СО2-экстракты и олеорезины
В настоящее время в области применения извлечений из разнообразного растительного сырья в продуктах пищевой, парфюмерно-косметической и фармацевтической промышленности, а также бытовой химии создалась ситуация когда на рынке присутствуют продукты полученные по различным технологиям и в условиях ослабленного контроля эти продукты могут применяться в пищевой промышленности, что связано с опасностями для потребителей. В данной работе дается краткий обзор различных продуктов присутствующих на рынке.
I.
Олеорезины (маслосмолы) – экстракты пряностей, полученные различными органическими растворителями или их смесями (спирт, гексан, петролейный эфир, ацетон, этилацетат, метиленхлорид, нефрасы, хладоны и др.). Состав олерезин – смесь вкусоароматических веществ, смолистых соединений, продуктов окисления, полимеризации, разложения и органических растворителей. Особо разрушительным является процесс отгонки растворителей:
1)Температура кипения вышеназванных чистых экстрагентов находится в пределах 46-80 0С, а мисцелл – гораздо выше; иногда – до 2000С и выше.
Например, характеристика гексана:
- предельный углерод,
- температура кипения при 101,325 кПа – 68,742 оС
- плотность при 20 оС – 0,65937 г/см3
- массовая относительная летучесть на фильтровальной бумаге (относительно бутилацетата) – 5,54
- ПДК р.з. (м2/м3) – 1800
- ЛВЖ Ι разряда
- температура вспышки (в закрытом тигле) – 20 оС
- параметр растворимости δ (МДж/м3)1/2 – 14,77
- каури-бутанольная точка – 30
- анилиновая точка – 69,0
2)Во время длительного перегрева растворов вкусоаромантических веществ и экстрагента появляются продукты окисления, разложения, полимеризации лабильных природных полезных соединений.
3)При отгонке растворителя теряется значительная часть летучих ароматических веществ. Проведенные сравнительные экстракции различными растворителями эвгенолсодержащего сырья показали, что содержание эвгенола в экстракте возрастает в 1,5 раза в ряду от паровой отгонки к СО2-экстракции паровая отгонка → петролейный эфир → гексан → ацетон → диэтиловый эфир → СО2-экстракция, у кориандра при паровой отгонке в эфирном масле кориандра линалоола содержится ≈ 60%, в СО2-экстракте – более 70%;
4)Оценка ароматических и вкусовых экстрактов практически любого вида сырья (в баллах): петролейноэфирного – 4,2; диэтиловоэфирного – 3,8; ацетонового – 3,8; спиртового – 4,0; углекислотного (СО2-экстракта) – 4,4.
5)После термообработки олеорезины используются в пищевых продуктах – проходят повторно термообработку, что сравнимо с повторной варкой пищи.
6)Сравнивая образцы, предоставляемые для исследований на оформление разрешительных документов и образцы из массовых партий, отмечено: в последних – недопустимое содержание растворителей 2-5%, а так же несоответствие представительских образцов массовым поставкам.
Два последних образца олеорезин, исследуемых нами, содержали «примеси… растворителей, в том числе толуола 1,0 ± 0,1%».
Аргументация в пользу использования в пищевых добавках в основном олеорезин, откорректированных эфирными маслами, основана на их ценовой доступности – это миф, который быстро разрушается при здравом сопоставлении доли стоимости рецептурных норм пряностей с общей стоимостью продукта с долей влияния пряностей на общее качество и органолептику этого продукта.
II.
Натуральные пряности. К недостаткам сухих пряностей относятся:
– микробиологическая обсемененность в большинстве случаев превышает допустимые показатели на несколько порядков. Использование таких пряностей способно испортить конечный продукт. Требуются дополнительные средства для стерилизации натуральных пряностей. Проблема стерилизации пряностей состоит в поиске приемов, способных одновременно – сохранить вкусоараматическую нативность пряности и убрать обсеменение. Опасно загрязненность пряностей продуктами жизнедеятельности микрофлоры, в т.ч. особо опасными афлотоксинами, которые остаются в пряностях после стерилизации. Существует проблема нестабильность органолептических показателей (зависимость от региона произрастания, времени сбора, погодных условий, способа транспортировки и сроков хранения), а так же измельченные пряности ухудшают товарный вид продукции: черные вкрапления на срезе вареных колбасных изделий.
