PL174586B1 - Sposób wytwarzania środka aromatyzującego - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania srodka aromatyzujacego, znamienny tym, ze a) poddaje sie fer- mentacji surowiec wysokobialkowy, stanowiacy gotowane, jadalne nasiona roslin straczko- wych, z udzialem szczepu Bacillus subtilis lub Bacillus natto, b) sporzadza sie mieszanine, zawierajaca sfermentowany surowiec, co najmniej jeden cukier redukujacy i wode, c) otrzy- mana mieszanine poddaje sie reakcji za pomoca ogrzewania, a nastepnie d) produkt reakcji su- szy sie. PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania środka aromatyzującego.

Bardziej szczegółowo, wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania środka aromatyzującego, obejmującego poddanie reakcji mieszaniny zawierającej źródło wolnych aminokwasów oraz co najmniej jeden cukier redukujący'.

Tradycyjny sposób wytwarzania źródła wolnych aminokwasów, prowadzący do otrzymania środka aromatyzującego na drodze reakcji z cukrem redukującym, to jest reakcji Maillard’a, opartyjest na hydrolizie, przeprowadzanej z udziałem stężonego kwasu solnego, surowca wysokobiałkowego, takiego jak na przykład, makuchy arachidowe czy sojowe.

W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4466986 (Nestec S.A.) opisano tego rodzaju sposób, obejmujący poddanie hydrolizatu frakcjonowaniu w kolumnie granulowanego węgla aktywnego. Dzięki selekcjonowaniu lub kalibrowaniu frakcji, jest możliwe uzyskanie źródła aminokwasów o smaku w pełni obojętnym, nie maskującym aromatu wydzielającego się następnie w trakcie zachodzenia reakcji Maillard’a.

Jednakże, zgodnie ze sposobami bardziej współczesnymi, woli się raczej stosować hydrolizę w formie łagodniejszej niż tradycyjna hydroliza przy użyciu stężonego kwasu solnego, a

174 586 mówiąc konkretniej, hydrolizę enzymatyczną. W tego rodzaju procesach występuje jednak pewien problem, który należy rozwiązać, polegający na tym, że otrzymany tak hydrolizat może odznaczać się smakiem gorzkim lub w pewien sposób specyficznym.

I tak, na przykład w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5141757 (Nestec S.A.) opisano sposób wytwarzania środka aromatyzującego, w którym to sposobie poddaje się wodną zawiesinę surowca wysokobiałkowego, takiego jak mączka z jadalnych nasion roślin strączkowych, hydrolizie z udziałem proteazy, po czym następują etapy dojrzewania i rafinacji z wykorzystaniem preparatu enzymatycznego otrzymanego z koji.

Celem niniejszego wynalazku było zapewnienie nowego sposobu wytwarzania środka aromatyzującego, obejmującego poddanie reakcji mieszaniny zawierającej źródło wolnych aminokwasów, uzyskane w wyniku fermentacji surowca wysokobiałkowego, który to sposób umożliwiałby otrzymanie produktu reakcji o miłym smaku i zapachu a mówiąc dokładniej, którego smak pozbawiony byłby jakiejkolwiek goryczy i który korzystnie miałby względnie obojętny zapach.

Sposób według wynalazku polega na tym, że a) poddaje się fermentacji surowiec wysokobiałkowy, stanowiący gotowane, jadalne nasiona roślin strączkowych, z udziałem szczepu Bacillus subtilis lub Bacillus natto, b) sporządza się mieszaninę, zawierającą sfermentowany surowiec, co najmniej jeden cukier redukujący i wodę, c) otrzymaną mieszaninę poddaje się reakcji za pomocą ogrzewania, a następnie d) produkt reakcji suszy się.

Jako jadalne nasiona roślin strączkowych, korzystnie stosuje się nasiona soi lub chleba świętojańskiego, które ewentualnie zostały obłuszczone i/lub rozdrobnione. Ugotowane jadalne nasiona roślin strączkowych korzystnie otrzymać można za pomocą gotowania ich w ciągu 40-60 minut lub moczenia w ciągu od 20 minut do 5 godzin w temperaturze 20-60°C, a następnie ogrzewania parą, korzystnie w autoklawie lub warniku taśmowym, w ciągu 2-30 minut w temperaturze 120-140°C. W rezultacie takiego postępowania otrzymuje się ziarno nie tylko ugotowane, ale także wyjałowione.

