Zastosowania środków chłodzących
Naturalnyśrodki chłodzącetakie jak mentol, menton, octan metylu i olejek z mięty pieprzowej są stosowane w celu wywołania uczucia chłodu i świeżości, zapewniając jednocześnie miętowy zapach. Są szeroko stosowane w produktach codziennego użytku, takich jak żele pod prysznic i szampony. Ze względu na drażniące działanie tych środków chłodzących na oczy i nos oraz konieczność stosowania większych dawek, ich zastosowanie w aromatach spożywczych jest ograniczone. Ich zastosowanie w żywności ogranicza się głównie do gumy do żucia i miętówek. Tylko w takich produktach są one wytwarzane. „Efekt niechłodzący” związany ze środkami chłodzącymi jest ogólnie akceptowalny.
Aby zastosować środki chłodzące w innych obszarach produktów oraz wyprodukować gumę do żucia i inne rodzaje produktów o smaku innym niż miętowy, opracowanie nowych środków chłodzących jest pilne i stało się bardzo trudnym zadaniem. Od lat 70. XX wieku opracowano różne produkty syntetyczne o działaniu chłodzącym, które są szeroko stosowane w przemyśle aromatów jadalnych. W związku z pionierską pracą Watsona i współpracowników z Wilkinson Sword w dziedzinie syntetycznych środków chłodzących, badania w tej dziedzinie cieszą się coraz większym zainteresowaniem. W porównaniu do mentolu, te środki chłodzące zapewniają silne uczucie chłodzenia bez uczucia pieczenia mentolu, gdy są stosowane w dużych dawkach. Ponadto, ponieważ te środki chłodzące prawie nie mają goryczy i miętowego aromatu, można je stosować w formułowaniu aromatów spożywczych innych niż miętowe. Te środki chłodzące działają również synergistycznie, gdy są stosowane z mentolem, tworząc bardzo charakterystyczne wrażenie.
Receptory chłodu skóry znajdują się u podstawy naskórka, {{0}},1 do 0,2 mm pod powierzchnią skóry i mają średnicę około 1 mm. Kiedy temperatura spada do około 32 stopni, receptor zimna zaczyna emitować sygnały. Im niższa temperatura, tym silniejszy sygnał. Kiedy temperatura spadnie poniżej 13 stopni, poczujesz ból, ale ból jest odczuwany przez różne receptory. Usta mogą być bardziej wrażliwe na uczucie zimna niż zewnętrzna skóra ze względu na łatwiejszą penetrację. Uważa się, że uczucie chłodzenia wywołane przez mentol jest spowodowane spadkiem przewodności Ca2+.
Synergistyczne działanie temperatury otoczenia i cząsteczek ma znaczący wpływ na uczucie chłodzenia. Na przykład niskie temperatury mogą zwiększyć uczucie chłodzenia mentolu, podczas gdy wysokie temperatury mogą wywołać odwrotny skutek. Ponadto uczucie chłodzenia jest również powiązane z wrażliwością danej osoby. Biorąc za przykład mentol, zmiana progu doustnego wynosi 0,02 ~ 10 ug, a większość ludzi należy do grupy stosunkowo wrażliwej.
Środki chłodzące są zazwyczaj rozpuszczalne w jadalnych olejkach eterycznych i bazach i zazwyczaj są dobrze mieszane przed użyciem w produkcie końcowym. Ilość użytego środka chłodzącego zależy od stosowanego produktu i często znacznie się różni. Wśród aromatów spożywczych najczęściej stosowane są guma do żucia i pasta do zębów, a następnie cukierki i pastylki do ssania na gardło, a także inne napoje bezalkoholowe i produkty o dużej zawartości wody. Ponadto te środki chłodzące najlepiej sprawdzają się w układach polarnych, takich jak napoje niż guma do żucia. Dlatego w przypadku niektórych produktów, w których zastosowanie środków chłodzących jest trudne, środki chłodzące są zwykle przekształcane w powłoki cukrowe, aby przezwyciężyć lipofilowość matrycy.
