by C. Rose Kennedy
figures by Kaitlyn Choi
co jest w smaku?
słowo” smak ” przenika nasze codzienne słownictwo, wywołując skojarzenia z bogatymi lub żywymi doświadczeniami wykraczającymi poza doświadczenie jedzenia. Nawet w dosłownym kontekście Stowarzyszenie Producentów ekstraktów smakowych (Fema) opisuje smak jako „cały zakres wrażeń, które postrzegamy, gdy jemy jedzenie lub pijemy napój. Smak obejmuje smak substancji, zapach i wszelkie cechy fizyczne, które postrzegamy”. Podczas gdy żywność z natury zawiera substancje smakowe, 90% amerykańskich zakupów spożywczych zawiera również dodane smaki . Te smaki są używane do wzmacniania lub modulowania doświadczenia SENSORYCZNEGO związanego z istniejącymi cechami produktu. Co więcej, mogą być również wykorzystywane do tworzenia zdrowych, ale mdłych opcji (takich jak te, w których brakuje nadmiaru cukru lub tłuszczów trans) bardziej atrakcyjnych. Na przykład, środki smakowe mogą sprawić, że żywność o obniżonej zawartości tłuszczu wydaje się bogata i kremowa lub dodać słoną skórkę do produktów o niskiej zawartości sodu. To oczywiste, że smaki mają ogromną moc wpływania na nasze doznania smakowe, ale czym one są i skąd pochodzą?
wszystkie smaki, w tym te nieodłącznie obecne w żywności, a także naturalne i sztuczne dodatki smakowe, są małymi związkami chemicznymi lub mieszaninami związków (ryc. 1). Podczas gdy chemikalia często wywołują negatywne skojarzenia, ważne jest, aby pamiętać, że wszystkie składniki naszej żywności, naszego ciała i otaczającego nas świata są w rzeczywistości chemikaliami. Nawet takie rzeczy jak woda (tlenek diwodoru), cukier stołowy (sacharoza lub alfa-d-glukopiranozylo-(1à2)-beta-D-fruktofuranozyd) i soda oczyszczona (wodorowęglan sodu) są związkami chemicznymi. W rzeczywistości właściwości chemiczne i struktury substancji smakowych są dokładnie tym, co pozwala im reagować ze sobą podczas gotowania (pomyśl o tym charakterystycznym grillowanym smaku) wiążą się z receptorami smakowymi w naszych ustach.
FDA szeroko definiuje naturalne smaki, aby uwzględnić dowolny smak wyizolowany z naturalnych źródeł, takich jak materiał roślinny (owoce, korzenie, kora, zioła itp.) lub produktów zwierzęcych (mięso, nabiał itp.) . Sztuczne smaki to wszelkie smaki, które nie są zdefiniowane jako naturalne, nawet jeśli mają dokładnie taki sam skład chemiczny jak smaki izolowane bezpośrednio z natury . To rozróżnienie między pochodzeniem smaków nie ma wpływu na to, jak bezpieczne, zdrowe i pyszne są. W rzeczywistości środki smakowe produkowane w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych podlegają rygorystycznej kontroli jakości na każdym etapie i nie wymagają długiego, pracochłonnego i zasobochłonnego procesu ekstrakcji ani pozyskiwania naturalnie rzadkich lub trudnych do uprawy materiałów. W związku z tym wiele identycznych z naturą sztucznych aromatów jest rzeczywiście dostępnych w Wyższej czystości niż ich naturalne kongenery i można je uzyskać przy mniejszych szkodach dla środowiska .
te sztuczne aromaty są przygotowywane przez elitarną grupę wysoko wykwalifikowanych profesjonalistów znanych jako aromaty lub chemicy smaku, którzy muszą przejść rygorystyczne siedmioletnie staże (po wykształceniu uniwersyteckim), zanim będą mogli uzyskać certyfikat Society of flavour Chemists . Szacuje się, że na całym świecie jest tylko około 500 certyfikowanych smakoszy . Aromatycy przygotowują mieszanki smaków, aby spełnić preferencje smakowe konsumentów, a wszystko to zgodnie z rygorystycznymi wytycznymi dotyczącymi bezpieczeństwa i wydajności. Ponadto, ponieważ są one uważane za producentów składników aromaty i firmy produkujące aromaty muszą przestrzegać wszystkich tych samych zasad FDA i USDA opracowanych dla produkcji żywności .
aby wspomóc ten proces, panel ekspertów naukowych i medycznych (reprezentujących dziedziny, w tym chemię, toksykologię, farmakologię, medycynę, patologię i statystyki) obsługujący Stowarzyszenie Producentów ekstraktów smakowych (Fema) sporządził listę dokładnie sprawdzonych związków smakowych, które są „ogólnie uznawane za bezpieczne (GRAS)” . Panel ekspertów FEMA przekazuje swoje wyniki i wszystkie dane naukowe FDA, międzynarodowym organom naukowym i regulacyjnym oraz w literaturze naukowej . Firmy zajmujące się aromatem nie są zobowiązane do ujawniania stosowania składników smakowych, które przeszły już ten rygorystyczny przegląd, ale wszelkie nowe substancje smakowe, które nie zostały jeszcze wprowadzone na listę, wymagają rygorystycznych testów i zatwierdzenia w celu wykazania bezpieczeństwa, zanim będą mogły zostać włączone do produktów konsumenckich.
rozważmy kilka przypadków chemii smaku w akcji!
Vanillin Dreams
wanilia jest najpopularniejszym smakiem na świecie. Nie tylko jest stosowany w ulubionych lodach, cukierkach, ciastkach i ciastkach, ale wanilia poprawia również postrzeganie słodyczy i innych smaków (takich jak czekolada, kawa, owoce i orzechy) .
Naturalny ekstrakt waniliowy otrzymuje się przez namaczanie ziaren wanilii w alkoholu, aby uzyskać roztwór waniliny i innych drobnych składników, które mogą być stosowane w gotowaniu i pieczeniu. Podczas gdy w ekstrakcie z wanilii wykryto aż 250 składników smakowych i aromatycznych, większość z nich ulega zniszczeniu po ekspozycji na podwyższoną temperaturę, co powoduje, że złożoność smaku wanilii zmniejsza się po pieczeniu. Co więcej, ziarna wanilii można uzyskać tylko z ręcznie zapylanych kwitnących storczyków w kilku obszarach tropikalnych, co czyni je cennymi towarami, zwłaszcza ze względu na ogromne zapotrzebowanie na wanilię (ponad 16 000 ton rocznie) na całym świecie . Aby sprostać temu zapotrzebowaniu, firmy smakowe, takie jak International Flavors and Fragrances, Inc. i Givaudan mają całe linie produkcyjne poświęcone rozwojowi wysokiej jakości substytutów naturalnego ekstraktu waniliowego .
jednym z tych substytutów jest ekstrakt z castoreum. Castoreum jest wydzieliną z gruczołów odbytowych i worków rycynowych bobrów, które używają go do oznaczania swoich roszczeń terytorialnych. Ekstrakt z Castoreum ma ciepły, słodki zapach i może być stosowany jako substytut ekstraktu waniliowego w wielu produktach mlecznych i wypiekach . Po rygorystycznej ocenie castoreum i jego fragmenty zdobyły miejsce na liście GRAS; jednak światowe spożycie jest stosunkowo niskie (tylko około 300 funtów rocznie). Warto jednak zauważyć, że ponieważ castoreum jest pozyskiwane ze źródła zwierzęcego, jest uważane za naturalny smak, a nie sztuczny smak.
większość substytutów wanilii to w rzeczywistości identyczna z naturą wanilina i pochodne waniliny syntetyzowane w skali wielotonowej z ekstraktów gwajakolu lub ligniny, które można wyizolować z pulpy drzewnej (ryc. 2). Oprócz zapewnienia niedrogiego źródła waniliny—w Wyższej czystości niż można uzyskać z naturalnego ekstraktu waniliowego—synteza ta umożliwia produkcję pochodnych waniliny o pożądanych właściwościach, takich jak zwiększona moc smaku i stabilność termiczna. Na przykład dodanie jednego dodatkowego atomu węgla do waniliny daje wanilinę etylową, która jest 2-4 razy bardziej aromatyczna niż sama wanilina. Ze względu na tę pożądaną właściwość i jej wieloletni status na liście GRAS, etyl wanilina była używana w niektórych aromatach waniliowych od lat 30. Być może nie powinno być zaskoczeniem, a następnie, że w ślepych testach smakowych, degustatorzy preferowane sztuczny aromat wanilii (w tym produkowane przemysłowo waniliny i jej analogów) w traktuje jak ciasteczka, które muszą być pieczone w wysokich temperaturach, które powodują wiele drobnych składników naturalnego ekstraktu wanilii do rozkładu .
Butter Me Up
bogaty, gładki smak masła to kolejny ulubiony konsument, dodając ciała i głębi do sprayów do gotowania, sosów, wypieków i (oczywiście) popcornu. Ten smak powstaje w wyniku produkcji diacetylu i acetoiny jako produktów ubocznych fermentacji cukrowej w produkcji hodowanych produktów mlecznych, takich jak hodowane masło, maślanka i kwaśna śmietana .
podczas gdy małe ilości tych związków można wyizolować z tych produktów mlecznych, bardzo niska wydajność ekstrakcji ogranicza jej praktyczność. Zamiast tego, te dodatki smakowe są na ogół wytwarzane poprzez syntezę chemiczną lub fermentację przemysłową w wyspecjalizowanej kulturze, która jest zoptymalizowana pod kątem produkcji smaku, ale nie jest rodzajem mediów, które ludzie zwykle lubią jeść (Rysunek 3) . Gdy są wytwarzane za pomocą tej techniki hodowli, diacetyl i acetoina są wymienione jako” naturalny aromat masła”, ale gdy są wytwarzane poprzez kontrolowaną syntezę laboratoryjną, te same składniki są wymienione jako” sztuczny aromat masła”.
być może słyszałeś doniesienia o „płucach pracownika popcornu”, w których kilka przypadków chorób płuc było związanych z wdychaniem bardzo wysokiego poziomu diacetylu w niektórych mikrofalowych zakładach produkujących popcorn . Jednak zarówno diacetyl, jak i acetoina są długoletnimi członkami listy GRAS. Należy pamiętać, że duża dawka czegokolwiek może być toksyczna! Na przykład, były liczne przypadki zgonów związanych z przedawkowaniem wody (nie utonięcie, właściwie po prostu picie o wiele za dużo),. FDA i OSHA dokładnie zbadały obawy dotyczące aerozolizowanego diacetylu i opracowały nowe normy w celu ograniczenia narażenia na cząstki unoszące się w powietrzu w Warunkach zawodowych . Ponadto ich sprawozdania przypominają, że poziomy, na które narażeni są konsumenci ogólni, są znacznie poniżej progu ryzyka. Ponadto, spożywanie środków smakowych, takich jak diacetyl, kieruje te substancje do żołądka (a nie do płuc), który jest doskonale przystosowany do przetwarzania tych cząsteczek. Więc śmiało, zjedz masło (smak) i zjedz je!
smak, o jakim nigdy nie marzyłeś
jak ilustruje kilka naszych klasycznych ulubionych smaków, Chemia smaku jest zarówno sztuką, jak i nauką poświęconą bezpiecznemu wytwarzaniu solidnych i zasobooszczędnych naturalnych i sztucznych smaków dla Twojej przyjemności. Być może najbardziej ekscytującym aspektem jest jednak możliwość łączenia znanych smaków w nowatorski sposób, aby odkrywać smaki wykraczające poza to, czego kiedykolwiek doświadczyliśmy. Aromatycy starają się zidentyfikować i wypełnić „białe przestrzenie”, które są kombinacjami cech smakowych, które konsument może cieszyć się, ale nie są reprezentowane w produktach na rynku. Więc następnym razem, gdy spróbujesz nie z tego świata, jak guma Juicy Fruit™, Nowa żelka lub ulubiony napój sportowy, pamiętaj o pracy miłości, która weszła w jego rozwój . W pamiętnych słowach Willy 'ego Wonki:” wynalazek, moi drodzy, to 93% potu, 6% elektryczności, 4% parowania i 2% marszczenia toffi.”
C. Rose Kennedy jest doktorantem na Wydziale Chemii i biologii chemicznej Uniwersytetu Harvarda.
Fakty O Smaku. Flavor Extract Manufacturers Association (Fema) http://www.flavorfacts.org (dostęp w sierpniu 23, 2015)
„The Tastemakers” La Gorce, T. New Jersey Monthly. 17 stycznia 2011r. http://njmonthly.com/articles/eat-drink/the-tastemakers/ (dostęp w sierpniu 23, 2015)
„sekcja 101.22 żywność; etykietowanie przypraw, aromatów, barwników i chemicznych środków konserwujących.”Kodeks Przepisów Federalnych. Tytuł 21-żywność i narkotyki. Food And Drug Administration, Department Of Health And Human Services. 1 kwietnia 2010r. http://www.gpo.gov/fdsys/pkg/CFR-2010-title21-vol2/xml/CFR-2010-title21-vol2-sec101-22.xml (dostęp w sierpniu 23, 2015)
„Jaka jest różnica między sztucznymi a naturalnymi smakami?”Reineccius, G. Scientific American. / / / 29 lipca 2002 http://www.scientificamerican.com/article/what-is-the-difference-be-2002-07-29/(dostęp w sierpniu 23, 2015)
Stowarzyszenie chemików smakowych. http://flavorchemists.com/ (dostęp w sierpniu 23, 2015)
„kim jesteś? Flavorist ” Green, K. Kwartalnik Perspektyw Zawodowych. Zima 2004-2005. US Bureau of Labor Statistics http://www.bls.gov/careeroutlook/2004/winter/yawhat.pdf
„the Taste Makers” Khatchadourian, R. The New Yorker. 23 listopada 2009r. http://www.newyorker.com/magazine/2009/11/23/the-taste-makers(dostęp w sierpniu 23, 2015)
„bezpieczeństwo smaku: mit kontra fakt” Mat. Smak Fakty. Flavor Extract Manufacturers Association (Fema) czerwiec 25, 2015. http://www.flavorfacts.org / smak-bezpieczenstwa-mit-vs-fakt / (dostepny w sierpniu 23, 2015)
„jak USA FDA 's GRAS Notification Program Works” Gaynor, P. Food Safety Magazine, December 2005/January 2006. http://www.fda.gov/Food/IngredientsPackagingLabeling/GRAS/ucm083022.htm#authors (dostęp w sierpniu 23, 2015)
„ekstrakt z wanilii „Cook’ s Illustrated. 1 marca 2009r. http://www.cooksillustrated.com/taste_tests/455-vanilla-extract(dostęp w sierpniu 23, 2015)
zawsze waniliowy. International Flavors and Fragrances, Inc. http://alwaysvanilla.com/(dostęp w sierpniu 23, 2015)
wszystko, tylko nie wanilia. Givaudan TasteEssentials Vanilla. https://www.givaudan.com/flavours/world-flavours/tasteessentials/vanilla(dostęp w sierpniu 23, 2015)
„Castoreum” Burdock, G. A. Fenaroli ’ s Handbook of flavour Ingredients. CRC Press, 2005. 276-278
„wanilina: Syntetyczny aromat ze zużytego alkoholu siarkowego.”Hocking, M. B. Journal of Chemical Education, 1997, 74, 1055. Doi: 10.1021/ed074p1055
„Vanillin” Vidal, J.-P. Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 2006, DOI: 10.1002 / 0471238961.2201140905191615.a01.pub2
„Ethyl Vanillin”, G. A. Fenaroli ’ s Handbook of Flavor Ingredients. CRC Press, 2005. 639–640.
Introduction to Organic Laboratory Techniques (4th ed.). ISBN 978-0-495-28069-9.
„produkcja diacetylu i Acetoiny przez bakterie kwasu mlekowego” Oberman, H., Piątkiewicz, A.; Libudzisz, Z. Nahrung, 1982, 26, 615. DOI: 10.1002 / jedzenie.19820260706
„Biotechnological Production of Flavours and Fragrances” Krings, C.; Berger, R. G. Applied Microbiol Biotechnology. 1998, 49, 8.a
„Beware Diacetyl: The Next Legal Quagmire” Fama, R. Food Safety Magazine. Październik / Listopad 2007. http://www.foodsafetymagazine.com/magazine-archive1/octobernovember-2007/beware-diacetyl-the-next-legal-quagmire/ (dostęp w sierpniu 23, 2015)
„Hyponatremia” Adrogué, H. J.; Madias, N. E. New England Journal of Medicine 2000, 342, 1581. DOI: 10.1056 / NEJM200005253422107
„śmierć z powodu hiponatremii w wyniku ostrego zatrucia wodą u podstawowego stażysty Wojskowego.”Garigan, T. P.; Ristedt, D. E. Military Medicine,1999, 164, 234.
„NOSH Alert: Preventing Lung Disease in Workers Who Use or Make Flavorings,” DHHS (NOSH) Publication No.2004-110. http://www.cdc.gov/niosh/docs/2004-110/ (dostęp w sierpniu 23, 2015)
„Sweet Memories: How Jelly Belly Invents Flavors” Greenwood, V. The Atlantic. 17 sierpnia 2010r. http://www.theatlantic.com/health/archive/2010/08/sweet-memories-how-jelly-belly-invents-flavors/61477/