Ароматические вещества

1) Теория запаха. 2) Эфирные масла, углекислотные экстракты, эссенции и ванилин. Химический состав, физико-химические свойства и органолиптические показатели. 3) Растворимость в воде и водно-спиртовых растворах.

Теория запаха. Известно более 3 млн органических соединений, но только более 400 тыс из них обладают запахом. Запах зависит от структуры молекул (величины, формы, числа функциональных групп). Однако известны соединения, имеющие сходное строение, но различающиеся по запаху и наоборот. Количество запахов, воспринимаемых человеком, очень велико. По предложению Дж. Эмура за основные (первичные) принимают следующие семь запахов: камфорный, мускусный, цветочный, мятный, эфирный, острый, гнилостный. Все остальные запахи рассматривают как их сочетание.

При оценке запаха пищевых продуктов различают четыре группы веществ: специфические или основные, обуславливающие запах; неспецифические или вспомогательные, усиливающие основной запах или придающие ему дополнительный оттенок; нейтральные, не оказывающие существенного влияния на запах; отрицательно действующие, ухудшающие запах.

Различные вещества имеют неодинаковый порог чувствительности, под которым понимают минимальную концентрацию вещества, способную вызвать ощущение его. Величина, обратная порогу чувствительности, называется степенью чувствительности. Порог чувствительности зависит от природы пахучего вещества, растворителя и присутствия других веществ.

Эфирные масла, углекислотные экстракты, эссенции и ванилин. Химический состав, физико-химические свойства и органолиптические показатели. Для придания б/а и слабоалкогольным напиткам характерного аромата используют ароматизаторы и ароматические настои, представляющие собой растворы ароматических веществ в этиловом спирте, либо 1,2-пропиленгликоле, триацетине или комбинации с водой и между собой. Ароматизаторы в напитках применяют с целью придать, усилить, модифицировать, а также стандартизировать аромат. В настоящее время в качестве компонентов, придающих аромат, используют натуральные экстракты и настои, плодово-ягодные соки, натуральные и идентичные натуральным и искусственные ароматизаторы с различными ароматами.

Натуральные – это ароматизаторы с применением компонентов исключительно натурального происхождения или выделенных из натурального сырья с помощью физических (прессование, дистилляция, концентрирование) или биотехнологических методов. В зависимости от способа получения ароматические вещества различают на ароматизаторы и настои. Натуральные ароматизаторы получают растворением природных ароматических веществ, содержащихся в плодах, в соответствующих растворителях. Например, цедру свежих цитрусовых плодов заливают водноспиртовым раствором, экстрагируют ароматические вещества и отгоняют их вместе со спиртом под вакуумом.

Спиртовые цитрусовые настои приготавляют путем экстрагирования эфирного масла из цедры лимона, апельсина водноспиртовым раствором. Вакуум-дистиляция при получении настоев не применяется. Обычно для получения настоев применяют метод противоточной экстракции.

Идентичные натуральным – это ароматизаторы с применением компонентов, идентифицированных в натуральных пищевых продуктах, но полученных методом химического синтеза. Они имеют преимущества перед натуральными, заключающееся в большем разнообразии, чистоте и постоянстве качественных характеристик, широкой сырьевой базе, значительно меньшей стоимости. Они могут быть безвреднее натуральных. Это ароматизаторы: абрикос, ананас, барбарис, кофе, какао, коньяк и др.

Искусственные – это ароматизаторы, в состав которых входит хотя бы одно синтетическое соединение, не идентифицированное до настоящего времени в натуральных продуктах. Их получают растворением ароматических веществ в растворителе, например, этилбутират для ананасного или этилформиат для ромового.

На 1 дм³ готового напитка расходуется примерно 0,5-1,5 г ароматизатора, а эфирных масел 0,01-0,5 г.

Срок годности ароматизаторов 6-30 мес, а натуральных эфирных масел до 12 мес. Хранят их при t от -5 до +15ºС.

При использовании ароматизаторов в напитках следует учесть, что с целью улучшения органолептических свойств напитка для каждого ароматизатора требуется соблюдать определенные пропорции сахара и кислоты, а для слабоалкогольных напитков и содержание спирта. При использовании сахарозаменителей следует учесть, что ароматизаторы могут как маскировать их неприятный вкус, так и усиливать его.

Эфирные масла – бесцветная, желтая, зеленая или бурая жидкость с удельной массой меньше 1. Окисляются они по действием света и О₂, изменяя аромат и цвет. Количество и стойкость масел зависят от содержания в нем терпенов, которые в процессе производства и при хранении могут разлагаться, образуя вещества с неприятным запахом. Лучше использовать эфирные масла, не содержащие терпенов.

Содержание эфирных масел в растениях различно, в цветках розы – 0,07%, в почках гвоздики – 20-22%. Их извлекают экстракцией растворителями, отгонкой или холодным прессованием.

Эфирные масла паровой перегонки получают отгонкой их под вакуумом, при атмосферном давлении, с перегретым паром, этиловым спиртом и др. Метод перегонки с водяным паром самый распространенный.

