzystnie gumy ksantanowej, gumy cassia, gumy guar, pochodnych celulozy, chlorku potasu, chlorku sodu, soli magnezowych kwasu cytrynowego, żelatyny, celulozy mikrokrystalicznej, skrobi, etylocelulozy, hydroksypropylometylocelulozy, chlorofilu, hemoglobiny, kurkuminy, czynników regulujących pH, innych substancji chelatujących, korzystnie kwasu i soli kwasu glicerofosforowego, kwasu i soli EDTA, kwasu i soli DTPA, diaminy, kwasów dikarboksylowych i hydroksykwasów.
Przedmiotem wynalazku jest również produkt spożywczy zawierający chelat aminokwasowy zgodnie z zastosowaniem według wynalazku lub dodatek spożywczy według wynalazku. Korzystnie produkt spożywczy według wynalazku jest wybrany z grupy obejmującej czekoladę, ser, szynkę, kiełbasę, chipsy, przyprawę do dań i zup, płatki śniadaniowe lub odżywkę.
Przedmiotem wynalazku jest również sposób wytwarzania zamiennika soli, charakteryzujący się tym, że drożdże poddaje się procesowi autolizy i/lub enzymolizy, przy jednoczesnej kontroli pH przez dodanie czynników alkalizujących będących prekursorem metalu chelatu aminokwasowego, z wytworzeniem ekstraktu drożdżowego zawierającego pożądane chelaty aminokwasowe. Korzystnie czynnik alkalizujący jest wybrany z grupy obejmującej wodorotlenki, tlenki, węglany, siarczany, chlorki, bromki, jodki, fosforany, mleczany, cytryniany, winiany lub glukoniany metalu wybranego spośród wapnia, magnezu, żelaza, manganu lub miedzi, lub ich mieszaniny.
Korzystnie w sposobie według wynalazku po etapie dodania czynników alkalizujących będących prekursorem metalu chelatu aminokwasowego, dodaje się ponownie enzym do enzymolizy drożdży.
Korzystniej etapy dodawania czynników alkalizujących, a następnie dodawania enzymów do enzymolizy są w sposobie według wynalazku powtarzane co najmniej jednokrotnie. W korzystnej postaci wykonania, sposób według wynalazku obejmuje dodatkowo filtrację otrzymanego ekstraktu drożdżowego w celu usunięcia pozostałości ścianek komórkowych drożdży oraz, ewentualnie, etap suszenia.
Chelaty aminokwasowe, w szczególności glicyniany, metali takich jak magnez, cynk, wapń, żelazo, miedź i mangan, w których metal jest związany z dwoma cząsteczkami aminokwasu, lub w których metale tworzą związki koordynacyjne z dłuższymi łańcuchami aminokwasowymi, np. w p ostaci proteinianów aminokwasowych, bazujących głównie na materiale drożdżowym, mogą być stosowane jako zastępniki soli w produktach spożywczych oraz suplementach diety. Zastępowanie soli jest szczególnie wydajne w połączeniu z ekstraktami drożdżowymi, ponieważ znacznie poprawione są parametry sensoryczne otrzymanej mieszanki aromatyzującej. Ekstrakty drożdżowe zawierające zwiększoną ilość kwasu glutaminowego w połączeniu z glicynianami i proteinianami są szczególnie użyteczne w produktach mięsnych, przekąskach, płatkach śniadaniowych, jak również daniach kuchni azjatyckich z wyraźnym słodkim posmakiem. Ekstrakty drożdżowe zawierające glicyniany lub proteiniany oraz zawierające zwiększone ilości rybonukleotydów disodowych są szczególnie użyteczne do wzmacniania smaku w produktach zarówno słodkich, jak i słonych, przy czym głównym celem wynalazku jest redukcja sodu na korzyść innych składników mineralnych, takich jak magnez, cynk, żelazo, miedź lub mangan. Redukcja soli poprzez chelaty glicynianowe lub proteinianowe może być realizowana przez dodatki spożywcze będące mieszankami glicynianów i proteinianów metali z ekstraktami drożdżowymi, bądź też poprzez otrzymanie ekstraktów drożdżowych z jednoczesnym wytworzeniem glicynianów lub proteinianów in situ.
Glicyniany i inne chelaty aminokwasowe oraz proteiniany są również użyteczne są do redukcji soli w produktach, takich jak płatki śniadaniowe oraz słodkie produkty piekarnicze, ze względu na słodki posmak glicyny. Jednakże, w przypadku tego zastosowania niezbędne jest zachowanie odpowiedniego pH tych produktów. W tego typu produktach w celu dodatkowej poprawy parametrów sensorycznych mogą być stosowane aromaty maskujące ewentualny gorzki posmak pochodzący od jonów biwalentnych, takich jak Ca2+, Mg2+, Zn2+, Fe2+, Cu2+ i Mn2+. Aromatami tymi są aromat czekoladowy, waniliowy, maltolowy i inne.
Do produktów mięsnych mogą być wykorzystane także autolizaty drożdżowe, czyli produkty analogiczne do wcześniej wymienionych, jednak zawierające ścianki drożdżowe. Produkty takie oprócz pożądanych parametrów sensorycznych są wzbogacane w beta-glukany, witaminy, tłuszcze nienasycone. Poprawiają one również parametry reologiczne produktów końcowych.
Wykorzystanie glicynianów lub proteinianów metali nie tylko pozwala na obniżenie zawartości soli w produktach żywnościowych, ale również wzbogaca je w pożądane składniki mineralne. Na przykład, zastosowanie glicynianów lub proteinianów żelaza stosowane do redukcji ilości soli w produktach takich, jak płatki śniadaniowe jest szczególnie użyteczne ze względu na poprawę przyswajalności żelaza stosowanego do fortyfikacji żywności przy jednoczesnym poprawieniu jej parametrów sensorycznych, czyli poprawieniu nieprzyjemnego posmaku występującego w solach żelaza. Poprawa ta może też następować poprzez enkapsulację chelatów w fosfolipidach w celu całkowitego zamaskowania określonego chelatu. Ma to szczególne znaczenie w przypadku, gdy chelaty mają bardzo intensywny smak, ponieważ enkapsulacja przekłada się na ich właściwości sensoryczne. Zastosowanie glicynianów lub innych chelatów aminokwasowych i proteinianów metali jako zamienników soli w zwiększonych ilościach, podnosi także białkowość produktów, w których są stosowane.
Spektroskopia w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIR) jest podstawową metodą stosowaną do potwierdzania tożsamości substancji organicznych, nieorganicznych i układów złożonych. W toku pracy nad wynalazkiem wykazano, iż za pomocą spektroskopii FTIR można otrzymać dane porównawcze służące do monitorowania reakcji i modyfikacji materiałów drożdżowych za pomocą chelatów aminokwasowych. W tym celu zestawiono widma IR ekstraktów drożdżowych otrzymanych analogiczną metodą, jak ta przedstawiona w przykładach, bez wykorzystania prekursorów metali biwalentnych, z widmami ekstraktów drożdżowych modyfikowanych chelatami aminokwasowymi. Zestawienie tych danych z danymi referencyjnymi dla czystych chelatów aminokwasowych, pozwala na potwierdzenie tożsamości uzyskanych połączeń metali z aminokwasami i peptydami. Dotyczy to także metod identyfikacji białek i peptydów. Składniki budulcowe tworzące szkielet białek i peptydów powodują obecność charakterystycznych pasm absorpcji w podczerwieni (np. pasm amidowych) [Kristoffersen et al., Scientific Reports, 2020, 10(1), 2045-2322]. Często Technika FTIR jest często wykorzystywana do badań strukturalnych białek, a jednocześnie może dostarczać wiele informacji o charakterze jakościowym.
W układach białkowych pozwala ona badać takie parametry, jak: uwodnienie i wpływ rozpuszczalnika na strukturę, pH, statystyka rozkładu wielkości peptydów i stopień hydrolizy łańcucha peptydowego na oligopeptydy czy aminokwasy. Znane są techniki, które pozwalają na badanie stopnia hydrolizy białek za pomocą techniki FTIR, które w prosty i stosunkowo szybki sposób pozwalają analizować rozkład białek na ich elementy składowe. Twórcy wynalazku zauważyli, że technika ta może być wykorzystywana nie tylko do badania jakościowego i ilościowego białek czy chelatów aminokwasowych, ale może być przydatną metodą służącą do określenia tożsamości modyfikowanych chelatami ekstraktów drożdżowych i drożdży nieaktywnych. Pasmami istotnymi z punktu widzenia hydrolizy materiału białkowego, ważnymi dla monitorowania reakcji proteolitycznych, są pasma, takie jak amid I (~ 1700-1600 cm-1) i II (~ 1590-1520 cm-1), N-koniec (NH3 +, ~ 1510 cm-1) i C-koniec (COO-, ~ 1400 cm-1), ale zmiany te można monitorować także w innych zakresach widmowych.
Przedmiot wynalazku uwidoczniono na rysunku, na którym:
Figura 1 przedstawia przykładowe widmo FT-IR ekstraktu drożdżowego z chelatem magnezowym (ED1) (linia I) oraz widma porównawcze dla nietraktowanych ekstraktów drożdżowych (linia II) i bisglicynianu magnezu (linia III) z zakresu 500-4000 cm-1 (Fig. 1(a)) oraz te same widma rozciągnięte w zakresie 1000-1450 cm-1 (Fig. 1(b)) i 800-1000 cm-1 (Fig. 1(c)).
Figura 2 przedstawia schematycznie wynik analizy sensorycznej produktu 1 - czekolady mlecznej.
Figura 3 przedstawia przykładowe widmo FT-IR ekstraktu drożdżowego z chelatem wapniowym (2A1) (linia I) oraz widma porównawcze dla nietraktowanych ekstraktów drożdżowych (linia II) i bisglicynianu magnezu (linia III) z zakresu 500-4000 cm-1 (Fig. 1(a)) oraz te same widma rozciągnięte w zakresie 550-650 cm-1 (Fig. 1 (b)), 750-1000 (Fig. 1 (c)) i 2000-4000 cm-1 (Fig. 1(d)).
Figura 4 przedstawia schematycznie wynik analizy sensorycznej produktu 2 - ser typu Gouda.
Figura 5 przedstawia schematycznie wynik analizy sensorycznej produktu 3 - szynka konserwowa.
Figura 6 przedstawia schematycznie wynik analizy sensorycznej produktu 4 - kiełbasa z dodatkiem cielęciny.
Figura 7 przedstawia schematycznie wynik analizy sensorycznej produktu 5 - chipsy ziemniaczane o smaku zielonej cebulki.
Figura 8 przedstawia schematycznie wynik analizy sensorycznej produktu 6 - przyprawa do dań i zup.
Figura 9 przedstawia schematycznie wynik analizy sensorycznej produktu 7 - płatki kukurydziane.
Figura 10 przedstawia schematycznie wynik analizy sensorycznej produktu 8 - odżywka dla sportowców.
SZCZEGÓŁOWY OPIS WYNALAZKU
Przedmiotem wynalazku są dodatki spożywcze w postaci chelatów aminokwasowych oraz ich złożonych mieszanek z innymi dodatkami do żywości lub samą żywnością, które dzięki obecności jonów metali, takich jak magnez, wapń, cynk, żelazo i inne, mogą zastępować w całości lub częściowo sól w produktach spożywczych. Chelaty aminokwasowe są powszechnie stosowanymi dodatkami, które dzięki dobrej rozpuszczalności i doskonałej przyswajalności są od dziesięcioleci stosowane w celu suplementacji i leczenia niedoborów składników mineralnych zarówno u ludzi, jak i zwierząt oraz roślin. Niemniej jednak, jak dotąd nie odnotowano, że chelaty aminokwasowe mogą być stosowane jako wydajne zamienniki soli, pomimo faktu iż ich profil sensoryczny jest znacznie lepszy niż aktualnie stosowanych zastępników soli w postaci prostych jonowych połączeń pierwiastków.