III.
Эфирные масла – несомненно, являются ценным продуктом для определенных отраслей, но при отгонке с паром, запускается механизм окисления и полимеризации масел. Изменчивость терпенов в их легкой окисляемости и склонности к полимеризации, причем с образованием высококипящих или неспособных перегоняться продуктов. Кроме указанных процессов изменения, терпены способны легко подвергаться изомерным превращениям: стереохимическим или структурным. Также легко совершается перемещение двойных связей. Недостатки эфирных масел: весьма ограниченные сроки хранения; часть масел не обладает натуральным запахом исходного сырья; многие масла не выдерживают термообработки, и исчезает запах в конечном продукте, а при вакуумировании быстро улетучиваются эфирные масла.
Эфирные масла – носители запаха, поэтому там, где требуется передача вкусовых ощущений пряностей – недостаточно их введения в продукт.
IV.
Несколько лет назад казалось, что альтернативы натуральным пряностям, олеорезинам и эфирным маслам не предвидится. Сегодня на рынке появились в достаточном количестве натуральные и высококачественные СО2-экстракты пряностей, безупречны в технологическом отношении, свободны от пороков сухих пряностей, олеорезин и эфирных масел, полностью соответствующие нормам здорового питания, способные при полной или частичной замене олеорезин – улучшить качество пищевых добавок.
Однако, многие технологии – производители вкусоароматических и других смесей не готовы к восприятию СО2– экстрактов по нескольким причинам:
1) не пробовали самостоятельно работать с СО2-экстрактами и их комплексами.
2) не представляют разницу между СО2– экстрактами, олеорезинами и эфирными маслами;
3) знакомятся с СО2– экстрактами, начиная с цен, не зная норм введения в продукт и качества СО2– экстрактов (цены зависят от объемов, ассортимента и периодичности поставок).
4) не знают, что наработан опыт по быстрой замене СО2– экстрактами других форм пряностей, в т.ч. частичной замене или совместного использования с олеорезинами, сухими специями, эфирными маслами с целью улучшения вкусоароматики и сбалансированности экономики.
5) не знают, что возможна переработка пряностей, представленных заказчиком с получением двух видов продукта: СО2– экстракта и стерильного шрота, что намного удешевляет цену СО2– экстракта – в этом случае оплата только за переработку сырья.
6) не знают, что такое – СО2– экстракты.
V.
СО2– экстракты (экстракты растительных пряностей) – это 100% – натуральный продукт, полученный «холодным» способом при помощи экстракции сжиженным пищевым газом – двуокисью углерода (СО2).
СО2– экстракты – это комплекс веществ в нативном виде, извлеченных из растений, они точно передают, запах и вкус и многие полезные свойства исходного сырья.
Состав СО2– экстрактов: эфирное масло; органические кислоты; триацилглицериды, пигменты; витамины и провитамины; воскообразные вещества и другие ценные компоненты, специфические для перерабатываемого сырья. В связи с тем, что СО2-экстракты производят «холодным» способом, все вещества находятся в нативном виде, сбалансированным природой. Например: эфирное масло в составе СО2-экстрактов более богатого состава в отличие от эфирных масел, полученных паровой отгонкой, поэтому СО2-экстракты особенно ценны при производстве комплексов с содержанием вкусоароматических ингредиентов.
СО2-экстракты на полном основании можно считать единственным полностью натуральным ароматовкусообразующим ингредиентом. СО2-экстракты, кроме нативности имеют ряд важных преимуществ: стандартный контролируемый состав, антиоксидантную и антибактериальную активность, легко наносятся на различные сухие носители, срок хранения 3 года и более, по факту являются биоактивными комплексами, улучшающими пищеварение, а также функции усвоения и выделения. В СО2-экстрактах, в отличие от других экстрактов нет растворителя, отсутствуют пестициды и другие контаминанты, они признаны экологически чистыми (cвидетельство №429 СО2-экстракты – это плод многолетних разработок отечественных ученых мирового уровня.
Даже небольшое введение СО2-экстрактов обогащает и облагораживает продукты: мясные, рыбные, алкогольные и безалкогольные, овощные, молочные, масложировые, соусы, кетчупы, а так же непищевые: косметические, парфюмерные. СО2-экстракты допущены и рекомендованы в детское, диетическое и лечебно-профилактическое питание, являются сырьем для БАД и фармпрерпаратов.