Molekularne cechy strukturalne czynników chłodzących
Cząsteczki czynnika chłodzącego zwykle mają grupy mogące tworzyć wiązania wodorowe, zwarty szkielet łańcucha węglowego i odpowiednią wartość równowagi hydrofilowo-lipofilowej. Względna masa cząsteczkowa wynosi zwykle od 150 do 350. Wspólną cechą chemicznych środków chłodzących jest to, że nie powodują one zmęczenia podczas chłodzenia. Dopóki wejdą w kontakt z receptorami w jamie ustnej lub na skórze, zawsze będą powodować uczucie chłodzenia. Z jakiegoś powodu amidowe środki chłodzące na ogół powodują uczucie chłodzenia szybciej niż środki niezawierające azotu, z wyjątkiem mentolu.
Zależność pomiędzy strukturą molekularną a aktywnością czynników chłodzących nie jest dotychczas zbyt jasna. Jak wspomniano wcześniej, cząsteczki środka chłodzącego często mają pewne wspólne właściwości. Te cechy można wykorzystać do projektowania cząsteczek środka chłodzącego, ale te właściwości nie mogą obejmować wszystkich związków o działaniu chłodzącym. Ponieważ lipofilowość i tworzenie wiązań wodorowych są podstawowymi elementami wywołującymi wrażenie chłodzenia, większość cząsteczek syntetycznego środka chłodzącego ma takie grupy funkcyjne. Środki chłodzące można podzielić na trzy kategorie w oparciu o ich strukturę molekularną: mentol i jego pochodne, amidy i inne kategorie.
Mentol i jego pochodne
W przypadku środków chłodzących pochodzących bezpośrednio z mentolu, uczucie chłodzenia wywoływane przez pochodne l-mentolu jest znacznie silniejsze niż w przypadku pochodnych d-mentolu. Mentol znajduje się na liście EFFA dozwolonych składników aromatyzujących w Europie, a jego numer FEMA to 2665. Mentol występuje naturalnie w mięty pieprzowej, a destylowany na parze azjatycki olejek z mięty pieprzowej zawiera zazwyczaj 75% l-mentolu w porównaniu z zaledwie około 50% w zwykłej mięty pieprzowej olej. Mięta azjatycka jest najbardziej ekonomicznym i niezawodnym źródłem naturalnej mięty (można ją pozyskać także z innych odmian mięty). Cena mentolu naturalnego często ulega wahaniom, natomiast cena mentolu syntetycznego jest w miarę stabilna, ale generalnie mentol naturalny jest tańszy.
Mentol jest najczęściej stosowanym tradycyjnym środkiem chłodzącym. Ponieważ mentol może powodować uczucie chłodu na skórze w dawce mniejszej niż 1%, jest on szczególnie powszechnie stosowany w codziennych zapachach. Działanie mentolu jest związane z koncentracją. Przy niskich stężeniach może zapewnić uczucie chłodzenia, natomiast przy wyższych stężeniach powyżej 2% do 5% będzie działać miejscowo znieczulająco i podrażniająco. W odróżnieniu od stosowania aromatów spożywczych, wady mentolu pod względem zapachu i smaku często nie są łatwe do wykrycia w aromatach codziennych. Dlatego mentol jest bardzo cennym środkiem chłodzącym do codziennego stosowania, choć mentol stosowany jest w wysokich stężeniach. Działanie drażniące, szczególnie na oczy, jest nadal bardzo widoczne.
Próg chłodzenia mentolu w jamie ustnej wynosi około 0,3 ug, a działanie chłodzące l-mentolu jest 45 razy silniejsze niż d-mentolu. Ze względu na swój stosunkowo lotny charakter, silne działanie stymulujące i charakterystyczny zapach mentol ogranicza swoje zastosowanie jako środka chłodzącego w żywności. Jednakże mentol nadal ma wysoką wartość użytkową w produktach, w których dopuszczalny jest aromat mięty, takich jak guma do żucia, odświeżacze oddechu i produkty do higieny jamy ustnej. W tych zastosowaniach mentol często stosuje się z innymi bezwonnymi i trwalszymi środkami chłodzącymi, takimi jak glutaran monomentolu, który powoduje ostrzejsze uczucie chłodzenia.
