RU2841688C1 - Method of producing stable fruit filler - Google Patents
Method of producing stable fruit filler Download PDFInfo
- Publication number
- RU2841688C1 RU2841688C1 RU2023113674A RU2023113674A RU2841688C1 RU 2841688 C1 RU2841688 C1 RU 2841688C1 RU 2023113674 A RU2023113674 A RU 2023113674A RU 2023113674 A RU2023113674 A RU 2023113674A RU 2841688 C1 RU2841688 C1 RU 2841688C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fruit
- pme
- filling
- fermentation
- bostwick
- Prior art date
Links
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES
Фруктовые наполнители получают из фруктов с необязательным добавлением сахаров, стабилизаторов, красителей и ароматизаторов.Fruit fillings are obtained from fruits with the optional addition of sugars, stabilizers, colorants and flavors.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИLEVEL OF TECHNOLOGY
Фруктовые наполнители получают из фруктов с необязательным добавлением сахаров, стабилизаторов, красителей и ароматизаторов. Стабилизация фруктового наполнителя требуется для обеспечения его однородности и облегчения применения в конечном продукте (например, йогурте).Fruit fillings are obtained from fruits with optional addition of sugars, stabilizers, colorants and flavors. Stabilization of fruit filling is required to ensure its homogeneity and ease of use in the final product (e.g. yoghurt).
Однако существует большой спрос на фруктовые наполнители с небольшим перечнем компонентов, и поэтому потребители требуют не добавлять стабилизаторов.However, there is a high demand for fruit fillings with a small list of ingredients, and therefore consumers are demanding that stabilizers not be added.
Обработка фруктовых композиций очищенным ферментом пектинметилэстеразы (ПМЭ), необязательно с добавлением соли кальция, используется в пищевой промышленности для повышения вязкости и стабильности фруктовых композиций. ПМЭ удаляет метилэфирные группы пектина, таким образом продуцируются пектовая и пектиновая кислоты, которые могут связываться друг с другом посредством катионных поперечных связей с образованием желеобразной структуры. Например, обработка ПМЭ в течение 200 минут и более вызывала желеобразование в различных фруктовых соках. В международной заявке WO 01/58286 A1 раскрывается способ консервирования пищевых продуктов, таких как фрукты, ягоды или овощи, включающий предварительную обработку пищевых продуктов в жидкой среде для вытеснения газов, присутствующих в пищевых продуктах, подвергание предварительно обработанных пищевых продуктов давлению, по меньшей мере, 300 МПа, и контактирование пищевых продуктов при пониженном давлении в жидкой среде с ионами кальция и ПМЭ. Таким образом, ПМЭ используется для затвердевания кусочков фруктов, а не для повышения вязкости продукта.Treatment of fruit compositions with purified pectin methyl esterase (PME) enzyme, optionally with addition of calcium salt, is used in the food industry to increase viscosity and stability of fruit compositions. PME removes methyl ester groups of pectin, thus producing pectic and pectic acids, which can bind to each other via cationic cross-links to form a gel-like structure. For example, treatment with PME for 200 minutes or more caused gelation in various fruit juices. International application WO 01/58286 A1 discloses a method for preserving food products, such as fruits, berries or vegetables, comprising pre-treating the food products in a liquid medium to displace gases present in the food products, subjecting the pre-treated food products to a pressure of at least 300 MPa, and contacting the food products under reduced pressure in a liquid medium with calcium ions and PME. Thus, PME is used to harden the fruit pieces, not to increase the viscosity of the product.
Обработка фруктового пюре ПМЭ, которая обеспечивает получение фруктовых наполнителей без стабилизатора, раскрывается в европейском патенте ЕР 0624062 В1, где пектинэстеразу и хлорид кальция добавляют во фруктовую или овощную пищевую композицию для деметоксилирования пектина, и где деметоксилированный пектин образует желе. В европейском патенте ЕР 1009246 В1 (международной заявке WO 99/011148 А1) раскрывается способ получения продукта на основе фруктов или овощей, в котором ПМЭ и пектин добавляют в нечувствительную к ПМЭ фруктовую или овощную пасту для повышения прочности и улучшения текстуры продуктов на основе фруктов или овощей, имеющих низкое содержание сухих веществ. В заявке на патент США US 2013/0004648 A1 раскрывается способ получения стабильного и однородного фруктового наполнителя, в котором среди прочего фруктовую смесь обрабатывают при давлении от 50 мбар до 1000 мбар. В международной заявке WO 2005/016029 A1 раскрывается способ получения овощного продукта из кусочков овощей, в частности, путем выдерживания бланшированных кусочков овощей в присутствии эндодействующей пектиназы (не ПМЭ!) при температуре от 60°С до 90°С для деполимеризации пектиновой молекулы и снижения потребности в механических обработках. Таким образом, пектиназную стадию проводят инкубацией в течение 2 часов при 70°С без перемешивания. Затем ферменты инактивировали. В ходе этой ферментативной обработки не прикладывается механическое напряжение, например, для предотвращения желеобразования. Кроме того, материал, подвергаемый ферментативной обработке, представляет собой кусочки фруктов, а не фруктовое пюре. В международной заявке WO 2004/049824 A1 раскрывается способ получения фруктового спреда длительного хранения, в частности, включающий стадию инкубации фруктовой мякоти с ПМЭ при 27-40°С в течение 2-4 часов для обеспечения возможности разжижения мякоти и, таким образом, снижения вязкости мякоти на 60-80%. Например, банановую мякоть обрабатывали специальной смесью ферментов (содержащей полигалактуроназу (ПГ) и ПМЭ) для обеспечения снижения вязкости мякоти (после добавления изюма и концентрата джекфрута). Соответственно, вместо загущения ферментный коктейль, используемый в этом документе, обеспечивает разжижающий эффект, после которого требуется стадии концентрирования для получения пюре с низкой вязкостью. В ходе этой ферментативной обработки не прикладывается механическое напряжение, например, для предотвращения желеобразования. Стабильность связана с микробиологической стабильностью, а не со структурной стабильностью (однородностью фруктового наполнителя). В международной заявке WO 2017/035458 A1 раскрывается способ, включающий обработку жмыха ферментами для повышения вкусовых качеств жмыха и снижения вязкости. Ферменты или смеси ферментов включают пектиназу, гемицеллюлозу и/или целлюлазу; обработка ПМЭ не раскрывается, и ферментативная обработка используется для снижения вязкости, а не для загущения фруктового пюре. В международной заявке WO 2020/204924 A1 раскрывается способ получения обработанных фруктов со стадией приготовления темперированных фруктов путем темперирования фруктового премикса при температуре 110-160°F в течение 20-60 минут в присутствии ПМЭ для затвердевания кусочков фруктов, а не для повышения вязкости продукта. Для такого затвердевания кусочков фруктов требуется добавление соли Ca2+. В международной заявке WO 96/11588 A1 раскрывается способ получения продукта на основе томатов путем воздействия на томатную пасту сдвиговым полем высокого давления, после чего проводят инкубацию с ПМЭ для достижения требуемой консистенции до инактивации ПМЭ. В ходе этого процесса уплотнение томатной пасты достигается за счет инкубации ПМЭ. В ходе этой ферментативной обработки не применяется механическое напряжения, например, для предотвращения желеобразования. Соответственно, формирование текстуры не предотвращается во время ферментации, и консистенция и формообразование достигаются в ходе ферментации, а не после стадии охлаждения (то есть после пастеризации/дезактивации фермента). Однако этот способ подходит только для ограниченного ассортимента фруктовых наполнителей, в основном для наполнителей, имеющих высокое содержание фруктового пюре (мякоти), текстура которых также обеспечивается большим количеством нерастворимых в воде частиц, присутствующих в системе.The treatment of fruit puree with PME, which enables the production of fruit fillings without a stabilizer, is disclosed in European patent EP 0 624 062 B1, where pectinesterase and calcium chloride are added to a fruit or vegetable food composition to demethoxylate pectin, and where the demethoxylated pectin forms a gel. European patent EP 1 009 246 B1 (international application WO 99/011 148 A1) discloses a method for producing a fruit or vegetable product, in which PME and pectin are added to a PME-insensitive fruit or vegetable paste to increase the strength and improve the texture of fruit or vegetable products having a low dry matter content. US Patent Application US 2013/0004648 A1 discloses a method for producing a stable and homogeneous fruit filling, in which, among other things, a fruit mixture is treated at a pressure of 50 mbar to 1000 mbar. International Application WO 2005/016029 A1 discloses a method for producing a vegetable product from vegetable pieces, in particular by keeping blanched vegetable pieces in the presence of an endo-acting pectinase (not PME!) at a temperature of 60°C to 90°C to depolymerize the pectin molecule and reduce the need for mechanical treatment. Thus, the pectinase step is carried out by incubation for 2 hours at 70°C without stirring. The enzymes are then inactivated. During this enzymatic treatment, no mechanical stress is applied, for example to prevent gelation. In addition, the material subjected to enzymatic treatment is fruit pieces and not fruit puree. International application WO 2004/049824 A1 discloses a method for producing a shelf-stable fruit spread, in particular comprising the step of incubating fruit pulp with PME at 27-40°C for 2-4 hours to allow liquefaction of the pulp and thus a reduction in the viscosity of the pulp by 60-80%. For example, banana pulp was treated with a special enzyme mixture (containing polygalacturonase (PG) and PME) to ensure a reduction in the viscosity of the pulp (after adding raisins and jackfruit concentrate). Accordingly, instead of thickening, the enzyme cocktail used in this document provides a liquefying effect, after which a concentration step is required to obtain a puree with a low viscosity. During this enzymatic treatment, no mechanical stress is applied, for example to prevent gelation. The stability is related to microbiological stability rather than structural stability (uniformity of the fruit filling). International application WO 2017/035458 A1 discloses a method comprising treating cake with enzymes to improve the palatability of the cake and reduce viscosity. The enzymes or enzyme mixtures include pectinase, hemicellulose and/or cellulase; PME treatment is not disclosed, and the enzymatic treatment is used to reduce viscosity rather than to thicken the fruit puree. International application WO 2020/204924 A1 discloses a method for producing processed fruits with a step of preparing tempered fruits by tempering a fruit premix at a temperature of 110-160°F for 20-60 minutes in the presence of PME to harden the fruit pieces, rather than to increase the viscosity of the product. Such hardening of the fruit pieces requires the addition of a Ca 2+ salt. International application WO 96/11588 A1 discloses a method for producing a tomato-based product by subjecting tomato paste to a high-pressure shear field, followed by incubation with PME to achieve the desired consistency until the PME is inactivated. During this process, compaction of the tomato paste is achieved by incubating the PME. During this enzymatic treatment, no mechanical stress is applied, for example, to prevent gelation. Accordingly, the formation of texture is not prevented during fermentation, and the consistency and shape formation are achieved during fermentation rather than after the cooling stage (i.e. after pasteurization/enzyme deactivation). However, this method is only suitable for a limited range of fruit preparations, mainly for preparations with a high content of fruit puree (pulp), the texture of which is also provided by the large amount of water-insoluble particles present in the system.
Сохраняется потребность в более широком ассортименте стабильных упакованных фруктовых продуктов, в которые не добавляются дополнительные стабилизаторы.There remains a need for a wider range of stable packaged fruit products that do not require the addition of additional stabilizers.
Дополнительная проблема заключается в доставке продуктов в больших контейнерах (транспортной таре) для промышленного применения (например, в качестве добавки к йогурту). Без поддержания сыворотки клеточные агрегаты фруктов имеют тенденцию к медленному осаждению, что создает градиент вязкости в контейнере и затрудняет дозирование молочной части.An additional problem is the delivery of products in large containers (shipping containers) for industrial applications (e.g. as a yoghurt additive). Without whey support, the fruit cell aggregates tend to settle slowly, creating a viscosity gradient in the container and making it difficult to dose the milk portion.