СО2-экстракты тщательно изучены, нашей Компании ВНИИМП и др., одобрены Институтом Питания и органами Роспотребнадзора, прошли Госрегистрацию, являются эталоном классических доктических СО2-экстрактов.
Бактериостатическое действие некоторых видов СО2-экстрактов, мм диаметра зоны задержки роста некоторых микроорганизмов.
| СО2-экстракт | Vibiro Мечникова | E. Coli | Shigella Flexnery | Proteus Vulgaris | B/ anthracis (CTU) | B. mesentericus |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Гвоздика | 25 | 20 | 30 | 20 | 30 | 20 |
| Кардамон | 15 | 15 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Корица | 28 | 25 | 25 | 30 | 50 | 30 |
| Кориандр | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 15 |
| Лавр благородный | 15 | 0 | 0 | 0 | 25 | 15 |
| Перец душистый | 25 | 20 | 25 | 20 | 25 | 25 |
| Сельдерей | 10 | 10 | 10 | 10 | 25 | 20 |
| Тмин | 10 | 20 | 20 | 10 | 45 | 20 |
–
| СО2-экстракт | B. subtilis | Streptoballus | Staphilococcuc aureus | Streptococcus hacmolyticus | Candida aldicans | Sacharomyces cerevisiae |
| 1 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
| Гвоздика | 30 | 18 | 25 | 22 | 35 | 35 |
| Кардамон | 10 | 10 | 10 | 15 | 20 | 20 |
| Корица | 33 | 30 | 23 | 30 | 40 | 40 |
| Кориандр | 10 | 15 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Лавр благородный | 15 | 15 | 15 | 19 | 20 | 20 |
| Перец душистый | 25 | 25 | 25 | 26 | 30 | 30 |
| Сельдерей | 22 | 22 | 15 | 15 | 18 | 20 |
| Тмин | 20 | 20 | 26 | 20 | 40 | 23 |
VΙ.
Для сравнения качественных показателей в динамике, проводились анализы с сухими натуральными пряностями, олеорезинами, СО2-экстрактами одноименных пряностей. Ниже приведена часть сравнительных качественных анализов:
Опыт 1. Сравнительный анализ восьми одноименных образцов олеорезин различных производителей и СО2-экстрактов «Компании Караван», нанесенных на сухие носители, в равных дозировках (1,5%) на модельных растворах (27.02.03 г.) с термообработкой в режиме вареных колбас.
Результаты:
– один образец олеорезин (перец красный) проявил себя наиболее интенсивным и характерным, чем одноименный СО2-экстракт.
– два образца олеорезин и СО2-экстрактов получили примерно одинаковые оценки;
– пять образцов (перец черный, перец душистый, кориандр, мускатный орех, лавр) СО2-экстрактов проявили себя наиболее сильными, чем одноименные олеорезины, а главное, естественными и совершенно соответствующими запаху и вкусу исходных натуральных пряностей.
После первичной сравнительной дегустации образцы хранились сутки при комнатной температуре в открытых емкостях. При повторной дегустации через сутки отмечено важное свойство СО2-экстрактов: «Образцы с СО2-экстрактами после суточного хранения не изменились; при хранении в растворе во всех образцах с олеорезинами практически полностью улетучился аромат».
Опыт 2. Аналогично опыту I, проведены анализы с одноименными натуральными пряностями, олеорезинами и СО2-экстрактами: перца черного, перца душистого, мускатного ореха, перца красного, а так же кориандра на модельных растворах. При подготовке моделей учитывались рекомендуемые нормы замен натуральных пряностей олеорезинами и СО2-экстрактами. Образцы подвергались температурной обработке в режиме вареных колбас. В течение восьми суток хранились при обычных условиях. Ежедневно отмечались показатели: запах, вкус, внешний вид.
Результаты:
– образцы с натуральными пряностями в последовательности: кориандр, мускатный орех, перец красный, перец душистый, перец черный – теряли аромат, становились мутными, приобретали в различной степени неприятные запахи порчи, в трех образцах появилась плесень (кориандр, мускатный орех, перец красный).
– образцы с олеорезинами к концу испытаний помутнели; аромат у двух образцов улетучился, у одного – изменился; в образцах с перцем черным и перцем красным аромат изменился, а вкус горечи сохранился.
