Химия аромата

Потенциальными стимулами обонятельной системы могут быть только летучие или легко испаряющиеся вещества. Следовательно, твердые и жидкие вещества, прежде чем вызвать обонятельное ощущение, должны перейти в газооб­разное состояние. Летучесть вещества является необходимым, но не достаточным условием стимуляции обонятельной системы, поскольку многие вещества (на­пример, вода), будучи летучими, лишены запаха.

Чтобы проникнуть сквозь воднолипидный слой, покрывающий рецепторы запаха, потенциальные стимулы обонятельной системы должны быть также водорастворимыми и растворимыми в липидах (жирах).

Большая часть стимулов обонятельной системы принадлежит к органическим соединениям. При обычных условиях ни один из химических элементов, встреча­ющихся в природе в свободном состоянии в атомарной форме, не имеет запаха. Природные одоранты, как правило, — исключительно сложные по своему составу смеси химических соединений; природными источниками запахов явля­ются растения, гниющая органическая материя и железы внутренней секреции животных, вырабатываю­щие пахучие вещества.

Каждому продукту присущи индивидуальные, характерные только для него вкус и аромат. В их формировании принимают участие сотни гармонирующих друг с другом соединений, которые образуются в процессе роста растений, при получении пищевых продуктов под действием микроорганизмов или ферментов, при приготовлении пищи.

Хеннинг выделил шесть основных видов запахов: пряный, смолистый, цветочный, фруктовый, пригорелый и гнилостный. При графической интерпретации данной классификации  их располагают в шести вершинах трехгранной прямоугольной призмы. На ребрах располагаются промежуточные запахи между двумя основными, а на той или иной плоскости или внутри призмы – смешанные за­пахи нескольких или всех основных. 

Классификация Хеннинга облегчает возможность передачи впечатлений, расширяет и уточняет расплывчатые оп­ределения. Следует отметить, однако, что, возможно, имеются запахи, которые не входят в классификацию Хеннинга.

Природные (натуральные) ароматизаторы и вкусовые добавки выделяют из фруктов, овощей и растений в виде соков, эссенций или концентратов. Ароматизирующими свойствами обладают эфирные масла, альдегиды, спирты, сложные эфиры и другие соединения.

Эфирные масла – это жидкие смеси летучих органических веществ. В отличие от жирных растительных масел, эфирные представляют собой многокомпонентные смеси летучих органических соединений (ароматических, алициклических и алифатических карбонильных соединений, спиртов, кислот, эфиров и т.д.), вырабатываемых в особых клетках различных растений и обусловливающих их запах. Химический состав эфирных масел представлен в основном группой терпенов (природных углеводородов с общей формулой (С5Н8)n, среди них наиболее многочисленны монотерпены (С5Н8)2 и сесквитерпены (С5Н8)3, и их кислородсодержащих производных — терпеноидов. Монотерпеновые спирты (терпенолы) – важные компоненты эфирных масел, которые являются хорошими антисептиками. Терпенолы имеют цепь, состоящую из десяти атомов углерода, и гидроксильную группу, которая может находиться в любом месте этой цепи. Монотерпеновые спирты, содержа­щиеся в эфирных маслах, — линалоол, цитронеллол, гераниол, борнеол, ментол, нерол, терпинеол, ветиверол и цедрол — как правило, нетоксичны. Из содержащихся в живых растениях спиртов и кислот образуются сложные эфиры терпеновых спиртов. Чаще всего они присутствуют как микрокомпоненты, но даже в таких количествах отчетливо влияют на запах эфирного масла, усиливая его и придавая фруктовый оттенок. В состав эфирных масел входят также монотерпеноидные фенолы.

Ценность эфирных масел определяется обычно содержанием основных (одного или нескольких) компонентов, что обычно отражается в технических условиях на каждое эфирное масло. Так, лавандовое масло оценивается по содержанию в нем сложного эфира L-линалилацетата, розовое масло – по содержанию терпеновых спиртов (гераниола, цитронеллола, нерола). Ценность анисового и фенхелевого масел определяется содержанием анетола, а кориандрового – присутствием в нем линалоола.

Эфиромасличная флора насчитывает более 2000 видов растений, из них в нашей стране произрастает около 1000, однако промышленное значение имеют всего 150÷200 видов. Большинство эфирных масел получают из тропических или субтропических растений, и лишь немногие (кориандр, анис, мята) культивируют в более умеренных широтах. Особенно богаты эфирными маслами многочисленные виды семейства губоцветных (мята, лаванда, шалфей, базилик, пачули и др.), а также зонтичные (анис, фенхель, тмин, кориандр, ажгон и др.). Эфирные масла в свободном состоянии или в виде гликозидов содержатся в листьях, стеблях, корнях, семенах, коре и древесине. Содержание эфирных масел в растениях колеблется в широких пределах: так, в цветах розы содержится 0,02÷0,10% эфирных масел, а в почках гвоздики – 20÷22%. Наибольшее количество эфирных масел накапливается в растениях в период цветения и созревания семян.