(1) Izomery mentolu i środków chłodzących o pokrewnych strukturach
d-(+)-Neo-mentol jest epimerem l-mentolu w pozycji hydroksylowej. Na liście EFFA składników aromatyzujących dopuszczonych do stosowania w Europie numer FEMA to 2666.
(±)-Menton, na liście EFFA dozwolonych składników aromatyzujących w Europie, numer FEMA to 2667.
(1)-Isopulegol (Coolant P), in the EFFA list of food flavoring ingredients allowed to be used in Europe, the FEMA number is 2962. Isopulegol usually produces a cooling sensation, has a minty and grassy aroma, and is a little bitter. However, Takasago Company found that high-purity (1)-isopulementol (>99,7%) jest bezwonny i można go stosować w smaku cytrynowym. Zapewnia uczucie świeżości i chłodzenia. (1)-Isopulegol jest sprzedawany pod nazwą handlową „Coolant P” przez firmę Takasago Company.
(2) Pochodne mentolu
Octan mentylu znajduje się na liście EFFA dozwolonych składników aromatyzujących w Europie, a jego numer FEMA to 2668. Związek ten jest czasami stosowany jako środek chłodzący. Zastosowania opisane w literaturze obejmują zastosowanie w odświeżaczach oddechu, pastach do zębów lub z innymi związkami, takimi jak bursztynian monomentylu.
Mleczan mentylu(Frescolat ML), na liście EFFA dozwolonych składników aromatyzujących w Europie, ma numer FEMA 3748. Związek jest klasyfikowany przez FEMA jako środek aromatyzujący pomimo słabego miętowego aromatu i ziemistego smaku. Zapewnia długotrwałe uczucie chłodzenia w ustach i jest sprzedawany pod nazwą handlową Frescolat ML przez firmę Haarmann & Reimer.
Węglan glikolu mentylowego (Frescolat MGC) i węglan glikolu mentylowo-propylenowego (typ Frescolat MPC), oba związki znajdują się na liście EFFA składników aromatyzujących do żywności dopuszczonych do stosowania w Europie, pod numerami FEMA odpowiednio 3805 i 3806. Na liście EFFA składników aromatyzujących do żywności dopuszczonych do stosowania w Europie numer CAS pochodnych glikolu etylenowego to 156679-39-9, a numer CAS konfiguracji absolutnej w postaci l to 156324-78-6. Pochodna glikolu propylenowego w GRAS jest mieszaniną węglanu glikolu propylenowego w pozycji 1- i 2-. Związki te pojawiają się w raportach patentowych i mówi się, że powodują uczucie chłodzenia na skórze i błonie śluzowej jamy ustnej, ale są bezwonne.
Mentylo 1,2-propanotriol (FrescolatMGA), związek ten znajduje się na liście EFFA składników aromatyzujących do żywności dopuszczonych do stosowania w Europie, a jego numery FEMA to odpowiednio 3807 i 3808. Menton 1,2-glicerol jest sprzedawany pod nazwą Frescolat MGA w firmie Haarmann & Reimer (obecnie Symrise). W wielu publikacjach opisano jego zastosowanie w preparatach aromatyzujących żywność i w większości przypadków stosuje się go w połączeniu z innymi środkami chłodzącymi.
Bursztynian mono-l-mentolu znajduje się na liście EFFA dozwolonych składników aromatyzujących w Europie, a jego numer FEMA to 3810. Choć bursztynian mono-l-mentolu jest związkiem znanym od ponad 100 lat, nadal jest jednym z lepszych syntetycznych dostępnych obecnie na rynku środków chłodzących. Firma British American Tobacco po raz pierwszy opisała jego syntezę i zastosowanie w tytoniu w 1962 r., a w 1965 r. doniosła o jego zastosowaniu jako składnika smakowego w papierosach mentolowych w celu uwalniania mentolu. Synteza tego związku jest zwykle stosunkowo prosta i można ją otrzymać w drodze reakcji mentolu z bezwodnikiem bursztynowym w roztworze pod wysokim ciśnieniem lub katalizowanym zasadą. Mieszanka jest bezwonna, zapewnia dobre uczucie chłodzenia, jest stosunkowo trwała i jest stosunkowo tania.
