Anvendelse af kølemidler
Naturligkølemidlersåsom menthol, menthon, methylacetat og pebermynteolie bruges til at frembringe en følelse af kølighed og friskhed, mens de giver en duft af mynte. De er meget udbredt i daglige produkter såsom brusegeler og shampoo. På grund af disse kølemidlers irriterende virkning på øjne og næse og behovet for at bruge større doser, er deres anvendelse i fødevaresmag begrænset. Deres anvendelse i fødevarer er hovedsageligt begrænset til tyggegummi og mynte. Kun i sådanne produkter fremstilles de af Den "ikke-kølende effekt" forbundet med kølemidler er generelt acceptabel.
For at påføre kølemidler til andre produktområder og producere tyggegummi og andre typer produkter med andre smagsstoffer end mynte, haster udviklingen af nye kølemidler og er blevet en meget udfordrende opgave. Siden 1970'erne er forskellige syntetiske produkter med en kølende fornemmelse blevet udviklet og i vid udstrækning brugt i den spiselige smagsindustri. Efter Watsons og kollegers banebrydende arbejde i Wilkinson Sword inden for syntetiske kølemidler, har forskning på dette område tiltrukket sig stigende opmærksomhed. Sammenlignet med menthol giver disse kølemidler en stærk kølende fornemmelse uden den brændende fornemmelse af menthol, når de bruges i høje doser. Da disse kølemidler derudover næsten ikke har nogen bitterhed og myntearoma, kan de anvendes i formuleringen af fødevarearomaer uden mynte. Disse kølemidler har også en synergistisk effekt, når de bruges sammen med menthol, hvilket skaber en meget karakteristisk fornemmelse.
Hudens kølige receptorer er i bunden af epidermis, {{0}},1 til 0,2 mm under hudoverfladen og har en diameter på omkring 1 mm. Når temperaturen falder til omkring 32 grader, begynder den kolde receptor at udsende signaler. Jo lavere temperatur, jo stærkere signal. Når temperaturen falder til under 13 grader, vil du føle smerte, men smerten mærkes gennem forskellige receptorer. Munden kan være mere følsom over for kuldefornemmelser end den ydre hud på grund af dens nemmere penetrering. Den afkølende fornemmelse produceret af menthol menes at være forårsaget af et fald i Ca2+ ledningsevne.
Den synergistiske effekt af omgivelsestemperatur og molekyler har en betydelig indvirkning på kølefornemmelsen. For eksempel kan lave temperaturer forstærke den kølende følelse af menthol, mens høje temperaturer kan gøre det modsatte. Derudover er den kølende fornemmelse også relateret til individets følsomhed. Hvis man tager mentol som eksempel, er ændringen i oral tærskel 0.02~10 ug, og de fleste mennesker tilhører den relativt følsomme gruppe.
Kølemidler er typisk opløselige i spiselige æteriske olier og baser og blandes typisk godt inden brug i slutproduktet. Mængden af kølemiddel, der anvendes, afhænger af det produkt, der påføres, og varierer ofte meget. Blandt madsmag er det tyggegummi og tandpasta, der har det højeste forbrug, efterfulgt af slik og halspastiller, og andre læskedrikke og produkter med højt vandindhold har lavere forbrug. Derudover fungerer disse kølemidler bedst i polære systemer, såsom drikkevarer end tyggegummi. I nogle produkter, hvor påføringen af kølemidler er vanskelig, fremstilles kølemidlerne derfor sædvanligvis til sukkerbelægninger for at overvinde matrixens lipofilicitet.
Molekylære strukturelle egenskaber af kølemidler
Kølemiddelmolekyler har normalt grupper, der kan danne hydrogenbindinger, et kompakt kulstofkædeskelet og en passende hydrofil-lipofil balanceværdi. Den relative molekylmasse er sædvanligvis mellem 150 og 350. Det fælles kendetegn ved kemiske kølemidler er, at de sandsynligvis ikke producerer køletræthed. Så længe de kommer i kontakt med receptorer i munden eller huden, vil de altid give en kølende fornemmelse. Af en eller anden grund giver amidkølemidler generelt en kølende fornemmelse hurtigere end nitrogenfrie, med undtagelse af menthol.
Forholdet mellem kølemidlernes molekylære struktur og aktivitet er ikke særlig klart indtil videre. Som tidligere nævnt deler kølemiddelmolekyler ofte nogle fælles egenskaber. Disse egenskaber kan bruges til at vejlede udformningen af kølemiddelmolekyler, men disse egenskaber kan ikke dække alle forbindelser med køleaktivitet. Da lipofilicitet og dannelsen af hydrogenbindinger er de grundlæggende elementer til at producere en kølende fornemmelse, har de fleste syntetiske kølemiddelmolekyler sådanne funktionelle grupper. Kølemidler kan opdeles i tre kategorier baseret på deres molekylære strukturer: menthol og dets derivater, amider og andre kategorier.