Таким образом, целью настоящего изобретения является обеспечение способов получения, применимых к широкому ассортименту фруктовых наполнителей с высоким или низким содержанием пюре (мякоти) или с кусочками фруктов или целыми фруктами. Еще одной целью является обеспечение способов, позволяющих стабилизировать кусочки фруктов внутри препарата. Еще одной целью является обеспечение способов, которые позволяют производить продукт без необходимости добавления экзогенных стабилизаторов, сохраняя первоначальный состав исходного фруктового материала, с которого началось производство фруктового продукта. Предпочтительно в способах не требуется добавление солей кальция или регуляторов кислотности.Thus, the aim of the present invention is to provide production methods applicable to a wide range of fruit preparations with a high or low puree (pulp) content or with fruit pieces or whole fruits. Another aim is to provide methods that allow stabilizing fruit pieces within the preparation. Another aim is to provide methods that allow the product to be manufactured without the need to add exogenous stabilizers, preserving the original composition of the original fruit material from which the production of the fruit product began. Preferably, the methods do not require the addition of calcium salts or acidity regulators.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯESSENCE OF THE INVENTION
Таким образом, настоящее изобретение относится к способу получения стабильного фруктового наполнителя, включающему стадии добавления активной пектинметилэстеразы (ПМЭ) во фруктовый наполнитель для проведения стадии ферментации фруктового наполнителя с последующей инактивацией ПМЭ во фруктовом наполнителе для получения стабильного фруктового наполнителя, где желеобразование предотвращается или, по меньшей мере, значительно снижается при наличии активной ПМЭ во фруктовом наполнителе приложением механического напряжения к фруктовому наполнителю, содержащему активную ПМЭ.Thus, the present invention relates to a method for producing a stable fruit filling, comprising the steps of adding active pectin methyl esterase (PME) to a fruit filling to carry out a fermentation step of the fruit filling, followed by inactivation of the PME in the fruit filling to produce a stable fruit filling, wherein gelation is prevented or at least significantly reduced in the presence of active PME in the fruit filling by applying mechanical stress to the fruit filling containing active PME.
Таким образом, настоящее изобретение относится к способу получения стабильного фруктового наполнителя, включающему стадию ферментации (то есть обработку ПМЭ в течение ограниченного периода времени), где желеобразование (то есть образование желе) в ходе стадии ферментации предотвращается или существенно снижается.Thus, the present invention relates to a method for producing a stable fruit filling comprising a fermentation step (i.e., treatment with PME for a limited period of time), wherein gelation (i.e., formation of jelly) during the fermentation step is prevented or significantly reduced.
Особенно предпочтительный способ включает следующие стадии: A particularly preferred method comprises the following steps:
1. Стадию нагревания фруктов, во время которой собственные пектиновые ферменты фруктов дезактивируются и часть пектина, связанного со стенками клеток, растворяется. Необязательно включается стадия измельчения фруктов, если в качестве источника пюре используют целые фрукты.1. A stage of heating the fruit, during which the fruit's own pectin enzymes are deactivated and some of the pectin bound to the cell walls is dissolved. A stage of crushing the fruit is not necessarily included if whole fruit is used as the source of the puree.
2. Обработка ПМЭ («стадия ферментации»), которая проводится для снижения этерификации пектина и повышения его желеобразующей способности. Поскольку обработку ПМЭ проводят при относительно низких температурах, при которых пектины могут превращаться в желе, сшивание пектиновых цепей, приводящее к образованию необратимого при сдвиге и тепловой обработке желе, предотвращается приложением механического напряжения к фруктовому наполнителю по настоящему изобретению. Кроме того, для снижения желеобразование, следует избегать добавления солей Ca до или во время стадии ферментации. Соответственно, стадию ферментации по настоящему изобретению проводят загущением фруктового наполнителя, в частности пюре (например, осуществлением уменьшения единиц Боствика, по меньшей мере, на 1 единицу Боствика в [см/мин]). Следовательно, необходимо применять ПМЭ на этой стадии ферментации без каких-либо добавок, снижающих вязкость, таких как ферменты, снижающие вязкость, как например, ПГ.2. PME treatment ("fermentation stage"), which is carried out to reduce the esterification of pectin and to increase its gelling ability. Since the PME treatment is carried out at relatively low temperatures at which pectins can be converted into gel, the crosslinking of the pectin chains, leading to the formation of a gel that is irreversible under shear and heat treatment, is prevented by applying mechanical stress to the fruit filling of the present invention. In addition, in order to reduce gelation, the addition of Ca salts before or during the fermentation stage should be avoided. Accordingly, the fermentation stage of the present invention is carried out by thickening the fruit filling, in particular the puree (for example, by achieving a decrease in Bostwick units by at least 1 Bostwick unit [cm/min]). Therefore, it is necessary to use PME in this fermentation stage without any viscosity-lowering additives, such as viscosity-lowering enzymes such as PG.
3. Нагревание до температуры пастеризации, пастеризация и охлаждение. Механический сдвиг, предотвращающий желеобразование, можно поддерживать до тех пор, пока наполнитель не нагреется до 70°С; выше этой температуры скорость сдвига регулируют в соответствии со стандартной производственной практикой.3. Heating to pasteurization temperature, pasteurization and cooling. Mechanical shear to prevent gelation may be maintained until the filling has reached 70°C; above this temperature, the shear rate is adjusted in accordance with standard manufacturing practice.
Желеобразная структура формируется во время охлаждения фруктового наполнителя (а не уже в процессе ферментации) и частично после заполнения наполнителем контейнера (транспортной тары). Этот процесс позволяет получать стабильные фруктовые наполнители, не требующие добавления экзогенных стабилизаторов. Кроме того, предотвращение желеобразования во время ферментации позволяет также надлежащим образом обращаться с наполнителями на дальнейших стадиях производства, что особенно предпочтительно для промышленных процессов, осуществляемых на уровне серийного производства. Добавление солей Са также не требуется, что позволяет получить продукт с чистой этикеткой. Этот процесс также позволяет использовать в качестве исходного материала пюре из замороженных фруктов. В замороженных фруктах сохраняется больше пектина, такие пюре также улучшают цвет и вкус. Это также подразумевает, что способ по настоящему изобретению демонстрирует наилучшую эффективность при получении фруктовых наполнителей, которые не являются наполнителями из пасленовых плодов, в частности не являются плодовыми наполнителями из картофеля, томатов или баклажанов, то есть фруктовых наполнителей из клубники, персика, абрикоса, инжира, груши, вишни, черешни, яблока, черники, манго, банана или их смесей.The gelatinous structure is formed during the cooling of the fruit filling (not already during the fermentation process) and partly after the filling of the container (shipping container) with the filling. This process allows for the production of stable fruit fillings that do not require the addition of exogenous stabilizers. In addition, preventing gelation during fermentation also allows for the proper handling of the fillings in subsequent production stages, which is particularly advantageous for industrial processes carried out at the serial production level. The addition of Ca salts is also not required, which allows for a product with a clean label. This process also allows the use of frozen fruit puree as a starting material. Frozen fruit retains more pectin, and such purees also improve the color and taste. This also implies that the method of the present invention demonstrates the best efficiency in obtaining fruit fillings that are not fillings from nightshade fruits, in particular are not fruit fillings from potato, tomato or eggplant, i.e. fruit fillings from strawberry, peach, apricot, fig, pear, cherry, sweet cherry, apple, blueberry, mango, banana or mixtures thereof.
Желеобразование на стадии ферментации предотвращается приложением механического напряжения. Это предпочтительно по сравнению с другими средствами предотвращения желеобразования, поскольку его можно легко и плавно интегрировать в процесс производства фруктового наполнителя и не требуется добавление и удаление химических веществ, предотвращающих желеобразование, или использование сложных устройств или приспособлений в процессе производства.Gelling is prevented during the fermentation stage by applying mechanical stress. This is preferable to other anti-gelling means because it can be easily and smoothly integrated into the fruit filling production process and does not require the addition and removal of anti-gelling chemicals or the use of complex devices or equipment during the production process.
Соответствующее (значительное) снижение или предотвращение желеобразования в способе по настоящему изобретению достигается посредством настоящего изобретения, например, приложением механического напряжения от 1 до 100 Па, предпочтительно от 3 до 20 Па, к фруктовому наполнителю, содержащему активную ПМЭ. Предпочтительно такое механическое напряжение прикладывают в способе по настоящему изобретению посредством перемешивания, встряхивания, перекачивания или их комбинаций, в частности перемешиванием. Фактически, как также показано в приведенном ниже разделе примеров, существует большая разница в обратимости и значениях модуля упругости при увеличении напряжения сдвига от 0,5 до 3 Па. Как также подтверждено экспериментально, при дальнейшем увеличении напряжения сдвига до 20 Па, увеличение модуля упругости меньше. Соответственно, приложение напряжения сдвига 0,5 Па является подходящим нижним пределом для получения предпочтительных эффектов по настоящему изобретению. В предпочтительных способах по настоящему изобретению прикладывают напряжение сдвига, по меньшей мере, 1 Па, в частности, по меньшей мере, 3 Па.The corresponding (significant) reduction or prevention of gelation in the method according to the invention is achieved by the present invention, for example, by applying a mechanical stress of 1 to 100 Pa, preferably 3 to 20 Pa, to the fruit filling containing the active PME. Preferably, such mechanical stress is applied in the method according to the invention by stirring, shaking, pumping or combinations thereof, in particular by stirring. In fact, as also shown in the examples section below, there is a large difference in the reversibility and the elastic modulus values when the shear stress is increased from 0.5 to 3 Pa. As has also been confirmed experimentally, when the shear stress is further increased to 20 Pa, the increase in the elastic modulus is smaller. Accordingly, applying a shear stress of 0.5 Pa is a suitable lower limit for obtaining the advantageous effects according to the present invention. In preferred methods according to the present invention, a shear stress of at least 1 Pa, in particular at least 3 Pa, is applied.
Комбинация соответствующего механического сдвига во время ферментации по настоящему изобретению (который превышает предел текучести рецептурной смеси и может быть определен для каждой рецептуры, как, например, показано в примере 4) и тепловой обработки фруктов до стадии ферментации снижает текучесть на консистометре Боствика, по меньшей мере, на 1 см/мин, предпочтительно, по меньшей мере, на 2 см/мин, в частности, по меньшей мере, на 3 см/мин, и/или позволяет получать стабильные фруктовые наполнители с текучестью ˂10 см/мин и имеющие желеобразную структуру (модуль упругости (Gʽ) ˃ модуль потерь (Gʽʽ) при низком сдвиге.The combination of an appropriate mechanical shear during the fermentation according to the present invention (which exceeds the yield point of the formulation mixture and can be determined for each formulation, as shown for example in Example 4) and heat treatment of the fruit before the fermentation step reduces the flow rate on the Bostwick consistometer by at least 1 cm/min, preferably by at least 2 cm/min, in particular by at least 3 cm/min, and/or makes it possible to obtain stable fruit fillings with a flow rate of ˂10 cm/min and having a gel-like structure (elastic modulus (Gʽ) ˃ loss modulus (Gʽʽ) at low shear.
Подходящий метод определения механического напряжения, описанный и используемый в настоящем изобретении, раскрывается Läuger и др. в статье «Расхождения в указанных данных и представление нового набора данных для стандартного эталонного материала NIST® SRM 2490 (доступной на https://www.researchgate.net/profile/Joerg_Laeuger/publication/269407610_Discrepancies_in_the_ Specified_Data_and_Presentation_of_a_New_Data_Set_for_NIST_Standard_Reference_MaterialR_SRM_2490/ links/548af3d20cf2d1800d7dace8/Discrepancies-in-the-Specified-Data-and-Presentation-of-a-New-Data-Set-for-NIST-Standard-Reference-MaterialR-SRM-2490.pdf) и может быть выполнен с помощью описанного в ней реометра (реометр Physica MCR 501 компании Anton Paar (AT)) с температурным контролем элементами Пельтье путем регистрации усилие сдвига посредством крутящего момента в каждой точке измерения (напряжение сдвига охватывает все виды механического напряжения).A suitable method for determining mechanical stress described and used in the present invention is disclosed by Läuger et al. in their paper, “Discrepancies in the Specified Data and Presentation of a New Data Set for NIST® Standard Reference Material SRM 2490” (available at https://www.researchgate.net/profile/Joerg_Laeuger/publication/269407610_Discrepancies_in_the_Specified_Data_and_Presentation_of_a_New_Data_Set_for_NIST_Standard_Reference_MaterialR_SRM_2490/links/548af3d20cf2d1800d7dace8/Discrepancies-in-the-Specified-Data-and-Presentation-of-a-New-Data-Set-for-NIST-Standard-Reference-MaterialR-SRM-2490.pdf) and can be performed using the described It contains a rheometer (Physica MCR 501 rheometer from Anton Paar (AT)) with temperature control by Peltier elements by recording the shear force by means of torque at each measurement point (shear stress covers all types of mechanical stress).
