6.1.1. Сырье для получения ароматизаторов

Современная рецептура ароматизатора – это сложная концент-рированная смесь индивидуальных ингредиентов натурального и (или) искусственного происхождения в заданном соотношении, растворенная в инертном растворителе или нанесенная на инертный носитель. В состав ароматизатора могут входить эмульгаторы, стабилизаторы, загустители, красители.

В рецептурах ароматизаторов используют только компоненты, включенные Европейским Советом в список разрешенных душистых веществ или входящие в список Ассоциации изготовителей ароматизаторов и экстрактов США (FEMA-Gras).

В настоящее время для выпуска ароматизаторов применяют около 2000 наименований вкусоароматических компонентов, которые по способу их получения делятся на натуральные и искусственные. Большая их часть (около 1,5 тыс.) приходится на долю веществ, полученных методами органического синтеза. Это различные алифатические и ароматические альдегиды, кетоны, лактоны, ацетали, сложные эфиры, спирты, фураны, пиразины и другие соединения.

Натуральные компоненты ароматизаторов – это эфирные масла, олеорезины, терпены, дистилляты, экстракты и вытяжки из растений и животных, которые получают при переработке натурального сырья (плодов, листьев, цветов, корней, коры и т. д.) путем применения физических и механических методов, а также вкусоароматические вещества, полученные методами биотехнологии.

В качестве потенциальных источников натуральных компонентов ароматизаторов разрешено использовать более 400 наименований.

Способ получения вкусоароматического вещества влияет на его статус. Так, цитраль, выделенный из лемонграсового масла дистилляцией или через бисульфитное соединение, считается натуральным вкусоароматическим веществом, а цитраль, полученный из линалоола, содержащегося в кориандровом масле (частичным синтезом), или из ацетилена, ацетона и изопрена (полным синтезом), является синтетическим вкусоароматическим веществом.

Экстракты растительного сырья получают извлечением вкусоароматических веществ из сырья различными растворителями. Наиболее распространенными являются водно-спиртовые растворители. Экстракты, полученные при помощи органического растворителя или смеси органических растворителей, называют олеорезинами. Экстрагенами могут быть и сжиженные пищевые газы, среди которых предпочтение имеет диоксид углерода, проявляющий свойства неполярного селективного растворителя. Получаемые CO₂-экстракты, наряду с сохранением естественного аромата, обогащены ценными биологически активными веществами и обладают бактерицидными свойствами. Однако на сегодняшний день CO₂-экстракты в производстве ароматизаторов не получили широкого применения.

Дистилляты получают путем перегонки при атмосферном давлении летучих веществ растительного сырья, предварительно выдержанного в водно-спиртовом растворителе. При этом испаряющиеся летучие компоненты удаляются вместе с парами. Параметры перегонки зависят от специфики используемого сырья.

В производстве ароматизаторов достаточно широко используют эфирные масла. Они представляют собой многокомпонентные жидкие смеси летучих органических веществ, вырабатываемые особыми клетками различных органов растений и обусловливающие их запах.

Секрет получения ароматных масел был открыт более 5000 лет до н.э. В Месопотамии при раскопках поселения, датированного этим временем, археологи нашли сосуды для дистилляции масел. Около 1800 лет до н.э. в Вавилоне асептические свойства лимонного масла, обусловленные большим соединением терпенов, использовали для дезинфекции помещений храмов. Эфирные масла исторически привлекали внимание ученых, врачей, парфюмеров. Докторская диссертация выдающегося русского химика Н.М. Бутлерова была посвящена именно эфирным маслам.

По внешнему виду эфирные масла представляют собой прозрачные или окрашенные (желтые, зеленые, бурые) жидкости с плотностью ниже единицы. Они хорошо растворимы в органических растворителях и практически нерастворимы в воде. Из всех известных эфиромасличных культур (примерно 3000 видов растений) промышленное значение имеют не более 200 видов, большинство из них тропические и субтропические растения. В средней полосе культивируют ограниченное количество эфироносов (тмин, кориандр, мята, лаванда, анис, базилик, укроп, шалфей и др.).

Эфирные масла получают из растительного сырья:

– перегонкой с водой или водяным паром (анисовое, бархатцевое, ирисовое, укропное);

– холодным прессованием (лимонное, апельсиновое);

– сухой перегонкой (можжевеловое);

– экстрагированием летучих растворителей с последующей отгонкой (жасминовое).

В составе различных эфирных масел идентифицировано свыше 1000 соединений, среди которых терпены, терпеноиды, вещества ароматического и алифатического ряда. В каждом эфирном масле один или несколько компонентов содержатся в большем количестве и определяют направление запаха и ценность эфирного масла.

Химический состав эфирных масел непостоянен. Содержание отдельных компонентов меняется в широких пределах даже для растений одного вида в зависимости от возраста растения и стадии вегетации, времени года, сроков сбора, климатических условий, технологии выделения и других факторов.