Menthol og dets derivater
For kølemidler, der er afledt direkte fra menthol, er den kølende fornemmelse, der frembringes af l-menthol-derivater, betydeligt stærkere end for d-menthol-derivater. Menthol er på EFFA's liste over tilladte smagsstoffer i Europa, og dets FEMA-nummer er 2665. Menthol findes naturligt i pebermynte, og dampdestilleret asiatisk pebermynteolie indeholder typisk 75 % l-menthol sammenlignet med kun omkring 50 % i almindelig pebermynte. olie. Asiatisk mynte er den mest økonomiske og pålidelige kilde til naturlig mynte (den kan også fås gennem andre varianter af mynte). Prisen på naturlig mentol svinger ofte, mens den syntetiske er forholdsvis stabil, men generelt er den naturlige billigere.
Menthol er det mest udbredte traditionelle kølemiddel. Da menthol kan give en kølende fornemmelse på huden ved en dosis på mindre end 1%, er det særligt almindeligt anvendt i daglige dufte. Effekten af menthol er relateret til koncentration. Ved lave koncentrationer kan det give en kølende fornemmelse, mens det ved højere koncentrationer over 2 % til 5 % vil have lokalbedøvelse og irritation. Til forskel fra anvendelsen af madsmag er manglerne ved menthol med hensyn til lugt og smag ofte ikke nemme at opdage i daglige smagsvarianter. Derfor er menthol et meget værdifuldt kølemiddel til daglig brug, men menthol bruges i høje koncentrationer. Den irriterende effekt, især for øjnene, er stadig meget tydelig.
Kølingstærsklen for menthol i mundhulen er ca. 0,3 ug, og l-menthols køleaktivitet er 45 gange stærkere end d-menthols. På grund af sin relativt flygtige natur, stærke stimulerende virkning og iboende lugt har menthol begrænset sin anvendelse som kølemiddel i fødevarer. Men mentol har stadig høj brugsværdi i produkter, hvor mintsmag er acceptabel, såsom tyggegummi, åndefriskere og mundhygiejneprodukter. I disse applikationer bruges menthol ofte sammen med andre lugtfrie og længerevarende kølemidler, såsom monomentholglutarat, som giver en skarpere kølende fornemmelse.
(1) Isomerer af menthol og kølemidler med beslægtede strukturer
d-(+)-Neo-menthol er epimeren af l-menthol i hydroxylpositionen. På EFFA-listen over ingredienser til smagsstoffer, der må bruges i Europa, er FEMA-nummeret 2666.
(±)-Menthone, på EFFA-listen over tilladte smagsingredienser i Europa, er FEMA-nummeret 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%) er lugtfri og kan bruges i citronsmag. Giver en frisk, kølende fornemmelse. (1)-Isopulegol sælges under handelsnavnet "Coolant P" af Takasago Company.
(2) Mentholderivater
Menthylacetat er på EFFA-listen over tilladte smagsstoffer i Europa, og dets FEMA-nummer er 2668. Denne forbindelse bruges lejlighedsvis som kølemiddel. Anvendelser rapporteret i litteraturen omfatter anvendelse i åndefriskere, tandpastaer eller sammen med andre forbindelser såsom monomenthylsuccinat.
Menthyllactat(Frescolat ML), på EFFA-listen over tilladte smagsingredienser i Europa, har et FEMA-nummer på 3748. Sammensætningen er klassificeret som et smagsstof af FEMA på trods af dens svage myntearoma og jordagtige smag. Det giver en langvarig kølende fornemmelse i munden og sælges under handelsnavnet Frescolat ML af Haarmann & Reimer.
Menthylglycolcarbonat (Frescolat MGC) og menthylpropylenglycolcarbonat (Frescolat type MPC), begge forbindelser er på EFFA-listen over fødevarearomaingredienser, der må bruges i Europa, med henholdsvis FEMA-numrene 3805 og 3806. På EFFA-listen over ingredienser til fødevaresmag, der er tilladt til brug i Europa, er CAS-nummeret for ethylenglycolderivater 156679-39-9, og CAS-nummeret for den absolutte konfiguration er l-form er 156324-78-6. Propylenglycolderivatet i GRAS er en blanding af 1- og 2-position propylenglycolcarbonat. Disse forbindelser optræder i patentrapporter og siges at give en kølende fornemmelse på huden og mundslimhinden, men er lugtfri.