Wspomniane powyżej szczepy Bacillus subtilis lub Bacillus natto mogą być szczepami handlowymi, takimi jak szczepy powszechnie dostępne w Japonii, albo szczepami wyizolowanymi z produktów handlowych lub pochodzących z lokalnej wytwórczości wiejskiej, na przykład z wyrobów takich, jak dawadawa lub iru (z krajów afrykańskich leżących na południe od Sahary lub zachodnio-afrykańskich) albo natto (z Japonii, Chin, Tajwanu lub Tajlandii). Omawiane szczepy otrzymać można także z oficjalnych kolekcji, takich jak American Type Culture Collection (ATCC) w Stanach Zjednoczonych Ameryki albo Collection Nationale de Cultures de Microorganismes (CNCM) w Europie. Korzystnymi szczepami B. natto lub B. subtilis sąte szczepy, które wytwarzają względnie nieznaczną ilość kleistego śluzu, a jednocześnie zapewniają w skuteczny sposób zachodzenie hydrolizy oraz wysoką zawartość kwasu glutaminowego w utworzonym hydrolizacie. Przede wszystkim, ułatwia to przepompowywanie i transport produktu w przypadku prowadzenia procesu wytwórczego w skali przemysłowej.

Kulturę szczepów, o których mowa lub zakwas wytworzyć można na przykład w sposób polegający na prowadzeniu hodowli tych drobnoustrojów w warunkach napowietrzania (0,01-0,5 obj./obj./min.) w ciągu od 10 godzin do 3 dni, w temperaturze 35-45°C, w środowisku wodnym zawierającym 1 -5% mączki sojowej, 0,5-3% ekstraktu słodowego i do 0,6% ekstraktu drożdżowego.

Surowiec wysokobiałkowy, korzystnie w stanie wilgotnym i rozdrobnionym, poddaje się fermentacji w sposób obejmujący zaszczepienie surowca hodowlą danego szczepu, użytą w ilości 0,5-2,0% objętościowych, zawierając ą5.10⁷ - 10⁹przetrwalników tego szczepu/ml, a następnie samą fermentację w warunkach napowietrzania powietrzem wilgotnym, a w szczególności powietrzem nawilżonym aż do stopnia nasycenia, w ciągu 1-7 dni, w temperaturze 30-45°C.

Sfermentowany surowiec wysokobiałkowy może odznaczać się charakterystycznym zapachem natto lub dawadawa. Zapach ten może być związany z obecnością w sfermentowanym surowcu takich kwasów tłuszczowychjak na przykład kwas 2-metylobutanowy i kwas 3-metylobutanowy, które wywodząsię z rozkładu aminokwasów, odpowiednio izoleucyny i leucyny; tego rodzaju interpretacja nie ma na celu jakiegokolwiek ograniczenia wynalazku.

174 586

Przyczyną tego jest, jak stwierdzono zgodnie z niniejszym wynalazkiem, bardzo wyraźna współzależność intensywności charakterystycznego zapachu natto i dawadawa i łącznego stężenia obu tych kwasów, występująca w sfermentowanym surowcu wysokobiałkowym. Nieoczekiwanie stwierdzono, że intensywność tego charakterystycznego zapachu i stężeniu obu tych kwasów ulegają znacznemu obniżeniu (na przykład, zmniejszenie stężenia o około 40 -60%, w przeliczeniu na suchą substancję sfermentowanego surowca) w trakcie przeprowadzania następnych etapów procesu prowadzonego sposobem według wynalazku. Tym niemniej jednak mogą one pozostać na ciągle jeszcze wysokim poziomie w produkcie końcowym (na przykład łączne stężenie około 1600-2100 ppm w przeliczeniu na suchąsubstancj ę sfermentowanego surowca).