Glutaran mono-l-(mono)-mentolu (Cooler 2), IFF sprzedaje ten związek (FEMA 4006) jako analog bursztynianu monomentolu pod nazwą handlową Cooler 2. Jego właściwości sensoryczne są podobne do bursztynianu. Przy tym samym stężeniu (25 mg/l w wodzie) uczucie chłodzenia jest o około 40 sekund wolniejsze, ale bardzo długotrwałe. Może to być doustny środek chłodzący zapewniający najdłuższe uczucie chłodzenia na rynku. Chociaż związek ten jest znany od dawna, dopiero niedawno zaczęto go stosować w aromatach spożywczych. Spośród tego samego rodzaju cząsteczek środka chłodzącego, ester mono-l-(mono)-mentolu glutaranu ma również bardzo unikalne właściwości, a ponieważ związek jest naturalnie identyczny, ma znaczną przewagę rynkową na tradycyjnych rynkach europejskich. Inne naturalnie równoważne środki chłodzące obejmują mentol, octan mentylu i menton, ale te środki chłodzące są stosunkowo krótkotrwałe i często mają pewien niepożądany smak. Najwcześniejsza synteza tego związku miała miejsce w 1928 roku. Otrzymano go w wyniku alkoholizy estru dimentolu. Podobnie jak ester bursztynianowy, można go również łatwo wytworzyć z odpowiedniego bezwodnika kwasowego.
3-(l-mentylo)propylo-1,2-diol (TK-10, środek chłodzący 10), związek ten znajduje się na liście EFFA składników aromatyzujących do żywności, które mogą być dopuszczone do stosowania używany w Europie, numer FEMA to 3784, w firmie Takasago nazwa produktu to TK-10. Podobnie jak inne środki chłodzące na bazie mentolu, 3-(l-mentol)propyl-1,2-diol na bazie mentolu zapewnia najlepsze uczucie chłodzenia. Istnieją doniesienia patentowe wskazujące, że pochodne 1-acetylo-2-podstawionego-3-l-mentenylopropanu, izomery l-mentenylo-2S i 1-acetylu{{22 }}podstawione pochodne (Hor Ac) mogą mieć silniejsze działanie chłodzące, ale nie zostały jeszcze wprowadzone na rynek. TK-10 jest środkiem chłodzącym o silnym odczuciu chłodzenia, a wartość progowa w jamie ustnej wynosi około 1mg/L. Według doniesień, chociaż większość ludzi uważa ten związek za bezwonny, niektórzy nadal uważają go za mający pewne właściwości węchowe mentolu, pewne podrażnienia i gorzki smak. Przy stężeniu wyższym niż 50 mg/l uczucie chłodzenia jest długotrwałe, ale wyraźnie wyczuwalny jest smak mentolowy. W literaturze istnieje wiele doniesień na temat jego zastosowania w żywności i aromatach codziennych. Ponieważ związek ten ma silne uczucie chłodzenia i stosunkowo mocny smak, jest częściej stosowany w aromatach codziennych.
3-(l-mentylo)propylo-1,2-diol ma dwie pochodne o liczbach FEMA, jedna to 3-(l-mentylo)-2-metylopropyl{{ 7}},2-diol, numer FEMA to 3849, ale rynek jest bardzo mały; drugi to wanilina 3-(l-mentylo)propylo-1,2-diol, numer FEMA to 3904, istnieją raporty patentowe, że można go stosować w środkowych recepturach aromatów spożywczych.
Amidy
Jak wspomniano wcześniej, amidowe środki chłodzące mogą szybko wywołać uczucie chłodzenia, a niektóre z nich mają bardzo długotrwałe uczucie chłodzenia. Poniżej znajduje się najlepszy amidowy środek chłodzący dostępny obecnie na rynku. Wśród tych amidowych środków chłodzących najpopularniejszym na rynku jest N-etylo-p-mentylo-3-amid (WS-3). i 2-izopropylo-N,2,3-trimetylobutanamid (WS-23) (WS-3 i WS-23 są zastrzeżonymi znakami towarowymi firmy Warner-Lambert Company).