Настоящим изобретением предусмотрено приложение механического напряжения для предотвращения образования желе во время процесса ферментации. Желе, образующиеся при ферментации (при отсутствии перемешивания), характеризуются небольшим tan δ (˂0,2) и необратимы при сдвиге. Однако, если во время стадии ферментации прикладывать механический сдвиг, предотвращается образование прочного желе и улучшается обратимость желе при сдвиге.The present invention provides for the application of mechanical stress to prevent the formation of gels during the fermentation process. Jelly formed during fermentation (in the absence of stirring) is characterized by a small tan δ (˂0.2) and is shear-irreversible. However, if mechanical shear is applied during the fermentation stage, the formation of a strong gel is prevented and the shear-irreversibility of the gel is improved.
Из определения ИЮПАК следует, что желе представляет собой нежидкую коллоидную сетку или полимерную сетку, которая расширяется по всему своему объему за счет жидкости. Желе включает твердую внутреннюю трехмерную сетчатую структуру, которая охватывает объем жидкой среды и удерживает ее за счет эффектов поверхностного натяжения. Как по весу, так и по объему желе в основном имеют жидкий состав и, таким образом, обладает плотностью, аналогичной плотности составляющих его жидкостей. Вследствие водной природы желе, полученных способами в данной области техники (в виде ассоциаций пектовой и пектиновой кислот посредством катионных поперечных связей, водородных связей или гидрофобных взаимодействий), упомянутые здесь желе являются гидрожеле и имеют - за исключением кусочков фруктов -приблизительно плотность воды. Трехмерное твердое вещество получается в результате гидрофильных полимерных цепей, удерживаемых вместе поперечными связями. За счет присущих поперечных связей структурная целостность сетки гидрожеле не растворяются при высокой концентрации воды. Гидрожеле являются высокоабсорбирующими (они могут содержать более 90% воды) природными или синтетическими полимерными сетками. Гидрожеле также обладают степенью гибкости, очень похожей на натуральную ткань, из-за значительного содержания в них воды. «Значительное» или «существенное» снижение по настоящему изобретению определяется снижением по сравнению с тем же наполнителем без приложения механического напряжения во время стадии ферментации. Снижение можно устанавливать сравнением единиц Боствика конечных продуктов из механически необработанных фруктовых наполнителей с конечными продуктами, полученными с использованием настоящего изобретения.The IUPAC definition states that a gel is a non-liquid colloidal network or polymer network that is expanded throughout its volume by a liquid. A gel comprises a solid internal three-dimensional network structure that encloses a volume of liquid medium and holds it in place by surface tension effects. Both by weight and by volume, gels are essentially liquid in composition and thus have a density similar to that of their constituent liquids. Due to the aqueous nature of the gels produced by the processes of the art (as associations of pectic and pectic acids through cationic cross-links, hydrogen bonds or hydrophobic interactions), the gels referred to herein are hydrogels and have - with the exception of fruit pieces - approximately the density of water. The three-dimensional solid is the result of hydrophilic polymer chains held together by cross-links. Due to the inherent cross-links, the structural integrity of the hydrogel network does not dissolve at high water concentrations. Hydrogels are highly absorbent (they can contain more than 90% water) natural or synthetic polymer networks. Hydrogels also have a degree of flexibility very similar to natural tissue due to their significant water content. A "significant" or "substantial" reduction in the present invention is defined as a reduction compared to the same filling without the application of mechanical stress during the fermentation step. The reduction can be determined by comparing the Bostwick units of the final products from mechanically untreated fruit fillings with the final products obtained using the present invention.
Единицы Боствика используются для определения консистенции материалов. Консистенцию различных жидких и полужидких переработанных фруктов и овощей и аналогичных продуктов можно определить (в единицах Боствика [см/мин]) измерением этих наполнителей в консистометре относительно их текучести. Единицы Боствика можно измерить в соответствии с раскрытием заявки на патент США US 2295710 A, Steele et al. (Dysphagia 29 (2014), 355-364), Perona (Appl. Rheol. 15 (2005), 218-229), McCarthy et al. (J. Food Sci. 72 (2009), E291-E297), Balestra et al. (Proc. Food Science 1 (2011), 576-582, специально для физико-химических и реологических измерений фруктовых пюре) или стандартом ASTM F1080-93 (2019; «Стандартный метод определения консистенции вязких жидкостей с помощью консистометра»). Консистометр Боствика представляет собой простое настольное устройство, в котором фиксированный объем жидкости выпускается из камеры для протекания в соседний канал, промаркированный для измерения передней кромки жидкости, когда она останавливается. Единица измерения Боствика выражается как пройденное расстояние (см) за интервал в 30 или 60 секунд. Корреляция единиц Боствика и других реологических единиц известна в данной области и проиллюстрирована, например, in Steele et al. (2014), McCarthy et al., Balestra et al., и Perona (2005).Bostwick units are used to determine the consistency of materials. The consistency of various liquid and semi-liquid processed fruits and vegetables and similar products can be determined (in Bostwick units [cm/min]) by measuring these fillers in a consistometer for their flowability. Bostwick units can be measured according to the disclosure of U.S. Patent Application US 2295710 A, Steele et al. (Dysphagia 29 (2014), 355-364), Perona (Appl. Rheol. 15 (2005), 218-229), McCarthy et al. (J. Food Sci. 72 (2009), E291-E297), Balestra et al. (Proc. Food Science 1 (2011), 576–582, specifically for physicochemical and rheological measurements of fruit purees) or ASTM F1080-93 (2019; Standard Test Method for Consistency of Viscous Liquids Using a Consistometer). The Bostwick consistometer is a simple benchtop device in which a fixed volume of liquid is released from a flow chamber into an adjacent channel marked to measure the leading edge of the liquid when it comes to a standstill. The Bostwick unit is expressed as the distance traveled (cm) over an interval of 30 or 60 seconds. The correlation of Bostwick units and other rheological units is known in the art and is illustrated, for example, in Steele et al. (2014), McCarthy et al., Balestra et al., and Perona (2005).
Соответственно, механическое напряжение, прикладываемое по настоящему изобретению, должно предпочтительно приводить к улучшению консистенции, что определяется уменьшением единиц Боствика, по меньшей мере, на 1, предпочтительно, по меньшей мере, на 2, в частности, по меньшей мере, на 3 единицы Боствика (в [см/мин]). Альтернативно, также достигается значительное снижение желеобразования, если достигается уменьшение, по меньшей мере, на 20%, предпочтительно, по меньшей мере, на 25%, в частности, по меньшей мере, на 30% единиц Боствика. В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения уменьшение, по меньшей мере, на 5, предпочтительно, по меньшей мере, на 6, в частности, по меньшей мере, на 7 единиц Боствика или, альтернативно, в относительном выражении на 40% или более, предпочтительно на 50% или более, в частности на 60% или более, можно получить с помощью настоящего изобретения, особенно в комбинации с другими стадиями способа, такими как предварительное нагревание (см. примеры). В особо предпочтительных вариантах осуществления консистенция фруктовых наполнителей улучшается, по меньшей мере, на 10, предпочтительно, по меньшей мере, на 13, в частности, по меньшей мере, на 15 единиц Боствика по сравнению с фруктовым наполнителем без проведения стадии ферментации. Единицы Боствика измеряют в см/мин, предпочтительно методом, описанным в стандарте ASTM F1080-93, и как измерено в примерах. В случае сомнений единицы Боствика, описанные здесь, измеряют этим стандартным методом (включая уравновешивание образцов при комнатной температуре (20°C) и с использованием дополнительного перемешивания пропеллерной мешалкой в течение 25 секунд при 25 об/мин, как показано в примерах).Accordingly, the mechanical stress applied according to the present invention should preferably lead to an improvement in consistency, which is defined by a reduction in Bostwick units of at least 1, preferably at least 2, in particular at least 3 Bostwick units (in [cm/min]). Alternatively, a significant reduction in gelation is also achieved if a reduction of at least 20%, preferably at least 25%, in particular at least 30% of the Bostwick units is achieved. In preferred embodiments of the present invention, a reduction of at least 5, preferably at least 6, in particular at least 7 Bostwick units or, alternatively, in relative terms, of 40% or more, preferably of 50% or more, in particular of 60% or more, can be obtained by the present invention, especially in combination with other process steps such as preheating (see examples). In particularly preferred embodiments, the consistency of the fruit fillings is improved by at least 10, preferably at least 13, in particular at least 15 Bostwick units compared to a fruit filling without a fermentation step. Bostwick units are measured in cm/min, preferably by the method described in ASTM F1080-93 and as measured in the examples. In case of doubt, the Bostwick units described herein are measured by this standard method (including equilibration of the samples at room temperature (20°C) and using additional mixing with a propeller stirrer for 25 seconds at 25 rpm, as shown in the examples).
Соответственно, настоящее изобретение основано на неожиданном эффекте, что приложение механического напряжения к фруктовому наполнителю во время стадии ферментации (например, перемешиванием) приводит к неожиданному улучшению вязкости (или снижению текучести) по сравнению с фруктовым наполнителем без ферментации, а также по сравнению с ферментированным фруктовым наполнителем, который не подвергается механическому напряжению во время ферментации. В ходе разработки настоящего изобретения выяснилось, что, если необратимое желе образуется на ранней стадии процесса (например, во время ферментации), это приводит к ухудшению характеристик продукта (например, желе, образованное в результате процесса, при котором не прикладывается механическое напряжение во время ферментации, больше не восстанавливается после последующего разрушения (например, под действием нагревания или напряжения сдвига)). Если это желеобразование предотвращается или, по меньшей мере, значительно уменьшается во время ферментации по настоящему изобретению, на последующих стадиях происходит большее желеобразование до получения конечного продукта, и, следовательно, продукты, полученные настоящим способом, имеют улучшенные характеристики продукта (например, продукт более густой и стабильный). Фактически, когда желе образуется после процесса ферментации, осуществляемого по настоящему изобретению, например, в процессе охлаждения, особенно при постоянном перемешивании, это желеобразование может быть даже обратимым. Соответственно, при применении настоящего изобретения в процессе ферментации достигается меньшее желеобразование во время стадии ферментации. Однако впоследствии (например, после приготовления и охлаждения и тому подобного) образуется больше желе. Без приложения механического напряжения во время ферментации на этой стадии ферментации достигается большее желеобразование, но это желе впоследствии необратимо разрушаются, например, как только применяется стадия нагревания (фактически также неожиданно было обнаружено, что при охлаждении это желе не может быть восстановлено, так что в качестве конечного продукта получается более жидкий продукт). При осуществлении настоящего изобретения было также отмечено, что - для настоящего способа и продуктов, полученных с его помощью - желеобразование связано с более высокой вязкостью и более низкими значениями по Боствику (хотя, в принципе, желеобразование представляет собой образование трехмерной сетки, тогда как вязкость представляет собой сопротивление течению, в настоящем изобретении получают продукт, для которого анализ с помощью консистометра Боствика (в зависимости от предела текучести и вязкости) оказался подходящим показателем кажущейся вязкости).Accordingly, the present invention is based on the unexpected effect that applying mechanical stress to the fruit filling during the fermentation step (e.g. by stirring) leads to an unexpected improvement in viscosity (or a decrease in flowability) compared to a fruit filling without fermentation, as well as compared to a fermented fruit filling that is not subjected to mechanical stress during fermentation. During the development of the present invention, it was found that if irreversible gelling is formed at an early stage of the process (e.g. during fermentation), this leads to a deterioration in the product characteristics (e.g. jelly formed as a result of a process in which mechanical stress is not applied during fermentation no longer recovers after subsequent destruction (e.g. under the action of heat or shear stress)). If this gelling is prevented or at least significantly reduced during the fermentation according to the present invention, more gelling occurs in subsequent stages before the final product is obtained, and therefore the products obtained by the present method have improved product characteristics (e.g. the product is thicker and more stable). In fact, when a jelly is formed after the fermentation process carried out according to the present invention, for example during the cooling process, especially with constant stirring, this jelly formation may even be reversible. Accordingly, when using the present invention in the fermentation process, less jelly formation is achieved during the fermentation stage. However, subsequently (for example after cooking and cooling, etc.) more jelly is formed. Without applying mechanical stress during fermentation, more jelly formation is achieved at this fermentation stage, but this jelly is subsequently irreversibly destroyed, for example, as soon as a heating stage is applied (in fact, it has also been surprisingly found that upon cooling this jelly cannot be restored, so that a more liquid product is obtained as the final product). In carrying out the present invention, it was also noted that - for the present method and the products obtained by it - gelation is associated with higher viscosity and lower Bostwick values (although, in principle, gelation is the formation of a three-dimensional network, while viscosity is the resistance to flow, in the present invention a product is obtained for which the Bostwick consistometer analysis (depending on the yield point and viscosity) turned out to be a suitable indicator of apparent viscosity).