Nieoczekiwanie stwierdzono, że dla otrzymania sfermentowanego surowca odznaczającego się zapachem względnie obojętnym, różniącym się od charakterystycznego zapachu natto lub dawadawa, z którego to surowca można otrzymać produkt reakcji o miłym smalcu, a mówiąc konkretniej o smaku mięsa bez towarzyszącego mu zbyt wyraźnego zapachu natto lub dawadawa, wystarczy dodać do wysobiałkowego surowca, jeszcze przed fermentacją 0,5-5% wagowych węglowodanu, a w szczególności glukozy i/lub sacharozy albo źródła węglowodanu, a w szczególności mączki ryżowej lub słodu jęczmiennego, przyswajalnego przez drobnoustroje użytego szczepu.

Osiągnięcie takiego efektu możliwe jest dlatego, że jak stwierdzono w ten właśnie sposób można znacząco obniżyć stężenie kwasu 2-metylobutanowego i 3-metylobutanowego w sfermentowanym surowcu, a przez to zmniejszyć je do współmiernego z tym poziomu w produkcie końcowym.

Proces fermentacj i można przeprowadzić na przykład na tacach na płycie z wywierconymi otworami lub w urządzeniu przemysłowym takim jak na przykład aparat znany w Japonii pod nazwą “maszyna koji”.

Korzystnie, zwłaszcza gdyjako surowiec wysokobiałkowy stosuje się zmielone ziarno soi, sfermentowane ziarno, przed sporządzeniem mieszaniny, która ma zostać poddana reakcji zawiesza się w wodzie, zawierającej 15-19% wagowych chlorku sodowego. W tych warunkach, sfermentowane ziarno można przetrzymywać bezjakiegokolwiek niebezpieczeństwa zachodzenia w dalszym ciągu procesu fermentacyjnego w sposób niekontrolowany, a także przy zmniejszonym ryzyku zanieczyszczenia przez inne drobnoustroje.

Mieszanina sporządzana w celu przeprowadzenia wspomnianej powyżej reakcji, korzystnie stanowi mieszaninę o zawartości wody wynoszącej 35-55% oraz (w % wagowych w przeliczeniu na suchą substancję) 24-97% sfermentowanego surowca, 2-40% chlorku sodowego,

1-4% dodanego cukru redukującego, 0-2% substancji zawierającej siarkę, 0-15% glutaminianu monosodowego i 0-15% sacharozy.

Wprowadzenie ostatnich czterech spośród wyżej wymienionych składników mieszaniny przewidziane jest w tym przypadku, gdy zachodzi potrzeba dostarczenia środka aromatyzującego według wynalazku, zdolnego do nadania smaku przypominającego smak mięsa, wzmocnienia aromatu i/lub dopełnienia aromatu. Jako substancję zawierającą siarkę można wybrać z grupy obejmującej na przykład cysteinę, cystynę, metioninę, tiaminę i ich mieszaniny.

Dodanie chlorku sodowego w znaczniejszej ilości, np. 30 -40%NaCl, dlatego jest korzystne, że niezależnie od spodziewanego wpływu na organoleptyczne zrównoważenie, które środek aromatyzujący zdolny jest nadać, prowadzi także do nieoczekiwanego skutku, jakim jest ułatwienie wysuszenia produktu reakcji.

Mieszaninę poddaje się reakcji przez ogrzewanie w ciągu od 1 minuty do 4 godzin w temperaturze 80 -150°C, przy czym względnie krótki czas prowadzenia reakcji odpowiada względnie wysokiej temperaturze i na odwrót. Godny polecenia zespół odnośnych wartości pośrednich, to na przykład temperatura 100°C utrzymywana w ciągu 3 godzin.

W korzystnym wariancie sposobu według wynalazku mieszaninę poddaje się reakcji ogrzewającjąw ciągu 1 -40 minut, w temperaturze 120-150°C. Uzyskuje się w ten sposób nieoczekiwany skutek chemicznego i bakteriologicznego wyjałowienia produktu reakcji jednocześnie.

