АРОМАТИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ С ПОВЫШЕННОЙ СТАБИЛЬНОСТЬЮ
ENHANCED STABILITY AROMATIC COMPOUND

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к способу повышения стабильности тиолсодержащих пищевых ароматизаторов, в частности, вкусовых и ароматических веществ. Настоящее изобретение относится к обработке нестабильных ароматических тиолов, которые присутствуют в кофе, чае, какао, шоколаде, сыре, вине, пиве и других. Способ включает стадию контактирования или смешивания тиолсодержащего вкусового соединения или композиции, содержащей указанное соединение, с ферментом, катализирующим образование ароматически активных дисульфидов. Дополнительно, настоящее изобретение относится к стабилизированному вкусовому продукту, который может быть получен способом по настоящему изобретению, и упакованному или инкапсулированному продукту, в который введен фермент, катализирующий образование дисульфидов.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ ИЗОБРЕТЕНИЮ
Важными ароматическими компонентами пищевых ароматизаторов являются тиолсодержащие компоненты. В частности, эти вкусовые соединения содержатся в различных пищевых продуктах, таких как овощи, яйца, мясо, кофе, чай, какао, шоколад, арахис, сыр, а также напитках, таких как вино и пиво, и придают им в процессе их тепловой обработки или обжарки аромат обжаривания и приготовления на гриле.
Эти летучие тиолсодержащие соединения хорошо известны своей нестабильностью и могут быть утрачены как при испарении, так и при взаимодействии и реакции с другими соединениями, присутствующими в композиции.
Например, характерный аромат свежеобжаренного кофе является результатом многочисленных тиолсодержащих летучих соединений, которые по существу образуются в процессе обжарки. Однако специфический аромат кофе легко разрушается, генерируя при этом неприятный горький аромат.Потеря свежести обжаренного кофе считается необратимым процессом вследствие потери летучих тиолсодержащих соединений во время хранения за счет испарения, нежелательных продуктов реакций и взаимодействия с другими соединениями кофе, включая меланоидины. Таким образом, в предшествующем уровне техники предпринимались попытки сохранения желаемых ароматических соединений и снижения нежелательных компонентов.
Способ восстановления пищевых ароматизаторов заключается в добавлении или введении придающих аромат соединений, таких как серосодержащие алканы или серосодержащие кетоны (ЕР 1525807), которые заменяют или усиливают вкус или аромат, потерянные во время приготовления и хранения пищевого продукта или напитка. В качестве альтернативы в композицию пищевого продукта может быть добавлен предшественник смеси (US 6358549), включающий полисульфид и соединение с сульфгидрильной группой, который генерирует ароматическую ноту за счет образования тиолов при нагревании.
В JP 08/196212 описывается добавление сульфитов в смешенную добавку, включающую каталазу с глютатионом, соли серной кислоты, цистеин и антиоксидант, для сохранения характерного аромата кофе. Как правило, сульфиты и другие антиоксиданты могут реагировать с окислителями и, таким образом, предотвращать окисление нестабильных ароматических соединений. В качестве альтернативы эти антиоксиданты также могут быть введены в упаковку пищевого продукта (US 4041209), имеющую многослойную стенку, заполненную сульфитом, предотвращающую проникновение кислорода в упаковку.
В WO 2004/028261 и WO 02/087360 описывается добавление улучшающего аромат или стабилизирующего агента, включающего нуклеофилы, содержащие серу или азот, и способные реагировать с комплексными или нежелательными соединениями, которые усиливают разрушение других летучих желательных ароматических соединений. Затем указанный стабилизирующий или улучшающий аромат агент может быть удален из пищевого продукта или напитка.
В WO 2006/018074 описывается обработка водного экстракта кофе поливинилпирролидоном, который удаляет предпочтительно более чем 15% сухих веществ кофе, что ведет к удалению нелетучих соединений, таких как меланоидины, которые, как считается, индуцируют разрушение аромата. Кроме того, известно, что обжаренные частицы кофе могут быть покрыты жидким экстрактом кофе с образованием, таким образом, гранулята обжаренного кофе с защищающим аромат покрытием (ЕР 0646319), или обжаренные бобы кофе обеспечиваются пленочным покрытием из шеллака, обладающим барьерными свойствами к газу (JP 63146753).