Хранят эфирные масла при температуре не выше 20 ºС, вне зоны действия солнечных лучей. Однако, несмотря на все предосторожности (максимальное заполнение тары, применение азотной подушки и др.), эфирные масла имеют ограниченный срок хранения.

Продуктами переработки эфирных масел являются конкреты, абсолюты, резиноиды, «кратные» и бестерпеновые эфирные масла, индивидуальные вкусоароматические вещества – лимонен, цитраль и др. Из эфироносов при экстракции петролейным эфиром, бензолом, толуолом или другими легкокипящими растворителями получают вытяжки экстрактивных веществ, из которых после отгонки растворителя получают воскообразную массу, называемую конкретом.

После обработки конкрета этанолом с последующими охлаждением (до 16–18 С, иногда до 0 С), фильтрацией от балластных веществ и удалением этанола получают абсолютное масло, или абсолют. Продукты, вырабатываемые при экстракции некоторых смол, бальзамов, камедей и т. д. метанолом, этанолом, петролейным эфиром или ароматическими углеводородами, часто называют резиноидами. В отличие от истинных конкретов они, наряду с летучими веществами, содержат значительное количество смолистых продуктов и представляют собой вязкие массы.

Основным по массе компонентом апельсинового и лимонного эфирных масел является лимонен (соответственно 88–97 % и 60–80 %). Для получения цитрусовых эфирных масел с высоким содержанием летучих компонентов за счет удаления лимонена производят так называемые «кратные» и бестерпеновые эфирные масла.

Продуктами переработки цитрусовых эфирных масел являются также натуральные вкусоароматические вещества: линалоол, нонаналь, октаналь, гамма-терпинен, цитраль и др. Из высокоментольных мятных масел выделяют натуральный ментол, из анисового масла – натуральный анетол.

В рецептурах пищевых ароматизаторов наиболее часто используются следующие эфирные масла:

– масло полыни – (основной компонент – даванон, 40 %) используют для производства натуральных ароматизаторов фруктово-ягодного направления, особенно малиновых;

– масло листьев фиалки – (главный компонент – транс-2-цис-6-нона-диеналь, имеющий выраженный огуречный запах, 14 %) используют в производстве натуральных ароматизаторов: земляничного, дынного, бананового и огуречного ароматов;

– масло анисовое – (основной компонент – ацетол, 85 %) при-меняют в составе вишневых ароматизаторов, а также в хлебопекарном, кондитерском, ликероводочном производствах в качестве индивидуальных ароматизаторов;

– бергамотовое масло –  (основные компоненты – линалоол и линалилацетат, суммарно 55 %) используют как компонент фруктовых ароматизаторов, особенно цитрусовых и абрикосовых;

– петигреневое масло –  (основные компоненты – линалилацетат и линалоол, суммарно 71 %) имеет лавандовый характер запаха; применяют в составе рецептур ароматизаторов черной смородины;

– масло горького миндаля – (основной компонент – бензальдегид, 97,5 %) используют в производстве натуральных миндальных и вишневых ароматизаторов;

– сладкое апельсиновое масло – (основной компонент – лимонен, до 97 %) используют как индивидуальный натуральный ароматизатор, а также в рецептурах ананасовых, абрикосовых, персиковых ароматизаторов;

– лимонное масло –  (основные компоненты: лимонен – 80 %, β-пинен –  14 %, терпинен – 10 %) используют как натуральный ароматизатор, а также в составе ароматизаторов банана, ананаса ;

– масло мяты кудрявой – (основной компонент – карвон, до 60 %) используют как натуральный ароматизатор;

– ирисовое масло – (основной компонент – миристиновая кислота, до 85 %) используют в рецептурах ароматизаторов ягодного направления.

Ряд компонентов для ароматизаторов получают с помощью биотехнологии. Основным биотехнологическим методом получения исходных компонентов для ароматизаторов является модификация натуральных субстратов микроорганизмами и ферментами.

Микроорганизмы в процессе жизнедеятельности продуцируют отдельные ароматобразующие соединения или смеси вкусоароматических веществ, которые формируют хлебный, сырный, молочный и другие ароматы; их используют как составляющие компоненты ароматизаторов. К методам биотехнологии прибегают в тех случаях, когда удается провести направленный микробиологический синтез или получить уникальные соединения, которые сложно или невозможно выделить другими методами. Микробиологическим синтезом получают различные лактоны, кетоны, диацетил, масляную и изовалериановую кислоты.

В биотехнологических методах получения ароматобразующих соединений важное место занимают технологии с применением ферментных препаратов. В отличие от химических синтезов ферментативные реакции протекают с высокой специфичностью и в мягких условиях. С помощью ферментов осуществляют гидролиз клеточной оболочки фруктов и растений и тем самым значительно увеличивают эффективность извлечения вкусоароматических веществ. При создании ароматизаторов для получения гидролизатов, содержащих аминокислоты и сахара, которые далее используются в реакциях карамелизации и Майяра, широко применяют гидролитические ферменты – протеазы и амилазы. С помощью эстераз осуществляют синтез многих сложных эфиров, необходимых для получения фруктовых ароматов, а также получают ряд терпеновых соединений. Для получения ароматизаторов используется около 30 различных ферментов.

К микробиологическим методам получения ароматических веществ относится культивирование клеток и тканей пряно-ароматиче-ских растений. Этот метод позволяет иметь источник экологически чистых натуральных эфирных масел, независимый от сезона возделывания.

К числу наиболее популярных ароматов относится ванильный. Его придают пищевым изделиям ванилин, этилванилин и приготовленные на их основе экстракты и ванильные ароматизаторы.

Натуральная ваниль – стручки (бобы) – является плодами орхидей Vanilla Planifolia и Vanilla Tahitensis. В Европу ваниль была завезена из Мексики в начале XVI века. В настоящее время ванильную орхидею возделывают по обе стороны экватора, где круглогодично удерживается температура 24–30 ºС и влажный климат, при этом высота над уровнем моря не должна превышать 800 м. В процессе обработки стручков по специальной технологии происходит ферментативное разложение глюкозидов ванилина с выделением свободного ванилина, который может выкристаллизовываться на поверхности товарных стручков, имеющих темно-коричневый цвет. В аромате ванили идентифицировано около 300 компонентов: альдегиды, спирты, кетоны, углеводороды, различные эфиры, воски, смолы.

Ключевым компонентом, формирующим специфический аромат, является ванилин. Наряду с основным ароматом, в зависимости от страны происхождения, качества бобов, условий ферментации, экстракции и концентрирования, продукты экстракции натуральной ванили могут придавать пищевым продуктам цветочные, сливочные, фруктовые, ореховые, карамельные оттенки. Без потери качества ванильные бобы хранятся, как минимум, два года.

Натуральную ваниль и экстракты из нее в массовом производстве пищевых изделий используют редко, ввиду высокой цены и небольших объемов поставок. В основном используют ванилин, полученный химическим синтезом из лигнина или гваяколы (имеет статус, идентичный натуральному). Допустимое суточное поступление ванилина – 10 мг/кг массы тела. Искусственным аналогом натурального ванилина является этилванилин (синонимы ванилаль, бурбональ), который получают химическим синтезом из пирокатехина. Допустимое суточное поступление для этилванилина – 10 мг/кг массы тела. Этилванилин придает пищевому изделию более резкий аромат, чем ванилин. Для достижения интенсивности аромата, аналогичной интенсивности при применении ванилина, этилванилина требуется в 2–4 раза меньше. Этот факт в сочетании с низкой ценой делает его привлекательным для большинства производителей пищевой продукции.

В качестве сырья для получения технологических ароматизаторов в зависимости от требований к запаху и вкусу ароматизатора используют следующие источники:

– белки и аминокислоты (белковый гидролизат; экстракты свиного, говяжьего, бараньего мяса или мяса птицы; концентраты дрожжевых белков; концентраты растительных белков, в том числе сои; экстракты мяса морских животных);

– сахариды (глюкоза, декстроза, ксилоза);

– жиры (растительные и животные, в том числе рыбные);

– ряд аддитивных веществ (глутамат натрия, нуклеотиды, органические пищевые кислоты, хлорид натрия, крахмал, мальтодекст-рины).

Исходным сырьем для получения коптильных ароматизаторов является древесина лиственных и хвойных пород (дрова, стружка, опилки), продукты ее переработки (лигнин, целлюлоза, гемицеллюлоза) и отходы лесотехнической промышленности. Из всех выше-перечисленных видов сырья наименее подходящи хвойные породы и опилки деревьев хвойных пород, из-за повышенного содержания в них смолистых веществ, придающих продукту горьковатый вкус и темную окраску.

Наиболее пригодны для получения коптильных ароматизаторов твердые породы лиственных деревьев (клен, дуб, бук, тополь и др.), так как они содержат незначительное количество смолистых веществ. Наименьшее (в 5–6 раз) количество в дыме бенз(а)пирена, содержание которого в ароматизаторе регламентируют, получают при переработке древесных опилок, чем при сжигании дров и стружек. Древесина, которая используется для получения коптильных ароматизаторов, не должна подвергаться обработке химическими веществами в течение шести месяцев перед рубкой.

Таким образом, широкое развитие органической химии и химического синтеза в XX веке, наличие природной базы для выделения эфирных масел и их компонентов, развитие биотехнологии позволили создать большое разнообразие вкусоароматических веществ, их комбинаций, которые используются в современном производстве ароматизаторов.