N-etylo-p-mentylo-3-amid (WS-3), związek ten znajduje się na liście EFFA składników aromatyzujących do żywności dopuszczonych do stosowania w Europie, a jego numer FEMA to 3455. WS{{ 6}} może być najważniejszym jadalnym środkiem chłodzącym, którego próg chłodzenia wynosi około 0,2 mg/l. Związek ten jest w zasadzie bezwonny i ma jedynie słaby miętowy aromat. W porównaniu z mentolem może szybko i na dłużej wywołać uczucie chłodu. Związek ten był jednym z najwcześniejszych środków chłodzących odkrytych przez Wilkinsona Sworda w jego pionierskich pracach badawczych w dziedzinie środków chłodzących. Następnie wiele patentów zgłosiło jego zastosowanie w różnych dziedzinach. Firma Warner-Lambert Company poinformowała niedawno o jego zastosowaniu w recepturach aromatów spożywczych.
Givaudan i Millennium Chemicals sprzedają teraz ten związek. Chociaż nie jest wskazana struktura trójwymiarowa, forma l powinna mieć najsilniejszy efekt chłodzący. Droga syntezy zwykle obejmuje najpierw przekształcenie mentolu w chlorek mentylu, następnie przygotowanie odpowiedniego odczynnika Grignarda, reakcję z suchym lodem i przekształcenie otrzymanego kwasu w chlorek kwasowy, a następnie w N-etyloamid.
2-Izopropylo-N,2,3-trimetylobutanamid (Cooler 3, WS-23), związek ten znajduje się na liście EFFA składników aromatyzujących do żywności dopuszczonych do stosowania w Europie oraz jego FEMA liczba to 3804. 2-Izopropyl Nazwa N,2,3-trimetylobutanamid jest nieco myląca; wyraźniej nazywa się go N-metylo-2-izopropyl-2,3-dimetylopropionamid. Związek ten jest sprzedawany pod nazwą handlową WS-23 przez niektóre firmy i Cooler 3 przez IFF. Podobnie jak WS-3, związek ten jest również jednym ze środków chłodzących opracowanych przez Wilkinson Sword. Obecnie środek chłodzący stosowany jest głównie w aromatach spożywczych, takich jak guma do żucia, leki i odświeżacze oddechu. Związek daje uczucie czystego chłodzenia bez goryczy, pieczenia i podrażnień. Cena tego środka chłodzącego spadła ostatnio do około 70 dolarów/kg.
Istnieje wiele różnych sposobów syntezy WS-23, ale klucz leży w syntezie diizopropylopropylonitrylu. Propylonitryl najpierw alkiluje się bromkiem izopropylu, otrzymując diizopropylonitryl, który następnie hydrolizuje się, otrzymując kwas karboksylowy, a następnie przekształca się w amid podstawiony metylem.
Ester mentylowy kwasu 2-pirolidonu-5-karboksylowego (Questice), który jest środkiem chłodzącym sprzedawanym pod nazwą handlową Questice przez firmę Quest International. Zarejestrowano pochodne proliny w postaci l i d, ale w rzeczywistości sprzedawana jest mieszanina proliny w postaci l i d, przy czym obie są epimerami. związek ciała. Na razie produkt ogranicza się do codziennego stosowania, jednak ze względu na to, że związek jest amidową pochodną mentolu, skóra i błona śluzowa jamy ustnej są na niego wrażliwe, dlatego prawdopodobnie będzie stosowany w aromatach spożywczych.
Inne środki chłodzące
Oprócz wspomnianych powyżej środków chłodzących, istnieją również inne środki chłodzące.
