УСТОЙЧИВЫЙ К НАГРЕВАНИЮ ВЛАГОУДЕРЖИВАЮЩИЙ БАРЬЕР ДЛЯ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ
HEATING-RESISTANT MOISTURE-HOLDING BARRIER FOR FOOD PRODUCTS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к влагоудерживающему барьеру для продуктов питания, который является устойчивым к нагреванию и, таким образом, способным выдерживать температуры, связанные с варкой или выпеканием. В частности, изобретение относится к продукту питания, включающему гидрофобный слой, образованный из смеси эмульгированного масла и биополимерного эмульгатора.
Уровень техники
Многие продукты питания содержат более одной части, при этом одна часть должна быть влажной, а другие части должным быть сравнительно сухими. Например, продукты питания, имеющие корж из теста и влажную начинку, часто должны иметь некоторую форму слоя из влагоустойчивого материала между тестом и начинкой. При отсутствии такого влагоудерживающего слоя тесто может становиться слишком влажным, мокрым и, таким образом, непривлекательным для потребителя. Другие примеры продуктов, для которых необходим влагоудерживающий барьер, включают пироги, пиццы, закусочные продукты, рулеты, сэндвичи, крок-месье и многое другое.
Известны влагоудерживающие барьеры для применения в продуктах питания. Они, как правило, являются гидрофобными пленками. Но у большинства гидрофобных пленок имеются существенные недостатки. В настоящее время не существует подходящей гидрофобной пленки для применения в качестве влагоудерживающего барьера в продуктах питания, приготовленных путем выпекания или подобной тепловой обработки. Такие барьеры, являющиеся устойчивыми к нагреванию, как правило, имеют отрицательные сенсорные свойства, что означает, что они оставляют восковой налет во рту, что нежелательно для многих потребителей. Они имеют ограниченную эффективность, поскольку применение жиров и восков, плавящихся при высокой температуре, обычно означает, что необходимы пластификаторы для упрощения нанесения жиров и восков и предотвращения образования трещин в барьере. Существующие устойчивые к нагреванию барьеры, как правило, имеют плохие питательные свойства, в частности, из-за уровней насыщенных и трансизомерных жирных кислот в жирах и восках, плавящихся при высокой температуре. Далее, часто имеются нормативные ограничения на применение некоторых барьерных материалов (например, шеллака).
Эмульгированные материалы могут применяться в качестве влагоудерживающих барьеров в пищевых приложениях. Например, в документе EP 0471558 описана эмульсия, содержащая липид (74-95%) и биополимерный эмульгатор (5-26%). Однако этот высокий уровень биополимера нарушает эффективность барьера. Чем более гидрофильным является материал, тем ниже эффективность предотвращения миграции влаги. Более важно, что пленка, приготовленная из такой эмульсии, включает диспергированные капельки масла и формирует непрерывную сеть из негидрофобных материалов, которые, таким образом, позволяют влаге мигрировать через пленку.
В документе US 5,543,164 также описан влагоудерживающий барьер, приготовленный из эмульгированного материала. Но вновь непрерывный матрикс из биополимера, а также высокий уровень биополимера (5-20% белка) приводит к получению не слишком эффективного барьера.
В документе US 4,293,572 описана эмульсия, которую наносят на продукт питания после выпекания или жарки, с целью предотвращения миграции влаги. Продукт должен быть охлажден до температуры ниже 40°С, что ясно показывает, что этот барьер не является устойчивым к нагреванию. Другими словами, барьер нельзя нанести перед варкой или выпеканием продукта питания.
Таким образом, существует потребность в устойчивой к нагреванию гидрофобной пленке для применения в многокомпонентных продуктах питания.
Автор настоящей заявки установил, что эмульсия из липида и биополимерного эмульгатора может формировать устойчивую к нагреванию пленку и является эффективным влагоудерживающим барьером в продуктах питания.
Таким образом, задачей настоящего изобретения является обеспечение продукта питания, включающего устойчивый к нагреванию влагоудерживающий барьер, или по меньшей мере обеспечение подходящей альтернативы.