В US 6093436 описывается катализированная ферментом антиоксидантная система для напитков, представляющая собой комбинацию глюкозоксидазы, субстрата глюкозоксидазы и неорганического раскислителя. Эта композиция служит в качестве антиоксиданта, в небольших количествах снижая содержание кислорода в предпочтительном кофейном напитке.
Однако ни в одном из вышеуказанных способов не описывается повышение стабильности вкусовых и ароматических соединений, избирательно направленное на нестабильные тиолсодержащие соединения, которые по существу ответственны за характерный вкус и аромат данного продукта. Следовательно, традиционно используемые способы сопровождаются образованием нежелательных побочных продуктов с комплексом смеси ароматических соединений.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Неожиданно было обнаружено, что ферментативный переход реакционно-способных тиоловых групп (-SH) в дисульфидные группы (-S-S-), в результате, приводит к усилению стабильности вкусовых соединений по сравнению с моносульфидами и, следовательно, придает сравнимый аромат и вкус, и ароматическое воздействие за счет получения ароматически активных дисульфидов с превосходными сенсорными свойствами.
В частности, было обнаружено, что ферментативный переход нестабильных тиолсодержащих вкусовых соединений в дисульфиды, в результате, приводит к усилению стабильности вкуса и аромата композиции. Настоящее изобретение предотвращает снижение испарения соединений, ингибирует нежелательные побочные реакции и, следовательно, сохраняет характерный аромат пищевого продукта, такого как кофе, чай, какао, шоколад, сыр, вино, пиво, и другие, в процессе хранения или обработки. Способ обработки по настоящему изобретению обеспечивает ароматически активные дисульфиды с повышенной стабильностью и сохранение их в ароматической композиции в качестве ароматизирующих агентов.
(1) В частности, настоящее изобретение относится к способу повышения стабильности тиолсодержащих вкусовых или ароматических соединений, включающему стадию контактирования или смешивания тиолсодержащих вкусовых и ароматических соединений с ферментом, катализирующим образование дисульфидов, и контактирования указанной смеси с кислородом.
(2) Способ по позиции (1), дополнительно включающий стадию перемешивания смеси или
(3) Способ по позициям (1) и (2), включающий стадию добавления вкусовых или ароматических соединений в продукт перед, во время и/или после стадии контактирования или смешивания тиолсодержащего вкусового или ароматического соединения с ферментом, катализирующим дисульфиды, и контактирования указанной смеси с кислородом.
(4) В частности, способ по любой из позиций (1)-(3), где тиолсодержащее вкусовое или ароматическое соединение может присутствовать в пищевом продукте, выбранном из группы, состоящей из кофе, смесей кофе, его жидких концентратов, чая, какао, шоколада, арахиса, сыра, блоков ароматов сыра, вина и пива.
(5) Фермент, катализирующий образование дисульфидов, по любой из позиций (1)-(4), представляющий собой сульфгидрильную оксидазу из дрожжей.
(6) В частности, сульфгидрильная оксидаза позиции (5) представляет собой сульфгидрильную оксидазу Ervlp.
(7) Фермент, применяемый в способе по любой из позиций (1)-(6), может быть иммобилизован на или в нерастворимую матрицу.
(8) Кислород, применяемый в способе по любой из позиций (1)-(7), приводимый в контакт со смесью, включающей фермент, катализирующий образование дисульфидов, и тиолсодержащее вкусовое или ароматическое соединение вспениванием или инжекцией кислорода через него.
(9) Молярное соотношение сульфгидрильной оксидазы к тиоловым группам, использованное в способе по любой из позиций (5)-(8), составляет в пределах от 1:2000 до 2000:1, и
(10) Предпочтительно соотношение сульфгидрильной оксидазы к тиоловым группам составляет 1:1.