Według doniesień AG-3-5 (Icilin), pochodna ektoiny-2-on, wywołuje uczucie chłodzenia. Już w 1972 roku donoszono, że przy niskiej dawce (<1mg/kg) was injected into the peritoneum of mammals such as mice, the animals would tremble with cold. When the human body is accidentally exposed to the compound, it produces a cooling sensation that lasts about 15 minutes. After 5 to 10 mg of this compound is dissolved in orange juice and taken, a cooling sensation is produced in the mouth, throat, chest cavity and below. A cooling sensation on the inner surface of the cheeks, arms, and legs has also been reported. The compound has been tested to have very low toxicity, with an LD50 of about 1500 mg/kg, but it is suspected to have mutagenic effects. So far there are no reports on the application of this compound. However, this compound has a strong cooling sensation and has great potential application value.
Metylo-2-(1-pirolidynylo)-2-cyklopenten-1-on (3-MPC), 5-metyl-2-({{7 }}pirolidynylo)-2-cyklopenten-1 -keton (5-MPC) i 2,5-dimetylo-4-(1-pirolidynyl){{15} }(2H)-furanon (DMPF), te trzy związki są naturalnie obecne w słodzie i składają się z nich. Hofmann i współpracownicy stwierdzili, że mogą powodować uczucie chłodzenia w ustach i na powierzchni skóry. Związki te po raz pierwszy odkryto w reakcji Maillarda glukozy i l-proliny. Ich strukturę potwierdzono następnie poprzez izolację i syntezę chemiczną, a także oceniono je za pomocą analizy sensorycznej pod kątem wywołania wrażenia chłodzenia.
Progi tych związków są od 5 do 100 razy wyższe niż mentolu, ale przy smaku 50 razy wyższym niż próg, uczucie chłodzenia jest natychmiastowe, znacznie silniejsze niż w przypadku mentolu i utrzymuje się znacznie dłużej. Chociaż wszystkie te trzy związki mają zapachy, ich progi są wyższe niż mentolu, więc stosunek progu chłodzenia do progu aromatu jest niższy. Dlatego w produktach, które nie wymagają aromatu miętowego, związki te są lepsze niż mentol. Dobór środka chłodzącego. Nie jest jasne, czy takie związki można wytwarzać na skalę przemysłową, ale mogą stać się bardzo dobrymi naturalnymi środkami chłodzącymi dla przemysłu.
4-Metyl-3-(pirolidynylo)-2(5H)-furanon (4MPF), również naturalnie występujący w słodzie, jest bardziej aktywny i według doniesień powoduje uczucie chłodzenia w ustach, które jest 35 razy silniejszy niż mentol. , który jest około 500 razy silniejszy na skórze, a uczucie chłodzenia trwa dwa razy dłużej niż mentol.
Mannitol i sorbitol, te dwa związki wykazują w ślinie zjawiska endotermiczne i dlatego powodują uczucie chłodzenia. Jako nieodżywcze słodziki i środki przeciwzbrylające, są szeroko stosowane w aromatach spożywczych, takich jak guma do żucia i żelki. .
Salicylan metylu, numer FEMA 2745, ma typowy zapach zimowozielony i może powodować słodkie uczucie chłodzenia w przypadku niektórych smaków spożywczych.
Gdzie kupić środek chłodzący?
Dostawcy i producenci środków chłodzących - ZIELONA WIOSNA®Środki chłodzące
Xi'an Green Spring Technology Co., Ltd. jest wiodącym producentem i dostawcą środków chłodzących w Chinach. Produkty zawierające środki chłodzące obejmują ws-23, ws-3, ws-5, ws-12, ws-27, octan mentylu, mleczan mentylu itp. Nasze produkty są zgodne z normami Rozporządzenia (WE) nr 396/2005 i Rozporządzenia w sprawie zanieczyszczeń nr 2023/915 i posiadają certyfikaty BRC, IFS, Halal, Kosher i ISO9001.
ZIELONA WIOSNA®ma ponad 23-letnie relacje partnerskie, wiedzę branżową, innowacje i usługi, którymi wszyscy charakteryzują się w GREEN SPRING®dostarczamy naszym klientom każdego dnia. Skontaktuj się z nami w sprawie rozwiązań nutraceutycznych i farmaceutycznych:
Nasz adres
Apartament B na piętrze 14, HuiXin IBC, nr 1 Zhang Ba 1 Road, strefa rozwoju zaawansowanych technologii, Xi'an. Chiny.