Niniejszy wynalazek dotyczy zastępowania soli w produktach spożywczych za pomocą chelatów aminokwasowych. Dodatek chelatów aminokwasowych do produktów spożywczych pozwala zastąpić w całości lub częściowo dodatek soli służącej jako wzmacniacz smaku czy też pełniącej inną funkcje technologiczne, np. teksturotwórcze i sensoryczne. Poprzez dodatek chelatu aminokwasowego, wprowadzamy do produktu końcowego źródło metalu związane z aminokwasem (korzystnie glicyną, ale także z innymi aminokwasami), dzięki czemu nieprzyjemny posmak pochodzący od metalu jest częściowo maskowany przez smak odpowiedniego aminokwasu, np. smak słodki w przypadku glicyny. Istotny jest także fakt, iż chelaty aminokwasowe są zazwyczaj związkami bardzo dobrze lub dobrze rozpuszczalnymi w wodzie (szczególnie w przypadku chelatów buforowanych, np. kwasem cytrynowym), co znacznie poprawia możliwości ich zastosowania w stosunku do nierozpuszczalnych soli pierwiastków zastępujących, takich jak węglan magnezu, węglan wapnia itp. Ponadto, chelaty aminokwasowe są powszechnie stosowanymi substancjami służącymi do fortyfikacji żywności, w związku z czym zastępowanie chlorku sodu poprzez dodatek chelatów aminokwasowych pozwala nie tylko eliminować szkodliwe nadmiary sodu z diety człowieka, ale także pozwala na wprowadzanie do pożywienia innych minerałów kluczowych dla funkcjonowania żywych organizmów, dodatkowo w najbardziej przyswajalnej ich formie.
W ostatnim czasie przemysł spożywczy poszukuje dodatków spożywczych i rozwiązań technologicznych, dzięki którym możliwe będzie eliminowanie stosowania lub redukcja ilości konwencjonalnych dodatków spożywczych. Tendencja ta, nazywana trendem czystej etykiety, wiąże się z wykorzystywaniem substancji oraz surowców pochodzenia naturalnego lub takich, które nie były poddane głębokiej obróbce technologicznej, w tym w szczególności chemicznej, która związana jest z negatywnym odbiorem społeczeństwa. Naprzeciw tym trendom powstaje cała gama dodatków spożywczych lub surowców, które dzięki swojemu naturalnemu pochodzeniu i relatywnie niskiemu stopniowi obróbki technologicznej pozwalają na produkcję żywności o niskim stopniu przetworzenia. Takimi dodatkami są ekstrakty drożdżowe i różnego rodzaju produkty drożdżowe, które dzięki bogatemu składowi są wydajnym dodatkiem technologicznym zdolnym do pełnienia wielu funkcji technologicznych i zastępowania jednego lub wielu sztucznych dodatków stosowanych obecnie do żywności.
Rozwiązania według wynalazku umożliwiają stosowanie chelatów aminokwasowych w połączeniu z ekstraktami drożdżowymi i produktami pochodzącymi z drożdży. W wynalazku, możliwe jest stosowanie prostych mieszanek chelatów aminokwasowych i ekstraktów drożdżowych, co sprzyja poprawie sensoryki produktów, w których stosowane są te mieszanki do zastępowania soli. Ekstrakty drożdżowe mają bogaty skład aminokwasowy i zawierają peptydy, które z jednej strony mogą poprawiać chelatację stosowanych minerałów, a z drugiej strony pozwalają skutecznie maskować niekorzystny posmak pochodzący od wysokich dawek zastępczych minerałów. Bardzo istotną zaletą wynalazku jest także to, iż nie ogranicza się on do zastosowania prostych mieszanek chelatów i ekstraktów drożdżowych. W przedstawionym rozwiązaniu możliwe jest wytworzenie chelatów aminokwasowych bezpośrednio w ekstraktach drożdżowych. Rozwiązanie to pozwala nie tylko otrzymać chelaty bezpośrednio w matrycy aminokwasowej, także wzbogaconej np. w glicynę, ale także przede wszystkim pozwala wytworzyć produkt zmodyfikowany, który formalnie nie zawiera żadnych dodatków, których obecność wymuszałaby ich odnotowanie na liście dodatków spożywczych.
Współcześnie produkowane ekstrakty drożdżowe wytwarzanie są w wyniku procesu selektywnej enzymolizy materiału białkowego, jak również z zastosowaniem innych enzymów pozwalających zwiększyć zawartość naturalnego kwasu glutaminowego czy 5'-rybonukleotydów. Procesy te muszą być prowadzone w odpowiednim pH środowiska reakcji, aby przebiegała ona w pożądany sposób. Szczególnie w toku działania proteaz, gdzie powstaje znaczna ilość wolnych aminokwasów i peptydów, środowisko reakcji ulega ciągłemu zakwaszeniu. Aby je moderować, należy stosować dodatek substancji alkalizujących. W niniejszym wynalazku, substancjami alkalizującymi są tlenki lub wodorotlenki, a także różnego rodzaju sole metali alkalicznych lub amfoterycznych. W wyniku ich dodania podwyższane jest pH mieszaniny reakcyjnej. Dodatkowo, dodawane związki reagują bezpośrednio w środowisku reakcji z wolnymi aminokwasami w dużej mierze ulegając chelatacji. W tym procesie więc, oprócz ekstraktów drożdżowych, powstają także chelaty aminokwasowe, które w naszym wynalazku są zastępnikiem soli. Stosowanie tego typu czynników alkalizujących powoduje zmniejszenie efektywności działania niektórych enzymów, niemniej jednak jest to niwelowane przez dodanie większej ich ilości. Ważne jest to, iż czynniki służące do moderowania pH reakcji, jak również enzymy stosowane w produkcji ekstraktów, są tylko i wyłącznie dodatkami pomocniczymi, a więc nie ma potrzeby ich wymieniania w otrzymanym dodatku spożywczym czy też surowców jako oddzielnych składników, a tym bardziej w produkcie końcowym, w którym zostały one zastosowane jako czynnik zastępujący sól. Niemniej jednak, zawartość poszczególnych pierwiastków jest deklarowana w kontekście składników odżywczych.
Poniżej przedstawiono przykłady zastosowania chelatów aminokwasowych, wytworzonych głównie w środowisku produkcji ekstraktów drożdżowych, jako czynników zastępujących sól w produktach spożywczych. Głównym celem zastosowania chelatów jest obniżenie zawartości soli w produktach spożywczych. Dodatkowym efektem jest wprowadzenie różnego rodzaju składników mineralnych, dzięki którym możliwa jest dodatkowa fortyfikacja żywności.
Zgodnie z wynalazkiem chelaty aminokwasowe, jak również chelaty umieszczone w matrycy proteinowej oraz same proteiniany, są wydajnymi środkami pozwalającymi zastępować sól w produktach spożywczych. Zastępowanie soli chelatami aminokwasowymi według wynalazku nie prowadzi do powstawia w produktach spożywczych gorzkiego smaku, który pojawia się w przypadku stosowania w przemyśle spożywczym dotychczasowych stosowanych zamienników soli, takich jak KCI. Smak produktów, w których zostały wykorzystanie chelaty aminokwasowe, w szczególności w matrycy proteinowej, lub proteiniany odpowiednich soli nieorganicznych, może być moderowany za pomocą składu matrycy. Smak ten może korzystnie ewoluować w kierunku innym niż gorzki posmak, w tym głównie w kierunku smaku słodkiego lub smaku umami. Aby odpowiednio moderować smak związany z wprowadzeniem chelatów aminokwasowych, korzystne jest zastosowanie matrycy aminokwasowo-białkowej, w szczególności pochodzenia drożdżowego. Korzystne jest, gdy matrycę aminokwasowo-białkową stanowią ekstrakty drożdżowe. Wytworzone chelaty aminokwasowe, chelaty proteinianowe, powstają w wyniku reakcji poszczególnych prekursorów nieorganicznych takich jak: tlenek magnezu, wodorotlenek magnezu, tlenek wapnia, wodorotlenek wapnia, tlenek cynku, wodorotlenek cynku, tlenek żelaza, wodorotlenek żelaza, karbonylek żelaza, tlenki i sole miedzi, tlenki i sole manganu, a także sole tych pierwiastków, takie jak węglany, chlorki, siarczany, bromki, jodki.
Do otrzymania odpowiednich ekstraktów drożdżowych zmodyfikowanych chelatami aminokwasowymi mogą być stosowane różne odmiany drożdży, takie jak Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces boulardii, Saccharomyces bayanus oraz inne drożdże należące do klasy Saccharomycetes. Mogą to być także drożdże Cyberlindnera jadinii oraz Cyberlindnera (Pichia) jadinii, jak również Yarrowia lipolytica, Kluyveromyces lactis, Ogataea polymorpha, Debaryomyces hansenii czy Kluyveromyces marxianus. W szczególności mogą być wykorzystane również bakterie, takie jak Lactobacillus, Leuconostoc, Pediococcus, Lactococcus, Streptococcus, czy też Corynebacterium lub inne klasy tych mikroorganizmów, które również mogą stanowić dodatkowe źródło białka w produkcie końcowym. Wyżej wskazane mikroorganizmy (tj. drożdże oraz bakterie), mogą być otrzymywane przed samym procesem autolizy, jak również użyte w postaci mleczka (koncentratu), lub w formie bloków lub liofilizatów. W przypadku zastosowania koncentratu, stosowane do autolizy stężenie mikroorganizmów zawiera się w zakresie 2-35%, w szczególności w zakresie 10-30%, najlepiej w zakresie 12-22%. Mikroorganizmy są poddawane procesowi autolizy, który może być wywołany temperaturą, zmianą ciśnienia osmotycznego, rozkładem elektrolitycznym lub preferencyjnie enzymatycznie za pomocą dodawanych zewnętrznie enzymów, co nie wyklucza użycia enzymów natywnych drożdży czy bakterii służących jako surowiec do produkcji ekstraktu. Produkcja ekstraktu może przebiegać zarówno w systemie ciągłym, jak i w systemie, w którym produkowane są partie.
Stosowanymi enzymami są głównie proteazy działające w różnych zakresach pH, głównie pH 4,5-11,0, lub pH 7,0-11,0, lub pH 6,0-10,0, lub pH 7,0-10,0, lub pH 8,0-11,0, lub pH 8,0-10,0. W szczególności mogą to być egzopeptydaza z Aspergillus oryzae, proteaza papinowa, proteaza i lipaza z Bacillus licheniformis oraz inne proteazy kwaśne, neutralne i zasadowe. W celu dekompozycji białek stosowane stężenia proteaz zawierają się w zakresach 0,0001 -0,9% w przeliczeniu na suchą masę hydrolizowanego materiału, w szczególności w zakresie 0,0001 -0,5%, najlepiej w zakresie 0,001-0,05%.
Reakcja enzymolizy może przebiegać w obecności enzymów natywnych drożdży, jak również z dodatkiem enzymów zewnętrznych pochodzenia bakteryjnego, roślinnego, zwierzęcego lub grzybowego. Główne typy enzymów to endo- i egzopeptydazy, nukleazy, deaminazy, i transaminazy. Możliwe jest jednak zastosowanie także ksylanaz, amylaz i innych enzymów stosowanych w produkcji żywności. W skrajnych przypadkach autoliza materiału drożdżowego może przebiegać z wykorzystaniem soli, w tym soli wcześniej wymienionych lub przy użyciu rozpuszczalników organicznych, takich jak octan etylu, etanol, metanol, propanol, toluen, chloroform i inne. Reakcja autolizy lub enzymolizy może być prowadzona zarówno po inaktywacji drożdży za pomocą temperatury, czynników mechanicznych, jak i czynników chemicznych.
W przebiegu reakcji enzymolizy i reakcji otrzymywania chelatów aminokwasowych pH reakcji może być kontrolowane za pomocą różnego rodzaju substancji organicznych i nieorganicznych. Mogą to być kwasy, takie jak kwas siarkowy, kwas solny, kwas bromowodorowy, kwas jodowodorowy, kwas fosforowy, jak również kwasy organiczne, takie jak kwas cytrynowy, kwas mlekowy, kwas jabłkowy, kwas fumarowy, kwas octowy, kwas glutaminowy i inne, a także ich bezwodniki i chlorki kwasowe. Jako zasady do kontroli pH stosuje się zasady wymienione powyżej, w tym wodorotlenek sodu, potasu, wapnia, magnezu, baru, strontu, wodorotlenek żelaza, wodorotlenki manganu, wodorotlenek miedzi i inne, jak również ich tlenki, węglany, siarczany, chlorki, bromki, jodki, fosforany, mleczany, cytryniany, winiany, glukoniany i inne sole. W procesie autolizy i enzymolizy materiału drożdżowego, można otrzymać chelaty aminokwasowe w połączeniu z ekstraktami drożdżowymi o zawartości białka na poziomie od 10 do 80%, korzystnie 30-75%, najkorzystniej 40-65%. Podczas hydrolizy materiału drożdżowego za pomocą proteaz wykorzystywano technikę sekwencyjnego kontrolowania pH oraz aktywność enzymów za pomocą czynników alkalizujących, jednocześnie będących prekursorem jonu centralnego chelatu.