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Способ по настоящему изобретению является значительным дополнительным усовершенствованием способа получения с использованием ПМЭ фруктовых композиций, который позволяет улучшить стабилизацию фруктовых наполнителей, особенно когда они также содержат кусочки фруктов в составе наполнителя.The method according to the present invention is a significant further improvement of the method for producing fruit compositions using PME, which makes it possible to improve the stabilization of fruit fillings, especially when they also contain pieces of fruit in the filling composition.
При осуществлении настоящего изобретения было обнаружено, что для получения стабильного фруктового наполнителя необходима комбинация двух стадий: тепловой обработки фруктового пюре до ферментации и приложение механического напряжения в процессе ферментации. Этот способ по настоящему изобретению позволяет получать фруктовые/овощные наполнители, джемы, соусы, которые не требуют добавления экзогенного стабилизатора (такого как пектин, цитрусовое волокно, крахмал, LBG, гуаровая камедь, ксантановая камедь, каррагинан). Продукты, полученные способом по настоящему изобретению, также не требуют добавления солей кальция или регуляторов кислотности и могут содержать фруктовое пюре в количестве до 10%. Таким образом, настоящее изобретение позволяет максимально увеличить количество кусочков фруктов во фруктовом наполнителе и в то же время поддерживать минимальное количество пюре. Согласно предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения настоящий способ, в частности, позволяет получать наполнители, приготовленные только из фруктов (включая целые фрукты, кусочки фруктов, фруктовые пюре и концентрат фруктового сока). Предпочтительно механическое напряжение прикладывают к фруктовому наполнителю, содержащему активную ПМЭ, посредством перемешивания, встряхивания, перекачивания или их комбинации, в частности перемешивания. Эти методы оказались особенно легко интегрируемыми в процессы обработки фруктов, в том числе в больших масштабах, и поэтому особенно подходят для применения в пищевой промышленности.In the course of the present invention, it was found that a combination of two stages is required to obtain a stable fruit filling: heat treatment of the fruit puree prior to fermentation and application of mechanical stress during fermentation. This method according to the present invention allows obtaining fruit/vegetable fillings, jams, sauces that do not require the addition of an exogenous stabilizer (such as pectin, citrus fiber, starch, LBG, guar gum, xanthan gum, carrageenan). The products obtained by the method according to the present invention also do not require the addition of calcium salts or acidity regulators and can contain fruit puree in an amount of up to 10%. Thus, the present invention allows to maximize the amount of fruit pieces in the fruit filling and at the same time maintain a minimum amount of puree. According to preferred embodiments of the present invention, the present method, in particular, allows to obtain fillings prepared only from fruits (including whole fruits, fruit pieces, fruit purees and fruit juice concentrate). Preferably, mechanical stress is applied to the fruit filling containing the active PME by means of stirring, shaking, pumping or a combination thereof, in particular stirring. These methods have proven to be particularly easy to integrate into fruit processing processes, including on a large scale, and are therefore particularly suitable for use in the food industry.
Стадию ферментации фруктового наполнителя с использованием ПМЭ можно проводить способом, уже известным в данной области, за исключением приложения достаточного механического напряжения во время этого процесса ферментации.The fermentation step of the fruit filling using PME can be carried out in a manner already known in the art, except for the application of sufficient mechanical stress during this fermentation process.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения фрукты или пюре или плоды, используемые для фруктового наполнителя, до стадии ферментации подвергают тепловой обработке. Тепловая обработка пюре до ферментации предпочтительна, поскольку она служит для дезактивации естественно присутствующих ферментов, в частности полигалактуроназы (ПГ). Тепловая обработка особенно предпочтительна для пюре, приготовленного из замороженных фруктов, так как ферментативная активность в таких пюре после размораживания является высокой, поскольку клетки повреждаются и фермент высвобождается. Деактивация природных ПГ и ПМЭ во фруктах изучалась для многих фруктов (T. Duvetter, D.N. Sila, S. Van Buggenhout, R. Jolie, A. Van Loey, and M. Hendrickx. Pectins in Processed Fruit and Vegetables: Part I-Stability and Catalytic Activity of Pectinases. Vol. 8, 2009-Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety). Предпочтительно эту тепловую обработку до ферментации проводят при температуре от 60°С до 110°С, предпочтительно от 75°С до 95°С, и/или в течение от 30 секунд до 30 минут, предпочтительно в течение 5-10 минут.According to a preferred embodiment of the present invention, the fruit or puree or fruits used for the fruit filling are subjected to heat treatment prior to the fermentation step. Heat treatment of the puree prior to fermentation is advantageous since it serves to inactivate naturally present enzymes, in particular polygalacturonase (PG). Heat treatment is particularly advantageous for purees prepared from frozen fruits since the enzymatic activity in such purees after thawing is high since the cells are damaged and the enzyme is released. The inactivation of natural PG and PME in fruits has been studied for many fruits (T. Duvetter, D.N. Sila, S. Van Buggenhout, R. Jolie, A. Van Loey, and M. Hendrickx. Pectins in Processed Fruit and Vegetables: Part I-Stability and Catalytic Activity of Pectinases. Vol. 8, 2009-Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety). Preferably, this heat treatment before fermentation is carried out at a temperature of from 60°C to 110°C, preferably from 75°C to 95°C, and/or for from 30 seconds to 30 minutes, preferably for 5-10 minutes.
Согласно предпочтительному варианту осуществления способ по настоящему изобретению исключает добавление в процесс активного фермента, снижающего вязкость, в частности добавление фермента ПГ.According to a preferred embodiment, the method of the present invention eliminates the addition of an active viscosity-reducing enzyme, in particular the addition of a PG enzyme, to the process.
Предпочтительно стадию ферментации проводят в течение от 1 до 120 мин, предпочтительно от 2 до 60 мин, в частности от 5 до 30 мин; и/или при температуре от 20°С до 60°С, предпочтительно от 30°С до 50°С, в частности от 35°С до 40°С, и/или при перемешивании от 10 до 500 об/мин, предпочтительно от 20 до 100 об/мин, в частности от 30 до 50 об/мин.Preferably, the fermentation step is carried out for 1 to 120 minutes, preferably 2 to 60 minutes, in particular 5 to 30 minutes; and/or at a temperature of 20°C to 60°C, preferably 30°C to 50°C, in particular 35°C to 40°C, and/or with stirring at 10 to 500 rpm, preferably 20 to 100 rpm, in particular 30 to 50 rpm.
Предпочтительно, настоящий способ дополнительно включает стадию нагревания фруктов перед добавлением ПМЭ во фруктовый наполнитель и стадию нагревания после ферментативной обработки с использованием ПМЭ, в частности стадию пастеризации, при этом предпочтительно механическое напряжение также прикладывают в ходе стадии нагревания, в частности при температуре ниже 70°С. Стадию нагревания фруктов предпочтительно проводят перед добавлением ПМЭ во фруктовый наполнитель и предпочтительно проводят в течение от 1 до 120 минут, предпочтительно от 2 до 60 минут, в частности от 5 до 30 минут.Preferably, the present method further comprises a step of heating the fruit before adding the PME to the fruit filling and a step of heating after the enzymatic treatment using the PME, in particular the pasteurisation step, wherein preferably the mechanical stress is also applied during the heating step, in particular at a temperature below 70°C. The step of heating the fruit is preferably carried out before adding the PME to the fruit filling and is preferably carried out for 1 to 120 minutes, preferably 2 to 60 minutes, in particular 5 to 30 minutes.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения за стадией ферментации следует пастеризация фруктового наполнителя, при которой фермент дезактивируется, и охлаждение препарата, содержащего дезактивированный фермент. Стадию пастеризации предпочтительно проводят при температуре, по меньшей мере, 60°С, предпочтительно, по меньшей мере, 70°С, в частности, по меньшей мере, 80°С; и/или с продолжительностью, по меньшей мере, 1 мин, предпочтительно, по меньшей мере, 3 мин, в частности, по меньшей мере, 5 мин. Во время стадии охлаждения можно допустить образование желе. Если в процессе ферментации не прикладывали механическое напряжение, то желе, полученное такими способами, включает в матрицу сгустки более твердого желе.According to a preferred embodiment of the present invention, the fermentation step is followed by pasteurization of the fruit filling, in which the enzyme is deactivated, and cooling of the preparation containing the deactivated enzyme. The pasteurization step is preferably carried out at a temperature of at least 60°C, preferably at least 70°C, in particular at least 80°C; and/or with a duration of at least 1 min, preferably at least 3 min, in particular at least 5 min. During the cooling step, jelly formation may be allowed. If no mechanical stress is applied during the fermentation process, the jelly obtained by such methods includes clots of harder jelly in the matrix.
Плоды, обработанные по настоящему изобретению, могут быть любыми фруктами. Предпочтительным фруктовым сырьем является материал, который на данный момент уже подвергается стадии ферментации (с использованием ПМЭ) на современных предприятиях пищевой промышленности. Соответственно, фрукты, подлежащие обработке по настоящему изобретению, предпочтительно представляют собой фруктовые наполнители, чувствительные к ПМЭ. Предпочтительными фруктовыми наполнители по настоящему изобретению являются наполнителями, выбранные из клубники (Fragaria ananassa), персика (Prunus persica), абрикоса (Prunus armeniaca), инжира (Ficus carica), груши (Pyrus), вишни (Prunus cerasus), черешни (Prunus avium), яблока (Pyrus malus, Malus pumila), черники (Vaccinium cyanococcus), манго (Mangifera indica), банана (Musa acuminata); или их смесей.The fruits processed according to the present invention can be any fruits. A preferred fruit raw material is a material that is currently subjected to a fermentation step (using PME) in modern food processing plants. Accordingly, the fruits to be processed according to the present invention are preferably fruit preparations sensitive to PME. Preferred fruit preparations according to the present invention are preparations selected from strawberry ( Fragaria ananassa ), peach ( Prunus persica ), apricot ( Prunus armeniaca ), fig ( Ficus carica ), pear ( Pyrus ), cherry ( Prunus cerasus ), sweet cherry ( Prunus avium ), apple ( Pyrus malus, Malus pumila ), blueberry ( Vaccinium cyanococcus ), mango ( Mangifera indica ), banana ( Musa acuminata ); or mixtures thereof.
Настоящее изобретение применимо к очень разнообразному ассортименту фруктовых наполнителей, что означает, что нет необходимости в высоком или низком содержании пюре или в ограничении включения кусочков фруктов. Фактически, настоящее изобретение позволяет получить стабильные фруктовые наполнители, которые содержат кусочки фруктов и удерживают их также трехмерно в стабильной форме (то есть кусочки фруктов не опускаются на дно во время хранения). Соответственно, фруктовый наполнитель по настоящему изобретению предпочтительно может также содержать кусочки фруктов или целые фрукты.The present invention is applicable to a very diverse range of fruit fillings, which means that there is no need for a high or low puree content or a limitation on the inclusion of fruit pieces. In fact, the present invention allows for stable fruit fillings to be obtained, which contain fruit pieces and also hold them three-dimensionally in a stable shape (i.e., the fruit pieces do not sink to the bottom during storage). Accordingly, the fruit filling of the present invention may also preferably contain fruit pieces or whole fruits.
