способ получения пищевого красителя

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИЩЕВОГО КРАСИТЕЛЯ, предусматривающий введение в раствор инвертного сахара реагента с последующим нагреванием для образования меланоидинов и охлаждение раствора пищевого красителя, отличающийся тем, что в качестве реагента используют лизин в количестве 16 49 г или смесь аминокислот фенилаланина и лизина в количестве 16 49 г смеси на 100 г инвертного сахара, при этом количество фенилаланина в 100 г смеси составляет 5 15 г, а лизина 85 95 г, после введения полученной смеси в раствор в последний добавляют цитратно-фосфатную буферную смесь до достижения рН 7 10, причем нагревание проводят при 95 150^oС в течение 1,5 10,0 ч, а охлаждение осуществляют в две ступени, на первой из которых до 50 - 70^oС с последующим центрифугированием для отделения осадка, а на второй ступени до температуры окружающей среды.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности. Полученный продукт может быть использован в различных жидких продуктах и кондитерских изделиях.

Известен способ получения пищевого красителя, предусматривающий смешивание сахара-песка с 1-2% воды, нагревание смеси в открытом сосуде до 160-165^оС и расплав сахара, прекращение нагрева и медленное смешивание полученной массы с 8% воды температурой 75-90^оС, дальнейший нагрев до 180-200^оС, уваривание массы до пробы, при которой капля продукта, помещенная на стекло, не растекается; медленное разбавление карамельной массы водой температурой 60-65^оС до 70% сухих веществ [1]

Краситель, полученный по этому способу, имеет буро-коричневый цвет с низким коэффициентом светопоглощения, запах подгоревшей хлебной корки. При его изготовлении теряется 27-30% сахара, а при растворении образуется осадок. В процессе его приготовления выделяются вредные газы.

Известен способ получения пищевого красителя, предусматривающий инвертирование сахарозы соляной кислоты, добавление к сиропу аммиака в избытке, автоклавирование при 140-150^оС в течение 1-1,5 ч, сброс давления до атмосферного и уваривание до полного удаления аммиака [2]

Недостатком данного красителя является низкая интенсивность цвета, блеклый серо-бурый оттенок, отсутствие аромата, кисло-горький вкус и нестабильность в кислой среде.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения пищевого красителя, предусматривающий введение в раствор инвертного сахара реагента аммонийных солей сернистой кислоты, установление раствором едкого натра рН₂₀ 8-11 с последующим нагреванием под давлением при 145-150^оС в течение 1-1,5 ч для образования меланоидинов и охлаждение готового продукта [3] У полученного пищевого красителя отсутствует вкус, аромат, цвет серо-коричневый, тусклый, ощущается запах следов аммиака. При хранении часть молекул красящих веществ полимеризуется ("стареет") до размера частиц коллоидной степени дисперсности, некоторые из них выпадают в осадок, резко возрастает цветность продукта. Исходные реагенты сульфитно-аммиачные соли быстро разлагаются и непригодны для хранения.

Цель изобретения улучшение качества красителя путем придания большей стойкости при хранении, повышения его цветности, а также улучшения органолептических показателей.

Для этого предложенный способ предусматривает введение в раствор инвертного сахара реагента с последующим нагреванием для образования меланоидинов и охлаждения раствора красителя. В качестве реагента используют лизин в количестве 16-49 г или смесь аминокислот фенилаланина и лизина в количестве 16-49 г смеси на 100 г инвертного сахара, при этом количество фенилаланина в 100 г смеси составляет 5-15 г, а лизина 95-85 г, и после введения указанной смеси в раствор в него добавляют цитратно-фосфатную буферную смесь до достижения рН 7-10, причем нагревание проводят при 95-150^оС в течение 1,5-10 ч, причем охлаждение осуществляют в две ступени, на первой из которых до 50-70^оС с последующим центрифугированием для отделения осадка, а на второй ступени до температуры окружающей среды.