Powszechnie wiadomo, iż proteazy służące do hydrolizy białek są wrażliwe na obecność jonów magnezowych oraz wapniowych, a także innych, które poprzez kompleksowanie białek obniżają ich aktywność proteolityczną, bądź aktywność w ogóle. W przyp adku otrzymywania hydrolizatów białkowych zawierających chelat aminokwasowy oraz proteiny stosowano technikę, w której naprzemiennie regulowano pH za pomocą dodatku czynnika zasadowego, a następnie po pewnym czasie dodawano świeżą porcję proteaz. W ten sposób utrzymywano aktywność czynnika proteolitycznego, przy jednoczesnym kompleksowaniu jonów metali przez aminokwasy otrzymane w procesie hydrolizy. Jest to podejście dotąd niewykorzystywane, ponieważ obecne technologie nastawione były na oszczędzanie czynnika proteolitycznego, a więc zakładały redukcję ilości jonów w reakcji. Podczas gdy standardowe ilości proteaz o aktywności około 50 000 do 500 000 u/g dodawane były w przeliczeniu na suchą masę materiału drożdżowego od 0,05 do 0,5%, to w sekwencyjnym dodawaniu materiału proteolitycznego zwiększono ilość stosowanych proteaz od min. 0,2% do max. 1%, w stosunku do suchej masy materiału drożdżowego, a korzystnie zawartość stosowanych proteaz wynosi 0,4%. W ten sposób uzyskano możliwość zastosowania większych stężeń jonów kompleksujących proteazy, a więc jonów, z których wytwarzane są bezpośrednio pożądane chelaty aminokwasowe. Ekstrakt ten może być pozbawiony ścian komórkowych drożdży, jak również może zawierać ich pozostałości lub w całości autolizowane komórki drożdżowe. W celu otrzymania wodnorozpuszczalnych materiałów szczególnie pożądane jest usunięcie ścianek komórkowych drożdży w całości, przy czym usunięte ścianki mogą być dodatkowo przemywane w celu podniesienia wydajności otrzymywania ekstraktu lub mogą zawierać pozostałości białek, dodatkowo kompleksujących metale. W szczególnym przypadku pierwiastki te mogą być skompleksowane w matrycy mannooligosacharydowej i betaglukanowej pozostałości ścianek komórkowych drożdży i stanowić materiał paszowy dla zwierząt, poprawiający ich odporność. Azot całkowity definiujący zawartość białka może się zawierać w zakresie od 2 do 12%, przy czym szczególnie korzystnie jest on w zakresie 7-11%. W skład azotu całkowitego wchodzi też azot aminowy, który opisuje ilość azotu zawartego w wolnych aminokwasach uwolnionych z łańcuchów białkowych i peptydowych. Jego zawartość może zawierać się w granicach 1 -10%, przy czym w celu otrzymania wysokiej zawartości chelatów aminokwasowych szczególnie korzystnie parametr ten jest wysoki i zawiera się w przedziale 4-11%.
Uwolnionymi aminokwasami, które mogą tworzyć chelaty, są arginina, cysteina, glutamina, glicyna, prolina, tyrozyna, alanina, kwas asparaginowy, asparagina, kwas glutaminowy, seryna, histydyna, leucyna, izoleucyna, lizyna, metionina, fenyloalanina, treonina, tryptofan, walina, selenometionina, selenocysteina, pirolizyna, cystyna, hydroksylizyna, hydroksyprolina. Mogą to być zarówno L jak i D aminokwasy. Warto zaznaczyć, iż ekstrakt może być dodatkowo wzbogacony wolnymi aminokwasami otrzymywanymi w syntezach chemicznych, bądź otrzymywanymi biotechnologicznie. Mogą to być także inne niż alfa-aminokwasy, jak również inne substancje tworzące chelaty np. kwas i sole kwasu glicerofosforowego, kwas i sole EDTA, kwas i sole DTPA, dia miny, kwasy dikarboksylowe, hydroksykwasy i inne substancje organiczne tworzące chelaty. Szczególnie korzystne jest wzbogacanie ekstraktów w glicynę, leucynę, kwas glutaminowy i kwas asparaginowy. Warto przy tym zaznaczyć, że chelaty mogą być otrzymywane w oddzielnym procesie na drodze syntez chemicznych opisanych w literaturze, a następnie dodawane same do produktów spożywczych lub w połączeniu z ekstraktami drożdżowymi.
Ilość kwasu glutaminowego zawartego w chelatach i ekstraktach pozwala wytworzyć zamiennik smaku o bardziej przyjemnym smaku. W tym przypadku korzystne jest, gdy kwasu glutaminowego jest jak najwięcej. Jego źródłem może być zarówno kwas glutaminowy uwolniony z białka, jak również kwas glutaminowy otrzymany przez przekształcenie glutaminy w k was glutaminowy za pomocą transaminazy. Kwas glutaminowy może także pochodzić od dodatku glutaminianu sodu, potasu, wapnia i magnezu. Zawartość kwasu glutaminowego może zawierać się w zakresie od 1,5% do 15%, przy czym korzystnie jego zawartość wynosi 5-10%. Składnikiem ekstraktu drożdżowego podnoszącym jego walory smakowe, jak również sprawiającym pozostawanie przyjemnego posmaku chelatów w matrycy ekstraktowej, są rybonukleotydy disodowe, w szczególności inozynian i guanylan disodowy (I+G). Mogą one być dodawane zewnętrzne, lub co jest szczególnie korzystne, otrzymywane in situ podczas enzymolizy z wykorzystaniem enzymów, takich jak fosfodiestraza oraz deaminaza. Wiele korzyści niesie przeprowadzanie autolizy na etapie, gdy komórki drożdżowe są w logarytmicznej fazie wzrostu i zawierają duże ilości RNA, które może być przekształcane do postaci rybonukleotydów disodowych. Dodatkowo korzystne jest otrzymywanie ich w procesie fermentacji ciągłej. Zawartość I+G może się zawierać w zakresie od 0,5 do 30%, w przeliczeniu na sfdm, przy czym szczególnie korzystnie zawartość ta jest w zakresie od 2-10%. Istotny jest też stosunek I+G do kwasu glutaminowego, gdzie pożądane jest, aby zawierał się on od w zakresie od 1:50 do 1:10. W celu zwiększenia ilości rybonukleotydów disodowych możliwe jest także zastosowanie membran do ultra- i nanofiltracji, tak aby bo hydrolizie białka przy braku enzymów natywnych drożdży, można było zatężyć makrocząsteczki, takie jak RNA. Podczas ultrafiltracji można stosować membrany w zakresie od 1000 Da to 100 000 Da, a korzystnie membrany zawierają się w zakresie 5000-40 000 Da. W procesie ultrafiltracji, otrzymane chelaty aminokwasowe mogą migrować zarówno do supernatantu, jak również mogą ulegać zatężeniu we frakcji bogatej w RNA. Istotne z tego punktu widzenia jest wytrącenie częściowe chelatów w środowisku emulgatorów, tak aby wytworzyły się cząstki o wielkości powyżej 10 nm, a mniejsze niż 1 mikrometr. W tym przypadku wytrącone micelarnie chelaty aminokwasowe mogą zostać zachowane we frakcji bogatej w RNA, które następnie jest przekształcane do rybonukleotydów disodowych. Zemulgowane micele chelatów mogą wtedy stanowić składniki bezsmakowe, a ewentualny smak słony, słodki lub gorzki może być uwalniany stopniowo z miceli. Przy odpowiedniej k ompozycji miceli możliwe jest całkowite zachowanie chelatów w układzie micelarnym. Reakcje autolizy i enzymolizy prowadzone mogą być zarówno w temperaturze pokojowej, jak i w wyższych temperaturach. Dla działania proteaz korzystne jest, gdy temperatura reakcji zawiera się w zakresie 35 do 70°C, a korzystniej wynosi 55°C. Pomiędzy użyciem poszczególnych enzymów lub tego samego enzymu może być stosowany dodatkowy proces dezaktywacji wcześniej wykorzystywanego enzymu.
Oddzielanie ekstraktu drożdżowego z chelatami aminokwasowymi od pozostałości ścianek komórkowych drożdży odbywa się za pomocą separatorów, którymi są wirówki. Mogą być to zarówno urządzenia pracujące w układzie rotorów horyzontalnych, typowych wirówek przemysłowych horyzontalnych, jak również mogą to być urządzenia w postaci wirówek talerzowych. Proces odwirowywania ścianek komórkowych może się odbywać w temperaturze w zakresie 5 do 120°C, w tym pod ciśnieniem. Korzystne jednak jest, gdy proces separacji odbywa się w temperaturze powyżej 55°C, kiedy większość chelatów aminokwasowych jest średnio lub dobrze rozpuszczalna w wodzie. Separacja w temperaturach poniżej 40°C może powodować otrzymywanie ścian komórkowych drożdży wzbogaconych w chelaty aminokwasowe. Odseparowany ekstrakt drożdżowy wzbogacon y w chelaty aminokwasowe może być poddany dodatkowej filtracji w celu usunięcia pozostałości ścianek komórkowych drożdży. Korzystnie proces separacji przeprowadzi się w temperaturze w zakresie 60 do 120°C, najkorzystniej w 70°C. W przypadku filtracji z wychłodzonego roztworu może dojść do krystalizacji chelatów aminokwasowych połączonych z frakcjami aminokwasów, takich jak arginina czy tyrozyna.
Otrzymane chelaty aminokwasowe i proteiniany mogą być suszone następnie za pomocą suszenia rozpyłowego, suszenia bębnowego, jak również wytrącane z roztworu matrycy za pomocą kompozycji rozpuszczalników organicznych dobrze mieszających się z wodą, takich jak metanol, etanol, propanol, butanol, aceton, tetrahydrofuran, przy czym jest możliwa także separacja przy użyciu rozpuszczalników częściowo niemieszających się z wodą. Suszenie rozpyłowe może odbywać się przy temperaturach wlotowych w zakresie 110-220°C i wylotowych 85-130°C. Suszenie bębnowe prowadzone może być w temperaturze bębna w zakresie 85 do 250°C i może od bywać się z rozpuszczalników innych niż woda. Ponadto, podczas suszenia bębnowego możliwe jest otrzymanie produktu w postaci płatków lub proszku, natomiast w przypadku suszenia rozpyłowego w postaci proszku lub - po recyrkulacji - granulatu. Możliwe jest także suszenie ekstraktu w układzie suszenia fluidalnego z jednoczesną granulacją. Wszystkie opisane metody są możliwe także w przypadku suszenia uzyskanych ścian komórkowych drożdży, także w formach wzbogaconych o chelaty aminokwasowe.
Otrzymane produkty są charakteryzowane za pomocą podstawowych badań fizykochemicznych, takich jak badanie zawartości azotu całkowitego, pomiaru azotu aminowego, straty po suszeniu metodą wagową, zawartość kwasu glutaminowego z wykorzystaniem HPLC, zawartość I+G metodą HPLC, pomiar poziomu pierwiastków wzbogacających lub zanieczyszczających za pomocą ICP-MS. Pomiar zawartości zamienników soli w postaci chelatów aminokwasowych może odbywać
PL 243112 Β1 się także za pomocą metod miareczkowych. Podstawową metodą badania schelatowania pierwiastków jest metoda FT-NIR, dzięki której można określić fakt chelatacji, jak również ocenić stopień chelatowania na podstawie charakterystycznych pików. W przypadku niektórych produktów spożywczych zastosowanie chelatów aminokwasowych może nie być wystarczające do zamaskowania metalicznego lub gorzkiego posmaku soli wyjściowej. W tym przypadku korzystne jest zastosowanie dodatkowych aromatów maskujących, którymi mogą być wanilina, etylowanilina, maltol, etylomaltol, czy też ekstrakty roślinne i słodziki naturalne lub sztuczne, w tym hesperydyna, neohesperydyna, glikozydy stewiolowe.
W celu moderowania smaku, w tym jego maskowania, lub też wydłużania uwalniania w produkcie lub w przewodzie pokarmowym, chelaty aminokwasowe i proteinianowe mogą być poddawane dodatkowym procesom enkapsulacji. Czynnikami otoczkującymi mogą być różnego rodzaju hydrokoloidy, takie jak guma ksantanowa, guma cassia, guma guar, pochodne celulozy itp., a także chlorek potasu, chlorek sodu, sole magnezowe kwasu cytrynowego, żelatyna, celuloza mikrokrystaliczna, skrobia kukurydziana, etyloceluloza, hydroksypropylometyloceluloza, chlorofil, hemoglobina i kurkumina. Substancje te również mogą modyfikować walory smakowe chelatów aminokwasowych i proteinianowych do zastosowania według wynalazku.
PRZYKŁADY
Przykład 1. Otrzymywanie podstawowego ekstraktu drożdżowego typ 1 (EDI)
Szczep drożdży Candida utilis był wstępnie hodowany w kolbie stożkowej, z której został zaszczepiony do właściwego fermentatora o objętości 60L w stężeniu 2,5% w odniesieniu do suchej masy drożdżowej. Fermentator zawierał pożywkę drożdżową zawierającą glukozę (2,5%), fosforan potasu (0,48%), siarczan amonu (0,9%), siarczan magnezu (0,05%), chlorek żelaza (0,53 ppm). Całość mieszaniny była fermentowana 19 h. Rozwój drożdży następował w następujących warunkach: objętość cieczy: 15L; temperatura: 30°C, współczynnik napowietrzania 15 E//min; szybkość obrotu mieszadła: 500 RPM; pH 4,8 które dodatkowo było kontrolowane przez cały czas za pomocą dodatku amoniaku. Po zakończeniu właściwej fermentacji komórki drożdżowe zostały zebrane przez odwirowanie oraz przemyte dwukrotnie wodą w celu odmycia pożywki fermentacyjnej. Otrzymano ok. 250 g suchej masy drożdżowej. W materiale drożdżowym za pomocą HPLC-MS zanalizowano ilość wolnego kwasu glutaminowego i glutaminy odpowiednio wynoszące 13,9% masy (kwas glutaminowy: 4,7% masy, glutamina: 9,2% masy). Następnie, otrzymany placek drożdżowy użyto do otrzymania mleczka drożdżowego o zawartości suchej masy 19%. Do 80 g tak otrzymanego mleczka drożdżowego dodano niewielką ilość tlenku magnezu (1,2 g) w celu osiągnięcia pH zasadowego. Następnie mleczko drożdżowe zostało poddane szokowi temperaturowemu mającemu na celu jego inaktywowanie w temp. 95°C przez czas 15 minut. Po procesie pasteryzacji roztwór został podgrzany do 55°C, a następnie dodano do niego proteazę zasadową (0,05% w stosunku do suchej masy drożdży; aktywność proteazy 100,000 u/g) pochodzącą z Bacillus subtilis oraz protezę neutralną (0,025% w stosunku do suchej masy drożdży; aktywność 50,000 u/g) pochodzącą z Clostridium histolyticum, w celu hydrolizy materiału białkowego. W 10 h reakcji enzymatycznej do mieszaniny dodano dodatkowo enzym glutaminazę o aktywności 8000 u/g. Podczas trwania reakcji w 18 godzinie ogrzewania dodano do reakcji dodatkową porcję tlenku magnezu w ilości całkowitej 3,5 g, podzielonej na 4 porcje. Po 3 godzinnej hydrolizie materiału drożdżowego za pomocą proteaz, pH rozpoczęto regulować za pomocą wodorotlenku magnezu. Wodorotlenek ten dodawany był w celu podwyższenia pH do poziomu 6,5, przy czym po dodaniu wodorotlenku i odczekaniu około 30 do 45 minut, następnie ponawiano dodatek proteazy w ilości 35% początkowej porcji o tej samej aktywności. Następnie mieszaninę reakcyjną podgrzano do 85°C i utrzymywano w tej temperaturze przez dodatkowe 4 godziny. Zawiesinę otrzymaną w temperaturze 85°C poddano rozdzielaniu na wirówce, otrzymując supernatant oraz osad ścianek drożdżowy i nieprzereagowany tlenek magnezu. Supernatant został zatężony, a następnie poddany suszeniu rozpyłowemu, w czego wyniku otrzymano ekstrakt drożdżowy oznaczony jako 1A1 (ilość 8,8 g) oraz ścianki komórkowe drożdży 1A2 (po wysuszeniu 4,2 g). Otrzymano biały lub lekko żółty proszek o zawartości sodu poniżej 0,3% i zawartości magnezu 2,82% w postaci chelatu aminokwasowego. Analiza spektroskopowa z wykorzystaniem spektroskopii IR wykazała obecność pasm charakterystycznych dla proteinianów magnezu (przykładowe widmo FT-IR przedstawiono na Fig. 1). Parametry otrzymanego ekstraktu drożdżowego 1A1 przedstawiono w Tabeli 1, poniżej.
PL 243112 Β1
Tabela 1. Parametry otrzymanego ekstraktu drożdżowego 1A1
| Parametr | Warto ść dla ekstraktu 1A1 |
| Zawartość wody [%] | 4.20 |
| Azot całkowity [%] | 11,5 |
| Azot aminowy [%] | 6,3 |
| Zawartość sodu f%] | 0,3 |
| Mikrobiologia (TPC - jtk) | 2000 |
| Zawartość magnezu [%] | 2,82 |
| pH (2% roztwór) | 7,30 |
| Kwas glutaminowy [%] | 13,2 |
Do przygotowania gotowych produktów użyto ekstraktu przygotowanego jak opisano powyżej, przy czym jego wytworzenie przeskalowano 13 razy w celu otrzymania większej ilości materiału do badań.
W celu uzyskania większych ilości ekstraktu drożdżowego postępowano analogicznie, z tą różnicę, że reakcje zostały przeskalowane z zastosowaniem czynnika od 2 do 60. Analogicznie postępowano z przeskalowaniem kolejnych reakcji otrzymywania innych typów ekstraktów drożdży.
Figura 1 przedstawia widmo FTIR próbki modyfikowanego chelatami ekstraktu drożdżowego 1A1, zawierającego chelat magnezowy. Zgodnie z oczekiwaniami tworzenie się kompleksów metalaminokwasy lub metal-peptyd znacząco wpłynęło na widmo FTIR, co zostało zaobserwowane poprzez zmiany w wielu zdefiniowanych obszarach widmowych. Porówn ująć widmo ekstraktu poddanego działaniu warunków hydrolitycznych i prekursorów jonów metali (linia I) z ekstraktami drożdżowymi nietraktowanych dodatkowym czynnikiem (linia II), niektóre cechy amidu I (~ 1700-1600 cm-1) i II (~ 1590-1520 cm-1) zostały zachowane, podczas gdy drgania COO- rozciągające od peptydów i te pochodzące od wolnych aminokwasów uległy modyfikacji oraz jednoczesnemu przesunięciu (jak zaznaczono na Figurze 1a) (sygnał 1). Na wykresie zawarto także widmo czystego wzorca bisglicynianu magnezu (kolor czerwony, linia III). Pojawienie się wolnych aminokwasów i dodatkowych wolnych grup karbonylowych i aminowych powoduje wzmocnienie sygnału (2) przy 1045 cm1. Jest to związane z modyfikacją drgań CO, CC, CN (rozciągających). Analogiczna sytuacja związana jest ze wzmocnieniem sygnału (3) 1118 cm'1, co związane jest ze zwiększeniem populacji wolnych grup CNH3 oraz CH2 (drgań wahadłowych). Bardzo charakterystyczny jest także sygnał (4) odpowiadający pasmu drgań rozciągających amidowych (III) przy 1240 cm'1, ponieważ jest on wyraźnie widoczny w przypadku ekstraktu drożdżowego bez modyfikacji oraz ekstraktu poddanego modyfikacji, przy czym nie występuje on w przypadku wzorca glicynianu magnezu. Szczególnie widoczny jest również sygnał (6), charakterystyczny dla drgań skręcających pochodzących od grup CH2 przy 927 cm'1. Pozostałe zaznaczone na Figurze 1 sygnały (5) oraz (7) nie zostały przypisane żadnym charakterystycznym pasmom, jednak wyraźnie wskazują na występowanie drgań charakterystycznych występujących w chelacie aminokwasowym, a niewystępujących pierwotnie w ekstrakcie drożdżowym niepoddanym dalszej modyfikacji. Podsumowując wynik analizy danych FTIR, można stwierdzić, iż analizowany ekstrakt drożdżowy modyfikowany chelatami zawiera głównie sygnały charakterystyczne dla materiałów białkowych, jednak są w nim także widoczne sygnały odpowiadające utworzeniu związków chelatowych.
Przykład 2. Badanie właściwości produktu zawierającego ekstrakt drożdżowy 1A1 - czekolada mleczna
Produkt (Produkt 1) w postaci czekolady mlecznej zmodyfikowano przez zastosowanie ekstraktu drożdżowego 1A1, tj. ekstrakt wzbogaconego o chelat magnezu otrzymany sposobem z Przykładu 1.
Skład czekolady mlecznej stanowiącej produkt bazowy jest następujący: cukier, tłuszcz kakaowy, mleko pełne w proszku, miazga kakaowa, serwatka w proszku (z mleka), laktoza i białka mleka, miazga z orzechów laskowych, tłuszcz mleczny, chlorek sodu, lecytyna sojowa, aromat naturalny na bazie waniliny. Skład produktu zmodyfikowanego ekstraktem 1A1 jest następujący: cukier, tłuszcz kakaowy, mleko pełne w proszku, miazga kakaowa, serwatka w proszku (z mleka), laktoza i białka mleka, miazga
PL 243112 Β1 z orzechów laskowych, tłuszcz mleczny, chlorek sodu, chlorek potasu, lecytyna sojowa, aromat naturalny na bazie waniliny, oraz ekstrakt drożdżowy 1A1. Skład produktu zmodyfikowanego względem poszczególnych jego składników może się różnić w zakresie +1-5% w stosunku do całkowitej masy produktu. W Tabeli 2 przedstawiono wartości odżywcze produktu 1.
Tabela 2. Właściwości odżywcze produktu 1 - czekolada mleczna
| Parametr | Wartość dla produktu z 1A1 | Wartość dla produktu bazowego (bez 1A1) |
| Energia [kJ] | 2152,2 | 2216 |
| Energia [kcal] | 514,6 | 530 |
| Tłuszcz [gj | 27 | 30 |
| w tym kwasy tłuszczowe nasycone [g] | 17 | 19 |
| Węglowodany [g] | 53 | 58 |
| w tym cukry [g] | 52 | 57 |
| Błonnik [g] | 2,2 | 2,5 |
| Białko [g] | 13,8 | 6,0 |
| Sód [gj | 0,05 | 0,25 |
| Potas [gj /% RWS* | 0,07 / 3,5 | Nie wykryto |
| Magnez [gj /% RWS* | 0,23/61,4 | Nic wykryto |
| Sól [g] | 0,125 (-5%)** | 0,625 |
| dzienne wartości spożycia s | dadników mineralnych (dla osób dorosłych) zgodnie z |
ROZPORZĄDZENIEM PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO I RADY (UE) NR
1169/2011 z dnia 25 października 2011 r.
’’ redukcja soli w stosunku do produktu bez 1A1
Dla produktu 1 - czekolady mlecznej z dodatkiem ekstraktu 1A1 i dla odpowiadającego produktu bazowego przeprowadzono porównawczą analizę sensoryczną, której wyniki przedstawiono na Fig. 2.
Przykład 3. Otrzymywanie podstawowego ekstraktu drożdżowego typ 2 (ED2)
Mleczko drożdżowe drożdży paszowych (Torula Yeast - Candida utilis) 1300 g znajdujące się pierwotnie w szklanym reaktorze wyposażonym w grzałkę, poddano pasteryzacji przepływowej w temperaturze 90°C przez dwie minuty, po czym zawrócono je do pierwotnego reaktora. Następnie obniżono pH mieszaniny za pomocą kwasu solnego (6 mL, roztworu 2M) do poziomu 5,8, po czym dodano 0,06% w stosunku do suchej masy drożdżowej, mieszaninę proteazy neutralnej (jak w przykładzie pierwszym; aktywność 2000.000 u/g) oraz proteazy kwasowej (pochodzącej z kropidlaka Aspergillus oryzae; aktywność 200.000 u/g) w przeliczeniu na suchą masę mieszanin. Temperaturę podniesiono do 55°C i utrzymywano ją przez 21 godzin, kontrolując pH na zadanym pierwotnie poziomie za pomocą dodatku wodorotlenku wapnia. W trakcie całego procesu, dodano łącznie 20 mL 10% roztworu wodorotlenku wapnia.
Mieszaninę reakcyjną rozdzielono na porcje 2A (80% ilości otrzymanej mieszaniny) i 2B (20% ilości otrzymanej mieszaniny). Do frakcji 2A następnie dodano 9 g tlenku wapnia i mieszaninę podgrzano do 85°C. Rozgrzaną mieszaninę reakcyjną rozcieńczono dwukrotnie i odwirowano na separatorach, uzyskując supernatant oraz osad ścianek drożdżowych. Ciepły supernatant poddano zatężaniu do poziomu 55% suchej masy i poddano suszeniu rozpyłowemu, uzyskując proszek ekstraktu drożdżowego 2A1 oraz wysuszone ścianki drożdżowe - ekstrakt 2A2. Otrzymana frakcja ścianek drożdżowych została poddana suszeniu bębnowemu w celu otrzymaniu płatków ścianek komórkowych drożdży wzbogaconych w wodorotlenek wapnia oraz proteiniany wapniowe (zawartość wapnia w otrzymanym materiale wynosiła 3,1%).
Frakcje 2B traktowano analogicznie do frakcji 2A jednak bez dodatku tlenku wapnia, uzyskując proszek supernatant 2B1 oraz ścianki drożdżowe 2B2. Otrzymane ekstrakty drożdżowe poddano analizie spektroskopowej FT-IR oraz analizie ICP-MS. Badania wykazały obecność chelatowanej formy wapnia w próbkach 2A1 oraz śladowe ilości chelatu w próbce 2A2 oraz znacznie niższy poziom wapnia
PL 243112 Β1 w próbce 2B1 i śladowe ilości wapnia w próbce 2B2, co wskazuje że wodorotlenek wapnia stosowany do kontroli pH uległ całkowitemu przereagowaniu do formy chelatowanej.
Wykonano także eksperyment, otrzymując ekstrakt 2E1, gdzie w takich samych warunkach reakcyjnych zastosowano wodorotlenek magnezu, jako czynnik regulujący pH. W przypadku ekstraktu 2E1 jako czynnik podwyższający pH użyto wodorotlenku magnezu, który dodawano w mieszaninie w stosunku molowym 1,2:1 z kwasem glicerofosforowym. W ten sposób otrzymano chelat, w którym nie tylko wyeliminowano częściowo chlorek sodu, ale także otrzymano inną niż aminokwasową formę chelatu. Produkt ten charakteryzował się smakiem lekko kwaśnym, stopniowo przechodzącym w słono-słodki posmak, natomiast po dodatku niewielkiej ilości KOH, dodanego w celu ustabilizowania pH na poziomie 7,4 miał wyraźnie słodki smak bez początkowej nuty kwaśnej.
Parametry otrzymanych ekstraktów drożdżowych 2A1 i 2B1 przedstawiono w Tabeli 3 i Tabeli 4, odpowiednio.
Tabela 3. Parametry fizykochemiczne ekstraktu 2A1
| Parametr | Wartość dla ekstraktu 2A1 |
| Zawartość wody |%J | 3,50 |
| Azot całkowity [%] | 11 |
| Azot aminowy [%] | 5,5 |
| Zawartość sodu [%] | 0,4 |
| Mikrobiologia (TPC - jtk) | 1800 |
| Zawartość wapnia [%] | 5,2 |
| pH (2% roztwór) | 8,20 |
Tabela 4. Parametry fizykochemiczne ekstraktu 2B1
| Parametr | Wartość dla ekstraktu 2B1 |
| Zawartość wody [%] | 4,23 |
| Azot całkowity [%] | 10,4 |
| Azot aminowy [%] | 5,3 |
| Zawartość sodu [%] | 0,3 |
| Mikrobiologia (TPC - jtk) | 300 |
| Zawartość wapnia [%] | 0,7 |
| pH (2% roztwór) | 7,40 |
| Zawartość sodu [%] | 0,38 |
Na Figurze 3 przedstawiono zestawienie widm FTIR próbki ekstraktu drożdżowego niemodyfikowanego chelatami (linia I), ekstraktu drożdżowego modyfikowanego chelatami aminokwasowymi 2B1 (linia II) oraz wzorca bisglicynianu wapnia (linia III). Widać na nim w szczególności różnice w drganiach w zakresie 905-965 cm·1 (zaznaczone sygnały od 3 do 6), co dopowiada głównie zwiększeniu populacji w zakresie drgań wahadłowych grup karboksylowych oraz rozciągających CO,CC i CN. Istotna jest także obecność sygnału 2050-2200 cm·1 w widmach ekstraktów, świadczące o obecności wolnych grup aminowych oraz przesunięciu widma odpowiadającego modyfikowanego chelatami ekstraktowi drożdżowemu do zakresu dłuższych fal, co świadczy o częściowym uwikłaniu grup aminowych w tworzenie wiązania koordynacyjnego z jonami wapnia.
Przykład 4. Badanie właściwości produktu zawierającego ekstrakt drożdżowy 2A1 - ser żółty typu Gouda
PL 243112 Β1
Do typowego sera żółtego (Produkt 2) dodano ekstrakt drożdżowy z chelatem wapniowym 2A1, tj. ekstrakt otrzymany sposobem z Przykładu 3. Skład sera stanowiącego produkt bazowy jest następujący: mleko pasteryzowane, sól, bakterie fermentacji mlekowej, chlorek wapnia, barwnik - annato. Skład produktu zmodyfikowanego ekstraktem 2A1 jest następujący: mleko pasteryzowane, ekstrakt drożdżowy 2A1, sól, bakterie fermentacji mlekowej, chlorek wapnia.
Skład produktu zmodyfikowanego odnośnie do poszczególnych jego składników może się różnić w zakresie +/- 5% w stosunku do całkowitej masy produktu. W Tabeli 5 przedstawiono wartości odżywcze produktu 2.
Tabela 5. Wartości odżywcze produktu 2 - ser żółty typu Gouda
| Parametr | Wartość dla produktu z2Al | Wartość dla produktu bazowego (bez 2A1) |
| Energia [kj] | 1379,1 | 1443,2 |
| Energia [kcal] | 330.6 | 346,6 |
| Tłuszcz [g] | 20 | 23 |
| w tym kwasy tłuszczowe nasycone [g ] | 12 | 15 |
| Węglowodany [g] | 0,7 | 0,8 |
| w tym cukry [g] | 0 | 0 |
| Błonnik [g] | 2 | 2,2 |
| Białko [g] | 43 | 33 |
| Wapń [mg] /% RWS* | 5,1/0,64 | 4,7/0,59 |
| Sól [g] | 0,015 (-62,5%)** | 0,04 |
Dzienne referencyjne wartości spożycia składników mineralnych (dla osób dorosłych) zgodnie z ROZPORZĄDZENIEM PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO I RADY (UE) NR 1169/2011 z dnia 25 października 2011 r.
redukcja soli w stosunku do produktu bez 2A1
Dla produktu 2 - sera żółtego z dodatkiem ekstraktu 2A1 i dla odpowiadającego produktu bazowego przeprowadzono porównawczą analizę sensoryczną, której wyniki przedstawiono na Fig. 4.
W produkcie 2 zastosowano alternatywnie dodatek czystego glicerofosforanu magnezu, bez dodatku ekstraktów drożdżowych. W rezultacie otrzymano produkt mający poziom smaku słonego, analogiczny do produktu bazowego. Dodatkowo, przez domieszkowanie produktu w stosunki molowym 4:1 za pomocą glutamaminianu magnezu, otrzymano produkt o znacznie bardziej intensywnym smaku słonym, z wyraźną nutą smaku urnami. Analogicznie do modyfikacji produktu 2 z zastosowaniem glicerofosforanu magnezu, dodatkowo zmodyfikowano recepturę, gdzie zamiast chelatu aminokwasowego w matrycy z ekstraktami drożdżowymi zastosowano sam chelat aminokwasowy w postaci czystego glicynianu magnezu otrzymanego w reakcji tlenku magnezu i kwasu glicerofosforowego, co przyniosło analogiczny rezultat względem modyfikacji smaku słonego, jak zastosowane chelaty w matrycy z ekstraktów drożdżowych.
Przykład 5. Otrzymywanie ekstraktu drożdżowego typu 3 (ED3) litrów pożywki mikrobiologicznej składającej się z 4% glukozy, 1,2% siarczanu amonu, 0,4% KH2PO4,0,2% MgSO4»7H20,0,1% CaCl2»2H2O, 0,3% syropu kukurydzianego o pH 5,5, umieszczono w 70litrowym fermentorze i sterylizowano w 120°C przez 12 minut, po czym zaszczepiono 200 ml bulionu drożdży piekarskich (Saccharomyces cerevisiae) hodowanego z wytrząsaniem tlenowym w tej samej pożywce hodowlanej w 30°C przez 22 godziny, i hodowano w atmosferze tlenowej w temperaturze 32°C przez 18 godzin, zachowując energiczne napowietrzanie (1/3 WM) i mieszając przy 600 obr./min, pod ciśnieniem 0,4 kg/cm2. Wzrost kultury drożdżowej na etapie fermentacji został przerwany w fazie wzrostu logarytmicznego, uzyskując frakcje drożdży o wysokiej zawartości RNA. Po hodowli uzyskano 5,38 kg komórek drożdży w postaci placka o zawartości wody 60%. Placek następnie przemyto wodą i rozcieńczono, otrzymując 1 litr świeżych drożdży o suchej masie 20%.
PL 243112 Β1
Drożdże otrzymane w poprzednich etapach poddano dezaktywacji w reaktorze przepływowym w temperaturze 93°C przez 3 minuty, uzyskując mieszaninę zdezaktywowanych drożdży i wody, do której dodano kolejno proteazy, zasadową neutralną oraz kwasową. Przed dodatkiem proteazy kwasowej obniżone pH do poziomu 6,5 za pomocą kwasu solnego. Wszystkie enzymy dodawane były w ilości 0,023% masowego w stosunku do suchej masy. Po trwającym 9 godzin procesie autolizy w temperaturze 55°C mieszaninę poddano procesowi rozdziału za pomocą wirówki (6000 RPM, 15 minut), a następnie supernatant poddano ultrafiltracji na filtrach 50 kDa. Filtrację prowadzono przez czas 13 h do momentu zagęszczenia mieszaniny do 40% objętości. Uzyskano w ten sposób 2 frakcje ekstraktu drożdżowego: frakcja 3A zawierająca białka drożdżowe oraz inne makrocząsteczki, w tym DNA i RNA, oraz frakcje 3B zawierającą małe cząsteczki organiczne, krótkie peptydy, sole nieorganiczne i innego tego typu cząsteczki, włącznie z cukrami i aminokwasami. Frakcje 3A zawrócono do reaktora i poddano kolejnej reakcji enzymolizy za pomocą fosfodiesterazy, a następnie po około dwóch godzinach mieszaninę poddano działaniu deaminazy. Zhydrolizowane RNA zostało przetransferowane do postaci aktywnych smakowo rybonukleotydów. Mieszaninę następnie poddano kolejnej reakcji z protezą neutralną oraz kwasową w ilości 0,015% w stosunku do suchej masy.