Большинство экстракционных масел выше по качеству, чем полученных паровой отгонкой. В качестве растворителей используют этиловый спирт, ацетон, дихлорэтан, гексан и др. Некоторые из них токсичны. Поэтому предпочтительней проводить экстракцию сниженными газами, получая СО₂-экстракт. Эта схема включает очистку сырья от примесей, дробление и лепесткование, экстракцию сжиженным СО₂, дистилляцией мисцеллы (смесь сырья и экстрагента) с получением СО₂-экстракта, его фильтрованием и фасованием.

Эссенции – вводно-спиртовые растворы сложных композиций, в состав которых входит до 150 и выше компонентов, полученных химическим синтезом.

Натуральные эссенции из цитрусовых приготавливают растворением природных эфирных масел.

Основой синтетических эссенций составляют сложные эфиры – масляно-этиловый с ароматом ананаса, уксусноизоамиловый с ароматом груши, муравьиноэтиловый с ароматом рома. Кроме сложных эфиров в состав эссенций входят ненасыщенные оксикислоты, лактоны этих кислот и производные ненасыщенных фенолов (ванилин).

Ванилин получают синтетическим способом из спирта гваяколы введением альдегидной группы или окислением лигносульфанатом, который содержится в сульфитных щелочах.

Хранят эссенции без доступа воздуха, света (воздушное окисление) в стекле 6 мес. Вносят в купаж в виде раствора 1:10, т.е. 1 кг эссенции на 10 л спирта.

Растворимость в воде и водно-спиртовых растворах. Растворимостью называют способность вещества растворяться в том или ином растворителе. По растворимости в воде вещества подразделяют на растворимые (растворимость свыше 1 г в 100 г воды), малорастворимые (0,1-1 г в 100 г воды), практически нерастворимые (менее 0,1 г в 100 г воды). Этиловый спирт является растворителем с сильно выраженными полярными свойствами, диэлектрическая постоянная его очень велика (е=27,0). Вследствие сильно выраженных полярных свойств он во всех соотношениях смешивается с водой и обладает способностью растворять многие органические вещества, в том числе и компоненты эфирных масел.

Пищевые кислоты

Лимонная и уксусная кислота. Требования ГОСТов и назначении. Приготовление водных растворов кислоты.

В б/а производстве широко используют органические пищевые кислоты: лимонную, молочную, виннокаменную (винную), уксусную, аскорбиновую, сорбиновую, а также неорганическую ортофосфорную.

Лимонную кислоту добавляют к б/а напиткам для придания кислого вкуса, молочная кислота используется только для приготовления кваса, винная для сухих напитков. Ортофосфорную кислоту используют для замены не более 50% лимонной кислоты, а также для приготовления напитков Пепси-Кола и Фанта. Уксусную кислоту используют для приготовления напитка Любительский острый. Аскорбиновой кислотой витаминизируют напитки, сорбиновой – повышают их стойкость.

В случае замены кислоты исходят из того, что 1 г безводной лимонной кислоты заменяют (в пересчете на 100%-ые) 1,17 г винной, 1,4 г молочной, 0,766 г ортофосфорной, 1,047 г яблочной.

Лимонную кислоту С₆H₈O₇хH₂O получают брожением растворов свеклосахарной мелассы плесневым грибом Aspergillus niger. Она представляет собой белые или бесцветные кристаллы, в которых должно содержаться не менее 99,5% лимонной кислоты, не более 0,01% серной кислоты для высшего сорта, 0,03% для 1 сорта и не более 0,00007% мышьяка. Водный раствор должен быть прозрачным. В производстве напитков применяют лимонную кислоту только высшего и 1 сорта. Растворимость ее в воде (в г в 100 г воды) зависит от температуры:

Температура воды в °С
Количество кислоты в г, растворяющееся в 100 г воды

Молочную кислоту CH₃CHOHCOOH (альфаоксипропионовую) получают сбраживанием сырья, содержащего углеводы, молочнокислыми бактериями Lactobacillus Delbruckii. В производстве напитков используют молочную кислоту высшего, 1 и 2 сортов, в которой содержется молочной кислоты самой не менее 37,5 и 35% и золы не более 0,6, 1, 4%. По внешнему виду молочная кислота должна быть прозрачной, без осадка и неприятного запаха.

Виннокаменную HOOC(CHOH)₂COOH или винную получают из отходов виноделия. По внешнему виду это бесцветные кристаллы или белый порошок. При растворении в воде она образует прозрачный кислый раствор без запаха. Выпускается кислота марки А и Б. Содержание винной кислоты в кристаллах марок А и Б должно быть не менее 99%, серной кислоты не более 0,03 и 0,05%, золы не более 0,3% и 0,5%, мышьяка не более 0,00007 и 0,00014%, меди не более 0,0001 и 0,00036%. Фасуют кислоту в бумажные и тканевые мешки, ящики из гофрированного картона. Хранят на стеллажах или поддонах при относительной влажности воздуха не более 65%.