Именно эта трехмерная стабильность, сохраняемая во время хранения, позволяет включать дополнительные компоненты во фруктовый продукт по настоящему изобретению как в разделенной (например, слоистой) структуре, так и в уже смешанной структуре. Следовательно, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения фруктовый наполнитель содержит дополнительные питательные компоненты, предпочтительно злаки, семена, орехи или их смеси.It is this three-dimensional stability, maintained during storage, that allows additional components to be included in the fruit product of the present invention both in a divided (e.g. layered) structure and in an already mixed structure. Therefore, in a preferred embodiment of the present invention, the fruit filling contains additional nutritional components, preferably cereals, seeds, nuts or mixtures thereof.
При использовании настоящего изобретения можно исключить добавление экзогенных компонентов, таких как стабилизаторы. При использовании настоящего способа также можно исключить добавление солей кальция в процессе производства. Таким образом, предпочтительным вариантом осуществления способа по настоящему изобретению является способ, в котором соли Ca не добавляют во время производства, в частности, в котором соли Ca не добавляют перед инактивацией ПМЭ.By using the present invention, it is possible to eliminate the addition of exogenous components such as stabilizers. By using the present method, it is also possible to eliminate the addition of calcium salts during the production process. Thus, a preferred embodiment of the method according to the present invention is a method in which Ca salts are not added during production, in particular in which Ca salts are not added before the inactivation of the PME.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения можно получить пищевой продукт, который (помимо инактивированного ПМЭ) содержит только материал, полученный из фруктового сырья. Таким образом, этот предпочтительный вариант осуществления обеспечивает стабильный фруктовый наполнитель, состоящий только из фруктов в виде фруктового пюре, фруктового сока, кусочков фруктов или их смесей и инактивированного ПМЭ.According to a preferred embodiment of the present invention, it is possible to obtain a food product which (in addition to the inactivated PME) contains only material derived from fruit raw material. Thus, this preferred embodiment provides a stable fruit filling consisting only of fruit in the form of fruit puree, fruit juice, fruit pieces or mixtures thereof and inactivated PME.
Предпочтительно фруктовый наполнитель представляет собой фруктовое пюре, то есть ферментируемый, но неферментированный продукт, полученный любым подходящим физическим способом, таким как просеивание, измельчение, перемалывание съедобной части целых или очищенных фруктов без удаления сока.Preferably, the fruit filling is a fruit puree, i.e. a fermentable but unfermented product obtained by any suitable physical process such as sifting, crushing, grinding the edible portion of whole or peeled fruit without removing the juice.
В отличие от многих способов ферментации с использованием ПМЭ, раскрытых в предшествующем уровне техники, в настоящем изобретении не требуется применения высокого давления. Соответственно, способ по настоящему изобретению можно осуществлять при нормальных условиях давления. Таким образом, способ по настоящему изобретению, по меньшей мере, стадию ферментации предпочтительно проводят без применения высокого давления 300 МПа или более, еще более предпочтительно без применения давления 180 МПа или более, в частности когда стадию ферментации проводят в условиях атмосферного давления.Unlike many fermentation methods using PME disclosed in the prior art, the present invention does not require the use of high pressure. Accordingly, the method of the present invention can be carried out under normal pressure conditions. Thus, the method of the present invention, at least the fermentation step, is preferably carried out without applying a high pressure of 300 MPa or more, even more preferably without applying a pressure of 180 MPa or more, in particular when the fermentation step is carried out under atmospheric pressure conditions.
С другой стороны, настоящий способ, конечно, также допускает добавление дополнительных компонентов, которые добавляют в известных способах получения фруктовых продуктов. Например, настоящий способ также можно осуществлять в варианте осуществления, в котором во время производства присутствуют ионы Ca2+.On the other hand, the present method, of course, also allows for the addition of additional components that are added in known methods for producing fruit products. For example, the present method can also be carried out in an embodiment in which Ca 2+ ions are present during production.
Согласно предпочтительному варианту осуществления фруктовый наполнитель по настоящему изобретению имеет значение рН от 3,0 до 7,0, предпочтительно от 3,2 до 5,5, в частности от 3,5 до 4,2.According to a preferred embodiment, the fruit filling according to the present invention has a pH value of from 3.0 to 7.0, preferably from 3.2 to 5.5, in particular from 3.5 to 4.2.
Настоящее изобретение подходит для крупносерийной пищевой промышленности. Соответственно, в предпочтительном способе по настоящему изобретению стабильный фруктовый наполнитель, получаемый настоящим способом, упаковывают в форму, устойчивую при хранении.The present invention is suitable for large-scale food industry. Accordingly, in a preferred method of the present invention, the stable fruit filling obtained by the present method is packaged in a form that is stable during storage.
Настоящее изобретение далее иллюстрируется следующими примерами и фигурами, но не ограничивается ими.The present invention is further illustrated by the following examples and figures, but is not limited thereto.
На фиг.1 представлен пример реологической кривой в ходе испытания в 4 стадии (ось X: время [с], ось Y: модуль накопления Gʽ [Па], модуль потерь Gʽʽ [Па]);Fig. 1 shows an example of a rheological curve during a 4-stage test (X-axis: time [s], Y-axis: storage modulus Gʽ [Pa], loss modulus Gʽʽ [Pa]);
На фиг.2 показано образование желе во время ферментации и обратимость клубничных желе при двух различных скоростях сдвига (ось X: время [с], ось Y: модуль накопления Gʽ [Па], модуль потерь Gʽʽ [Па]); 0,1% деформации сдвига соответствует напряжению сдвига 0,5 Па, 0,5% деформации сдвига соответствует напряжению сдвига 1 Па;Figure 2 shows the gel formation during fermentation and the reversibility of strawberry jellies at two different shear rates (X-axis: time [s], Y-axis: storage modulus Gʽ [Pa], loss modulus Gʽʽ [Pa]); 0.1% shear strain corresponds to a shear stress of 0.5 Pa, 0.5% shear strain corresponds to a shear stress of 1 Pa;
На фиг.3 показано влияние сдвига во время ферментации на результирующие значения модулей упругости и потерь после приложения высокого сдвига, то есть влияние различного напряжения сдвига [Па] во время стадии ферментации (ось X) на значения Gʽ и Gʽʽ [Па] после обработки с высоким сдвигом (ось Y).Figure 3 shows the effect of shear during fermentation on the resulting values of storage and loss moduli after high shear application, i.e. the effect of different shear stress [Pa] during the fermentation step (X-axis) on the Gʽ and Gʽʽ [Pa] values after high shear treatment (Y-axis).
ПРИМЕРЫEXAMPLES
ПРИМЕР 1. ФРУКТОВЫЙ НАПОЛНИТЕЛЬ ИЗ КЛУБНИКИ, БАНАНА И ПЕРСИКАEXAMPLE 1. FRUIT FILLING OF STRAWBERRY, BANANA AND PEACH
Типовая рецептураStandard recipe
Фруктовое пюре - 50%Fruit puree - 50%
Сахар - 50%Sugar - 50%
(грибная ПМЭ - 0,05%)(mushroom PME - 0.05%)
Типовые рецептуры (образец 1 кг), содержащие только фруктовое пюре и сахар, готовили со стадией предварительного нагревания или без нее и с перемешиванием или без него во время стадии ферментации. Приготовление проводили в лаборатории на водяной бане Miniterm Ecotherm F (Dinkelberg Analytics). Образцы перемешивали при 40 об/мин.Typical recipes (1 kg sample) containing only fruit puree and sugar were prepared with or without a preheating step and with or without stirring during the fermentation step. The preparation was carried out in the laboratory on a Miniterm Ecotherm F water bath (Dinkelberg Analytics). The samples were stirred at 40 rpm.
Из плодов индивидуальной быстрой заморозки (ранее не подвергавшихся тепловой обработке) готовили клубничное и персиковое пюре, а затем часть пюре дополнительно нагревали при 90°С в течение 10 минут. Для бананового пюре использовали асептический способ, при этом заметен некоторый эффект тепловой обработки.Strawberry and peach puree were prepared from individually quick-frozen fruits (not previously subjected to heat treatment), and then part of the puree was additionally heated at 90°C for 10 minutes. For banana puree, an aseptic method was used, with some effect of heat treatment being noticeable.
Ферментацию проводили при 40°С в течение 10 минут.Fermentation was carried out at 40°C for 10 minutes.
По другой технологии фруктовые наполнители из абрикоса, груши и яблока содержат 50% фруктового пюре и 50% сахара. Здесь отдельно не изучались эффекты перемешивания и пастеризации пюре. Результаты измерения консистенции (текучесть по Боствику) для фруктовых наполнителей по настоящему изобретению («Ферментация») по сравнению с фруктовыми наполнителями без проведения стадии ферментации («Без ферментации») являются следующими:In another technology, fruit fillings made of apricot, pear and apple contain 50% fruit puree and 50% sugar. Here, the effects of mixing and pasteurization of the puree were not studied separately. The results of consistency measurements (Bostwick flow) for fruit fillings according to the present invention ("Fermentation") compared to fruit fillings without a fermentation step ("No Fermentation") are as follows:
Измеряется текучесть по Боствику в течение 60 секунд.The Bostwick flow rate is measured over 60 seconds.
Цифры, приведенные в таблицах, представляют собой показатели консистенции, измеренные в единицах Боствика ([см/мин]), как определено в конечном продукте. Вкратце, эту консистенцию определяли с использованием консистометра Боствика (CSC Scientific Co., Fisher Scientific, Nepean, ON, Канада) для оценки сопротивления течению фруктовых наполнителей стандартным методом ASTM (ASTM, 2019; Стандарт F1080-93). Перед измерением образца на консистометре Боствика образцы уравновешивали при комнатной температуре (20°С) и дополнительно перемешивали (пропеллерной мешалкой Heidolph, RZR 2102, 25 с при 25 об/мин). Течение по наклонной плоскости вызвано воздействием силы тяжести на продукт. Расстояние протекания зависит от вязкости, а также от упругих свойств и прилипания продукта к поверхности консистометра. Подпружиненную заслонку сначала закрывали, чтобы резервуар можно было заполнить до верхнего предела (75 мл), а затем заслонку открывали, мгновенно выпуская фруктовый наполнитель. Регистрировали расстояние (в см), которое проходили фруктовые наполнители за 60 с. Для каждого из анализируемых фруктовых наполнителей выполняли три повторности. Чем меньше расстояние протекания, тем лучше консистенция фруктового наполнителя.The figures given in the tables are the consistency values measured in Bostwick units ([cm/min]) as determined in the final product. Briefly, this consistency was determined using a Bostwick consistometer (CSC Scientific Co., Fisher Scientific, Nepean, ON, Canada) for evaluating the resistance to flow of fruit preparations according to the ASTM standard method (ASTM, 2019; Standard F1080-93). Before measuring the sample in the Bostwick consistometer, the samples were equilibrated at room temperature (20°C) and additionally stirred (Heidolph propeller stirrer, RZR 2102, 25 s at 25 rpm). The flow along the inclined plane is caused by the effect of gravity on the product. The flow distance depends on the viscosity as well as the elastic properties and adhesion of the product to the consistometer surface. The spring-loaded valve was first closed to allow the reservoir to be filled to the upper limit (75 ml), and then the valve was opened, instantly releasing the fruit filling. The distance (in cm) that the fruit fillings traveled in 60 s was recorded. Three replicates were performed for each of the fruit fillings analyzed. The shorter the flow distance, the better the consistency of the fruit filling.
В случае с каждым фруктом можно наблюдать положительный эффект как от перемешивания, так и от предварительной обработки пюре.With each fruit, you can see the positive effects of both mixing and pre-processing the puree.
ПРИМЕР 2. МАНГОВЫЙ НАПОЛНИТЕЛЬ ТОЛЬКО ИЗ ФРУКТОВЫХ КОМПОНЕНТОВ.EXAMPLE 2. MANGO FILLING MADE FROM FRUIT COMPONENTS ONLY.
Приготовление 1 кг образца проводили в лаборатории на водяной бане Miniterm.Preparation of 1 kg of sample was carried out in the laboratory on a Miniterm water bath.