174 586

Następnie produkt reakcji korzystnie suszy się aż do osiągnięcia zawartości szczątkowej wilgoci wynoszącej 2% lub mniej.

Etapy reakcji i suszenia przeprowadza się w dwóch oddzielnych aparatach, a dokładniej w autoklawie lub warniku taśmowym oraz w suszarce próżniowej.

Następnie otrzymaną tak zbitą masę rozdrabnia się lub miele, na przykład w młynie młotkowym. Etapy reakcji i suszenia można także przeprowadzić z zastosowaniem gotowania połączonego z wytłaczaniem w wytłaczarce dwuśrubowej, przy czym otrzymaną rozciągniętą wstęgę starannie rozdrabnia się lub, na przykład, miele.

Środek aromatyzujący wytworzony sposobem według wynalazku można stosować do nadawania aromatu, a w szczególności do nadawania smaku przypominającego smak mięsa, rozmaitym potrawom, przy czym można go używać osobno, albo łączyć z innymi składnikami w celu sporządzenia na przykład sosów lub zup.

Sposób wytwarzania środka aromatyzującego według wynalazku ilustrują następujące przykłady, w których udziały procentowe podanojako wagowe,jeżeli tego inaczej nie zaznaczono.

Przykładl . W celu otrzymania kultury lub zakwasu B. natto sporządza się podłoże hodowlane zawierające 4% nieodtłuszczonej mączki sojowej, 2% ekstraktu słodowego, 0,5% ekstraktu drożdżowego i 93,5% wody, po czym wyj aławia sięje w ciągu 15 minut w temperaturze 125°C i posiewa 1% inokulum zawierającego 5.10⁸/ml przetrwalników szczepu B. natto, wyizolowanego z natto produkcji rzemieślniczej z Japonii. Następnie inkubuje się cały materiał w ciągu 24 godzin w temperaturze 40°C przy mieszaniu i napowietrzaniu wynoszącym 0,2 obj. powietrza/objętość podłoża/minutę.

Nieobłuszczone ziarno soi miele się w młynie młotkowym, aż do uzyskania cząstek o średniej wielkości 3,6 mm. Następnie zmielone ziarno soi poddaje się moczeniu w takiej samej objętości wody w ciągu 30 minut, w temperaturze 60°C, po czym gotuje i wyjaławia w warniku taśmowym w ciągu 4 minut, w temperaturze 130°C, a następnie ochładza do temperatury 40°C. Następnie masę ziarna zaszczepia się w sposób polegający na opryskaniujej od góry, przy wylocie z warnika taśmowego, 1% obj. hodowli wytworzonej sposobem powyżej opisanym, zawierającej 5.10⁸ przetrwalników B. natto/ml. Zaszczepione ziarno rozprowadza się w maszynie koji z utworzeniem warstwy o grubości 40 cm i pozostawia w celu sfermentowania na 3 dni, przy napowietrzaniu zapewnionemu przez przepuszczanie przez tę warstwę powietrza o temperaturze 40°C, nawilżonego do stanu nasycenia.

Temperaturę ugotowanego ziarna podwyższa się do około 45°C między czwartąa ósmągodziną fermentacji. Aby zatrzymać dalszy wzrost temperatury, zwiększa się ilość przepuszczanego przez warstwę powietrza i ilość tę utrzymuje się na podwyższonym poziomie do końca pierwszych 24 godzin trwania procesu, po czym temperatura wraca do około 41°C i wtedy natężenie przepływu powietrza ustala się na poziomie początkowym. W trakcie procesu fermentacyjnego, zawartość suchej substancji w gotowanym ziarnie stopniowo zwiększa się od około 50% do około 63,5%.

Po zakończeniu fermentacji, sfermentowane ugotowane ziarno wykazuje zawartość azotu ogólnego 4,3%, azotu aminowego 1,0% (to znaczy, w przybliżeniu, 6,25% aminokwasów i/lub peptydów, włącznie z 1,04% kwasu glutaminowego), oraz 1,04% cukrów redukujących, które obecne są w ilości względnie dużej i są szczególnie korzystne z punktu widzenia praktycznego zastosowania sposobu według niniejszego wynalazku.