Раскрытие изобретения
В первом аспекте настоящего изобретения обеспечивается продукт питания, имеющий по меньшей мере первую часть и вторую часть, при этом активность воды в первой части ниже активности воды во второй части, и влагоудерживающий барьер между первой частью и второй частью, в котором влагоудерживающий барьер формируется при обезвоживании эмульсии, где эмульсия содержит липид в количестве от 45 до 55 масс. % и водную фазу в количестве от 45 до 55 масс. %, где водная фаза содержит до 4 масс. % биополимерного эмульгатора, и где влагоудерживающий барьер содержит до 4 масс. % эмульгатора.
Предпочтительно эмульгатор является изолятом сывороточного белка, или концентратом сывороточного белка, или их комбинацией. Количество изолята сывороточного белка и/или концентрата сывороточного белка во влагоудерживающем барьере, как правило, находится в диапазоне от 3 до 4 масс. %. Далее, количество белка в изоляте сывороточного белка и/или концентрате сывороточного белка предпочтительно составляет по меньшей мере 80 масс. %.
В предпочтительных вариантах осуществления изобретения липид выбран из группы, включающей молочный жир, подсолнечное масло, рапсовое масло, оливковое масло, соевое масло, рыбий жир, льняное масло, сафлоровое масло, кукурузное масло, масло водорослей, хлопковое масло, пальмовое масло, пальмоядровое масло, кокосовое масло, масло виноградных косточек, масло фундука, масло грецкого ореха, арахисовое масло, масло рисовых отрубей, кунжутное масло, масло какао, сало, топленый жир, гидрогенизированные масла, и фракции масел или жиров, и любую их комбинацию. Особо предпочтительными липидами являются молочный жир и подсолнечное масло.
Первой частью продукта питания может быть печеное или вареное тесто, крамбл, пирог, блин, тортилья или корка. Второй частью могут быть сливки, заварной крем, мусс, фрукты, овощи, мясо, рыба или любая их комбинация.
Предпочтительные продукты питания из настоящего изобретения включают несладкие или сладкие пироги, закусочные продукты, сэндвичи, пиццы и крок-месье.
Во втором аспекте настоящего изобретения обеспечен способ приготовления продукта питания по п. 1, включающий этапы:
(i) приготовления эмульсии, включающей липид в количестве от 45 до 55 масс. % и водную фазу в количестве 45-55 масс. %, где водная фаза содержит до 4 масс. % биополимерного эмульгатора;
(ii) нанесения эмульсии на первую часть продукта питания до получения оболочки первой части;
(iii) сушки оболочки;
(iv) объединения покрытой оболочкой первой части со второй частью так, чтобы оболочка формировала слой между первой частью и второй частью; и
(v) нагревания объединенных частей до получения продукта питания.
Нагревание на этапе (v) обычно является варкой или выпеканием, но также может быть жаркой или другими методами нагревания.
Типичными способами сушки являются сушка воздухом, вентиляция, вакуумная сушка или лиофилизация. В предпочтительном варианте осуществления изобретения эмульсию наносят на первую часть посредством распыления, но можно также нанести ее щеткой, или прессованием, или любым другим известным методом.
Осуществление изобретения
В общих терминах, настоящее изобретение относится к продукту питания, содержащему две части, имеющие различную активность воды, и влагоудерживающий барьер между двумя частями, для того, чтобы часть, предназначенная быть влажной, оставалась влажной, а часть, не предназначенная быть влажной, не становилась влажной. Влагоудерживающий барьер является устойчивым к нагреванию, так что он может выдерживать высокие температуры, связанные с варкой или выпеканием продукта питания.
Это достигается применением специфического типа эмульсии для формирования барьера. Было установлено, что эмульсия масло-в-воде хорошо работает, если эмульсия содержит масло или жир в водном матриксе, содержащем белковый материал, действующий в качестве эмульгатора. Белки являются поперечно-сшитыми, с получением сети в водной фазе, инкапсулирующей капельки масла. При удалении воды, когда эмульсию наносят в виде слоя на часть продукта питания, сеть дестабилизируется. Белковая сеть перестраивается с формированием слоев белкового материала, в то время как капельки масла сливаются и формируют более или менее непрерывный слой между внешними белковыми слоями. Этот многослойный барьер устойчив к последующему нагреванию.
Эмульгатор является биополимерным эмульгатором. В контексте настоящего изобретения «биополимерный» означает полимер, выработанный живым организмом. Типичные примеры включают белки и углеводы, такие как целлюлоза и производные целлюлозы.