Предложенный способ заключается в следующем. В раствор инвертного сахара концентрацией 25-50% сухих веществ вводят реагент лизин в количестве 16-49 г или смесь незаменимых аминокислот фенилаланина и лизина в количестве 16-49 г на 100 инвертного сахара, при этом количество фенилаланина в 100 г смеси составляет 5-15 г, а лизина 95-85 г. Соотношение инвертного сахара и аминокислоты должно быть из расчета 1 моль моносахарида и 0,2-0,6 моля аминокислоты. В случае использования фенилаланина, содержащего ароматическое ядро, улучшается запах получаемого красителя. Учитывая, что параллельно с реакцией меланоидинообразования будет протекать и реакция образования цветных продуктов щелочного распада моносахаридов, такое соотношение сахаров и аминокислот является оптимальным. Известно, что максимум интенсивности образования красящих веществ в реакции происходит в интервале рН 7-10, поэтому после введения аминокислот в раствор в него добавляют цитратно-фосфатную буферную смесь, обеспечивающую буферность именно при этих значениях рН. Высокая концентрация реагентов в исходном растворе обусловлена тем, что в меланоидиновой реакции, являющейся реакцией второго порядка, увеличение концентрации реагентов в n раз обеспечивает интенсивность цветообразования в n² раз.

Приготовленную таким образом реакционную смесь помещают в герметично закрывающуюся емкость из коррозионностойкого материала, обеспечивающего минимальное влияние ионов металла на реакцию образования красителя, нагревание проводят до 95-150^оС, и выдерживают реакционную смесь при перемешивании в течение 1,5-10 ч. Герметичность сосуда необходима для сохранения летучих ароматических и вкусовых веществ, образующихся в красителе. Выделение вредных газов в реакциях сахаров с аминокислотами, как это имеет место при приготовлении пищевого красителя [1] отсутствует, поэтому нет необходимости в удалении вредных газов.

Продолжительность реакции 1,5-10 ч связана с температурой реакции: при температуре 140^оС продолжительность реакции меланоидинообразования около 1,5 ч, а с уменьшением температуры на 10^оС, в соответствии с правилом Вант-Гоффа, время реакции увеличивается примерно в 2 раза. Продолжительность нагревания реакционной смеси более рекомендуемой приводит к выпадению осадка красителя в результате полимеризации его молекул и, как следствие, к снижению интенсивности цвета красителя.

Охлаждение полученного пищевого красителя осуществляют в две ступени, на первой из которых до 50-70^оС с последующим центрифугированием для отделения осадка, а на второй ступени до температуры окружающей среды.

Двухступенчатое охлаждение реакционной смеси сначала до 50-70^оС, а затем до 15-25^оС обусловлено тем, что концентрированные растворы имеют высокую вязкость и трудно фильтруются. Поэтому фильтрование в предлагаемом способе заменено осветлением раствора в поле центробежных сил после первой ступени охлаждения его до 50-70^оС, когда вязкость раствора еще относительно низкая. И только после осветления раствор охлаждают до температуры хранения.

Данный краситель возможно далее концентрировать при разрежении при температуре около 55^оС до содержания сухих веществ 69-72% Возможно также дальнейшее высушивание полученного пищевого красителя до порошкообразного состояния на распылительной сушилке.

П р и м е р 1. В 50 мл раствора, содержащем 25 г инвертного сахара, при 50^оС растворяют 3,6 г лизина, 0,4 г фенилаланина, вносят 30 мл фосфатно-цитратной буферной смеси. Объем раствора доводят водой до 100 г, перемешивают 3 мин, помещают в герметически закрывающийся сосуд из нержавеющей стали и 10 ч нагревают в кипящей водяной бане. Затем содержимое сосуда охлаждают до 50^оС, осветляют в поле центробежных сил с фактором разделения 300, охлаждают до 15^оС и анализируют. Результаты анализов следующие: среднее значение рН₂₀ (до и после нагревания) 9,24; содержание сухих веществ (СВ) 29,7% содержание глюкозы методом бумажной хроматографии 2,5% к массе раствора, фруктоза не обнаружена, оптическая плотность полученного красителя, при разбавлении в 100 раз, в кювете l=10 мм при длине волны 540 нм, рН₂₀ 8, составляет Д= 0,23. При пересчете концентрации красителя на 1 г СВ/л эта величина равна Д= 0,92. Изоэлектрическая точка частиц красителя находится при рН 1, заряд частиц отрицательный. Оттенок красителя красно-коричневый, аромат хлеба с оттенком розы. Стойкость высокая.

П р и м е р 2. В 65 мл раствора, содержащего 50 г инвертного сахара, при 60^оС растворяют 18 г лизина, 1,6 г фенилаланина, вносят 20 мл раствора буферной смеси. Объем раствора доводят водой до 100 мл, перемешивают 5 мин, помещают в герметично закрывающийся сосуд и 1,5 ч нагревают в масляной бане при 145^оС. После термостатирования содержимое охлаждают до 60^оС, осветляют центрифугированием при факторе разделения 650, затем охлаждают до 25^оС и анализируют аналогично примеру 1. Полученные результаты: рН20 8,5; СВ=65,3% ВКД=0,4% к массе СВ, содержание глюкозы следы, Д=0,68. При пересчете концентрации СВ красителя на 1 г/л Д=1,04. Изоэлектрическая точка красителя находится при рН 1,2, заряд частиц отрицательный. Цвет красителя красно-коричневый, аромат хлебный с приятными тонами розы, жасмина. Стойкость высокая.

П р и м е р 3. В 60 мл раствора, содержащем 40 г инвертного сахара, растворяют 16 г лизина, вносят 20 мл буферной смеси. Объем раствора доводят водой до 100 мл, перемешивают 5 мин и в закрытом сосуде нагревают 6 ч при 125^оС. Раствор охлаждают до 70^оС, осветляют при факторе разделения 650, охлаждают до 20^оС и анализируют аналогично примеру 1. Полученные результаты: рН₂₀ 8,8; СВ=45,8% ВКД=0,2 к массе СВ, содержание глюкозы следы, Д=0,43. При пересчете концентрации красителя на 1 г/л (по СВ) Д=0,96. Изоэлектрическая точка частиц красителя находится при рН 1,15. Заряд частиц отрицательный. Цвет коричнево-рубиновый, запах хлебный.

П р и м е р 4 (прототип). В 70 мл раствора, содержащего 50 г инвертного сахара, вносят 7 г сульфата аммиака. Объем смеси доводят водой до 100 мл, перемешивают 3 мин, концентрированным раствором NaOH устанавливают рН 11, смесь помещают в герметично закрывающийся сосуд из коррозионностойкой стали и в масляной бане нагревают 1,5 ч при 145^оС, затем ее охлаждают до 20^оС и анализируют. Полученные результаты: рН₂₀ 5,1; СВ=56,7% ВКД=1,5% к массе СВ, содержание глюкозы 5% и фруктозы следы. Оптическая плотность раствора красителя концентрацией 1 г/л при рН 8, 540 нм, l=10 мм, Д=0,115. Изоэлектрическая точка частиц красителя рН 1,7, заряд частиц отрицательный. Цвет коричневый, тусклый, ощущается запах аммиака.

Таким образом, результаты, представленные в примерах 1, 2, 3, выгодно отличаются от прототипа. Интенсивность цвета красителя, полученного по предлагаемому способу, примерно в 5 раз выше, чем у красителя, полученного по прототипу. Заряд частиц красителя отрицательный, а изоэлектрическая точка близка к рН 1, что обеспечивает стабильность красителя в слабокислых средах, характерных для напитков.

Краситель, полученный по предлагаемому способу, не образует осадков с растительными экстрактами, имеет ярко-рубиновый с коричневыми тонами цвет и приятный запах свежеиспеченного хлеба и цветов.

Краситель легко концентрируется выпариванием под разрежением до густого сиропа или порошка, который затем растворяется без осадка. Для достижения одинаковой интенсивности цвета расход его в 5 раз меньше, чем красителя, полученного по прототипу, и в 16 раз меньше, чем красителя [1] Пищевой краситель стойкий при хранении, не теряет качеств. Приготовленные, как описано в примерах 1-3, красители хранили в течение года. Их параметры не изменялись.

Особенностью предлагаемого красителя является его полная биологическая безвредность. Как исходные компоненты для получения красителя, так и он сам могут использоваться в пищевой промышленности для придания напиткам и кондитерским изделиям всех оттенков от светло-желтого до темно-коричневого с рубиновыми тонами.