– образцы с СО2-экстрактами внешне – не изменились, запах сохранил всю гамму тонов исходного сырья.
Опыт 3. Далее проводились опыты по совместному применению сухих пряностей, олеорезин и СО2-экстрактов. Критериями служили: качество вкусо-ароматических показателей, цена смеси
Выводы:
СО2-экстракты незаменимы при обогащении, восстановлении и усилении природной органолептики олеорезин (при сбалансированной экономике рекомендуется их совместное использование с СО2-экстрактами пряностей). В зависимости от наименования пряности, а так же поставленной конечной цели, олеорезины могут быть замены от 50 % до 15% на одноименные СО2-экстракты или их композиции (смеси).
Примеры использования СО2-экстрактов для производства смесей пищевых ингредиентов.
| №
п/п |
Наименование продукта | Рецептура |
| 1. | Вкусоароматическая смесь для вареной колбасы «Докторская» | СО2-экстракт перца черного
Олеорезин перца черного СО2-экстракт мускатного ореха Олеорезин мускатного ореха СО2-экстракт мускатного цвета СО2-экстракт имбиря Перец белый измельченный Глутамат Сахар, соль |
| 2. | Вкусоароматическая смесь для салями | СО2-экстракт кардамона
Олеорезин перца красного СО2-экстракт мускатного ореха Олеорезин мускатного ореха СО2-экстракт мускатного цвета СО2-экстракт перца черного Перец белый молотый |
| 3. | Вкусоароматическая смесь «Соус кубанский» | СО2-экстракт гвоздики
СО2-экстракт корицы СО2-экстракт перца душистого СО2-экстракт перца черного СО2-экстракт мускатного ореха |
| 4. | Вкусоароматическая смесь для ухи, рыбного супа
(для производственной и домашней каши) |
Смесь сухих пряностей, крупнодробленая (петрушка – зелень, укроп-зелень, лавр, перец черный, перец душистый) со смесью соли и сахара) с нанесенными СО2-экстрактами укропа, петрушки, перца душистого. Смесь соли и сахара до 5% от общей массы. На соль и сахар нанесено 3% комплекса СО2-экстрактов. |
| 5. | Вкусоароматическая смесь для фаршевых изделий «Палочки куриные» | СО2-экстракт композиции «Душистый перец»
Перец белый молотый Перец красный молотый Глутамат, сахар, соль |
| 6. | Комбинированная смесь (фосфатсодержащая) для колбасы из мяса птицы мехобвалки № 11. | СО2-экстракт композиции «Душистый перец»
Олеорезин перца красного острого Перец белый измельченный Фосфатный комплекс Глутамат, цитрат натрия Аскорбат натрия Лимонная и др. кислоты Соль, сахар, (требует введения горчицы) |
| 7. | Вкусоароматическая смесь для колбас с большим содержанием растительного белка | СО2-экстракт тмина
СО2-экстракт кориандра СО2-экстракт композиции «Душистый перец» Перец белый молотый Олеорезин перца красного Аромат мяса Глутамат, лимонная кислота, сахар, соль |
Нормы замен могут исходить из рекомендуемых замен сухих пряностей на СО2-экстракты.
Рекомендуемые нормы замены 1 кг сухого пряно-ароматического сырья одноименными СО2-экстрактами, в граммах (± 20% от max).
Таблица 3.
| Наименование пряности | Рекомендуемые нормы замены сухих пряностей (1 кг) на СО2-экстракты в г. |
| Перец черный | 30,0 – 60,0 |
| Мускатный орех | 40,0 – 100,0 |
| Композиция «Душистый перец» | 30,0 – 80,0 |
| Перец красный | 10,0 – 20,0 |
| Кориандр | 10,0 – 20,0 |
| Гвоздика | 50,0 – 80,0 |
| Корица | 6,0 – 15,0 |
| Кардамон | 15,0 – 30,0 |
| Имбирь | 20,0 – 30,0 |
| Петрушка (зелень) | 6,0 – 18,0 |
| Петрушка (семена) | 15,0 – 30,0 |
| Тмин, укроп (семена) | 15,0 – 30,0 |
| Тмин, укроп (зелень) | 6,0 – 15,0 |
| Лавровый лист | 10,0 – 20,0 |
| Сельдерей (зелень) | 6,0 – 10,0 |
| Перец белый | 20,0 – 40,0 |
| Перец кубеба | 50,0 – 90,0 |
| Мускатный цвет | 60,0-120,0 |
| Аир | 25,0 – 37,0 |
| Анис | 19,0 – 28,0 |
| Бадьян | 30,0 – 60,0 |
| Можжевеловая ягода | 13,0 – 19,0 |
| Фенхель | 25,0 – 40,0 |
| Базилик | 20,0 – 25,0 |
| Розмарин | 15,0 – 30,0 |
Нормы внесения сухих пряностей в продукт при получении каждой партии нивелируются технологами производства и зависят от качества сухой пряности. На качество сухих пряностей влияют: сорт, регион произрастания, время сбора, сроки и условия хранения. СО2-экстракты лишены этого недостатка – отработав норму внесения в продукт или замену сухих пряностей на СО2-экстракты один раз – эта норма для данного продукта остается неизменной. Добавление СО2-экстрактов к олеорезинам – улучшает нанесение их на сухие носители.
Список рекомендуемой литературы:
- Федеральный Закон № 29-ФЗ от 02.01.2000г. «О качестве и безопасности пищевых продуктов»
- Касьянов Г.И., Пехов А.В., Таран А.А. Натуральные пищевые ароматизаторы – СО2-экстракты. М. Пищевая промышленность. 1978 – 176с.
- Кошевой Е.П., Блягоз Х.Р. Экстракция двуокисью углерода в пищевой технологии. – Майкоп: МГТИ, 2000 – 495с.
- Стасьева О.Н., Латин Н.Н., Касьянов Г.И. СО2-экстракты Компании Караван – новый класс натуральных пищевых добавок. – Краснодар: КНИИХП, 2006 – 324с.
- Коренман Я.И., Антинова Л.В., Калач А.В. Идентификация СО2-экстрактов пряностей с применением пьезосенсоров. Материалы международной научно-технологической конференции. – Воронеж, 2003 – с.207 – 208
- Латин Н.Н., Стасьева О.Н., Банашек В.М. СО2-экстракты на службе человека. – Краснодар: ООО «Компания Караван», 1999. – 48с.
- Этинс П. Молекулы. – М.: Мир, 1991 – 216с.
- Микаиба В.Т. Углекислотные экстракты. – Сухуми: Алшерс, 1989. – 55с.
- Тамова М.Ю., Касьянов Г.И. Биотехнология получения и применения экстрактов и структуропользователей. – Краснодар: КНИИХП, 2002. – 229с.
- Касьянов Г.И. Технологические основы СО2-обработки растительного сырья. – М: Ру СОЗ, 1994 – 134с.
- Березовский В.М. Химия витаминов, издательство 2-ое, М. Пищевая промышленность, 1973 – 632с.
- Похлебкин В.В. Все о пряностях (виды, свойства, применение). М.: Пищевая промышленность, 1975. – 208с.
- Задорожный А.М., Кошкин А.Г., Соколов С.Я. М. Экология 1992
- Катюжанская А.Н., Касьянов Г.И., Пехов А.В. СО2-экстракция. Обзор. – М.: АгроНИИТЭИПП, 1992 – 42с.
- Рослякова Т.К. Исследование и разработка технологии селективной экстракции ромашки аптечной и применение СО2-экстрактов. – Автореферат диссертации на соискание, к.т.н. – Краснодар: КПН, 1980 – 26с.
- Рослякова Т.К., Кошевой Е.П., Попова С.А. Проазуленсодержащее сырье для косметических целей. Обзор. – М.: ЦНИИТЭИПП, 1976 – 46с.
- Певзнер С.М., Касьянов Г.И., Корохин Ю.Д. Особенности производства СО2-экстрактов из растительного сырья. – В сб.
- Журнал «Мясная индустрия» № 9 2003г.
- Журнал «Мясные технологии» (16)апрель 2004г. ст.12-13
- Журнал «Масла и жиры» (11) ноябрь 2002г. ст. 10
- Журнал «Масла и жиры» №1(23) январь 2003г. ст.6
- Журнал «Инновации пищевых технологий»
- Санкт-Петербургский Экологический союз. Научные и прикладные проблемы экологии. Материалы Конгресса «Сохрани себя и планету» ст. 24-25