Биополимерный эмульгатор предпочтительно является белком или белковой смесью. Белок может быть любым белком пищевого качества, таким как молочные и/или сывороточные белки, соевые белки, гороховые белки, казеинат, рисовый белок, кукурузный белок, картофельный белок, гороховый белок, белки снятого молока, а также их комбинации. В предпочтительном варианте осуществления белок является изолятом сывороточного белка или концентратом сывороточного белка.
«Изолят сывороточного белка» является изолятом, полученным из сыворотки, обычно путем ультрафильтрации, содержащим более 90% белка.
«Концентрат сывороточного белка» является сывороткой, высушенной до содержания влаги менее 10%, и, как правило, содержит 80-90% белка.
Предпочтительные молочные белки или фракции молочного белка включают, например, сывороточные белки, α-лактальбумин, β-лактальбумин, бычий сывороточный альбумин, кислый казеин, казеинаты, α-казеин и β-казеин.
Что касается сывороточных белков, источник белка может быть основан на кислой сыворотке, или сладкой сыворотке, или их смесях и может включать α-лактальбумин и β-лактальбумин в любых пропорциях. Белки могут быть интактными или по меньшей мере частично гидролизованными.
Количество биополимерного эмульгатора в барьере, как кажется, является важным. Барьер содержит максимум 4 масс. % белка. В предпочтительном варианте осуществления барьер содержит по меньшей мере 1 масс. % белка. В другом предпочтительном варианте осуществления барьер содержит 3-4 масс. % белка. Если в барьере присутствует слишком много эмульгатора, например 5 масс. % или больше, барьер теряет свою эффективность против миграции влаги из-за более высокого уровня гидрофобного материала в барьере, а также из-за того, что промежуточный масляный слой между наружными белковыми слоями, как обсуждалось выше, не формируется.
Биополимерный эмульгатор, например белковый материал, является поперечно-сшитым. Это достигается путем тепловой обработки, УФ-облучения, обработки высоким давлением, химической обработки или ферментативной обработки эмульсии перед нанесением эмульсии на одну часть продукта питания. Перекрестная сшивка необходима для обеспечения сети в барьере, способной к инкапсулированию капелек масла, а затем к перегруппировке или удалению воды до формирования промежуточного масляного слоя между внешними белковыми слоями.
Липид, используемый для приготовления эмульсии, может быть любым растительным маслом пищевого качества, или жиром, жидким или способным к ожижению при комнатной температуре. Примеры включают молочный жир, подсолнечное масло, рапсовое масло, оливковое масло, соевое масло, рыбий жир, льняное масло, сафлоровое масло, кукурузное масло, масло водорослей, хлопковое масло, пальмовое масло, пальмоядровое масло, кокосовое масло, масло виноградных косточек; ореховое масло, такое как масло лесного ореха, масло грецкого ореха, или масло другого ореха; арахисовое масло, масло рисовых отрубей, кунжутное масло, масло какао, сало, животный жир; фракции масла/жира, такие как лауриновая или стеариновая фракции; гидрированные масла, и их смеси, или их комбинации. В предпочтительных вариантах осуществления изобретения масло или жир является подсолнечным маслом или молочным жиром.
Капельки масла в эмульсии, как правило, имеют средний диаметр в диапазоне примерно от 0,1 до 100 мкм. Например, если эмульсию готовят с применением гомогенизатора, диапазон, как правило, составляет примерно от 1 до 10 мкм. Если эмульсию готовят с применением коллоидной мельницы, диапазон составляет, как правило, примерно 10 до 50 мкм.
Влагоудерживающий барьер из настоящего изобретения пригоден в любом продукте питания, имеющем более одной части, где предпочтительно предотвратить или свести к минимуму миграцию воды от одной части к другой. Имеется явное преимущество для потребителя в сохранении сухости или хрустящих свойств, например выпечки или бисквитного слоя продукта питания, и предотвращении миграции влаги из начинки, такой как заварной крем или фруктовая смесь, и размягчения выпечки или бисквитного слоя. Таким образом, изобретение применимо к любому продукту питания, где одна часть имеет низкую активность воды (сухая часть), а соседняя часть имеет более высокую активность воды (влажная часть).