Ортофосфорная кислота H₃PO₄ марки А – пищевая, используют для приготовления напитков, содержит не менее 73% H₃PO₄. Примесей должно быть не более: хлоридов 0,005%, сульфатов 0,02%, нитратов 0,0003%, железа 0,005%, тяжелых металлов 0,0005%, мышьяка 0,0003%. Фасуют кислоту в стеклянные бутылки, а также в специальые цистерны. Она обладает свойством замедлять развитие микроорганизмов.

Аскорбиновая кислота C₆H₈O₆ синтезируется из глюкозы. По внешнему виду это кристаллический порошок белого цвета, кислый, без привкуса и запаха. Массовая доля аскорбиновой кислоты должна составлять не менее 99%, золы и влаги не более 0,01%, солей тяжелых металлов не более 0,001%

Кислота уксусная пищевая CH₃COOH прозрачная, бесцветная жидкость концентрацией 70, 80, 98%, нелетучего остатка в ней не более 0,01%. Фасуют кисоту в стеклянные бутылки по 20, 25, 30, 40 дм³.

Сорбиновая кислота CH₃(CH)₄COOH – кристаллический порошок белого или желтоватого цвета с легким характерным запахом. Обладает свойством замедлять развитие микроорганизмов.

Красители

Назначение красителей. Синтетические красители: индигокармин и тартазин. Натуральные красители: черничный, эно-краситель, красный пищевой из брусники или свеклы, кармин, колер. Способы получения пищевых красителей.

Для придания цвета в б/а и слабоалкогольные напитки добавляют натуральные красители: колер, экстракты из выжимок смородины, красного винограда, черники, вишни и синтетические (татразин, индигокармин)

В основном применяют натуральные красители. Их выделяют из природного раститеольного сырья. Красную, желтую и оранжевую окраску придают каратиноиды (Е160, Е161), которые получают из природного сырья или синтезируют.

Природный зеленый краситель – хлорофилл менее стойкий, чем химически модифицированный, в котором исходный магний заменен медью.

Природные и химически-модифицированные красители не стойки и изменяют интенсивность цвета в зависимости от кислотности, температуры, действия воздуха, подвержены также микробиологической порче.

В ликероводочном производстве применяют натуральный эно-краситель из виноградных выжимок, цвет изменяется в зависимости от рH 2-7,5 от красного (кислая среда) до синего – 7,5. Получают обработкой выжимок водным 0,5% раствором сернистого ангедрида, затем экстракт десульфитируют, сбраживают, фильтруют, очищают от минеральных веществ с помощью ионообменных смол и концентрируют под вакуумом. Содержание СВ не менее 30%, красящих веществ не менее 50 г/кг.

Красный пищевой краситель получают также, смешиванием их составных частей из свеклы, черной бузины – представляют собой порошки, используют при pH=4,5-5,5.

Красный краситель карамин – субстанция-матрица – караминовая кислота, которая содержится в высушенных насекомых – кошенид – на кактусах в Америке. Краситель получают двумя настаиваниями: извлекают краситель при настаивании вводно-спиртового раствора крепостью 50% втечении 5 суток, соотношение сырья к раствору 1:20, отделяют настой 1-го слива и вносят такое же количество нового раствора крепостью 45%, выдерживают 5 суток.

Колер – натуральный краситель, который получается при высокой температурной обработке сахара. Для этого в колероварочный котел, который оборудован электрическим электрообогревом, вносят 1-2 части воды от массы загружаемого сахара, затем вносят сахар и при постоянном перемешивании смеси повышают t до 165ºС, и выдерживают до тех пор, пока сахар не приобретет темно-бурую окраску, вносят 8% воды от массы сахара и продолжают нагрев до 180-200ºС. При этой температуре происходит карамелизация сахара. При карамелизации сахарозы происходит ее дегидратация, образование оксиметилфорфурола, летучих и нелетучих кислот, может образоваться ацетон. Выход колера 105% к массе сахара, СВ 68-72%.

Синтетические красители часто используются в безалкогольной промышленности, редко в ликероводочном производстве. Тартразин – желто-оранжевый порошок с содержанием красителя более 85%, растворим в воде, вводно-спиртовых растворах. Его формула – тринатриевая соль 3-карбокси-5-окси-1-сульфофенил-4-сульфофенил-азопиразол.

Индигокармин (синего цвета) – натриевая соль дисульфаиндиговой кислоты, не растворяется в воде и плохо в вводно-спиртовом растворе, содержит до 98% красителя, растворяют в горячей воде в соотношении 1:40.

В настоящее время разрешены к применению синтетические красители: желтые – тартаразин, оранжевый краситель – желтый солнечнозакатный, красный – кармуазин, синий – индигокармин, зеленый – зеленый S, фиолетовый – черный блестящий.

По химической природе они разделяются на 5 классов: азокрасители – тартаразин, желтый «солнечный закат», кармуазин, черный блестящий; триарилметановые – синий патентованный, синий блестящий, зеленый S; ксантановый – эритрозин; хинолиновый – желтый хинолиновый; индиговый – индигокарамин.

Разработаны комбинированные (смесевые) красители, позволяющие получить любой необходимый оттенок цвета.

Красители бываю порошкообразные или гранулированные. Срок их хранения 1,5-3 года в герметичной упаковке.