Następnie miesza się ze sobą36,2% sfermentowanego ziarna, 29,2% wody, 0,9% ksylozy, 19,7% chlorku sodowego, 0,9% cysteiny, 6,6% glutaminianu sodowego i 6,5% sacharozy.

Tak otrzymana mieszanina zawiera 42,76% wody i (w % wag. w przeliczeniu na suchą substancję) 39,8% suchej substancji sfermentowanego ziarna, w tym 0,65% cukrów redukujących,

I, 5% ksylozy, 34,4% chlorku sodowego, 1,5% cysteiny, 11,4% glutaminianu monosodowego i

II, 4% sacharozy.

174 586

Mieszaninę tę poddaje się reakcji w podwyższonej temperaturze (100°C) w ciągu 3 godzin, w tanku z podwójnym płaszczem. Następnie mieszaninę suszy się w temperaturze 95°C pod zmniejszonym ciśnieniem (15 hPa), aż do osiągnięcia zawartości suchej substancji 1,5%, po czym rozdrabnia z utworzeniem proszku.

W tak wytworzonym środku aromatyzuj ącym zawartość wody wynosi 2%, a łączna zawartość kwasu 2-metylobutanowego i 3-metylobutanowego 1865 ppm, w przeliczeniu na ciężar suchej substancji w sfermentowanym ziarnie.

W celu dokonania smakowej oceny środka aromatyzującego, w litrze wrzącej wody rozpuszcza się 5 g próbkę z dodaniem 5 g chlorku sodowego. Tak aromatyzowana woda ma miły smak, wolny od jakiejkolwiek goryczy, przypominający smak rosołu mięsnego, wzmocniony charakterystycznym zapachem natto.

Przykładu. Powtarza się sposób postępowania opisany w przykładzie I, z tą różnicą, że mieszaninę poddaje się reakcji w autoklawie w ciągu 40 minut, w temperaturze 120°C.

Wytworzony tak środek aromatyzującyjest zdolny do nadawania takich samych właściwości organoleptycznych jak środek wytworzony sposobem opisanym w przykładzie I, ale odznacza się przy tym wyjątkowymi właściwościamijeśli chodzi o przechowalność, a to dzięki temu, że produkt ten, we wspomnianych warunkach prowadzenia reakcji, został także wyjałowiony chemicznie i biologicznie.

Przykład III. Powtarza się sposób postępowania opisany w przykładzie I, z tą różnicą, że mieszaninę zaszczepia się hodowlą B. subtilis, wyprowadzoną ze szczepu wyizolowanego z dawadawy, wyrobu pochodzącego z lokalnej wytwórczości wiejskiej.

Ocena smakowa, dokonana w tych samych warunkach jakie opisano w powyższym przykładzie I, wykazała, że wytworzony środek aromatyzujący ma miły smak, wolny od jakiejkolwiek goryczy, przypominający smak rosołu mięsnego, wzmocniony charakterystycznym smakiem dawadawy.

Przykład IV Ziarno gotuje się i poddaje fermentacji w taki sam sposób, jaki opisano w przykładzie I.

Miesza się ze sobą 44% sfermentowanego ziarna 40% wody i 16% chlorku sodowego. Utworzoną zawiesinę można przetrzymywać w ciągu tygodnia, w temperaturze otoczenia, bez ulegania jakiejkolwiek istotnej modyfikacji bakteriologicznej lub organoleptycznej.

Miesza się ze sobą78,8% zawiesiny wodnej, 0,8% ksylozy, 6,8% chlorku sodowego, 0,8% cysteiny, 6,4% glutaminianu sodowego i 6,4% sacharozy. Tak utworzona mieszanina zawiera 44,33% wody, a skład jej suchej substancji jest podobny do składu suchej substancji mieszaniny otrzymanej zgodnie ze sposobem postępowania opisanym w powyższym przykładzie I.

Sporządzonąmieszaninę poddaje się reakcji w autoklawie w ciągu 40 minut, w temperaturze 120°C, po czym suszy i rozdrabnia z utworzeniem proszku.