Часть с низкой активностью воды (сухая) может, как правило, быть выпеченным или вареным тестом, крамблом, пирогом, блином, тортильей или коркой. Часть с более высокой активностью воды (влажная) может быть, как правило, сливками, заварным кремом, муссом, фруктами, овощами, мясом или рыбой.
Продукт питания из настоящего изобретения может быть приготовлен вначале путем получения эмульсии, нанесения эмульсии на одну часть продукта питания до получения оболочки на части продукта, сушки оболочки для удаления большей части, но не обязательно всей влаги, добавления второй части продукта и затем нагревания объединенных частей с получением продукта питания.
Эмульсию можно наносить в качестве непрерывного слоя на часть, например, путем распыления, нанесения кистью или штамповки.
Этап сушки можно проводить путем любой общеизвестной методики сушки, такой как сушка воздухом, вентиляция, вакуумная сушка, лиофилизация и т.д.
Нагревание продукта может быть стандартным методом варки, выпекания или жарки, включая применение обычных печей или микроволновых печей.
Продукт из настоящего изобретения демонстрирует резкое снижение миграции влаги из сырой начинки в корж по сравнению с другими известными способами. На эффективность барьера не влияет этап выпекания или варки, что показывает, что барьер является устойчивым к нагреванию. Кроме того, барьер демонстрирует хорошую эффективность против миграции влаги в течение нескольких месяцев, даже до 12 месяцев. Барьер из настоящего изобретения обладает дополнительным преимуществом в том, что можно применять масло или жир с низким содержанием насыщенных жирных кислот, таким образом, обеспечивая полезные для здоровья эффекты.
Любую ссылку на документы из предшествующего уровня техники в настоящем описании не следует рассматривать как признание того, что такой предшествующий уровень техники широко известен или составляет часть общего знания в данной области.
Как применяется в настоящем описании, термины «включает», «включающий» или подобные выражения не следует интерпретировать в исключительном или исчерпывающем смысле. Другими словами, они означают «включая, но не ограничиваясь».
Изобретение далее описано со ссылкой на следующие примеры. Необходимо понять, что заявленное изобретение не предназначено для какого-либо ограничения этими примерами.
Примеры
Пример 1 - Общие способы приготовления
Жир или масло эмульгируют в водном растворе биополимерного эмульгатора до получения эмульсии, содержащей 45-55 масс. % масла или плавленого жира. Эмульгирование проводят с применением коллоидной мельницы и/или гомогенизатора высокого давления. Параметры выбирают до получения капелек масла или жира размером от 0,1 микрон до 100 микрон.
Эмульсию нагревают до 80°С в течение 10 минут до достижения поперечной сшивки биополимера, инкапсулирующего капельки масла в эмульсии.
Эмульсию наносят в виде непрерывного слоя на одну часть продукта питания, например на верхнюю корку теста, путем распыления или с помощью щетки, а затем сушат (как правило, до содержания влаги ниже 5%) в печи в течение 5 минут при 145°С, или при более низких температурах в течение более продолжительного времени.
Наконец, добавляют влажную начинку или топпинг (с активностью воды до 0,99). Продукт выпекают в печи, а затем хранят.
Пример 2 - Эксперименты
Эксперименты проводили с применением способа из Примера 1. Эмульсию готовили в соответствии с рецептурой, приведенной ниже, а затем наносили на верхнюю корку предварительно выпеченного теста (активность воды 0,2). Тестировали барьер с толщиной 0,5 мм и 1,0 мм. Топпинг из заварного крема, смешанный с кусочками свежего яблока (активность воды 0,98), добавляли на верхнюю часть теста, покрытого барьером. Продукт выпекали в течение 40 минут при 200°С. После охлаждения продукт хранили при -18°С в течение нескольких месяцев и регулярно анализировали, чтобы определить, как долго можно сохранить хрустящие свойства печеного теста. Перед анализом продукты оттаивали при +5°С в течение периода 24 часов.
Рецептура эмульсии
Оборудование, использованное в процессе
а) Толщина барьера 1 мм (после сушки)
b) Толщина барьера 0,5 мм (после сушки)
Хотя изобретение описано в качестве примера, нужно понять, что вариации и модификации могут быть выполнены без отделения от объема изобретения, изложенного в формуле изобретения. Далее, если существуют известные эквиваленты специфических характеристик, такие эквиваленты включены, как если бы они специально упоминались в данном описании.