(11) Катализированное образование дисульфидов по любой из позиций, проводимое в течение времени в пределах от 5 минут до 12 часов, и
(12) Предпочтительно в течение времени в пределах от 4 до 6 часов.
(13) Дополнительно, настоящее изобретение относится к продукту, получаемому способом по любой из позиций (1)-(12), и
(14) упакованному или инкапсулированному продукту, в который введен фермент, катализирующий образование дисульфидов.
ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к обработке реакционно-способных тиоловых групп (-SH), присутствующих в тиолсодержащих вкусовых или ароматических соединениях, с использованием сульфгидрильной оксидазы с высоко избирательным ферментативным превращением в ароматически активные дисульфиды указанных ароматических соединений. Это превращение не затрагивает химическую активность тиолов для реакций с другими компонентами кофе, включая меланоидины, которые ответственны за процесс потери свежести кофе. Полученные, в результате, димерные дисульфидсодержащие ароматические соединения имеют повышенную стабильность при хранении по сравнению с мономерными тиолами. Дисульфиды сохраняются в продукте в качестве ароматического соединения и имеют сенсорный пороговый уровень, аналогичный мономерным тиолсодержащим ароматическим соединениям, но имеют более мягкий аромат с теми же свежими нотами.
Применение фермента в качестве стабилизирующего аромат агента вместо традиционно используемых агентов и способы по настоящему изобретению имеют множество преимуществ. Специфичность катализируемой ферментом реакции решает проблемы, вызванные применением обычных антиоксидантов, оказывающих воздействие в целом на композицию пищевого продукта. В частности, антиоксиданты могут препятствовать образованию ценных ароматически активных веществ и реагировать с другими пищевыми компонентами, содержащими окислительно-восстановительные функциональные группы. Кроме того, применение фермента по настоящему изобретению, в результате, приводит к более мягким условиям реакции, которые являются предпочтительными, в частности, в композициях пищевого продукта.
Дополнительно, настоящее изобретение относится к продукту со стабилизированным ароматом, получаемому способом по настоящему изобретению, и к инкапсулированному или упакованному продукту, в который введен фермент, катализирующий образование дисульфидов. Далее настоящее изобретение описано более детально в следующих и вариантах воплощения настоящего конкретных аспектах изобретения.
Тиолсодержащее вкусовое или ароматическое соединение
Тиолсодержащие вкусовые или ароматические соединения, обработанные способом по настоящему изобретению, в частности, присутствуют в пищевых продуктах и напитках, таких как кофе, чай, какао, шоколад, сыр, вино, пиво и другие. Не ограничиваясь конкретными вариантами воплощения настоящего изобретения, примеры этих тиолсодержащих вкусовых или ароматических соединений, которые присутствуют в таких пищевых продуктах, включют следующие.
Таблица 1
Примеры тиолсодержащих ароматических соединений
Соединение
Аббревиатура
Строение
Аромат
Метантиол
MT
H<sub>3</sub>C-SH
Гнилой
2-фурфурилтиол
FFT
<img file="00000001.tif" he="12" wi="26" img-content="undefined" img-format="tif" />
Жарения
3-метил-2-бутен-1-тиол
МВТ
<img file="00000002.tif" he="12" wi="26" img-content="undefined" img-format="tif" />
Серный
3-меркапто-2-метил-пропанол
MMPOH
<img file="00000003.tif" he="25" wi="31" img-content="undefined" img-format="tif" />
Сладкий
3-меркапто-2-метил-бутанол
MMB
<img file="00000004.tif" he="12" wi="29" img-content="undefined" img-format="tif" />
Пряный
3-меркапто-3-метилбутил-формиат
MMBF
<img file="00000005.tif" he="11" wi="33" img-content="undefined" img-format="tif" />
Жарения
3-меркапто-3-метилбутил-ацетат
MMBA
<img file="00000006.tif" he="10" wi="33" img-content="undefined" img-format="tif" />
Жарения
4-меркапто-4-метил-2-пентанон
MMP
<img file="00000007.tif" he="11" wi="27" img-content="undefined" img-format="tif" />
Мясной
4-меркапто-4-метил-пентан-2-ол
MMPOH
<img file="00000008.tif" he="24" wi="30" img-content="undefined" img-format="tif" />
Цветов лимона
3-меркапто-гексан-1-ол
MHOH
<img file="00000009.tif" he="24" wi="34" img-content="undefined" img-format="tif" />
Серный
3-меркапто-гексил-ацетат
MHA
<img file="00000010.tif" he="20" wi="34" img-content="undefined" img-format="tif" />
Самшита вечнозеленого
Катализируемое ферментом образование дисульфидов
Используемый в настоящем изобретении фермент, катализирующий образование дисульфидов, как правило, представляет собой сульфгидрильную оксидазу (SOX). SOX катализирует превращение тиоловых групп в их соответствующие дисульфиды согласно следующей реакции:
2
2
2
2RSH+О→RSSR+HO
Например, сульфгидрильная оксидаза Ervlp катализирует реакцию 2-фурфурилтиола (FFT) в 2,2-дитиодиметилен-дифуран (димерный FFT; Di-FFT) согласно следующему уравнению:
Микробные источники, продуцирующие достаточные количества сульфгидрильной оксидазы, являются потенциальными источниками для выделения и продуцирования ее в промышленных масштабах. Как правило, выделенную сульфгидрильную оксидазу очищают с использованием традиционного осаждения и хроматографическими методами.
Все примеры осуществляются с использованием сульфгидрильной оксидазы Ervlp (ЕС 1.8.3.2 - каталожный №Е-5) от X-Zyme GmbH, Merowingerplatz 1A, 40225 Dusseldorf, Germany/Дюссельдорф, Германия. Этот фермент применяют для перекрестного сшивания, покрытия или мечения свободных тиоловых групп, инактивации нежелательных тиоловых компонентов и стабилизации белковой матрицы хлебобулочных изделий. Ervlp известен как активный на широком спектре субстратов, содержащих свободные тиоловые группы. Сульфгидрильную оксидазу Ervlp получают из дрожжей (Saccharomyces cerevisae), и она представляет собой димерный FAD-зависимый белок с молекулярной массой 24,7 кДа на субъединицу.
Конкретными преимуществами этого фермента являются высокая термостабильность, устойчивость к кислороду и очень предпочтительные энергетические свойства. Кислород необходим только для субстрата для ферментативного окисления тиоловых групп в дисульфиды.
ОПИСАНИЕ ФИГУР
Фиг.1: Снижение 2-фурфурилтиола (FFT), приведенное в процентах [%] по времени [ч], где избыток FFT (40,000 мкг/кг) добавлен к сульфгидрильной оксидазе Ervlp.
Фиг.2: Образование димерного 2-фурфурилтиола (Di-FFT), приведенное в процентах [%] по времени [ч], где избыток FFT (40,000 мкг/кг) добавлен к сульфгидрильной оксидазе Ervlp.
Фиг.3: Стабильность димерного 2-фурфурилтиола (Di-FFT) в присутствии меланоидинов по сравнению с метил-2-метил-3-фурфурилдисульфидом и 2-фурфурилтиолом (FFT), приведенная в процентах [%] по времени [ч] (Пример 3).
Фиг.4: Ферментативно обработанный и необработанный экстракт аромата обжаренного кофе, полученный с использованием отгонки с водяным паром. На Фигуре показаны относительные концентрации ароматических соединений, полученные с использованием ГХ-МС измерения.
Фиг.5: Анализ ГХ хроматографией системы фурфуриловой модели, обработанной сульфгидрильной оксидазой (светлосерый) и необработанной согласно сравнительному примеру (темно-серый).
ПРИМЕР 1
Получение экстракта аромата (1)
Частицы размолотого обжаренного кофе размером максимально около 1,8 мм увлажняют до содержания влаги около 50% масс. по отношению к размолотому обжаренному кофе, обрабатывая в перколяторе насыщенным паром под давлением около 0,5 бар и при температуре около 100°С в течение около 5 минут. Пар с составляющими кофе конденсируют при температуре около 5°С для конденсации количества около 5% масс. по отношению к количеству используемого сухого обжаренного кофе.
Выделение меланоидинов
Меланоидины выделяют из кофейного напитка ультрафильтрацией с использованием следующих стадий: (а) разделение кофейного напитка на фракции с использованием ультрафильтрации с отсекаемой молекулярной массой 30 кДа; (b) остаток (>30 кДа), то есть выделенные меланоидины подвергают сублимационной сушке и используют для реакции с FFT; (с) фильтрат (<30 кДа), то есть соединения кофе, выгружают.
Получение раствора сульфгидрильной оксидазы (2)
5 мг сульфгидрильной оксидазы Ervlp из дрожжей (X-Zyme GmbH, Merowingerplatz 1A, 40225 Dusseldorf, Germany/Дюссельдорф, Германия) растворяют в 10 мл буфера Mcllvaine (0,1 мМ) при рН 7,5.
Получение раствора фурфурилмеркаптана (3)
Раствор 2-фурфурилтиола (Natural Advantage, Oakdale, LA, USA) получают в метаноле (Merck, Darmstadt, Germany) с концентрацией 0,06 мкг/мкл.
Получение экстракта стабилизированного аромата (4)
Используют следующие количества:
Таблица 2
Композиция для получения экстракта стабилизированного аромата (пример 1)
Компонент
Количество
Экстракт аромата (1)
5 мл
Раствор сульфгидрильной оксидазы (2)
5 мг (0,045 ммоль белка)
Раствор фурфурилтиола (3)
150 мкл (0,78 мкмоль)
Кислород
1 пузырек/с
В 150 мл пробирку помещают 5 мл экстракта аромата (1) и добавляют 2 мл раствора сульфгидрильной оксидазы. Для восстановления исходных уровней фурфурилтиола в экстракт аромата (1) добавляют 150 мл раствора фурфурилтиола (3). Далее смесь экстракта аромата вспенивают чистым кислородом и выдерживают при температуре 40°С в течение 6 часов.
Оценка методом газовой хроматографии
Образцы (4) получают с использованием экстракции жидкость-жидкость дихлорметаном и последующим центрифугированием. 1 мкл аликвоты анализируют с использованием ГХ с пламенно-ионизационным детектором (HP 5890 Series II) и ГХ - МС (Agilent 5973) с использованием DB 1701 капиллярной колонки (Agilent; 30 м × 0,32 мм БД × 1 мкм FD). Термостат ГХ быстро нагревают с 40 до 240°С со скоростью нагревания 5°С/мин. Используют инжектор Gerstel CIS 3.
Катализированное ферментом снижение FFT по времени и увеличение Di-FFT в экстракте аромата показано на фиг.1 и 2, соответственно.
Стабильность полученного, в результате, 2,2-дитиодиметилендифурана (Di-FFT) показано на фиг.3 по сравнению с метил-2-метил-3-фурфурилдисульфидом и 2-фурфурилтиолом. Ароматическое воздействие Di-FFT (жареный, серный) сравнимо с FFT, но более мягкое по сравнению с тиолами. При этом в старый кофе вносят 2,2-дитиодиметилендифуран (Di-FFT) в количестве 10-20 частей на миллиард и метил-2-3-фурфурилдисульфид в количестве 10-50 частей на миллиард и проводят тестирование. Описание органолептических показателей следующее: ощущение свежести, ощущение обжаривания, серный, но более мягкий по сравнению с FFT.
ПРИМЕР 2
Получение раствора сульфгидрильной оксидазы (5)
100 мг сульфгидрильной оксидазы Ervlp из дрожжей (X-Zyme GmbH, Merowingerplatz 1A, 40225 Dusseldorf, Germany/Дюссельдорф, Германия) растворяют в 2 мл буфера Mcllvaine (1 мМ) при рН 7,5.
Получение экстракта стабилизированного аромата (6)
В 5 мл раствора экстракта аромата (1) по Примеру 1 добавляют 2 мл раствора сульфгидрильной оксидазы (5) и перемешивают в 20 мл пробирке при 750 оборотов в минуту при температуре 40°С в течение 2 часов. Каждые 30 минут в пробирку инжектируют кислород.
Оценка методом газовой хроматографии
Образцы получают с использованием экстракции жидкость-жидкость смеси (1) и (5) дихлорметаном с последующим центрифугированием. 1 мкл аликвоты анализируют с использованием ГХ с пламенно- ионизационным детектором (HP 5890 Series II) и ГХ - МС (Agilent 5973) с использованием DB 1701 капиллярной колонки (Agilent; 30 м × 0,32 мм ВД × 1 мкм FD). Термостат ГХ быстро нагревают с 40 до 240°С со скоростью нагревания 5°С/мин. Используют инжектор Gerstel CIS 3. Чистый прирост Di-FFT и снижение FFT наблюдается после 4 часов времени реакции (Фигура 4). На фиг.5 показана репрезентативная ГХ хроматограмма.
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ПРИМЕР 1
Получение экстракта аромата (7)
В 5 мл раствора экстракта аромата (1) по примеру 1 добавляют 2 мл буфера Mcllvaine и перемешивают в 20 мл пробирке при 750 оборотов в минуту при температуре 40°С в течение 2 часов. Каждые 30 минут в пробирку инжектируют кислород.
После реакции проводят газовую хроматографию по примерам 1 и 2. Значительного увеличения Di-FFT не наблюдается после 4 часов времени реакции по сравнению с катализированной ферментом реакцией (фиг.4).
ПРИМЕР 3
Получение раствора сульфгидрильной оксидазы (9)
50 мг сульфгидрильной оксидазы Ervlp из дрожжей (X-Zyme GmbH, Merowingerplatz 1A, 40225 Dusseldorf, Germany/Дюссельдорф, Германия) растворяют в 100 мл буфера Mcllvaine (1 мМ) при рН 7,54.
Получение ферментативно прореагировавшего экстракта аромата (10)
В 150 мл раствора экстракта аромата (1) по примеру 1 добавляют 60 мл раствора сульфгидрильной оксидазы (9), кислород пропускают каждые 30 минут времени реакции и выдерживают при температуре 40°С в течение 5 часов.
Оценка стабильности при хранении
Контрольный образец 1
5% экстракта аромата (8) основы черного кофе Робута растворяют 1/5 в воде.
Образец 2
5% ферментативно прореагировавшего экстракта аромата (10) основы черного кофе Робута растворяют 1/5 в воде.
Контрольный образец 1 и Образец 2 хранят при 50°С в течение 8 дней. Сенсорную оценку обоих образцов проводят при участии комиссии квалифицированных дегустаторов, обоняющих через различные временные интервалы. Результаты приведены в таблице 3 ниже.
Таблица 3
Результаты теста после хранения в течение 8 дней при температуре 50°C
Аромат
Средняя величина свежести*
Контрольный образец 1
Сигароподобный, землистый, плесневый
2-3
Образец 2
Масляный, свежий, жарения
3-4
*оценка свежести: 0-6, где 0 указывает на отсутствие свежести и 6 указывает на высокую свежесть
Как видно из примеров, способ по настоящему изобретению приводит, в результате, к получению тиолсодержащего дисульфидного вкусового или ароматического соединения, содержащегося в смеси, которое, во-первых, имеет повышенную стабильность в присутствии других компонентов кофе по сравнению с нестабильными тиоловыми соединениями и, во вторых, которое сохраняет характерный вкус и аромат. Следовательно, настоящее изобретение обеспечивает избирательный способ повышения стабильности вкусовых или ароматических соединений без получения нежелательных побочных продуктов.