Называются эфирные масла, как правило, по видам растений, из которых они получаются (розовое, гераниевое, лавандовое и т.д.), реже – по главному компоненту (камфорное, эвгенольное, терпентинное).

Для выделения эфирных масел используют сырое (зеленая масса герани, цветы лаванды и др.), подвяленное (мята), высушенное (корни аира, ириса и др.),  предварительно ферментированное (цветы розы, дубовый мох) сырье. В таких растениях, как горький миндаль, огурец, хрен или горчица, ароматические вещества содержатся в связанном виде. Чтобы высвободить их, необходимо сначала разрушить клеточную структуру этих растений и только потом извлекать ароматические вещества.

Эфирные масла представляют собой прозрачные, бесцветные или окрашенные (желтые, зеленые, бурые) жидкости с плотностью, как правило, меньше единицы. Они оптически активны, в большинстве своем нерастворимы в воде (образуют пленку на ее поверхности), хорошо растворимы в растительных маслах, под действием света и кислорода быстро окисляются, изменяя цвет и запах. В отличие от жирных растительных масел большинство эфирных масел испаряется, не оставляя “жирного пятна” на бумаге (за исключением масел, полученных прессованием).

Натуральные ароматизаторы извлекают физическими способами (прессованием, экстракцией, дистилляцией) из материалов растительного или животного происхождения. Сухие порошки растений (например, чеснока) получают удалением воды из исходного измельчённого растения или выжатого сока путём распыления или сублимации. По различным причинам производство пищевых продуктов с использованием только натуральных ароматизаторов невозможно, во-первых, из-за высокой стоимости исходного сырья, во-вторых, из-за ограниченности природных сырьевых ресурсов, в-третьих, из-за слабости или недостаточной стабильности натуральных ароматов. Решить эти проблемы помогают “идентичные натуральным” ароматические вещества.

Идентичный натуральному (ИН) означает “такой же, как природный”. По составу основных ароматических компонентов и их химической структуре идентичные натуральным ароматизаторы полностью соответствуют природным. При этом часть компонентов или даже весь ароматизатор целиком получают искусственным путём. Химическим синтезом получают, например, ванилин, пара-оксифенил-3-бутанон (основной ароматообразующий компонент для ароматизатора малины). Оптимизацией и целенаправленным воздействием на ферментативные процессы и развитие определённых микроорганизмов получают, например, ароматы сыра, сливочного масла, горчицы, хрена. Коптильные ароматизаторы чаще всего являются результатом экстрагирования водой очищенного коптильного дыма с последующим концентрированием экстрактов.

Получают ИН ароматизаторы в несколько этапов. Например, сначала оптимизацией ферментативных процессов созревания мяса получают значительное количество предшественников мясных ароматов. Затем нагреванием (по аналогии с варкой и жарением) предшественники превращаются в мясные ароматы. Интенсивность у подобных продуктов в 20÷50 раз выше, чем у получаемых традиционным способом мясопродуктов. Для большинства идентичных натуральным ароматизаторов характерна высокая стабильность, интенсивность и относительная дешевизна. Кроме того, ароматизаторы, идентичные натуральным, могут быть безвреднее натуральных.

Искусственные ароматизаторы содержат по меньшей мере одно искусственное вещество, которое в природе не существует. Его получают химическим синтезом. Искусственные ароматизаторы отличаются высокой стабильностью, интенсивностью аромата и дешевизной. Например, искусственным ароматизатором является арованилон (этилванилин), используемый пищевой промышленностью всего мира.

Сравнительно недавно появились порошковые ароматизаторы. Порошковые ароматизаторы – это те же жидкие ароматизаторы, нанесенные на порошкообразные носители: декстрины, модифицированные крахмалы, сахар, соль и др. Особенно удобно применение этих ароматизаторов в пищеконцентратной промышленности, в производстве чипсов, снеков, продуктов быстрого приготовления, продуктов экструзионной технологии.

На практике замена растительных специй соответствующими пикантными порошковыми ароматизаторами позволяет значительно снизить уровень микробиологической порчи продуктов и себестоимость готового продукта. В настоящее время на российском рынке представлен довольно широкий спектр жидких и порошковых ароматизаторов отечественного и зарубежного производства.