Otrzymany w ten sposób ekstrakt zawierający 8,4% rybonukleotydów, w przeliczeniu na SFDM (ang. sodium free dry mass), poddano reakcji z tlenkiem wapnia (1,7 g) i tlenkiem magnezu (2,2 g) w celu wzbogacenia mieszaniny o chelaty aminokwasowe. Po trwającej dwie godziny reakcji tlenku wapnia i tlenku magnezu z hydrolizatem, całą mieszaninę dodatkowo zatężono do poziomu 55% suchej masy i poddano suszeniu rozpyłowemu w celu uzyskania żółto-pomarańczowego proszku ekstraktu drożdżowego wzbogaconego w rybonukleotydy disodowe. Frakcje 3B poddano reakcji w autoklawie ciśnieniowym w obecności 1200 mg karbonylku żelaza przez czas dwie godziny w atmosferze obojętnej, po czym reakcję zalkalizowano za pomocą wodorotlenku potasu do poziomu pH 7,9, a powstały osad odwirowano. Całą mieszaninę wzbogacono o znaczną ilość chlorku potasu oraz poddano suszeniu rozpyłowemu w celu otrzymania ekstraktu drożdżowego wzbogaconego w chelat żelaza i sole potasowe. Przed suszeniem ekstraktów drożdżowych badano zawartości poszczególnych pierwiastków za pomocą miareczkowania kompleksometrycznego, a w przypadku mieszaniny pierwiastków także za pomocą techniki ICP-MS.
W przypadku rozbieżności odnośnie pożądanych ilości składników mineralnych, lub też w celu wzbogacenia ekstraktów o chelaty niepowstające bezpośrednio w wyżej opisywanych procesach, dodawano gotowe chelaty otrzymywane na drodze chemicznej syntezy z soli odpowiednich minerałów, ich tlenków lub czystych metali. Zatem, skład dodatku spożywczego może być skorygowany przez dodatek odpowiednich chelatów. Tym samym, możliwe jest otrzymanie układu, którego właściwości redukujące niezbędną ilość soli są otrzymane tylko poprzez dodatek chelatu, z pominięciem zawarcia go w matrycy aminokwasowej lub peptydowej. Parametry otrzymanych ekstraktów drożdżowych 3A i 3B przedstawiono w Tabeli 6 i Tabeli 7, odpowiednio.
Tabela 6. Parametry fizykochemiczne ekstraktu 3 A (Ca, Mg)
| Parametr | Wartość dla ekstraktu 3 A |
| Zawartość wody [%] | 3,60 |
| Azot całkowity [%]* | 9,7 |
| Azot aminowy [%]* | 5,5 |
| Zawartość sodu (%J | 0,4 |
| Mikrobiologia (TPC- jtk) | 30 |
| Zawartość wapnia [%] | 1,3 |
| Zawartość magnezu [%] | 1,5 |
| pH (2% roztwór) | 7,28 |
| Kwas glutaminowy [%] sfdm | 8,3 |
| I+G [%] sfdm | 6,8 |
* w przeliczeniu na wolny K (free) (tj. w przeliczeniu na masę po odjęciu potasu)
PL 243112 Β1
Tabela 7. Parametry fizykochemiczne ekstraktu 3B (Fe, K)
| Parametr | Wartość dla ekstraktu 3B |
| Zawartość wody [%] | 4,10 |
| Azot całkowity [%] * | 10,9 |
| Azot aminowy [%]* | 7,1 |
| Zawartość sodu [%] | 0,4 |
| Mikrobiologia (TPC- jtk) | 100 |
| Zawartość Chlorku Potasu [%] | 40 |
| Zawartość żelaza [%J | 0,58 |
| pH (2% roztwór) | 7,4 |
| Kwas glutaminowy [%J pfdm | 10,4 |
| I+G [%] pfdm | 0,4 |
* w przeliczeniu na K free
Przykład 6. Badanie właściwości produktu zawierającego ekstrakt drożdżowy 3A - szynka konserwowa
Do wędliny (Produkt 3) zawierającej w pierwotnej recepturze glutaminian monosodowy oraz rybonukleotydy disodowe dodano ekstrakt drożdżowy 3A, zawierający naturalny kwas glutaminowy oraz naturalne rybonukleotydy pochodzące z konwersji drożdżowego RNA, co pozwoliło wyeliminować z oryginalnej receptury dodatek glutaminianu sodowego oraz rybonukleotydów disodowych, oraz pozwoliło dodatkowo zredukować ilość soli w recepturze.
Skład produktu bazowego jest następujący: mięso wieprzowe 87%, woda, glukoza, sól, mleczan sodu, octan sodu, askorbinian sodu, azotyn sodu. Skład produktu zmodyfikowanego ekstraktem 3Ajest następujący: mięso wieprzowe 87%, ekstrakt drożdżowy 3A, woda, glukoza, octan sodu, mleczan sodu, sól, askorbinian sodu, mleczan potasu, azotyn sodu. Skład produktu zmodyfikowanego względem poszczególnych jego składników może się różnić w zakresie +/- 3% w stosunku do całkowitej masy produktu. W Tabeli 8 przedstawiono wartości odżywcze produktu 3.
Tabela 8. Wartości odżywcze produktu 3 - szynka konserwowa
| Parametr | Wartość dla produktu z 3A | Wartość dla produktu bazowego (bez 3 A) |
| Energia [kJ] | 534,9 | 433 |
| Energia [kcal] | 126,7 | 102,6 |
| Tłuszcz [g] | 2,1 | 1,6 |
| w tym kwasy tłuszczowe nasycone [g] | 11,7 | 0,6 |
| Węglowodany [g] | 0,7 | 2 |
| w tym cukry [g] | 0,6 | 1,9 |
| Błonnik [gj | 1,9 | 2,1 |
| Białko [g] | 26,4 | 19 |
| Wapń [g]/ % RWS* | 0,16 | 0,01 |
| Sól [gj | 0,9 (-64%)** | 2,5 |
| Magnez [gj/ % RWS* | 0,18/48 | 0,13/34,7 |
| Potas [g]/% RWS* | 0,06 i 3 | 0,02/ 1 |
PL 243112 Β1
Dla produktu 3 - szynki konserwowej z dodatkiem ekstraktu 3A i dla odpowiadającego produktu bazowego przeprowadzono porównawczą analizę sensoryczną, której wyniki przedstawiono na Fig. 5.
Przykład 7. Badanie właściwości produktu zawierającego ekstrakt drożdżowy 3B, 2A1 oraz 2A2 - kiełbasa z dodatkiem cielęciny
Do typowej dostępnej na rynku kiełbasy (Produkt 4) dodano ekstrakt drożdżowy 3B z jednoczesnym obniżeniem zawartości soli, którą częściowo zastąpiono solą potasową oraz chelatem żelaza z dodatkiem ekstraktu 2A1 i ekstraktu 2A2.
Skład produktu bazowego jest następujący:
farsz - mięso wieprzowe, mięso cielęce, sól, przyprawy, glutaminian monosodowy, ekstrakty przypraw, białko wieprzowe (hemoglobina), syrop glukozowy, HVP, cukier, ocet spirytusowy aromat dymu wędzarńiczego, azotyn sodu.
osłonka jadalna - jelito wieprzowe.
100 g produktu 4 wyprodukowano ze 108 g mięsa wieprzowego i 7 g mięsa cielęcego.
Przykładowy skład produktu zmodyfikowanego ekstraktem z chelatami jest następujący:
farsz - mięso wieprzowe, mięso cielęce, przyprawy, ekstrakt drożdżowy 3B, ekstrakt drożdżowy 2A1, ekstrakty przypraw, ścianki białko wieprzowe (hemoglobina), syrop glukozowy, cukier, sól, glutaminian monosodowy, ocet spirytusowy, HVP, ścianki komórkowe drożdży 2A2, aromat dymu wędzarńiczego, azotyn sodu osłonka jadalna - jelito wieprzowe.
100 g produktu wyprodukowano ze 103 g mięsa wieprzowego i 8 g mięsa cielęcego.
Skład produktu zmodyfikowanego względem poszczególnych jego składników może się różnić w zakresie +/- 3% w stosunku do całkowitej masy produktu. W Tabeli 9 przedstawiono wartości odżywcze produktu 4.
Tabela 9. Wartości odżywcze produktu 4 - kiełbasa z dodatkiem cielęciny
| Parametr | Wartość dla produktu z 3B, 2A1i 2A2 | Wartość dla produktu bazowego (bez 3B, 2A1 i 2A2) |
| Energia [kJ] | 1345,2 | 1359,8 |
| Energia [kcal] | 323,8 | 328 |
| Tłuszcz [g] | 24 | 27 |
| w tym kwasy tłuszczowe nasycone [gJ | 11,7 | 11 |
| Węglowodany [g] | 0,7 | 0,8 |
| w tym cukry [gJ | 0,6 | 0,7 |
| Błonnik [g] | 1,9 | 0,9 |
| Białko [g] | 25,3 | 20 |
| Potas [g]/ % RWS* | 1,1/55 | 0,01/0,5 |
| Sól [g] | 0.5 (-72,2%)** | 1,8 |
| Wapń [g]/ % RWS* | 0.03/ 272,7 | 0,01/90,9 |
| Żelazo [g]/ % RWS* | 0.045/ 321,4 | 0,007/ 50 |
| Fosfor [mg] / % RWS* | 189,0/27 | |
| Magnez [mg] / % RWS* | 23,0/6 | |
| Cynk [mg] / % RWS* | 2,56/26 | |
| Miedź [mg] / % RWS* | 0,09 / 9 |
Dzienne referencyjne wartości spożycia składników mineralnych (dla osób dorosłych) zgodnie z ROZPORZĄDZENIEM PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO I RADY (UE) NR 1169/2011 z dnia 25 października 2011 r.
redukcja soli w stosunku do produktu bez 3B, 2A1 i 2A2
PL 243112 Β1
Dla produktu 4 - kiełbasy z dodatkiem cielęciny oraz ekstraktów 3B, 2A1 i 2A2 i dla odpowiadającego produktu bazowego przeprowadzono porównawczą analizę sensoryczną, której wyniki przedstawiono na Fig. 6.
Przykład 8. Otrzymywanie ekstraktu drożdżowego typu 4 (ED4)
W wyniku procesu fermentacji analogicznego do procesu otrzymywania ekstraktu EDI otrzymano mleczko drożdżowe linii drożdży piekarniczych o wysokiej zawartości glutationu w frakcji proteinowej. Mleczko drożdżowe o objętości 1,10L i zawartości suchej masy 12% zostało poddane procesowi autolizy w reaktorze z mieszadłem mechanicznym o szybkości obrotów 2000RPM. Następnie podniesiono temperaturę do 50°C, a drożdże poddano autolizie za pomocą proteazy neutralnej i proteazy kwasowej, przy czym przed rozpoczęciem procesu obniżono pH reakcji do poziomu 5,5 za pomocą mieszaniny kwasu winowego, kwasu cytrynowego i kwasu siarkowego w proporcjach molowych 1:2:1. Otrzymany autolizat drożdżowy poddano reakcji z 1,2 g tlenku cynku przez czas 1,5 h w temperaturze 85°C. Przed suszeniem rozpyłowym do mieszaniny dodano 2% maltodekstryny (w przeliczeniu na suchą masę) oraz niewielką ilości środka przeciwpieniącego. Otrzymany roztwór po zatężeniu na wyparce próżniowej poddano suszeniu rozpyłowemu. W ten sposób uzyskano autolizat drożdżowy wzbogacony w chelat aminokwasowy ze zwiększoną zawartością glutationu i kwasu glutaminowego. Parametry otrzymanego ekstraktu drożdżowego A4 przedstawiono w Tabeli 10, poniżej.
Tabela 10. Parametry fizykochemiczne ekstraktu 4A
| Parametr | Wartość dla ekstraktu 4A |
| Zawartość wody [%] | 4,10 |
| Azot całkowity f%]* | 12,1 |
| Azot aminowy [%]* | 7,5 |
| Zawartość sodu [%] | 0,27 |
| Mikrobiologia (TPC- jtk) | 150 |
| Zawartość cynku [%] | 0,68 |
| pH (2% roztwór) | 6,1 |
| Kwas glutaminowy [%J pfdm | 9,2 |
| I+G [%] pfdm | 0,2 |
Przykład 9. Badanie właściwości produktu zawierającego ekstrakt drożdżowy 4A i 2B1 chipsy ziemniaczane o smaku zielonej cebulki
W składzie chipsów ziemniaczanych o smaku zielonej cebulki (Produkt 5) dodatek glutaminianu monosodowego, rybonukleotydów disodowych oraz częściowo sól zastąpiono dodatkiem autolizatu drożdżowego zawierającego chelat magnezowy.
Skład chipsów stanowiących produkt bazowy jest następujący: ziemniaki, oleje słonecznikowy, olej rzepakowy, preparat aromatyzujący (preparat serwatkowy z mleka, sól, cebula w proszku, cukier, glutaminian monosodowy, 5'-rybonukleotydy disodowe), aromaty (zawierają mleko), kwas cytrynowy, kwas jabłkowy, czosnek w proszku, annato, ekstrakt z papryki, sól, ser w proszku z mleka, serwatka w proszku z mleka, odtłuszczone mleko w proszku. Skład produktu zmodyfikowanego jest następujący: ziemniaki, olej słonecznikowy, olej rzepakowy, preparat aromatyzujący (preparat serwatkowy z mleka, cebula w proszku, cukier), aromaty (zawierają mleko), ekstrakt drożdżowy 2B1, kwas cytrynowy, autolizat drożdżowy 4A, kwas jabłkowy, czosnek w proszku, ekstrakt z papryki, ser w proszku z mleka, serwatka w proszku z mleka, sól, odtłuszczone mleko w proszku. Skład produktu zmodyfikowanego względem poszczególnych jego składników może się różnić w zakresie +/- 5% w stosunku do całkowitej masy produktu 5. W Tabeli 11 przedstawiono wartości odżywcze produktu 5.
PL 243112 Β1
Tabela 11. Wartości odżywcze produktu 5 - chipsy ziemniaczane o smaku zielonej cebulki
| Parametr | Wartość dla produktu z 4A | Wartość dla produktu bazowego (bez 4A) |
| Energia [kJ] | 1861,3 | 2186,9 |
| Energia [kcal] | 445 | 524,2 |
| Tłuszcz [gj | 23,2 | 31 |
| w tym kwasy tłuszczowe nasycone LgJ | 9,9 | 2,6 |
| Węglowodany [g] | 42 | 53 |
| w tym cukry [g] | 2,5 | 3,1 |
| Błonnik [gj | 1,9 | 4.4 |
| Białko [g] | 16,1 | 6,1 |
| Wapń [g]/% RWS* | 0,07/ 636,4 | 0,01/90,9 |
| Sól [g] | 0,7 (-58,8%)** | 1,7 |
| Cynk [mg]/ % RWS* | 0,034/ 0,34 | 0.0012/ 0,012 |
Dzienne referencyjne wartości spożycia składników mineralnych (dla osób dorosłych) zgodnie z ROZPORZĄDZENIEM PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO I RADY (UE) NR 1169/2011 z dnia 25 października 2011 r.
redukcja soli w stosunku do produktu bez 4A
Dla produktu 5 - chipsów ziemniaczanych o smaku zielonej cebulki z dodatkiem ekstraktu 4A i 2B1 i dla odpowiadającego produktu bazowego przeprowadzono porównawczą analizę sensoryczną, której wyniki przedstawiono na Fig. 7.
Przykład 10. Badanie właściwości produktu zawierającego ekstrakt drożdżowy 1A1 i 3A Przyprawa do zup i dań
Typowa przyprawa stołowa do zup i dań (Produkt 6) została zmodyfikowana ekstraktami drożdżowymi 1A1 i 3A, w celu obniżenia ilości soli oraz ilości dodawanego glutaminianu monosodowego oraz rybonukleotydów disodowych.
Oryginalny skład produktu zmodyfikowanego jest następujący: sól, warzywa suszone - marchew, pasternak, ziemniak, cebula, natka pietruszki, korzeń selera, por, kapusta, korzeń pietruszki, pomidor, czosnek, papryka słodka; glutaminian monosodowy, 5'-rybonukleotydy disodowe, cukier, skrobia, pieprz czarny, ryboflawina.
Skład produktu zmodyfikowanego ekstraktami drożdżowymi wzbogaconymi w chelaty aminokwasowe: sól morska, ekstrakt drożdżowy 1A1, ekstrakt drożdżowy 3A, warzywa suszone - marchew, pasternak, ziemniak, cebula, natka pietruszki, korzeń selera, por, kapusta, korzeń pietruszki, pomidor, czosnek, papryka słodka; cukier, skrobia, glutaminian monosodowy, 5'-rybonukleotydy disodowe, wanilina, etylomaltol, pieprz czarny, ryboflawina. W analogiczny sposób, nie odwirowując ścianek komórkowych drożdży, otrzymano autolizat drożdżowy, który po dodatku odpowiedniego emulgatora został poddany suszeniu bębnowemu. W wyniku tego suszenia otrzymano materiał o konsystencji płatków, który może być stosowany jako przyprawa do dań gotowych, gdzie płatki są nośnikiem smaku, minerałów oraz posiadają charakterystyczną chrupkość pożądaną w przypadku niektórych potraw. W Tabeli 12 przedstawiono wartości odżywcze produktu 6.
PL 243112 Β1
Tabela 12. Wartości odżywcze produktu 6 - przyprawa do zup i dań
| Parametr | Wartość dla produktu z 1A1 i 3A | Wartość dla produktu bazowego (bez 1A1 i 3 A) |
| Energia [kJJ | 791,2 | 613 |
| Energia [kcal] | 186,7 | 144,9 |
| Tłuszcz [g] | 0,7 | 0,5 |
| w tym kwasy tłuszczowe nasycone [gj | 0,3 | 0,1 |
| Węglowodany [g] | 16,2 | 25 |
| w tym cukry [g] | 12,4 | 16 |
| Błonnik [g] | 2,8 | 4,4 |
| Białko [g] | 27,5 | 7,9 |
| Wapń [g]/ % RWS* | 0,13/ 928,6 | 0,01/71,4 |
| Sól [g] | 35,3 (-40%)** | 58,9 |
| Magnez [g]/ % RWS* | 1/ 37,5 | 0,03/ 8 |
Dzienne referencyjne wartości spożycia składników mineralnych (dla osób dorosłych) zgodnie z ROZPORZĄDZENIEM PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO I RADY (UE) NR 1169/2011 z dnia 25 października 2011 r.
redukcja soli w stosunku do produktu bez 1A1 i 3A
Przeprowadzono porównawczą analizę sensoryczną dla produktu 6 - przyprawa do zup i dań z dodatkiem ekstraktu 1A1 i 3A - w postaci 2% roztworu w wodzie w temperaturze 25°C oraz analogicznie dla odpowiadającego produktu bazowego, której wyniki przedstawiono na Fig. 8.
Przykład 11. Badanie właściwości produktu zawierającego ekstrakt drożdżowy 3A - płatki kukurydziane wzbogacone o składniki mineralne
Produkt (Produkt 7) w postaci płatków kukurydzianych został zmodyfikowany ekstraktami drożdżowymi z chelatami aminokwasowymi. Pozwoliło to na wyeliminowanie niektórych dodatków (takich jak mleczan wapnia oraz żelazo zredukowane), jak również na zamianę formy żelaza na dużo bardziej przyswajalną.
Dodatkowo, ekstrakt drożdżowy 3A poddano enkapsulacji z fosfatydylocholiną i fosfatydyloetanoloaminą (kompleks), sorbinianem potasu, gliceryną i etanolem w kontakcie z wodą. Mieszaninę poddano suszeniu rozpyłowemu. Otrzymany proszek oznaczono jako ekstrakt drożdżowy 5A.
Skład płatków kukurydzianych stanowiących produkt bazowy jest następujący: grys kukurydziany, cukier, sól, glukoza, cukier brązowy, syrop cukru inwertowanego, melasa cukru trzcinowego, regulator kwasowości (fosforany sodu), substancje wzbogacające: witaminy [niacyna (B3), kwas pantotenowy (B5), ryboflawina (B2), witamina B6, kwas 5 foliowy (B9)], mleczan wapnia, żelazo zredukowane. Skład produktu zmodyfikowanego ekstraktami drożdżowymi i wzbogaconego w chelaty aminokwasowe jest następujący: grys kukurydziany, cukier, glukoza, cukier brązowy, syrop cukru inwertowanego, ekstrakt drożdżowy 5, melasa cukru trzcinowego, ekstrakt drożdżowy 3A, sól, fosforany sodu, substancje wzbogacające: witaminy [niacyna (B3), kwas pantotenowy (B5), ryboflawina (B2), witamina B6, kwas foliowy (B9)]. W Tabeli 13 przedstawiono wartości odżywcze produktu 7.
PL 243112 Β1
Tabela 13. Wartości odżywcze produktu 7 - Płatki kukurydziane wzbogacone o składniki mineralne
| Parametr | Wartość dla produktu z 5A | Wartość dla produktu bazowego (bez 5A) |
| Energia [kJJ | 566,8 | 1615,4 |
| Energia [kcal] | 133,9 | 381 |
| Tłuszcz [g] | 0,7 | 1,4 |
| w tym kwasy tłuszczowe nasycone [g] | 0,3 | 0,1 |
| Węglowodany [g] | 16,2 | 82,6 |
| w tym cukiy [g] | 12,4 | 9,1 |
| Błonnik [g] | 2,8 | 4,2 |
| Białko [g] | 14,3 | 7,4 |
| Wapń [mg]/% RWS* | 0,13/ 928,6 | 0,11/785,7 |
| Sól [g] | 0,72 (-60,2%)** | 1,81 |
| Magnez [g]/% RWS* | 0,11/29,4 | 0,02/ 5,4 |
| Żelazo [g] /% RWS* | 0,0326/ 232,9 | 0,0285/203,6 |
Dzienne referencyjne wartości spożycia składników mineralnych (dla osób dorosłych) zgodnie z ROZPORZĄDZENIEM PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO I RADY (UE) NR 1169/2011 z dnia 25 października 2011 r.
redukcja soli w stosunku do produktu bez 1A1 i 3A
Dla produktu 7 - płatków kukurydzianych z dodatkiem ekstraktu 5A i dla odpowiadającego produktu bazowego przeprowadzono porównawczą analizę sensoryczną, której wyniki przedstawiono na Fig. 9.
Przykład 12. Badanie właściwości produktu zawierającego ekstrakt drożdżowy 3A, 3B i 4A - odżywka dla sportowców
Skład odżywki białkowej dla sportowców (Produkt 8) stanowiącej produkt bazowy dodano ekstrakt drożdżowy 4A, 3B i 4A wzbogacony chelatami aminokwasowymi oraz dodatkiem siarczanu L-metioniny cynku.
Skład odżywki stanowiącej produkt bazowy jest następujący: koncentrat białek serwatkowych z mleka, aromat truskawkowy, lecytyna sojowa, guma ksantanowa, kwas cytrynowy, kwas jabłkowy; sól, acesulfam K, sukraloza, karoteny, chlorofile i chlorofiliny.
Produkt zmodyfikowany ekstraktami drożdżowymi wzbogaconymi w chelaty aminokwasowe ma następujący skład: koncentrat białek serwatkowych z mleka, aromaty, ekstrakt drożdżowy 3A, lecytyna sojowa, guma ksantanowa, ekstrakt drożdżowy 4A, ekstrakt drożdżowy 3B, kwas cytrynowy, kwas jabłkowy, siarczan L-metioniny cynku, acesulfam K, sukraloza, karoteny, chlorofile i chlorofiliny, sól. W Tabeli 14 przedstawiono wartości odżywcze produktu 8.
PL 243112 Β1
Tabela 14. Wartości odżywcze dla produktu 8 - odżywka dla sportowców
| Parametr | Wartość dla produktu z 3A,3B i 4A | Wartość dla produktu bez 3A, 3B i 4A |
| Energia [kj] | 1611 | 1617,5 |
| Energia [kcal] | 381 | 382,5 |
| Tłuszcz [g] | 6,6 | 6,5 |
| w tym kwasy tłuszczowe nasycone [g] | 0,3 | 4 |
| Węglowodany [g] | 5,6 | 6 |
| w tym cukry [g] | 2,2 | 2,5 |
| Błonnik [g] | 0 | 0 |
| Białko [g] | 74,8 | 75 |
| Wapń [mg]/ % RWS* | 0,1/714,3 | 0,06/ 428,6 |
| Sól [g] | 0,72 (-60,2%)** | 1,81 |
| Magnez [g]/ % RWS* | 0,07/ 18,7 | 0,02/ 5,4 |
| Żelazo [g] /% RWS* | 0,029/207,1 | 0,013/ 92,9 |
Dzienne referencyjne wartości spożycia składników mineralnych (dla osób dorosłych) zgodnie z ROZPORZĄDZENIEM PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO I RADY (UE) NR 1169/2011 z dnia 25 października 2011 r.
redukcja soli w stosunku do produktu bez 3A, 3B i 4A
Przeprowadzono porównawczą analizę sensoryczną dla produktu 8 - odżywka dla sportowców z dodatkiem ekstraktu 3A, 3B i 4A - w postaci 10% roztworu w wodzie oraz analogicznie dla odpowiadającego produktu bazowego, której wyniki przedstawiono na Fig. 10.
Przykład 13. Badanie właściwości produktu zawierającego ekstrakt drożdżowy 1A1 - suplement diety z chelatami magnezowymi
Wytworzono suplement diety (Produkt 9) z dodatkiem ekstraktu. Oryginalny skład suplementu diety był następujący: diglicynian magnezu, maltodekstryna, tlenek magnezu, cytrynian sodu, sole magnezowe kwasów tłuszczowych, chlorowodorek pirydoksyny, glikozydy setwiolowe, żelatyna, spirulina. Produkt zmodyfikowany ekstraktami drożdżowymi wzbogaconymi w chelaty aminokwasowe ma następujący skład: diglicynian magnezu, maltodekstryna, tlenek magnezu, ekstrakt drożdżowy 1A1, sole magnezowe kwasów tłuszczowych, chlorowodorek pirydoksyny, glikozydy setwiolowe, aromat maskujący, żelatyna, spirulina.
Claims (21)
1. Zastosowanie chelatu aminokwasowego metalu wybranego z grupy obejmującej magnez, wapń, cynk, żelazo, miedź, mangan, chrom, molibden i wanad oraz ich mieszaniny, jako zamiennika soli.
2. Zastosowanie według zastrz. 1, znamienne tym, że chelat aminokwasowy jest wybrany z grupy obejmującej związek koordynacyjny aminokwasu, polipeptydu lub białka, bądź ich mieszaniny, proteinian metalu lub chelat proteinianowy metalu oraz matrycę białkową, aminokwasową lub białkowo-aminokwasową, w której znajduje się chelatowany metal.
3. Zastosowanie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że aminokwasy chelatujące metal w chelatach aminokwasowych są wybrane z grupy obejmującej argininę, cysteinę, glutaminę, glicynę, prolinę, tyrozynę, alaninę, kwas asparaginowy, asparaginę, kwas glutaminowy, serynę, histydynę, leucynę, izoleucynę, lizynę, metioninę, fenyloalaninę, treoninę, tryptofan, walinę, selenometioninę, selenocysteinę, pirolizynę, cystynę, hydroksylizynę, hydroksyprolinę.
4. Zastosowanie według zastrz. 3, znamienne tym, że aminokwasy są wybrane spośród glicyny, leucyny, kwasu glutaminowego i kwasu asparaginowego.
5. Zastosowanie według zastrz. 3 albo 4, znamienne tym, że aminokwasy chelatujące metal stanowią L lub D aminokwasy.
6. Zastosowanie według dowolnego z zastrz. 1 do 5, znamienne tym, że chelaty aminokwasowe są otrzymywane z ekstraktów drożdżowych.
7. Dodatek spożywczy, znamienny tym, że zawiera chelat aminokwasowy metalu wybranego z grupy obejmującej magnez, wapń, cynk, żelazo, miedź, mangan oraz ich mieszaniny.
8. Dodatek spożywczy według zastrz. 7, znamienny tym, że chelat aminokwasowy jest wybrany z grupy obejmującej związek koordynacyjny aminokwasu, polipeptydu lub białka, bądź ich mieszaniny, proteinian metalu lub chelat proteinianowy metalu oraz matrycę białkową, aminokwasową lub białkowo-aminokwasową, w której znajduje się chelatowany metal.
9. Dodatek spożywczy według zastrz. 7 albo 8, znamienny tym, że zawiera chelaty aminokwasowe aminokwasów wybranych z grupy obejmującej argininę, cysteinę, glutaminę, glicynę, prolinę, tyrozynę, alaninę, kwas asparaginowy, asparaginę, kwas glutaminowy, serynę, histydynę, leucynę, izoleucynę, lizynę, metioninę, fenyloalaninę, treoninę, tryptofan, walinę, selenometioninę, selenocysteinę, pirolizynę, cystynę, hydroksylizynę, hydroksyprolinę.
10. Dodatek spożywczy według zastrz. 9, znamienny tym, że zawiera chelaty aminokwasowe aminokwasów wybrane spośród glicyny, leucyny, kwasu glutaminowego i kwasu asparaginowego.
11. Dodatek spożywczy według zastrz. 9 albo 10, znamienny tym, że zawiera chelaty aminokwasowe aminokwasów L lub D.
12. Dodatek spożywczy według dowolnego z zastrz. 7 do 11, znamienny tym, że stanowi ekstrakt drożdżowy.
13. Dodatek spożywczy według dowolnego z zastrz. 7 do 12, znamienny tym, że zawiera co najmniej jeden dodatkowy składnik wybrany spośród glutaminianu sodu, potasu, wapnia i magnezu, rybonukleotydu disodowego, korzystnie inozynianu, guanylanu disodowego lub ich mieszaniny, aromatów, korzystnie waniliny, etylowaniliny, maltolu, etylomaltolu, ekstraktów roślinnych, słodzików naturalnych lub sztucznych, czynników otoczkujących, korzystnie gumy ksantanowej, gumy cassia, gumy guar, pochodnych celulozy, chlorku potasu, chlorku sodu, soli magnezowych kwasu cytrynowego, żelatyny, celulozy mikrokrystalicznej, skrobi, etylocelulozy, hydroksypropylometylocelulozy, chlorofilu, hemoglobiny, kurkuminy, czynników regulujących pH, innych substancji chelatujących, korzystnie kwasu i soli kwasu glicerofosforowego, kwasu i soli EDTA, kwasu i soli DTPA, diaminy, kwasów dikarboksylowych i hydroksykwasów.
14. Produkt spożywczy zawierający chelat aminokwasowy określony w dowolnym z zastrz. 1 do 6 lub dodatek spożywczy określony w dowolnym z zastrz. 7 do 13.
15. Produkt spożywczy według zastrz. 14, znamienny tym, że jest wybrany z grupy obejmującej czekoladę, ser, szynkę, kiełbasę, chipsy, przyprawę do dań i zup, płatki śniadaniowe lub odżywkę.
16. Sposób wytwarzania zamiennika soli, znamienny tym, że drożdże poddaje się procesowi autolizy i/lub enzymolizy, przy jednoczesnej kontroli pH przez dodanie czynników alkalizujących będących prekursorem metalu chelatu aminokwasowego z wytworzeniem ekstraktu drożdżowego zawierającego pożądane chelaty aminokwasowe.
17. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że czynnik alkalizujący jest wybrany z grupy obejmującej wodorotlenki, tlenki, węglany, siarczany, chlorki, bromki, jodki, fosforany, mleczany, cytryniany, winiany lub glukoniany metalu wybranego spośród wapnia, magnezu, żelaza, manganu lub miedzi, lub ich mieszaniny.
18. Sposób wytwarzania według zastrz. 16 albo 17, znamienny tym, że po etapie dodania czynników alkalizujących będących prekursorem metalu chelatu aminokwasowego, dodaje się ponownie enzym do enzymolizy drożdży.
19. Sposób wytwarzania według zastrz. 18, że etapy dodawania czynników alkalizujących, a następnie dodawania enzymów do enzymolizy są powtarzane co najmniej jednokrotnie.
20. Sposób wytwarzania według dowolnego z zastrz. 16-19, że obejmuje dodatkowo filtrację otrzymanego ekstraktu drożdżowego w celu usunięcia pozostałości ścianek komórkowych drożdży.
21. Sposób wytwarzania według dowolnego z zastrz. 16-19, znamienny tym, że ekstrakt drożdżowy poddaje się suszeniu.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL435105A PL243112B1 (pl) | 2020-08-26 | 2020-08-26 | Zastosowanie chelatu aminokwasowego jako zamiennika soli w produktach spożywczych, dodatek spożywczy zawierający ten chelat aminokwasowy oraz sposób wytwarzania zamiennika soli |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL435105A PL243112B1 (pl) | 2020-08-26 | 2020-08-26 | Zastosowanie chelatu aminokwasowego jako zamiennika soli w produktach spożywczych, dodatek spożywczy zawierający ten chelat aminokwasowy oraz sposób wytwarzania zamiennika soli |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL435105A1 PL435105A1 (pl) | 2022-02-28 |
| PL243112B1 true PL243112B1 (pl) | 2023-06-26 |
Family
ID=80492662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL435105A PL243112B1 (pl) | 2020-08-26 | 2020-08-26 | Zastosowanie chelatu aminokwasowego jako zamiennika soli w produktach spożywczych, dodatek spożywczy zawierający ten chelat aminokwasowy oraz sposób wytwarzania zamiennika soli |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL243112B1 (pl) |
-
2020
- 2020-08-26 PL PL435105A patent/PL243112B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL435105A1 (pl) | 2022-02-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI556750B (zh) | 用於製備作為天然調味劑製備原料之imp發酵液或麩胺酸發酵液的方法 | |
| JP5057492B2 (ja) | 塩味増強剤及びそれを含有する飲食品 | |
| US7718209B2 (en) | Low-salt soy sauce | |
| TWI520686B (zh) | 天然中性調味劑之備製方法 | |
| WO2009113563A1 (ja) | 塩味増強剤及びそれを含有する飲食品 | |
| KR100971010B1 (ko) | 멸치액젓 농축물을 이용한 ｍｓｇ 대체용 조미료 조성물 및그 제조방법 | |
| TWI556749B (zh) | 天然厚味調味劑之備製方法 | |
| TWI631904B (zh) | 天然牛肉調味劑之備製方法 | |
| JP5628499B2 (ja) | 塩味増強剤を含有する低食塩醤油又は低食塩醤油調味料 | |
| CN108024548A (zh) | 源自酵母细胞壁的风味料 | |
| US20130060006A1 (en) | Natural Flavour Enhancers and Methods for Making Same | |
| KR101535985B1 (ko) | 노루궁뎅이 버섯을 이용한 조미료 베이스의 제조방법 및 이를 포함하는 천연 조미료 | |
| US20060159826A1 (en) | Soy protein for infant formula | |
| KR20030005214A (ko) | 시스테이닐글리신을 다량 함유하는 식품 소재 및 식품풍미 증강제의 제조방법 | |
| JP2018033424A (ja) | 呈味改質組成物 | |
| JP2011062172A (ja) | 食塩及び塩味増強剤を含有する食塩代替調味料 | |
| KR100859098B1 (ko) | 단백가수분해물로부터 천연 아미노산 함유 코쿠미조미료의제조방법 | |
| KR20130035855A (ko) | Ｌ-글루탐산 및 염기성 아미노산을 포함하는 아미노산 조미료 조성물 | |
| PL243112B1 (pl) | Zastosowanie chelatu aminokwasowego jako zamiennika soli w produktach spożywczych, dodatek spożywczy zawierający ten chelat aminokwasowy oraz sposób wytwarzania zamiennika soli | |
| CN106901311A (zh) | 呈味肽和应用 | |
| KR20110118330A (ko) | 액상 천연조미료 | |
| JP2019129795A (ja) | 風味改良剤 | |
| JP5628501B2 (ja) | 塩味増強剤を含有する低食塩味噌又は低食塩味噌調味料 | |
| Malinowska-Pańczyk | Non-Protein Nitrogenous Compounds | |
| JP6171802B2 (ja) | 調味料の製造方法 |