Пюре манго (пастеризованное) - 20%Mango puree (pasteurized) - 20%
Кубики манго 9×9-55%Mango cubes 9x9-55%
Концентрат виноградного сока - 24%Grape juice concentrate - 24%
Пектинметилэстераза - 0,1%Pectin methylesterase - 0.1%
Вода - 0,9%Water - 0.9%
Смешать все компоненты, кроме ПМЭ, и нагревать до 40°С.Mix all components except PME and heat to 40°C.
Добавить ПМЭ, затем перемешивать смесь в течение 10 минут (в лаборатории при 40 об/мин), затем немедленно нагревать до 85°С.Add PME, then stir the mixture for 10 minutes (in the laboratory at 40 rpm), then immediately heat to 85°C.
Пастеризовать смесь в течение 10 минут при 85°С и охладить при перемешивании до 30°С.Pasteurize the mixture for 10 minutes at 85°C and cool while stirring to 30°C.
Залить наполнитель в контейнер; хранить контейнер в холодном помещении 8-15°С.Pour the filler into the container; store the container in a cool place 8-15°C.
Полученный таким образом наполнитель имеет текучесть по Боствику 6,5 при 20°С и стабилен в течение, по меньшей мере, периода наблюдения 56 дней.The filler thus obtained has a Bostwick flowability of 6.5 at 20°C and is stable for at least an observation period of 56 days.
ПРИМЕР 3. КЛУБНИЧНЫЙ НАПОЛНИТЕЛЬ С САХАРОМEXAMPLE 3. STRAWBERRY FILLING WITH SUGAR
Клубника - 50%Strawberry - 50%
Сахар - 25%Sugar - 25%
Клубничное пюре - 25%Strawberry puree - 25%
Пектинметилэстераза (Aspergillus niger) - 0,05%Pectin methylesterase (Aspergillus niger) - 0.05%
Медленно добавить 200 кг цельной замороженной клубники в варочный котел, содержащий 10-15 л воды.Slowly add 200 kg of whole frozen strawberries to a cooking kettle containing 10-15 litres of water.
Разогреть плоды до 65°C, затем приготовить пюре.Heat the fruit to 65°C, then prepare the puree.
Полученное пюре нагреть до 90°C в течение 5 минут.Heat the resulting puree to 90°C for 5 minutes.
Добавить 200 кг сахараAdd 200 kg of sugar
Когда сахар полностью растворится, добавить 400 кг кубиков клубники 10х10.When the sugar is completely dissolved, add 400 kg of 10x10 strawberry cubes.
Нагреть смесь до 40°С и добавить раствор фермента ПМЭ.Heat the mixture to 40°C and add the PME enzyme solution.
Перемешивать смесь в течение 10 минут при 16 об/мин, затем немедленно нагреть до 85°С.Stir the mixture for 10 minutes at 16 rpm, then immediately heat to 85°C.
Пастеризовать смесь в течение 10 минут при 85°С и охладить при перемешивании до 30°С.Pasteurize the mixture for 10 minutes at 85°C and cool while stirring to 30°C.
Залить наполнитель в контейнер объемом 800 л; хранить контейнер в холодном помещении 8-15°С.Pour the filler into a container with a capacity of 800 l; store the container in a cool room at 8-15°C.
Средние скорости сдвига на стадии перемешивания в процессе производства составляли около 10-20 с-1 (компьютерное CFD-моделирование). Вязкость фруктовой смеси на стадии ферментации находилась в диапазоне 1000-2000 мПа×с, что дает значения напряжения сдвига от 10 до 40 Па.The average shear rates during the mixing stage of the production process were about 10-20 s -1 (CFD computer modeling). The viscosity of the fruit mixture during the fermentation stage was in the range of 1000-2000 mPa×s, which gives shear stress values from 10 to 40 Pa.
Полученный наполнитель из плодов клубники был стабильным в течение 42 дней. Этот пример показывает, что масштабирование способа по настоящему изобретению от лабораторного до промышленного масштаба было успешным.The resulting strawberry fruit filler was stable for 42 days. This example demonstrates that scaling up the method of the present invention from laboratory to industrial scale was successful.
ПРИМЕР 4. НАПРЯЖЕНИЕ СДВИГА МОДЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫEXAMPLE 4. SHEAR STRESS OF A MODEL SYSTEM
Во время лабораторных испытаний и испытаний на промышленной линии было отмечено, что отсутствие усилия сдвига или низкий сдвиг во время ферментации приводит к снижению конечной вязкости. В следующих экспериментах напряжение сдвига количественно определяли в серии испытаний на реометре.During laboratory and industrial line testing, it was noted that low or no shear during fermentation resulted in a decrease in final viscosity. In the following experiments, shear stress was quantified in a series of rheometer tests.
Метод реологических испытаний: Rheological testing method :
Ферментацию проводили при 20°С (также исходя из соображений обращения). Концентрацию фермента скорректировали соответствующим образом (увеличили с 0,1% до 0,2%). Модельные системы выбирали таким образом, что уже через 10-12 минут ферментации образуется прочное нестабильное желе, но вначале смесь относительно жидкая.Fermentation was carried out at 20°C (also for handling reasons). The enzyme concentration was adjusted accordingly (increased from 0.1% to 0.2%). Model systems were chosen in such a way that after 10-12 minutes of fermentation a strong unstable jelly is formed, but at first the mixture is relatively liquid.
Рецепт приготовления клубники: Recipe for making strawberries :
Клубничное пюре из плодов индивидуальной быстрой заморозки (70%) смешивали с сахаром (30%) и пастеризовали (чтобы дезактивировать ферменты клубники), а затем охлаждали до температуры окружающей среды. Наполнитель просеивали через мелкое сито (0,5 мм) для удаления всех частиц, которые могут повлиять на результаты измерения.Strawberry puree from individually frozen fruits (70%) was mixed with sugar (30%) and pasteurized (to inactivate strawberry enzymes) and then cooled to ambient temperature. The filling was sieved through a fine sieve (0.5 mm) to remove any particles that could affect the measurement results.
Амплитудную развертку измеряли в модельной системе перед добавлением фермента, а также через 10 минут после добавления фермента (поскольку измерение полной амплитудной развертки требует времени, первую точку регистрировали через 10 минут после начала ферментации, а последнюю точку - примерно через 15 минут). С помощью измерения амплитудной развертки был найден линейный вязкоупругий диапазон продукта. Для кинетических испытаний была выбрана точка (усилие сдвига 0,5%), которая находилась в пределах линейного вязкоупругого диапазона. Кинетические испытания проводили в соответствии со следующей процедурой: добавляли фермент и включали таймер. После перемешивания в течение 15 секунд образец помещали в реометр (измерительная система РР50) и уравновешивали. Запись кривой начиналась ровно через 2 минуты после добавления фермента.The amplitude sweep was measured in the model system before adding the enzyme and also 10 minutes after adding the enzyme (since measuring the full amplitude sweep takes time, the first point was recorded 10 minutes after the start of fermentation and the last point was recorded approximately 15 minutes later). By measuring the amplitude sweep, the linear viscoelastic range of the product was found. A point (shear force 0.5%) was selected for the kinetic tests, which was within the linear viscoelastic range. The kinetic tests were carried out according to the following procedure: add the enzyme and start the timer. After stirring for 15 seconds, the sample was placed in a rheometer (PP50 measuring system) and equilibrated. The curve recording began exactly 2 minutes after adding the enzyme.
Кинетическая стадия без высокого сдвига включала 1-2 стадии.The kinetic stage without high shear included 1-2 stages.
Применяли контролируемый предварительный сдвиг при фиксированной деформации сдвига (Gʽ и Gʽʽ измеряли модульным компактным реометром MCR 302 при таком сдвиге, напряжение сдвига также регистрировали реометром).A controlled pre-shear was applied at a fixed shear strain (Gʽ and Gʽʽ were measured with a modular compact rheometer MCR 302 at such a shear, the shear stress was also recorded by the rheometer).
В течение 5 минут прикладывали 0,5% деформацию сдвига (регистрировали Gʽ, Gʽʽ и напряжение сдвига).A 0.5% shear strain was applied for 5 min (Gʽ, Gʽʽ and shear stress were recorded).
Кинетическое испытание на сдвиг включало 3 из 4 стадий. Стадию 2 не проводили, когда регистрировали кривую без высокого сдвига.The kinetic shear test included 3 of 4 stages. Stage 2 was omitted when the non-high shear curve was recorded.
Применяли контролируемый предварительный сдвиг при фиксированной деформации сдвига (Gʽ и Gʽʽ и напряжение сдвига также регистрировали реометром).A controlled pre-shear was applied at a fixed shear strain (Gʽ and Gʽʽ and the shear stress were also recorded by a rheometer).
В течение 1 минуты прикладывали 0,5% сдвига (регистрировали Gʽ, Gʽʽ и напряжение сдвига).A 0.5% shear was applied for 1 min (Gʽ, Gʽʽ and shear stress were recorded).
Высокий сдвиг прикладывали в течение 20 секунд.High shear was applied for 20 seconds.
Контролировали восстановление Gʽ и Gʽʽ (зарегистрированное при 0,5% деформации сдвига).The recovery of Gʽ and Gʽʽ (recorded at 0.5% shear strain) was monitored.
Пример реологической кривой в ходе испытания в 4 стадии представлен на фиг.1.An example of a rheological curve during a stage 4 test is shown in Fig. 1.
Изменение времени на стадии 3 с 20 секунд до 1 минуты не изменило результатов, поэтому время было сохранено на уровне 20 секунд. Обратимость при сдвиге можно определить как % G’ или комплексного модуля G* потерь после приложения сдвига. Однако во время настоящего испытания фермент остается активным и продолжает работать. Таким образом, для более точного измерения обратимости продукта при сдвиге сравнивали результаты кинетического испытания в 2 стадии (без высокого сдвига) и испытания в 3 стадии (с приложением высокого сдвига) или использовали испытание в 4 стадии, где сравнивали аппроксимацию кривой со стадии 2 с кривой восстановления (стадия 4).Changing the time in stage 3 from 20 seconds to 1 minute did not change the results, so the time was kept at 20 seconds. Shear reversibility can be defined as the % G’ or complex modulus G* loss after applying shear. However, during the present test, the enzyme remains active and continues to work. Therefore, to more accurately measure the shear reversibility of the product, the results of the stage 2 kinetic test (without high shear) were compared with the stage 3 test (with high shear applied), or a stage 4 test was used where the curve fit from stage 2 was compared with the recovery curve (stage 4).
Величину сдвига изменяли различными деформациями сдвига, приложенными на стадии 1. Однако также важно, сколько точек измерения было взято. Если измеряли только один раз в течение 10 секунд, то сдвиг ниже. Если измеряли каждую секунду, то сдвиг выше. Напряжение сдвига регистрируется автоматически (оно прямо пропорционально крутящему моменту). По мере затвердевания продукта напряжение сдвига также увеличивается. Поэтому на стадии 1 использовали средние значения напряжения сдвига. Для изучения влияния времени ферментации прибавляли только стадию 1, а остальные стадии оставляли прежними.The magnitude of the shear was varied by varying the shear strains applied in stage 1. However, it is also important how many measurement points were taken. If only one measurement was taken for 10 seconds, the shear was lower. If every second was measured, the shear was higher. The shear stress was recorded automatically (it is directly proportional to the torque). As the product hardened, the shear stress also increased. Therefore, average shear stress values were used in stage 1. To study the effect of fermentation time, only stage 1 was added, and the other stages were left unchanged.
Результаты: Results :
Было отмечено, что первоначально при отсутствии сдвига образуется гораздо больше желе. Но затем это желе становится необратимым, как только мы прикладываем высокий сдвиг (см. фиг.2). Мы изучили образование желе при различных напряжениях сдвига. В рецептуре с клубникой наблюдается большая разница в обратимости и значениях модуля упругости при увеличении напряжения сдвига с 0,5 до 3 Па, однако при дальнейшем увеличении напряжения сдвига до 20 Па увеличение модуля упругости оказывается меньше (фиг.3). Соответственно, в этой модельной системе приложение напряжения сдвига 0,5 Па является подходящим нижним пределом для получения предпочтительных эффектов по настоящему изобретению, однако, данные по уровням сдвига нельзя обобщать, поскольку изученные нами фруктовые системы имеют очень разные значения вязкости и предела текучести.It was noted that initially much more gelation was formed in the absence of shear. But then this gelation became irreversible as soon as we applied high shear (see Fig. 2). We studied the gelation at different shear stresses. In the strawberry formulation, a large difference in reversibility and elastic modulus values was observed as the shear stress increased from 0.5 to 3 Pa, but as the shear stress was further increased to 20 Pa, the increase in elastic modulus was smaller (Fig. 3). Accordingly, in this model system, applying a shear stress of 0.5 Pa is a suitable lower limit to obtain the preferred effects of the present invention, however, the shear level data cannot be generalized since the fruit systems we studied have very different viscosity and yield stress values.
Дальнейшее увеличение напряжения сдвига (например, выше 100 Па) может привести к разложению других стабилизаторов, естественно присутствующих во фруктовых пюре, прежде всего нативных крахмалов. Высокий сдвиг может также привести к уменьшению размера частиц и потере вязкости. Следовательно, приложение высокого сдвига не дает дополнительных преимуществ.Further increases in shear stress (e.g. above 100 Pa) may lead to degradation of other stabilizers naturally present in fruit purees, especially native starches. High shear may also lead to a reduction in particle size and loss of viscosity. Therefore, applying high shear does not provide any additional benefits.
Очевидно, что более сильное перемешивание увеличивает скорость ферментативной реакции, поэтому наблюдаемый эффект также может быть связан с более высокой скоростью ферментации. Однако до приложения высокого сдвига продукты, которые интенсивно перемешивались, не имели более высокой вязкости, чем продукты, которые не перемешивались (слабо перемешивались). Также для доказательства того, что положительный эффект по настоящему изобретению является результатом изменения текстуры механическом напряжением, а не более высокой степенью ферментации, были проведены дополнительные испытания с более высокой концентрацией фермента и более длительным временем ферментации. В этих испытаниях было отмечено, что увеличение концентрации фермента или времени ферментации не улучшало обратимость при сдвиге продуктов, которые не перемешивали.It is obvious that more intense stirring increases the rate of the enzymatic reaction, so the observed effect may also be related to a higher fermentation rate. However, before the application of high shear, the products that were intensively stirred did not have a higher viscosity than the products that were not stirred (weakly stirred). Also, to prove that the positive effect of the present invention is the result of a change in texture due to mechanical stress, and not a higher degree of fermentation, additional tests were carried out with a higher enzyme concentration and a longer fermentation time. In these tests, it was noted that increasing the enzyme concentration or the fermentation time did not improve the shear reversibility of the products that were not stirred.
Используемые методыMethods used
Измерение механического напряжения [Па]Measurement of mechanical stress [Pa]
Механическое напряжение измеряется в Па методом, раскрытым Läuger и др. в статье «Расхождения в указанных данных и представление нового набора данных для стандартного эталонного материала NIST® SRM 2490» и выполненным с помощью описанного в ней реометра (реометр Physica MCR 501 компании Anton Paar (AT)) с температурным контролем элементами Пельтье.The mechanical stress is measured in Pa by the method disclosed by Läuger et al. in their paper "Discrepancies in Reported Data and Submission of a New Data Set for NIST® Standard Reference Material 2490" and performed using the rheometer described there (Anton Paar (AT) Physica MCR 501 rheometer) with Peltier temperature control.
Измерение Брикс и pHBrix and pH Measurement
Измерения Брикс и рН проводят рефрактометром RX-5000 компании Atago LTD (Япония) и рН-метром InoLab 730 WTW GmbH (Weilheim, Германия) соответственно.Brix and pH measurements are carried out using an RX-5000 refractometer from Atago LTD (Japan) and an InoLab 730 WTW GmbH (Weilheim, Germany) pH meter, respectively.
Измерение вязкостиViscosity measurement
Вязкость пюре измеряли на вискозиметре Брукфильда (шпиндель 3, 10 об/мин). Конечные наполнители поступали на вискозиметр Брукфильда и консистометр Боствика. Во всех случаях образцы уравновешивали при комнатной температуре. Перед измерением образца на консистометре Боствика образцы дополнительно встряхивали (Heidolph, пропеллерная мешалка RZR 2102, 25 с при 25 об/мин) для обеспечения однородности.The viscosity of the puree was measured using a Brookfield viscometer (spindle 3, 10 rpm). The final fillers were fed to a Brookfield viscometer and a Bostwick consistometer. In all cases, the samples were equilibrated at room temperature. Before measuring the sample on the Bostwick consistometer, the samples were additionally shaken (Heidolph, RZR 2102 propeller stirrer, 25 sec at 25 rpm) to ensure homogeneity.
Дополнительные испытания вязкоупругих свойств проводили на модульном компактном реометре MCR 302 (Anton Paar GmbH, Graz, Австрия), температура которого регулируется с помощью устройства Haake K20 и DC5 (Haake, Karlsruhe, Германия). Использовали измерительную систему пластина-пластина (PP50). Результаты собираются с помощью программного обеспечения RheoCompass. Температура всегда устанавливается на 20°C, и измерение начинается после 2 минут поддержания постоянной температуры. Испытания всегда выполняются в виде повторностей.Additional viscoelastic tests were performed on a modular compact rheometer MCR 302 (Anton Paar GmbH, Graz, Austria), the temperature of which was controlled by a Haake K20 and DC5 (Haake, Karlsruhe, Germany). A plate-on-plate measuring system (PP50) was used. The results were collected using the RheoCompass software. The temperature was always set to 20°C, and the measurement was started after 2 minutes of maintaining a constant temperature. The tests were always performed in replicates.
Для определения вязкоупругих свойств вещества амплитуду гамма логарифмически увеличивали с 0,01 до 1000%. Для интерпретации вязкоупругих свойств используют соотношение между Gʽ/Gʽʽ при угловой частоте 10 1/с для описания прочности наполнителя из плодов клубники.To determine the viscoelastic properties of the substance, the gamma amplitude was logarithmically increased from 0.01 to 1000%. To interpret the viscoelastic properties, the ratio between Gʽ/Gʽʽ at an angular frequency of 10 1/s is used to describe the strength of the strawberry filling.
Стабильность при храненииShelf stability
Продукты хранили в прозрачных контейнерах (500 мл) в течение 2 месяцев при температуре +10°С. Отмечали всплывание кусочков и синерезис, однако точное количество жидкости, отделившейся от желе, не измеряли. Текучесть по Боствику в конце срока хранения измеряли повторно и сравнивали со значением через 1 день. Допустимая разница для подтверждения наличия стабильности при хранении составляла ˂2 единиц Боствика.The products were stored in transparent containers (500 ml) for 2 months at a temperature of +10°C. Floating of pieces and syneresis were noted, but the exact amount of liquid separated from the jelly was not measured. Bostwick flowability at the end of the shelf life was measured again and compared with the value after 1 day. The permissible difference to confirm the presence of stability during storage was ˂2 Bostwick units.
Настоящее изобретение далее определяется следующими вариантами осуществления:The present invention is further defined by the following embodiments:
1. Способ получения стабильного фруктового наполнителя, включающий стадии добавления активной пектинметилэстеразы (ПМЭ) во фруктовый наполнитель с последующей инактивацией ПМЭ во фруктовом наполнителе для получения стабильного фруктового наполнителя, при этом желеобразование предотвращается или, по меньшей мере, значительно снижается в присутствии активной ПМЭ во фруктовом наполнителе за счет механического воздействия на фруктовый наполнитель, содержащий активную ПМЭ.1. A method for producing a stable fruit filling, comprising the steps of adding active pectin methyl esterase (PME) to a fruit filling, followed by inactivating the PME in the fruit filling to produce a stable fruit filling, wherein gelation is prevented or at least significantly reduced in the presence of active PME in the fruit filling due to mechanical action on the fruit filling containing active PME.
2. Способ по варианту осуществления 1, где фруктовый наполнитель представляет собой пюре.2. The method according to embodiment 1, wherein the fruit filling is a puree.
3. Способ по варианту осуществления 1 или 2, где пюре или фрукты, используемые для фруктового наполнителя, подвергают тепловой обработке перед стадией ферментации.3. The method according to embodiment 1 or 2, wherein the puree or fruits used for the fruit filling are heat treated prior to the fermentation step.
4. Способ по варианту осуществления 3, где тепловую обработку проводят при температуре от 60°С до 110°С, предпочтительно от 75°С до 95°С.4. The method according to embodiment 3, wherein the heat treatment is carried out at a temperature of from 60°C to 110°C, preferably from 75°C to 95°C.
5. Способ по варианту осуществления 3 или 4, где тепловую обработку проводят в течение от 30 секунд до 30 минут, предпочтительно в течение 5-10 минут.5. The method according to embodiment 3 or 4, wherein the heat treatment is carried out for 30 seconds to 30 minutes, preferably for 5-10 minutes.
6. Способ по одному из вариантов осуществления 1-5, где к фруктовому наполнителю, содержащему активную ПМЭ, прикладывают механическое напряжение от 1 до 100 Па, предпочтительно от 3 до 20 Па, предпочтительно посредством перемешивания, встряхивания, перекачивания или их комбинации.6. The method according to one of embodiments 1-5, wherein a mechanical stress of 1 to 100 Pa, preferably 3 to 20 Pa, is applied to the fruit filling containing the active PME, preferably by stirring, shaking, pumping or a combination thereof.
7. Способ по одному из вариантов осуществления 1-6, где фруктовые наполнители являются наполнителями, выбранными из клубники (Fragaria ananassa), персика (Prunus persica), абрикоса (Prunus armeniaca), инжира (Ficus carica), груши (Pyrus), вишни (Prunus cerasus), черешни (Prunus avium), яблока (Pyrus malus, Malus pumila), черники (Vaccinium cyanococcus), манго (Mangifera indica), банана (Musa acuminata); или их смесей.7. The method according to one of embodiments 1-6, wherein the fruit fillings are fillings selected from strawberry ( Fragaria ananassa ), peach ( Prunus persica ), apricot ( Prunus armeniaca ), fig ( Ficus carica ), pear ( Pyrus ), cherry ( Prunus cerasus ), sweet cherry ( Prunus avium ), apple ( Pyrus malus, Malus pumila ), blueberry ( Vaccinium cyanococcus ), mango ( Mangifera indica ), banana ( Musa acuminata ); or mixtures thereof.
8. Способ по одному из вариантов осуществления 1-7, где фруктовый наполнитель содержит кусочки фруктов или целые фрукты.8. The method according to one of embodiments 1-7, wherein the fruit filling comprises pieces of fruit or whole fruit.
9. Способ по одному из вариантов осуществления 1-8, где фруктовый наполнитель содержит дополнительные питательные компоненты, предпочтительно злаки, семена, орехи или их смеси.9. The method according to one of embodiments 1-8, wherein the fruit filling contains additional nutritional components, preferably cereals, seeds, nuts or mixtures thereof.
10. Способ по одному из вариантов осуществления 1-8, где стабильный фруктовый наполнитель состоит из фруктов в виде фруктового пюре, фруктового сока, кусочков фруктов или их смесей и инактивированной ПМЭ.10. The method according to one of embodiments 1-8, wherein the stable fruit filling consists of fruits in the form of fruit puree, fruit juice, fruit pieces or mixtures thereof and inactivated PME.
11. Способ по одному из вариантов осуществления 1-10, где ионы Ca2+ присутствуют во время производства, в частности, где ионы Ca2+ присутствуют до инактивации ПМЭ.11. The method according to any one of embodiments 1-10, wherein the Ca 2+ ions are present during production, in particular wherein the Ca 2+ ions are present prior to inactivation of the PME.
12. Способ по одному из вариантов осуществления 1-10, где ионы Ca2+ не добавляют во время производства, в частности, ионы Ca2+ не присутствуют до инактивации ПМЭ.12. The method according to one of embodiments 1-10, wherein Ca 2+ ions are not added during production, in particular Ca 2+ ions are not present prior to inactivation of the PME.
13. Способ по одному из вариантов осуществления 1-12, где наполнитель имеет рН от 3,0 до 7,0, предпочтительно от 3,2 до 5,5, в частности от 3,5 до 4,2.13. The method according to one of embodiments 1-12, wherein the filler has a pH from 3.0 to 7.0, preferably from 3.2 to 5.5, in particular from 3.5 to 4.2.
14. Способ по одному из вариантов осуществления 1-13, где стабильный фруктовый наполнитель упаковывают в форму, устойчивую к хранению.14. The method according to one of embodiments 1-13, wherein the stable fruit filling is packaged in a form that is stable for storage.
15. Способ по одному из вариантов осуществления 1-14, где способ дополнительно включает стадию нагревания фруктов перед добавлением ПМЭ во фруктовый наполнитель и стадию нагревания после ферментативной обработки ПМЭ, в частности стадию пастеризации, при этом предпочтительно механическое напряжение также прикладывается в ходе стадии нагревания, в частности при температурах ниже 70°С.15. The method according to one of embodiments 1-14, wherein the method further comprises a step of heating the fruit before adding the PME to the fruit filling and a step of heating after the enzymatic treatment of the PME, in particular a pasteurization step, wherein preferably mechanical stress is also applied during the heating step, in particular at temperatures below 70°C.
16. Способ по одному из вариантов осуществления 1-15, где стадию ферментации проводят в течение от 1 до 120 минут, предпочтительно от 2 до 60 минут, в частности от 5 до 30 минут.16. The method according to one of embodiments 1-15, wherein the fermentation step is carried out for 1 to 120 minutes, preferably 2 to 60 minutes, in particular 5 to 30 minutes.
17. Способ по одному из вариантов осуществления 1-16, где стадию ферментации проводят при температуре от 20°С до 60°С, предпочтительно от 30°С до 50°С, в частности от 35°С до 40°С.17. The method according to one of embodiments 1-16, wherein the fermentation step is carried out at a temperature of from 20°C to 60°C, preferably from 30°C to 50°C, in particular from 35°C to 40°C.
18. Способ по одному из вариантов осуществления 1-17, где стадию ферментации проводят при перемешивании со скоростью от 10 до 500 об/мин, предпочтительно от 20 до 100 об/мин, в частности от 30 до 50 об/мин.18. The method according to one of embodiments 1-17, wherein the fermentation step is carried out with stirring at a speed of 10 to 500 rpm, preferably 20 to 100 rpm, in particular 30 to 50 rpm.
19. Способ по одному из вариантов осуществления 1-18, где способ дополнительно включает стадию пастеризации при температуре, по меньшей мере, 60°С, предпочтительно, по меньшей мере, 70°С, в частности, по меньшей мере, 80°С.19. The method according to one of embodiments 1-18, wherein the method further comprises a pasteurization step at a temperature of at least 60°C, preferably at least 70°C, in particular at least 80°C.
20. Способ по одному из вариантов осуществления 1-19, где способ дополнительно включает стадию пастеризации продолжительностью, по меньшей мере, 1 мин, предпочтительно, по меньшей мере, 3 мин, в частности, по меньшей мере, 5 мин.20. The method according to one of embodiments 1-19, wherein the method further comprises a pasteurization step lasting at least 1 min, preferably at least 3 min, in particular at least 5 min.
21. Способ по одному из вариантов осуществления 1-20, где способ дополнительно включает стадию нагревания фруктов перед добавлением ПМЭ во фруктовый наполнитель, по меньшей мере, до 50°С, предпочтительно, по меньшей мере, до 65°С, в частности, по меньшей мере, до 75°С.21. The method according to one of embodiments 1-20, wherein the method further comprises the step of heating the fruit before adding the PME to the fruit filling to at least 50°C, preferably at least 65°C, in particular at least 75°C.
22. Способ по одному из вариантов осуществления 1-21, где способ дополнительно включает стадию нагревания фруктов перед добавлением ПМЭ во фруктовый наполнитель в течение от 1 до 120 минут, предпочтительно от 2 до 60 минут, в частности от 5 до 30 минут.22. The method according to one of embodiments 1-21, wherein the method further comprises the step of heating the fruit before adding the PME to the fruit filling for from 1 to 120 minutes, preferably from 2 to 60 minutes, in particular from 5 to 30 minutes.
23. Способ по одному из вариантов осуществления 1-22, где способ обеспечивает улучшенную консистенцию, определяемую уменьшением единиц Боствика, по меньшей мере, на 1, предпочтительно, по меньшей мере, на 2, в частности, по меньшей мере, на 3 единицы Боствика в [см/мин].23. The method according to one of embodiments 1-22, wherein the method provides an improved consistency defined by a reduction in Bostwick units by at least 1, preferably at least 2, in particular at least 3 Bostwick units [cm/min].
24. Способ по одному из вариантов осуществления 1-23, где способ обеспечивает улучшенную консистенцию, определяемую уменьшением единиц Боствика, по меньшей мере, на 5, предпочтительно, по меньшей мере, на 6, в частности, по меньшей мере, на 7 единиц Боствика в [см/мин].24. The method according to one of embodiments 1-23, wherein the method provides an improved consistency defined by a reduction in Bostwick units by at least 5, preferably at least 6, in particular at least 7 Bostwick units [cm/min].
25. Способ по одному из вариантов осуществления 1-24, где способ обеспечивает улучшенную консистенцию, определяемую уменьшением единиц Боствика, по меньшей мере, на 20%, предпочтительно, по меньшей мере, на 25%, в частности, по меньшей мере, на 30%.25. The method according to one of embodiments 1-24, wherein the method provides an improved consistency determined by a reduction in Bostwick units by at least 20%, preferably at least 25%, in particular at least 30%.
26. Способ по одному из вариантов осуществления 1-25, где способ обеспечивает улучшенную консистенцию, определяемую уменьшением единиц Боствика, по меньшей мере, на 40%, предпочтительно на 50%, в частности, по меньшей мере, на 60%.26. The method according to one of embodiments 1-25, wherein the method provides improved consistency, defined by a reduction in Bostwick units by at least 40%, preferably 50%, in particular at least 60%.
27. Способ по одному из вариантов осуществления 1-26, где способ исключает добавление в процесс активного фермента, снижающего вязкость.27. The method according to one of embodiments 1-26, wherein the method excludes the addition of an active viscosity-reducing enzyme to the process.
28. Способ по одному из вариантов осуществления 1-27, где способ исключает добавление активного фермента полигалактуроназы (ПГ) в процессе.28. The method according to one of embodiments 1-27, wherein the method eliminates the addition of active polygalacturonase (PG) enzyme in the process.
29. Способ по одному из вариантов осуществления 1-28, где фруктовый наполнитель представляет собой наполнитель, не являющийся плодовым наполнителем из плодов пасленовых культур, в частности не являются плодовыми наполнителями из картофеля, томатов или баклажанов.29. The method according to one of embodiments 1-28, wherein the fruit filling is a filling that is not a fruit filling from the fruits of nightshade crops, in particular, it is not a fruit filling from potatoes, tomatoes or eggplants.
30. Способ по одному из вариантов осуществления 1-29, где процесс, по меньшей мере, стадию ферментации, проводят без приложения высокого давления 300 МПа или более, предпочтительно без приложения давления 180 МПа или более, в частности, где стадию ферментация проводят в условиях атмосферного давления.30. The method according to one of embodiments 1-29, wherein the process, at least the fermentation step, is carried out without applying a high pressure of 300 MPa or more, preferably without applying a pressure of 180 MPa or more, in particular wherein the fermentation step is carried out under atmospheric pressure conditions.
Claims (26)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP20204257.8 | 2020-10-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2841688C1 true RU2841688C1 (en) | 2025-06-16 |
Family
ID=
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996011588A1 (en) * | 1994-10-13 | 1996-04-25 | Unilever Plc | Process for the preparation of a food product |
| WO2001058286A1 (en) * | 2000-02-11 | 2001-08-16 | Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus | Process for preserving foodstuff |
| WO2004049824A1 (en) * | 2002-11-29 | 2004-06-17 | Council Of Scientific And Industrial Research | A process for the preparation of shelf stable fruit spread with no added sugar |
| WO2005016029A1 (en) * | 2003-08-13 | 2005-02-24 | Novozymes A/S | High temperature enzymatic vegetable processing |
| RU2407402C2 (en) * | 2005-07-22 | 2010-12-27 | Марс, Инкорпорейтед | Fruit snack |
| RU2521514C2 (en) * | 2009-05-25 | 2014-06-27 | Зюд-Хеми Ип Гмбх Унд Ко.Кг,De | Liquefied biomass, method of its obtaining, its application and method of its fermentation |
| WO2017035458A1 (en) * | 2015-08-26 | 2017-03-02 | Tropicana Products, Inc. | Viscosity reduction of beverages and foods containing high fiber fruit and vegetable materials |
| WO2020204924A1 (en) * | 2019-04-03 | 2020-10-08 | General Mills, Inc. | Methods of making a treated fruit composition |
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996011588A1 (en) * | 1994-10-13 | 1996-04-25 | Unilever Plc | Process for the preparation of a food product |
| WO2001058286A1 (en) * | 2000-02-11 | 2001-08-16 | Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus | Process for preserving foodstuff |
| WO2004049824A1 (en) * | 2002-11-29 | 2004-06-17 | Council Of Scientific And Industrial Research | A process for the preparation of shelf stable fruit spread with no added sugar |
| WO2005016029A1 (en) * | 2003-08-13 | 2005-02-24 | Novozymes A/S | High temperature enzymatic vegetable processing |
| RU2407402C2 (en) * | 2005-07-22 | 2010-12-27 | Марс, Инкорпорейтед | Fruit snack |
| RU2521514C2 (en) * | 2009-05-25 | 2014-06-27 | Зюд-Хеми Ип Гмбх Унд Ко.Кг,De | Liquefied biomass, method of its obtaining, its application and method of its fermentation |
| WO2017035458A1 (en) * | 2015-08-26 | 2017-03-02 | Tropicana Products, Inc. | Viscosity reduction of beverages and foods containing high fiber fruit and vegetable materials |
| WO2020204924A1 (en) * | 2019-04-03 | 2020-10-08 | General Mills, Inc. | Methods of making a treated fruit composition |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2483564C2 (en) | Natural stabilising system for frozen desert | |
| RU2228108C2 (en) | Method for producing of semi-finished product from low-acid raw vegetable material | |
| CN1279836C (en) | Method for preparing low-calorie fruit and/or vegetable spreads | |
| EA019876B1 (en) | Freeze-dried, aerated fruit or vegetable composition | |
| EP2131662B1 (en) | Process of producing tomato paste | |
| EP3771346A1 (en) | Fruit product and method of producing a fruit product | |
| Verlent et al. | Rheological properties of tomato‐based products after thermal and high‐pressure treatment | |
| Sapiga et al. | Enzymatic destruction of protopectin in vegetable raw materials to increase its structuring ability in ice cream | |
| EP2544548A1 (en) | Process for the preparation of stable and homogeneous fruit preparation | |
| Vibhakara et al. | Manufacturing jams and jellies | |
| EP4236698B1 (en) | Method for the production of a stable fruit preparation | |
| RU2841688C1 (en) | Method of producing stable fruit filler | |
| EP4013238B1 (en) | Method of preparing a fruit-containing product | |
| JPH11262379A (en) | Acid milky beverage containing turbid substance and method for producing the same | |
| US5206047A (en) | Process for making high brix citrus concentrate | |
| GB2304024A (en) | Tomato sauce for pasta | |
| WO2001058286A1 (en) | Process for preserving foodstuff | |
| JP3411144B2 (en) | Manufacturing method of jelly containing vegetables and fruits | |
| WO2019125432A1 (en) | Infused fruit compositions and method of processing fruit | |
| Anthon et al. | Changes in pectin methylesterification and accumulation of methanol during production of diced tomatoes | |
| CA3133049A1 (en) | Methods of making a treated fruit composition | |
| JPH044857A (en) | Fruit sauces subjected to ultrahigh pressure treatment | |
| Suntudprom | Controlling processing for persimmon product texture: a thesis presented in partial fulfilment of the requirements for the Doctor of Philosophy at Massey University, Manawatū, New Zealand | |
| Pertsevyi et al. | Technology of thermostable and frozen fillings using dairy raw materials and sesame seeds concentrate | |
| Rincon | Effect of prefreezing treatments on quality of mango (Manguifera indica L.) during frozen storage |