Преимуществами применения искусственных ароматизаторов по сравнению с растительными видами сырья является их микробиологическая чистота, отсутствие токсичных элементов, стабильность при хранении и длительные сроки годности, минимальные складские расходы и затраты при транспортировке, а также возможность точного, легко воспроизводимого дозирования. Ароматизаторы могут использоваться как дополнение к растительному сырью или полностью заменять его ароматические компоненты. Ароматизаторы выпускаются в виде жидкостей или порошков, иногда паст.

Широкое применение в пищевой промышленности нашли усилители вкуса и аромата. Известно, что свежие фрукты, овощи, мясо, рыба и другие продукты имеют ярко выраженный вкус и аромат. Это объясняется высоким содержанием в них нуклеотидов – веществ, усиливающих вкусовое восприятие путем стимулирования окончаний вкусовых нервов. В процессе хранения и промышленной переработки пищевого сырья количество нуклеотидов в нем уменьшается, что сопровождается потерей вкуса и аромата продукта. Поэтому возникает необходимость добавления этих веществ искусственным путем. Этот прием веками использовался в странах Дальнего Востока, но только в 1908 году было обнаружено, что компонент, используемый в Японии в качестве интенсификатора вкуса супов, соусов и прочих продуктов, представляет собой соль глутаминовой кислоты. В 1909 году стали производить усилители вкуса и аромата промышленно. 

В качестве усилителей вкуса и аромата наиболее широко используется глутамат натрия (1), а также рибонуклеотиды – смесь инозинатов (2) и гуанилатов (3).

Все усилители вкуса и аромата представляют собой белые кристаллические порошки, хорошо растворимые в воде. Рекомендуемая дозировка глутамата натрия – 0,4÷0,5 %. “Вкусовая сила” инозината и гуанилата в десятки и сотни раз (соответственно) превышает “вкусовую силу” глутамата. Несмотря на это, по отдельности они используются редко. Применение находит их смесь, которую, в свою очередь, рекомендуется использовать вместе с глутаматом. При этом достигается наибольшая экономия за счет эффекта синергизма (взаимного усиления). Например, вместо 4,5 кг глутамата можно использовать 1 кг глурината – смеси глутамата, инозината и гуанилата в определенном соотношении.

Усилители вкуса и аромата, как правило, добавляют в продукт в смеси с другими порошкообразными компонентами или в виде водного раствора. Если продукт порошкообразный, например, суп быстрого приготовления, порошок усилителя смешивают с остальными компонентами. Если продукт содержит воду, усилители вкуса и аромата для более равномерного распределения можно вводить в виде раствора. Поскольку нуклеотиды и поваренная соль проявляют синергизм, дозировку соли при их использовании, как правило, уменьшают на 10%.

Усилители вкуса и аромата достаточно устойчивы в обычных условиях производства и хранения. Нуклеотиды разрушаются при нагревании в присутствии фосфатаз, особенно при высокой влажности продукта. Поэтому добавка нуклеотидов в продукты с сильной фосфатазной активностью (пшеничная мука, необезжиренная соевая мука, грибы) должна осуществляться после их тепловой обработки.

Мальтол и этилмальтол усиливают восприятие ряда ароматов (особенно фруктового и сливочного). Преимущественно их используют в сладких пищевых продуктах, но оба эти вещества могут улучшать вкус и аромат гастрономических продуктов. Например, в низкожирных майонезах они гармонизируют остроту и смягчают резкий вкус уксусной кислоты. Кроме того, мальтол и этилмальтол в количестве нескольких миллиграмм на 1 кг придают ощущение жирности низкокалорийным йогуртам, мороженому, майонезам; при этом вкус последних обогащается и гармонизируется.

Мальтол усиливает также ощущение сладости сахарина и цикламата и устраняет их нежелательный привкус. Аналогично мальтолу и этилмальтолу действуют производные фуранона и циклопентена.

Источники

1) Е.В. Кудрик, С.В. Макаров, Е.В. Найденко. Химия вкуса, цвета и аромата. Лабораторный практикум / ФГБОУ ВПО «ИГХТУ», Иваново – 99 с;

2) Смирнов Е.В. Пищевые ароматизаторы. СПб.: Профессия, 2008, 734 с;

3) Грень А.И., Высоцкая Л.Е, Михайлова Т.В. Химия вкуса и запаха мясных продуктов. Киев: Наукова думка, 1985, 100 с.

5 4 голоса
Рейтинг статьи

Автор: admin

Подписаться
Уведомить о
guest
0 комментариев
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии