УЛУЧШЕННАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ К ОКИСЛЕНИЮ ЭМУЛЬСИЙ ТИПА "МАСЛО В ВОДЕ" ПРИ ПОМОЩИ НАТУРАЛЬНЫХ СТАБИЛИЗАТОРОВ
IMPROVED OXIDATION STABILITY OF OIL-IN-WATER EMULSIONS USING NATURAL STABILISERS

Область техники
[0001] Настоящее раскрытие, в общем, относится к применению натуральных стабилизаторов в пищевых продуктах и напитках для продления срока годности продуктов.
Уровень техники
[0002] Окисление представляет собой ряд химических реакций, которые происходят в содержащих масло пищевых продуктах и напитках и которые могут вызывать порчу продуктов и делать их вкус и/или внешний вид неприятными. Реакции окисления и одновременное образование свободных радикалов происходят с различными скоростями, на которые влияют влага, высокая температура, воздействие УФ-излучения и присутствие кислорода и/или ионов металлов, таких как железо или медь. Содержание полиненасыщенных жирных кислот в масле может также вносить вклад в чувствительность к окислению. Окисление жира и масла в пищевых продуктах и напитках может приводить к прогорклому вкусу, что может вызывать потерю пищевой ценности и желаемых органолептических свойств продукта, таких как текстура, вкус, цвет и запах.
[0003] Для улучшения устойчивости к окислению свободные ионы металлов (такие как ионы железа и меди) можно удалять хелатированием путем включения хелатирующего средства в пищевые продукты и напитки. Одним очень широко используемым хелатирующим средством является этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA). EDTA широко использовалась в пищевой промышленности из-за ее относительно низкой стоимости и сильной способности хелатировать ионы металлов. EDTA часто используют для защиты продуктов от окисления и порчи и для улучшения вкусовых качеств и сохранения цвета.
[0004] Майонезные продукты содержат большое количество жидкого масла (обычно по меньшей мере 65% масла), а также яичный продукт, который обеспечивает желаемый яичный вкус и работает в качестве эмульгатора. Однако относительно высокий уровень ионов металлов, в частности железа, присутствующих в яичном желтке, ускоряет реакцию окисления липидов (даже на уровнях частей на миллион) и, таким образом, ограничивает срок годности содержащих масло продуктов. Местное водоснабжение, технологическое оборудование и другие ингредиенты также могут вносить железо. Чтобы противодействовать этому, часто добавляют EDTA (обычно кальция EDTA или динатрия EDTA). По меньшей мере, отчасти из-за понимания потребителями того, что EDTA является синтетическим или искусственным ингредиентом, все еще есть потребность в удалении так называемых искусственных ингредиентов и их замене на натуральные альтернативы, что может позволить указывать на этикетке пищевых продуктов или напитков «Без искусственных консервантов» (NAP). Кроме того, применение EDTA запрещено в некоторых странах.
[0005] Множество попыток замены EDTA натуральными ингредиентами не смогли удовлетворить промышленные ограничения по сроку годности, являются очень дорогими или приводили к нежелательным вкусам и/или цвету пищевых продуктов или напитков. Например, полученные природным путем сидерофоры (из дрожжей и грибов) являются эффективными средствами для хелатирования металлов, но могут неприемлемо изменять цвет пищевого продукта. Кроме того, растительные экстракты могут иметь до 2% активного соединения, даже если известно определенное активное соединение. Эти экстракты могут также содержать дополнительные неэффективные соединения, которые придают продуктам нежелательный вкус, цвет или текстуру. Примером такого экстракта является экстракт розмарина, который имеет антиоксидантные свойства, но включение экстракта розмарина в пищевой продукт или напиток из-за его антиоксидантных свойств может также придавать явный вкус розмарина, что нежелательно во многих продуктах.
[0006] Из-за эффективности и невысокой стоимости EDTA, а также сложности в выявлении конкурентных альтернатив заменить EDTA сложно. Таким образом, желательно обеспечивать стойкие к окислению пищевые продукты и напитки, которые не требуют применения EDTA, но которые сохраняют длительный срок годности, в настоящее время предоставляемый использованием этих типов консервантов.
Краткое описание чертежей
[0007] Фиг. 1 представляет собой график образования свободных радикалов с течением времени в модельной системе соуса ранч, содержащей 40% масла, которая содержит натуральные ингредиенты, по сравнению с EDTA.
[0008] Фиг. 2 представляет собой график образования свободных радикалов с течением времени в образцах майонеза, которые содержат натуральные ингредиенты, по сравнению с EDTA.
[0009] Фиг. 3 представляет собой график образования свободных радикалов с течением времени в образцах майонеза, которые содержат натуральные ингредиенты, по сравнению с EDTA. Фиг. 3 содержит подмножество точек данных с фиг. 2.
[0010] Фиг. 4 представляет собой график образования свободных радикалов с течением времени в образцах майонеза, которые содержат натуральные ингредиенты для замены EDTA.
Подробное описание изобретения
[0011] В настоящем документе обеспечены пищевые продукты и напитки в виде эмульсий типа «масло в воде», характеризующиеся значительно улучшенной устойчивостью к окислению, несмотря по существу на отсутствие EDTA. Пищевые продукты или напитки, представленные в настоящем документе, содержат натуральный стабилизатор или комбинацию натуральных стабилизаторов, в частности высокомолекулярные полимеры с хелатирующим свойством. В частности, высокомолекулярные полимеры с хелатирующим свойством включают альгинаты и/или пектин с низким содержанием метоксигрупп. При использовании в настоящем документе натуральные стабилизаторы получают из растений или других природных источников. Альгинат представляет собой полисахарид, обычно получаемый из клеточной стенки коричневых водорослей (Phaeophyceae) и из некоторых видов бактерий. Пектин представляет собой натуральный полисахарид в клеточных стенках растений, и его экстрагируют в промышленности из цедры цитрусовых и жмыха яблок. Казеинат, в частности казеинат кальция, обычно получают из молока.
[0012] Эмульсии типа «масло в воде» склонны создавать свободные радикалы. Без ограничения какой-либо теорией в настоящее время считается, что натуральные стабилизаторы, описанные в настоящем документе, эффективны для снижения образования свободных радикалов путем расположения стабилизатора на границе раздела фаз эмульсии и обеспечения эффективных уровней сопряженных ковалентных связей для стабилизации свободных радикалов и обеспечения достаточного отклика. Предпочтительно натуральные стабилизаторы, описанные в настоящем документе, обеспечивают устойчивость к окислению, подобную получаемой при помощи EDTA, без отрицательного влияния на вкус, цвет, текстуру или реологические характеристики пищевых продуктов или напитков. В результате натуральные стабилизаторы, описанные в настоящем документе, эффективны для продления срока годности продуктов с минимальным влиянием или без отрицательного влияния на качество продуктов или принятие товара потребителем.
[0013] Включение натуральных стабилизаторов в эмульсии типа «масло в воде» было показано как значительного повышающее срок годности эмульсий без добавления EDTA. В общем, майонезный продукт, не содержащий EDTA, рассматривается как стойкий при хранении в течение периода только 3-4 месяца при комнатной температуре (т.е. приблизительно 70°F или 21°С). Когда EDTA добавляют в майонез, срок годности при комнатной температуре обычно увеличивается до приблизительно 9-12 месяцев. Включение натуральных стабилизаторов, описанных в настоящем документе, как было показано, обеспечивает срок годности по меньшей мере 7 месяцев, в другом аспекте по меньшей мере 8 месяцев и в другом аспекте по меньшей мере 9 месяцев при комнатной температуре. Срок годности можно также измерить при условиях испытания с повышенной температурой, таких как при 30°С и относительной влажности 70%. При таких условиях включение натуральных стабилизаторов, описанных в настоящем документе, как было показано, обеспечивает срок годности по меньшей мере 7 месяцев. По меньшей мере, в некоторых подходах такой срок годности достигается в неокрашенном, прозрачном контейнере, который не содержит добавленных поглотителей кислорода, блокаторов кислорода или продувки свободного пространства азотом. Если плотность пищевого продукта регулируют азотом, количество добавленного азота недостаточно для изменения общей концентрации кислорода в продукте.
[0014] При использовании в настоящем документе продукт с приемлемыми свойствами в течение его срока годности характеризуется как содержащий эмульсию, которая не разделяется, имеет минимальное ухудшение вкуса, запаха и цвета продукта и значительно не отличается по текстуре или кажущейся вязкости. Физическую стабильность эмульсий типа «масло в воде», полученных в настоящем документе, можно оценить при помощи известных способов, таких как, например, процедура, описанная в Titus et al., «Emulsifier Efficiency in Model Systems of Milk Fat or Soybean Oil and Water», Food Technology, 22:1449 (1968); и в Acton et al., «Stability of Oil-in-Water Emulsions. 1. Effects of Surface Tension, Level of Oil, Viscosity and Type of Meat Protein», J. Food Sci., 35:852 (1970). Дополнительная информация, касающаяся образования и тестирования эмульсий типа «масло в воде», представлена в Becher, Encyclopedia of Emulsion Technology (Volume 1, Basic Theory, Marcel Dekker, Inc., New York (1983)), и Sherman, Emulsion Science (Academic Press, New York (1968)). Методы испытаний на первичное и вторичное окисление (например, пероксидное число и измерения при помощи газовой хроматографии) также представлены Американским обществом нефтехимиков и могут быть найдены в их книге методов: https://www.aocs.org/store/shop-aocs/shop-aocs?productId=70978091. Каждая из этих ссылок включена в настоящий документ во всей своей полноте.
[0015] Эмульсии типа «масло в воде», описанные в настоящем документе, обычно содержат эмульгатор, дисперсную масляную фазу и дисперсионную водную фазу. Пищевые продукты могут включать, например, заправку для салатов, майонез, пасту для бутербродов, жидкость для макания, кремообразные соусы, соусы для макания, мороженое, майонезный продукт без яйца, соус тартар, олеомаргарин и десерты на основе яиц и сливок, такие как заварной крем и пудинг. Кроме того, предполагается, что термины пищевые продукты и напитки могут также включать другие потребительские товары, такие как фармацевтические препараты, нутрицевтики и подобное. Также считается, что натуральные стабилизаторы, описанные в настоящем документе, могут использоваться в других типах эмульгированных продуктов, включая непищевые продукты, такие как косметика, мыло и шампуни, где обычно используется EDTA.
3+
[0016] В пищевых продуктах и напитках, описанных в настоящем документе, используют высокомолекулярные полимеры с хелатирующим свойством в качестве замены EDTA. Неожиданно обнаружили, что эти высокомолекулярные полимеры были эффективны для обеспечения желаемого срока годности эмульсиям типа «масло в воде», несмотря на отсутствие такой же хелатирующей аффинности к железу (Fe). Без ограничения какой-либо теорией также предполагается, что большой размер их молекул может замедлять реакционную способность железа путем создания пространственного затруднения на границе раздела фаз эмульсии типа «масло в воде». Снова, без ограничения какой-либо теорией также предполагается, что некоторые высокомолекулярные полимеры, такие как альгинат, которые образуют гель в присутствии кальция, могут создавать физический барьер на микроуровне для реакционности железа на границе раздела фаз путем реакции с отдельными ионами кальция, вводимыми местным водоснабжением при изготовлении эмульсии.
[0017] Коммерчески доступные пектиновые продукты обычно имеют молекулярную массу приблизительно 60000-130000 г/моль. Пектин можно разделить на два класса на основе степени эстерификации (DE): пектин с высоким содержанием метоксигрупп и пектин с низким содержанием метоксигрупп. Тип пектина, который, как обнаружили, является особенно пригодным в настоящем документе, представляет собой пектин с низким содержанием метоксигрупп, и более конкретно со степенью эстерификации (DE) до 25%, и еще более конкретно с DE в диапазоне от 12 до 18%. Пектин с низким содержанием метоксигрупп, как считается, особенно пригоден в настоящем документе из-за того, что (1) пектины с более низким DE имеют более низкое влияние на вязкость, и (2) пектины с более низким DE имеют больше реакционных сайтов для хелатирования железа. Пектин обычно растворим в чистой воде. Пектин с низким содержанием метоксигрупп сильно склонен к гелеобразованию в присутствии ионов кальция (или других двухвалентных катионов) даже при уровнях, обычно содержащихся в водопроводной воде (например, в виде карбоната кальция). Присутствие небольших количеств сахара в продукте также может снижать количество кальция, необходимое для инициации образования геля. Пектин может быть включен в любом эффективном количестве, таком как от приблизительно 0,05 до приблизительно 1%, в другом аспекте от приблизительно 0,1 до приблизительно 0,75%, в другом аспекте от приблизительно 0,1 до приблизительно 0,6% и в другом аспекте от приблизительно 0,25 до приблизительно 0,35%. В общем, хотя более высокие количества пектина могут быть эффективными с точки зрения стабильности, большие количества могут обеспечивать нежелательную густоту продукта.
[0018] Альгинат можно получать с различными молекулярными массами. Например, коммерчески доступный альгинат натрия обычно имеет молекулярную массу в диапазоне от 35 до 50 кДа. Вязкость растворов альгинатов зависит от их нормы расхода, а также длины цепи, причем более длинные цепочки (больше мономерных звеньев) дают более вязкие растворы при заданной концентрации. Продукт и параметры обработки будут также влиять на вязкость альгината. Например, гелеобразование индуцируется концентрацией кальция и рН 3,38-3,65 (pKa маннуроновой кислоты и гулуроновой кислоты, соответственно), тогда как сильно кислые среды будут вызывать разрушение альгината, при этом укорачивая длину цепи и снижая вязкость.
[0019] Подобно пектину альгинат можно использовать для образования геля путем смешивания альгината с ионным сшивающим средством, таким как двухвалентный катион. Таким образом, чтобы избежать влияния альгината на вязкость или другие текстурные характеристики пищевых продуктов или напитков, описанных в настоящем документе, обычно желательно рассматривать и контролировать возможные источники двухвалентных катионов из других ингредиентов продуктов. В одном конкретном аспекте альгинат, используемый в настоящем изобретении, представляет собой негидролизованный альгинат. В другом конкретном аспекте альгинат представляет собой альгинат с низкой вязкостью.
[0020] Количество используемого альгината должно быть эффективным для обеспечения устойчивости к окислению и для обеспечения желаемой текстуры продукта. Например, количество альгината может быть от приблизительно 0,05 до приблизительно 1,0 мас.% продукта, в другом аспекте от приблизительно 0,1 до приблизительно 0,5 мас.% и в другом аспекте от приблизительно 0,15 до приблизительно 0,35 мас.%.
[0021] Казеинат, в частности казеинат кальция или натрия, обычно включен в пищевые продукты в качестве эмульгатора или загустителя. Казеинат может быть включен в любом эффективном количестве, таком как от приблизительно 0,1 до приблизительно 3 мас.%, в другом аспекте от приблизительно 0,1 до приблизительно 0,5 мас.% продукта. Казеинат может придавать продукту крупнозернистую текстуру, поэтому, если он включен, количество можно выбирать так, чтобы избежать придания продукту нежелательного вкусового впечатления.
[0022] Хотя пектин с низким содержанием метоксигрупп, казеинаты и альгинаты использовались в пищевой промышленности для повышения густоты различных пищевых продуктов, считается, что они не были включены в продукты с высоким содержанием жира, как описанные в настоящем документе, которые будут уже иметь густую консистенцию из-за большого содержания масла.
[0023] В пищевых продуктах или напитках, представленных в настоящем документе, эти высокомолекулярные полимеры включены в достаточном количестве для хелатирования ионов металлов, при этом улучшая устойчивость к окислению масла в эмульсиях типа «масло в воде», но в таких низких количествах, чтобы иметь минимальное влияние на густоту или текстуру готового продукта. Пищевые продукты или напитки, описанные в настоящем документе, находятся в виде эмульсии, а не в виде геля при температурах окружающей среды или охлаждении. В некоторых подходах пищевые продукты или напитки, представленные в настоящем документе, могут характеризоваться каплями масла со средним размером капель от приблизительно 2 до приблизительно 40 мкм, в другом аспекте от приблизительно 2 до приблизительно 10 мкм.
[0024] В одном аспекте высокомолекулярный хелатирующий полимер в продуктах, или майонезе, или продукте для намазывания, включен в «незагущающем количестве» и придает минимальный загущающий эффект, чтобы избежать отрицательного влияния на текстуру продукта. В одном аспекте незагущающее количество высокомолекулярного полимера придает менее чем приблизительно 35% изменение комплексной вязкости, в другом аспекте менее чем приблизительно 25% изменение комплексной вязкости, в другом аспекте менее чем приблизительно 15% изменение комплексной вязкости, в другом аспекте менее чем приблизительно 10% изменение комплексной вязкости и в еще одном аспекте менее чем приблизительно 5% изменение комплексной вязкости по сравнению с в остальном идентичным продуктом, в котором количество высокомолекулярного хелатирующего полимера было заменено на воду (причем количества всех остальных ингредиентов равны). Как поясняется более подробно ниже, поскольку некоторые продукты могут разжижаться при приложении усилия сдвига, комплексная вязкость может быть меньше, чем вязкость при нулевом усилии сдвига.
[0025] При использовании в настоящем документе комплексная вязкость представляет собой вязкость, оцененную в динамическом реологическом эксперименте. Это текучесть материала в ответ на приложенное синусоидальное напряжение/деформацию. В некоторых подходах добавление высокомолекулярного хелатирующего полимера может вызывать разжижение при усилиях сдвига. Твердость продукта пропорциональна мольным концентрациям межмолекулярных связей. Это представлено модулем сдвига G, который имеет вид G=nRT, где «n» представляет мольную концентрацию связей. Твердость рассчитывается по значениям G', G', принимая во внимание вязкоупругие характеристики материала. Поскольку для всех этих материалов G'>>G'', G (модуль сдвига или твердость) будет приблизительно таким же как G'. Время релаксации представляет собой меру того, как быстро материал возвращается в равновесное состояние после прекращения действия приложенного напряжения/деформации. Например, вязкая жидкость возвращается в равновесное состояние быстрее путем рассеяния энергии через поток и будет иметь время релаксации 0. Эластичным твердым веществам требуется больше времени для достижения равновесного состояния при их стягивании назад. Таким образом, материалы с меньшим временем релаксации будут прилипать к поверхности при приложении равномерного напряжения. Время релаксации обратно пропорционально тангенсу дельта. При любой температуре большую стабильность или сопротивление изменению вязкоупругих характеристик можно ожидать для материалов с большим временем релаксации или низкими значениями тангенса дельта. Тангенс дельта представляет собой отношение рассеянной энергии к энергии, хранящейся в вязкоупругом материале, когда материал подвергается напряжению или деформации. Кажущаяся вязкость при нулевом усилии сдвига является произведением твердости (модуля сдвига) и времени релаксации. Это свойство материала, связанное с внутренней структурой материала, не зависит от приложенной скорости деформации. Комплексная вязкость представляет собой вязкость, оцененную в динамическом реологическом эксперименте. Это текучесть материала в ответ на приложенное синусоидальное напряжение или деформацию. Для этого испытания ее измеряли при частоте 10 рад/с. Некоторые материалы могут разжижаться при усилии сдвига; таким образом, комплексная вязкость при 10 рад/с может быть ниже, чем вязкость при нулевом усилии сдвига.
[0026] Например, комплексная вязкость продукта - эмульсии типа «масло в воде» может быть измерена при помощи реометра DHR с параллельными пластинами (25 мм сетчатой параллельной верхней пластиной, 60 мм сетчатой нижней пластиной и 1 мм зазором между пластинами) в диапазоне линейно повышающейся температуры 5-60°С. В частности, температура повышалась при 2°С/мин, приложенное напряжение составляло 10 Па, а частота составляла 10 рад/с. Условия обработки сильно зависят от полученной вязкости продукта, поскольку более мелкие капли эмульсии будут давать значительно более вязкий продукт, который, следовательно, более устойчив к силам взбивания. Снова незагущающее количество также эффективно для получения продукта не в виде геля.
[0027] В одном конкретном аспекте пищевой продукт находится в виде эмульсии типа «масло в воде» и содержит от приблизительно 40% до приблизительно 80% масла, от приблизительно 0,5% до приблизительно 5,5% эмульгатора, от приблизительно 11% до приблизительно 52% воды, подкислитель в количестве, эффективном для обеспечения кислотного рН от приблизительно 3,1 до приблизительно 4,1, и высокомолекулярный хелатирующий полимер в незагущающем количестве, которое эффективно для обеспечения устойчивости к окислению пищевого продукта или напитка, по меньшей мере, в течение приблизительно 5 месяцев при 23°С, когда эмульсия по существу не содержит EDTA.
[0028] В другом аспекте пищевой продукт является традиционным, полножирным майонезным продуктом и содержит от приблизительно 65% до приблизительно 80% масла, от приблизительно 3% до приблизительно 8% эмульгатора на основе яйца, от приблизительно 6% до приблизительно 26% воды, подкислитель в количестве, эффективном для обеспечения кислотного рН от приблизительно 3,3 до приблизительно 4,1, и высокомолекулярный хелатирующий полимер в незагущающем количестве, которое эффективно для обеспечения устойчивости к окислению пищевого продукта или напитка, по меньшей мере, в течение приблизительно 5 месяцев при 23°С, когда эмульсия по существу не содержит EDTA. В майонезных продуктах без яиц эмульгатор на основе яйца может быть заменен на другой эмульгатор, и диапазоны других ингредиентов могут также меняться. В легких майонезных продуктах со сниженным содержанием жира диапазон ингредиентов может отличаться от определенных в настоящем документе.
[0029] В другом аспекте пищевой продукт является продуктом для намазывания и содержит от приблизительно 10% до приблизительно 50% масла, от приблизительно 0,2% до приблизительно 3,5% эмульгатора, от приблизительно 40% до приблизительно 80% воды, подкислитель в количестве, эффективном для обеспечения кислотного рН от приблизительно 3,1 до приблизительно 3,8, и высокомолекулярный хелатирующий полимер в незагущающем количестве, которое эффективно для обеспечения устойчивости к окислению пищевого продукта или напитка, по меньшей мере, в течение приблизительно 5 месяцев при 23°С, когда эмульсия по существу не содержит EDTA. Продукт для намазывания может быть продуктом для намазывания ложкой или текучим продуктом и может быть однофазным (например, намазки на основе сливок или сыра) или двухфазным (например, заправка для винегрета) продуктом. При необходимости гидроколлоид, такой как ксантановая смола, может быть включен на уровнях, которые отрицательно не влияют на эффективность или минимальные вклады в вязкость высокомолекулярного хелатирующего полимера.
[0030] Масло, пригодное в любом из вариантов осуществления настоящего документа, может быть любым пищевым маслом и предпочтительно является жидким при температурах охлаждения. Подходящие масла включают, например, масло канолы, соевое, сафлоровое, подсолнечное, кунжутное, из косточек винограда, миндальное, хлопковое, арахисовое, оливковое, из кешью, кукурузное, из водорослей и их комбинации. В некоторых подходах варианты этих масел с высоким содержанием масляной кислоты могут быть предпочтительными, поскольку масла с высоким содержанием масляной кислоты обычно имеют большую устойчивость к окислению и могут значительно улучшать характеристики высокомолекулярного хелатирующего полимера. Также могут быть включены другие типы масла, такие как эфирное масло.
[0031] Эмульгатор, пригодный в любом из вариантов осуществления настоящего документа, может включать, например, эмульгатор на основе яйца, лецитин или их комбинацию. Эмульгатор на основе яйца может быть жидким, высушенным или замороженным продуктом яичного желтка, таким как цельное яйцо, яичный желток, обработанный ферментами яичный желток или их комбинация. Эмульгатор на основе яйца может быть подсоленным при необходимости. Синтетические эмульгаторы, включая, помимо прочего, полисорбаты и сложные эфиры пропиленгликоля, можно также использовать, где это позволяют нормативы и потребительский спрос. Подкислитель может быть, например, пищевой кислотой (например, яблочной, лимонной, фосфорной, молочной, уксусной, виннокаменной, фумаровой, адипиновой, аскорбиновой, янтарной или их комбинацией), уксусом, лимонным соком, соком лайма или их комбинацией.
[0032] Дополнительные ингредиенты, пригодные в любом из вариантов осуществления настоящего документа, такие как подсластитель (например, сахароза), соль, специи, травы, ароматизатор (например, экстракт горчичных зерен, и/или олеосмолы, и/или риботиды), ингибитор кристаллизации (например, оксистеарин, лецитин или сложные эфиры полиглицерина и жирных кислот), молочные ингредиенты (например, сыворотка), краситель (натуральный или синтетический) и противомикробные ингредиенты (например, сорбат и/или культивированная декстроза), могут также быть включены при необходимости. Крахмал (например, пшеничный, кукурузный, из восковой кукурузы, рисовый или другие пищевые крахмалы) и дополнительный гидроколлоид (например, ксантановая смола) могут также быть добавлены при необходимости. Твердые частицы (например, цельные овощи, травы и/или сыр) могут также быть добавлены при необходимости.
[0033] Предпочтительно пищевые продукты в настоящем документе по существу не содержат EDTA, например, в виде кальция динатрия этилендиаминтетраацетата или динатрия этилендиаминтетраацетата. При использовании в настоящем документе «по существу не содержит EDTA» предназначен для обозначения продукта с менее чем приблизительно 1 частью на миллион EDTA. В еще одном аспекте термин «по существу не содержит EDTA» означает, что продукт не содержит EDTA.

[0034] Натуральные стабилизаторы, описанные в настоящем документе, можно использовать в комбинации с одним или несколькими антиоксидантами, которые могут дополнительно замедлять скорость, при которой происходит окисление. Предпочтительно используют натуральные антиоксиданты, такие как альфа-токоферол, каротиноиды (такие как бета-каротин), флавоноиды, катехины и фенольные соединения. Добавленные антиоксиданты могут быть в виде изолятов или растительных экстрактов. Коммерчески доступные антиоксиданты, такие как GUARDIAN CHELOX (коммерчески доступная смесь ромашки и экстракта розмарина от DuPont), можно также использовать при необходимости. По меньшей мере, в некоторых составах неожиданно обнаружили, что водорастворимые антиоксиданты являются особенно эффективными, хотя так называемая теория «полярного парадокса» будет прогнозировать, что жирорастворимые антиоксиданты должны быть более эффективными. Антиоксиданты, включенные в пищевые продукты или напитки, могут обеспечиваться в виде выделенных соединений (т.е. с относительно высокой чистотой) или в виде небольшого компонента другого ингредиента, такого как бета-каротин в экстракте паприки или концентрате морковного сока или альфа-токоферол в добавке витамина Е. Другие экстракты также можно использовать, такие как экстракт розмарина, экстракт зеленого чая, экстракт виноградных косточек, экстракт вишни и их комбинации. Обнаружили, что включение одного или нескольких антиоксидантов без натуральных стабилизаторов в настоящем документе было неэффективным для стабилизации эмульсий типа «масло в воде» в течение достаточно длительного периода для обеспечения достаточного срока годности продукта.

[0035] По меньшей мере, в некоторых вариантах осуществления некоторые комбинации высокомолекулярных полимеров с хелатирующим свойством и антиоксидантов, как было обнаружено, являются особенно эффективными для повышения срока годности продукта. Эти комбинации включают: (1) пектин с низким содержанием метоксигрупп (DE 18) в масле; (2) масло с высоким содержанием масляной кислоты и альгинат с низкой вязкостью; (3) альгинат с низкой вязкостью, альфа-токоферол и бета-каротин и (4) пектин с низким содержанием метоксигрупп (например, DE 12) и GUARDIAN CHELOX L.
[0036] Способ
[0037] Высокомолекулярный полимер можно добавлять в пищевые продукты или напитки при помощи ряда способов. Например, высокомолекулярный полимер можно добавлять с другими ингредиентами во время образования пищевого продукта или напитка или согласно другим подходам можно добавлять после добавления всех других ингредиентов. Если пищевой продукт представляет собой майонез, высокомолекулярный полимер можно включать в обычные процессы получения майонеза. Высокомолекулярный полимер можно добавлять или в масляную, или в водную фазу. В некоторых подходах обнаружили, что предпочтительным является предварительное смешивание высокомолекулярного полимера с другими сухими ингредиентами для предотвращения образования так называемых «рыбьих глаз» в готовом продукте.
[0038] При получении майонезного продукта масло обычно медленно добавляют в водную смесь эмульгатора на основе яйца, соли, сахара и специй. Уксус обычно медленно добавляют перед добавлением масла или после этого. По меньшей мере, в некоторых подходах обнаружили, что смешивание высокомолекулярного полимера с маслом перед добавлением в другие ингредиенты может быть полезным.
[0039] Предпочтительно пищевые продукты и напитки, описанные в настоящем документе, можно получать при помощи обычного смесительного оборудования и техник. Используемое давление, скорость сдвига и/или время смешивания может сильно изменяться в зависимости от конкретного используемого оборудования. Например, можно использовать штифтовой или другой роторно-статорный смеситель. Способы получения продуктов, описанных в настоящем документе, могут легко выполняться промышленными изготовителями с небольшими дополнительными затратами.
[0040] Упаковка
[0041] В некоторых подходах упакованные пищевые продукты или напитки, описанные в настоящем документе, могут извлекать пользу из снижения количества кислорода для дополнительного замедления окисления липидов, например, посредством техник упаковки или конструкции контейнера. Например, кислород можно удалять из упакованных продуктов путем продувания пространства над продуктом инертным газом, таким как азот, или путем обрызгивания продукта азотом для снижения количества растворенного кислорода. По меньшей мере в одном аспекте содержание кислорода в упакованном продукте можно снизить с приблизительно 12,5% (перед обрызгиванием) до менее чем приблизительно 2% (приблизительно через один час после обрызгивания). Однако было обнаружено, что обрызгивание майонезных продуктов азотом может приводить к отрицательному влиянию на плотность продукта и вызывать «образование раковин» в продукте, что может быть визуально непривлекательным. Продувка также добавляет стоимость и временные затраты в процесс производства.
[0042] Пищевые продукты или напитки, описанные в настоящем документе, можно обеспечивать в разнообразных типах упаковки, такой как стеклянные или пластиковые контейнеры. Выбранный тип упаковки может влиять на скорость окисления продукта (в частности масла в продукте) путем контроля количества кислорода в упаковке и ограничения воздействия УФ-излучения. Стеклянные бутылки обычно обеспечивают лучшую защиту, чем пластиковые бутылки, и окрашенное стекло (например, янтарное или зеленое стекло) обычно обеспечивает лучшую защиту, чем прозрачное стекло. Однако стеклянные бутылки могут быть менее желательными, чем пластиковые, из-за их хрупкости и большего веса. Пластиковые контейнеры обычно желательны из-за их прочности и малого веса, но проницаемость для кислорода и пропускание УФ-излучения может приводить к снижению срока годности продукта.
[0043] Что касается пластика, пищевые контейнеры обычно изготовлены из полиэтилена высокой плотности (HDPE) или полиэтилентерефталата (PET). Противокислородная защита (например, этилен-виниловый спирт, оксид алюминия) или поглотители кислорода (например, Solo2.1, Amosorb) можно добавлять в контейнеры для снижения пропускания кислорода к продукту. Однако неожиданно обнаружили, что излучение, а не кислород, было наиболее значимым ускорителем окисления для эмульсий типа «масло в воде», в частности майонезных продуктов. Обнаружили, что контейнеры из PET с противокислородной защитой или поглотителями кислорода не обеспечивали статистически значимого улучшения срока годности эмульсий типа «масло в воде», описанных в настоящем документе, в которых не было искусственных консервантов, таких как EDTA. Напротив, обнаружили, что барьер для УФ-излучения можно добавлять в упаковочный материал в отсутствие противокислородной защиты или поглотителей кислорода для увеличения срока годности эмульсий типа «масло в воде». Например, барьер для УФ-излучения, такой как Ultimate390, коммерчески доступная светоблокирующая добавка ColorMatrix™ от PolyOne, при 0,12% ослаблении пропускания в контейнерах из PET (и без включения противокислородной защиты или поглотителей кислорода) был эффективен для дополнительного продления срока годности эмульсий типа «масло в воде», которые содержали один или несколько натуральных стабилизаторов согласно настоящему раскрытию.
[0044] Также особенно предпочтительно, чтобы барьер для УФ-излучения не придавал контейнеру цвет или мутность, чтобы потребители могли легко увидеть продукт в контейнере.
[0045] Преимущества и варианты осуществления настоящего изобретения дополнительно проиллюстрированы следующими примерами, но конкретные ингредиенты и их количества, указанные в этих примерах, а также другие условия и подробности не следует рассматривать как излишне ограничивающие настоящее изобретение. Все части и проценты представлены по массе, если не указано иное.
Примеры
[0046] Пример 1
[0047] Образцы готовили при помощи модельной основы для соуса ранч без вкусовых добавок, не содержащей хелатирующее средство или другой консервант; отсутствие вкуса имитировало нейтральный вкус майонеза, облегчая обнаружение нежелательных вкусов и цветов от добавления альтернатив EDTA. Основа соуса ранч содержала 38% соевого масла, 45% воды и имела рН приблизительно 3,8. Различные натуральные хелатирующие средства и антиоксиданты добавляли и примешивали к майонезной основе согласно таблице 1 ниже.
Испытание на окисление липидов
[0048] Образцы в таблице 1 испытывали на стабильность к окислению липидов, используя способ количественного электронного парамагнитного резонанса («EPR») для измерения количества свободных радикалов (выраженных как эквивалент 4-гидрокси-2,2,6,6-тетраметилпиперидинилокси (TEMPOL)) на микромолярном (микроМ) уровне в различные моменты времени в течение трехдневного периода при 37°С. EPR обеспечивает указание относительной стабильности и срока годности путем измерения количества свободных радикалов, образовавшихся за период инкубации, причем более низкие уровни свободных радикалов были характерными для большей стабильности. Для проведения анализа при помощи EPR использовали прибор Bruker e-scan R (Bruker Corporation, Биллерика, Массачусетс) и образцы готовили и анализировали следующим образом.
[0049] а) 5-10 стеклянных шариков и 50 мкл раствора PBN (200 мМ α-фенил-N-трет-бутилнитрона (PBN, Alexis Biochemicals), разведенного в масле Neobee, помещали в пустой 20 мл сцинтилляционный флакон.
[0050] b) 5,00 г свежего и хорошо перемешанного образца помещали во флакон. Флакон закрывали и тщательно перемешивали при помощи вихревого смесителя. Флакон инкубировали при 37°С.
[0051] с) Образцы отбирали через 20, 44 и 68 часов, используя аспиратор, в 50 мкл пипетки и донышки пипеток запаивали при помощи воска Critoseal. Флаконы возвращали в инкубатор после отбора образцов.
[0052] d) Для анализа каждую пипетку вставляли в 3 мм пробирку для EPR и пробирку вставляли в полость прибора для EPR.
[0053] е) Прибор для EPR, запрограммированный при помощи программного обеспечения WIN EPR Acquisition, генерировал файл спектра, который превращался в эквиваленты TEMPOL (свободных радикалов).
[0054] Результаты EPR для образцов в таблице 1 показаны на фиг. 1. Помимо EDTA, образцами с наилучшими характеристиками были казеинат, альгинат и два образца пектина, которые имели практически идентичные результаты. Все эти ингредиенты работают как хелатирующие средства, означая, что их отрицательно заряженные фрагменты могут взаимодействовать с положительно заряженным железом и подобными металлическими катализаторами окисления липидов. Напротив, растительные экстракты работают в качестве антиоксидантов посредством стабилизации - посредством делокализации и резонанса - образовавшихся свободных радикалов. Другими словами, хелатирующие средства предотвращают индукцию окисления липидов, тогда как антиоксиданты замедляют скорость распространения. Хотя четыре хелатирующих ингредиента лучше всего защищали продукт без EDTA от окисления, следует отметить, что казеинат придавал крупнозернистую текстуру при уровне использования 2,70% и вводил молочный белок, который может быть аллергеном или не может им в некоторых применениях продукта. Альгинат, пектин LM-12 и пектин LM-18 содержали различные концентрации отрицательно заряженных фрагментов. Эта концентрация зарядов и их пространственное распределение вдоль высокомолекулярного соединения, вероятно, влияет на общую эффективность хелатирования ингредиентов. Однако на основе этой логики неожиданным является то, что пектины LM-12 и LM-18 одинаково работали, поскольку они теоретически отличаются только концентрацией метоксигрупп. Вероятно, что специальные ограничения для каждого высокомолекулярного соединения влияют на его уникальную способность растворяться и разворачиваться в матрице. Соединения, лучше всего способные разделять границу раздела масла/воды, должны быть наиболее эффективными при минимизации окисления липидов. Таким образом, большая эффективность альгината по сравнению с пектином, вероятно, вызвана комбинацией плотности его зарядов, распределения этих зарядов вдоль молекулярного скелета и способности альгината растворяться/разворачиваться в эмульсии и разделять границу раздела масла/воды, критическом месте всех реакций окисления липидов. Стабилизирующий эффект казеината > альгината > пектинов также соответствует применению (т.е. большая концентрация отрицательных зарядов). Снова применение было ограничено влиянием ингредиентов на вязкость. Маловероятно, что само повышение вязкости влияло на стабильность при окислении, поскольку (1) майонез без консервантов, высоковязкий продукт, окисляется также быстро как соус ранч без консервантов, и (2) подвижность железа, небольшой молекулы, ограничено по скорости только кинетикой диффузии, что означает, что железо, подобно воде, является сильно подвижным во всей системе, даже когда повышается вязкость.
[0055] Пример 2
[0056] Образцы готовили путем получения двух майонезных основ. Первая майонезная основа содержала обычное соевое масло. Вторая майонезная основа содержала соевое масло с высоким содержанием масляной кислоты. В соответствующей части майонезная основа содержала приблизительно 80% соевого масла (обычного или с высоким содержанием масляной кислоты), 5,2% эмульгатора на основе яиц, приблизительно 0,9% соли, приблизительно 11% воды и имела рН 3,6. Основа также содержала сахар, ароматизаторы и лимонный сок для вкуса. Контроли готовили с EDTA и без нее, а экспериментальные образцы готовили с высокомолекулярными хелатирующими полимерами с антиоксидантами и без них согласно таблице 2 ниже.
[0057]
[0058] Майонезные основы без добавленного хелатирующего средства или других консервантов использовали в качестве отрицательных контролей. Остальные образцы готовили согласно таблице 2. Образец 13 был содержащим EDTA контролем (с 0,0075% EDTA).
[0059] Образцы готовили предварительным смешиванием эмульгатора на основе яйца, воды, соли, сахара и специй. Антиоксиданты (от Danisco или Kalsec) и EDTA также добавляли на этой стадии. Масло затем медленно добавляли в эту смесь при постоянном перемешивании. Наконец, уксус медленно добавляли при постоянном перемешивании. Полученный продукт был грубодисперсной эмульсией, которую дополнительно подвергали усилию сдвига для получения мелкодисперсной эмульсии со средним диаметром капель 6-7 мкм. Для образцов, содержащих пектин или альгинат, порошки сначала смешивали в сухом виде с сухой солью, сахаром и специями, а затем добавляли в яичную смесь при постоянном перемешивании. Образцы с сокращением PIO (добавляли в масло) в названии готовили аналогично, за исключением того, что пектин добавляли при постоянном перемешивании непосредственно в масло. В частности, прямой пектин взбивали в масле в одном контейнере. В другом контейнере смешивали эмульгатор на основе яйца, воду, соль, сахар и специи. Затем смесь масла и пектина медленно и при перемешивании добавляли в яичную смесь. Наконец, медленно добавляли уксус, за которым следовала стадия более интенсивного усилия сдвига.
Испытание на окисление липидов
[0060] Образцы в таблице 2 испытывали на стабильность против окисления липидов, используя способ количественного электронного парамагнитного резонанса («EPR»), как описано в примере 1. Результаты EPR для образцов в таблице 2 показаны на фиг. 2 и 3. Более высокие уровни эквивалента TEMPOL, присутствующие в образце, показывают более низкую способность к сопротивлению или предотвращению образования свободных радикалов. Более низкие уровни эквивалента TEMPOL указывают на то, что образец имеет защитный эффект и помогает предотвращать образование свободных радикалов. Путем снижения образования свободных радикалов и при этом снижения количества свободных радикалов, присутствующих в продукте, окисление продукта также снижается.
[0061] Лучшие образцы показаны отдельно на фиг. 3. Относительно контроля с EDTA (13) лучшие образцы включают два образца с альгинатом (7 и 8), контроль с маслом с высоким содержанием масляной кислоты (12), экстракт розмарина (11) и два образца с пектином (5PIO и 10). EPR представляет собой прогностический тест. Образцы 11 и 12 хорошо работали в прогностическом анализе EPR, но не были, в общем, предпочтены обученными экспертами в конце теста на органолептические свойства в конце срока годности. EPR представляет собой прогностический инструмент, который усиливает окисление липидов и не может объяснять все другие изменения продуктов на основе взаимодействий ингредиентов. Также эти образцы содержали масло с высоким содержанием масляной кислоты, которое не создавало других окислительных соединений в других количествах относительно обычного соевого масла. Вероятным является то, что образцы 11 и 12 были менее предпочтительными для обученных экспертов, поскольку уникальные окислительные соединения были менее приятными, чем другие образцы. Может быть так, что пектин и альгинат в других образцах с высоким содержанием масляной кислоты взаимодействовал с этими уникальными окислительными соединениями неизвестным образом для минимизации их вредного влияния на органолептические свойства.
Испытание на срок годности
[0062] Образцы в таблице 2 также подвергали испытанию на срок годности при двух наборах условий: (1) в ускоренном испытании на срок годности («термокамера») образцы инкубировали в течение 5 месяцев при 28-35°С) и 70% относительной влажности; и (2) в тесте срока годности при условиях окружающей среды («окружающая среда») образцы инкубировали в течение 8 месяцев при 23°С и относительной влажности окружающей среды.
[0063] Образцы подвергали тестированию на вкус в различные моменты времени. Образцы тестировали при помощи Панели качественного описательного анализа, которую использовали высококвалифицированные потребители для определения, если и когда майонезные продукты становились негодными с точки зрения органолептических свойств, включая аромат, вкус или текстуру, в течение испытания срока годности. Образцы тестировали раз в месяц для оценки уровня окисления в образцах, и образцы оценивали на аромат «несвежего масла канолы», «прогорклый» аромат, вкус «несвежего масла канолы», «травяной/растительный» вкус, «уксусный» вкус, «синтетический» вкус, «плотное» вкусовое впечатление и «кремообразное» вкусовое впечатление. Все из обработок проявляли аналогичные посторонние привкусы (например, гексанальный, гептадиентальный) - хотя при различных скоростях - в течение срока годности, как и контрольный майонез, указывая, что включение высокомолекулярных хелатирующих средств, масла с высоким содержанием масляной кислоты и антиоксидантов не сдвигало механистический путь окисления липидов к менее традиционным путям. Другими словами, майонез без EDTA следовал традиционным путям окисления липидов, включающим образование и возможное бета-расщепление гидропероксидов липидов. Квалифицированные специалисты не обнаруживают значительно более травянистых или галеновых вкусов от обработок, содержащих антиоксиданты. Отсутствие выделенного травянистых/галеновых ноток также указывает на то, что предотвращалось получение гексаналя, общего альдегидного маркера для окисления соевого масла, который имеет заметный травянистый запах, во вредных количествах. Наконец, все обработки рассматривались одинаковыми «креообразными» по вкусовому ощущению, основному положительному качественному признаку и фактору того, что майонез нравится. Таким образом, в отличие от многих других неудавшихся решений в данной области, продукты настоящего изобретения, содержащие высокомолекулярный хелатирующий полимер, сильно не влияли на сенсорные признаки майонеза.
[0064] Пример 3
[0065] Дополнительные примеры готовили путем образования майонезной основы, не содержащей хелатирующее средство или другой консервант. Майонезную основу готовили согласно примеру 1. Майонезную основу без дополнительного хелатирующего средства или другого консерванта использовали в качестве отрицательного контроля (образец 301). Остальные образцы готовили согласно таблице 3 (количества в мас.%). А именно, антиоксиданты, растворимые как в масле, так и в воде, оценивали, в частности для экстракта зеленого чая, который получали в водо- и маслорастворимых формах, для сравнения разницы в эффективности. Образец 307 был содержащим EDTA контролем (с 0,0075% EDTA).
[0066] Образцы 301-306 помещали как в блокирующие УФ-излучение контейнеры, изготовленные из PET с 0,12% ослаблением пропускания при помощи Ultimate390, коммерчески доступной светоблокирующей добавки ColorMatrix™ от PolyOne, так и традиционные однослойные контейнеры из PET. Образец 306 был единственным, который помещали в традиционные однослойные контейнеры из PET. Образцы 301-307 хранили как в световом ящике MacBeth Spectra Light III (устанавливая «холодный белый флуоресцентный свет + УФ-излучение»; температуру 30°С из-за тепла, генерируемого лампами) в течение 6 недель, так и в темном инкубаторе при 30°С в течение 6 месяцев. Остальные образцы (308-314) помещали в однослойные контейнеры из PET и хранили в темном инкубаторе при 30°С в течение 6 месяцев.
[0067] Образец 310 имел наилучшие характеристики в течение всего срока годности, тогда как экстракт зеленого чая, как обнаружили, вызывал побурение майонеза. Гвоздичное масло, как обнаружили, вносит нехарактерный для майонеза вкус, хотя его вклад приглушали в образце 311.
[0068] Как в примере 2, образцы оценивали при помощи количественного электронного парамагнитного резонанса (EPR). Результаты EPR показаны на фиг. 4. Из этих образцов образец 310 (содержащий альгинат, альфа-токоферол и бета-каротин) показал наилучшую стабильность в отношении образования свободных радикалов после контроля с EDTA (образец 307). Даже хотя образец 310 не был настолько стабильным, как контроль с EDTA в испытании при помощи EPR, он был достаточно стабилен, чтобы выдерживать 6-месячный срок годности при чрезмерных 30°С, что является удовлетворительным для большинства коммерческих продуктов. Следует отметить, что тестирование при помощи EPR не может пояснять различия в упаковке или условиях хранения, поскольку тестирование проводят на свежих образцах, которые подвергали нагреванию в темном инкубаторе.
[0069] Пример 4
[0070] Испытание проводили для идентификации причин окисления, которые были наиболее проблематичными в продуктах - эмульсиях типа «масло в воде», которые не содержали EDTA. Во-первых, влияние света оценивали для (1) соуса ранч, содержащего травы (источник светочувствительного хлорофилла) и пахту (источник светочувствительного рибофлавина), и (2) соуса ранч без трав или пахты. Соус ранч содержал 40% соевого масла. Два продукта окислялись одинаково быстро, указывая на то, что это было само масло (и гидропероксиды, которые образуются на ранних реакциях окисления), а не фотосинтезаторы, которые подвержены разложению на свету.
[0071] Полнофакторное исследование проводили, рассматривая упаковку из PET с добавлением противокислородной защиты/поглотителя кислорода Amosorb Solo2.1 (от ColorMatrix/PolyOne) на уровнях 0, среднем (2%) и высоком (4%) плюс или минус барьер для УФ-излучения Ultimate 390 (от ColorMatrix/PolyOne) на уровнях 0, среднем (0,125%) и высоком (0,25%). Продукты хранили в световом ящике MacBeth Spectra Light III (устанавливая «холодный белый флуоресцентный свет + УФ-излучение»; температуру 30°С из-за тепла, генерируемого лампами), что обеспечивало постоянный УФ- и видимый свет. Обнаружили, что противокислородная защита/поглотитель кислорода добавлял минимальную эффективность, но высокую стоимость. Испытание показало, что упаковка должна содержать 0% противокислородной защиты/поглотителя кислорода, но содержать барьер для УФ-излучения при 0,12% ослаблении для наилучшей защиты соуса ранч без EDTA от окисления, в то же время также сохраняя подобные визуальные свойства бутылки.
[0072] Пример 5
[0073] Обычные майонезные продукты готовили, но без EDTA. Добавляли альгинат с низкой вязкостью и пектин с низкой вязкостью и проводили реологический анализ для оценки влияния удаления EDTA и добавления альгината и пектина на текстуру майонеза. Образцы готовили согласно таблице 5.
[0074]
[0075] Реологический тест проводили при помощи реометра DHR с 25 мм сетчатой параллельной пластиной, 60 мм сетчатой нижней пластиной и с зазором 1 мм. В этом тесте реологические свойства измеряли в зависимости от температуры: температура загрузки: 25°С; диапазон температуры: 5-60°С (нагревание RTA); скорость нагревания: 2°С/мин; нагрузка: 10 Па; и частота: 10 рад/с. Все тесты повторяли, пока не получали две совмещенные кривые. Результаты представлены в таблице 6.
[0076]
[0077] Будет понятно, что различные изменения в деталях, материалах и расположениях процесса, составов и их ингредиентов, которые были описаны в настоящем документе и показаны для пояснения природы способа и натуральных консервантов, могут быть сделаны специалистами в данной области в пределах принципа и объема настоящего изобретения, выраженного в приложенной формуле изобретения.