Ocena smakowa, dokonana w tych samych warunkach jakie opisano w powyższym przykładzie I, wykazała, że wytworzony środek aromatyzujący ma miły smak, wolny od jakiejkolwiek goryczy, przypominający smak rosołu mięsnego, wzmocniony charakterystycznym zapachem natto.

PrzykładV. Powtarza się sposób postępowania opisany w przykładzie IV, z tąróżnicą, że do ziarna, przed fermentacją, wprowadza się, w niewielkim udziale procentowym, węglowodan lub przyswajalne źródło węglowodanu (1 % glukozy), w celu osłabienia w produkcie końcowym charakterystycznego zapachu natto.

W poniższej tabeli przedstawiono łączną zawartość kwasu 2-metylobutanowego i 3-metylobutanowego oraz intensywność zapachu natto, wydzielanego przez środki aromatyzujące wytworzone zgodnie ze sposobami postępowania opisanymi w przykładach IV i V (oprócz ich smaku mięsa), w sposób umożliwiający porównanie tych związków.

174 586

Tabela

Przykład nr	Dodany węglowodan	Kwas 2- i 3-metylobutanowy (ppm)	Zapach natto
IV		1865	Charakterystyczny
V	1% glukozy	746	Znacznie osłabiony

Wyniki przedstawione w powyższej tabeli wykazują, że sposób według wynalazku umożliwia wytworzenie środka aromatyzującego zdolnego do nadania miłego smaku, a w szczególności smaku mięsa, wolnego odjakiejkolwiek goryczy oraz, jeżeli jest to pożądane, wzmocnionego w regulowanym zakresie zapachem natto lub dawadawy.

174 586

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania środka aromatyzującego, znamienny tym, że a) poddaje się fermentacji surowiec wysokobiałkowy, stanowiący gotowane, jadalne nasiona roślin strączkowych, z udziałem szczepu Bacillus subtilis lub Bacillus natto, b) sporządza się mieszaninę, zawierającą sfermentowany surowiec, co najmniej jeden cukier redukujący i wodę, c) otrzymaną mieszaninę poddaj e się reakcji za pomocąogrzewania, a następnie d) produkt reakcji suszy się.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako nasiona jadalnych roślin strączkowych stosuje się nasiona soi Iub chleba świętojańskiego, ewentualnie obłuszczone i/lub rozdrobnione, a zwłaszcza zmielone.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że surowiec wysokobiałkowy zaszczepia się hodowlą użytą w ilości 0,5-2,0% objętościowych, zawierającą 5.10⁷ - 10⁹ przetrwalników wymienionego szczepu/ml, po czym pozostawia w celu sfermentowania na okres 1-7 dni, w temperaturze 30-45°C, przy napowietrzaniu wilgotnym powietrzem.
4. 4. Sposób według zastrz.1, znamienny tym, że do nasion, przed fermentacją, wprowadza się, w ilości 0,5-5% wagowych węglowodan, w szczególności glukozę i/lub sacharozę, albo źródło węglowodanu, zwłaszcza mączkę ryżową Iub słód jęczmienny, przyswajalne przez wymieniony drobnoustrój.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przed sporządzeniem poddawanej reakcji mieszaniny, sfermentowane ziarno zawiesza się w wodzie zawierającej 15- 19% wagowych chlorku sodowego.
6. 6. Sposób według zastrz.1, znamienny tym, że sporządza się mieszaninę zawierającą 35-55% wody oraz w % wagowych w przeliczeniu na suchąsubstancję, 24-97% sfermentowanego surowca, 2-40% chlorku sodowego, 1-4% dodanego cukru redukującego, 0-2% substancji zawierającej siarkę, 0-15% glutaminianu monosodowego i 0-15% sacharozy.
7. 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszaninę poddaje się reakcji w temperaturze 80- 150°C, korzystnie w temperaturze 120-150°C, w ciągu od 1 minuty do 4 godzin, korzystnie w ciągu 1-40 minut.
8. 8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że produkt reakcji poddaje się suszeniu aż do osiągnięcia zawartości szczątkowej wody wynoszącej 2% Iub mniej.