Menthyl 1,2-propantriol (FrescolatMGA), denne forbindelse er på EFFA-listen over ingredienser til smagsstoffer, der må bruges i Europa, og dens FEMA-numre er henholdsvis 3807 og 3808. Menthone 1,2-glycerol markedsføres som Frescolat MGA hos Haarmann & Reimer (nu Symrise). Et stort antal litteraturer har rapporteret dets anvendelse i fødevaresmagsformuleringer, og i de fleste tilfælde bruges det i kombination med andre kølemidler.
Mono-l-menthol succinat er på EFFAs liste over tilladte smagsstoffer i Europa, og dets FEMA-nummer er 3810. Selvom mono-l-menthol succinat har været en kendt forbindelse i over 100 år, er det stadig en af de bedre syntetiske kølemidler på markedet i øjeblikket. British American Tobacco rapporterede første gang dets syntese og anvendelse i tobak i 1962, og i 1965 rapporterede dets brug som en smagsingrediens i mentolcigaretter for at frigive menthol. Syntesen af denne forbindelse er sædvanligvis forholdsvis enkel og kan opnås ved at omsætte menthol med ravsyreanhydrid i en højtryks- eller alkalisk katalyseret opløsning. Stoffet er lugtfrit, kan give en god kølende fornemmelse, er relativt langtidsholdbart og er relativt billigt.
Mono-l-(mono)-mentholglutarat (Cooler 2), IFF sælger denne forbindelse (FEMA 4006) som en analog af monomentholsuccinat under handelsnavnet Cooler 2. Dens sensoriske egenskaber svarer til succinats. Ved samme koncentration (25 mg/L, i vand) er den afkølende fornemmelse omkring 40 sekunder langsommere, men meget langvarig. Det kan være det orale kølemiddel med den længstvarende kølefornemmelse på markedet. Selvom denne forbindelse har været kendt i lang tid, er den først for nylig begyndt at blive brugt i madsmag. Blandt samme type kølemiddelmolekyler har glutaratmono-l-(mono)-mentholester også meget unikke egenskaber, og da forbindelsen naturligt er identisk, har den betydelige markedsfordele på traditionelle europæiske markeder. Andre naturligt ækvivalente kølemidler omfatter menthol, menthylacetat og menthon, men disse kølemidler er relativt kortvarige og har ofte en vis uønsket smag. Den tidligste syntese af denne forbindelse var i 1928. Den blev opnået ved alkoholyse af dimentholester. I lighed med succinatesteren kan den også let fremstilles ud fra det tilsvarende syreanhydrid.
3-(l-menthyl)propyl-1,2-diol (TK-10, kølemiddel 10), denne forbindelse er på EFFA-listen over ingredienser til smagsstoffer til fødevarer, der må brugt i Europa, FEMA-nummeret er 3784, i Takasago Company Produktnavnet er TK-10. Ligesom andre menthol-afledte kølemidler har l-form menthol-afledt 3-(l-menthol)propyl-1,2-diol den bedste kølende følelse. Der er patentrapporter, der indikerer, at derivater af 1-acetyl-2-substitueret-3-l-menthenylpropan, isomerer af l-menthenyl-2S og 1-acetyl{{22 }}substituerede (Hor Ac) derivater kan Det har en højere køleeffekt, men disse er endnu ikke blevet kommercialiseret. TK-10 er et kølemiddel med en stærk kølende fornemmelse, og tærskelværdien i mundhulen er omkring 1mg/L. Ifølge rapporter, selvom de fleste mennesker anser forbindelsen for at være lugtfri, opdager nogle stadig, at den har nogle lugtegenskaber af menthol, en vis irritation og en bitter smag. Ved en koncentration højere end 50 mg/L er den kølende fornemmelse langvarig, men en mentol-lignende smag kan tydeligt mærkes. Der er mange litteraturrapporter om dets anvendelse i fødevarer og daglige smagsvarianter. Fordi denne forbindelse har en stærk kølende fornemmelse og en relativt stærk smag, er den mere almindeligt brugt i daglige smagsvarianter.
3-(l-menthyl)propyl-1,2-diol har to derivater med FEMA-numre, den ene er 3-(l-menthyl)-2-methylpropyl{{ 7}},2-diol , FEMA-nummeret er 3849, men markedet er meget lille; den anden er vanillin 3-(l-menthyl)propyl-1,2-diol, FEMA-nummeret er 3904, der er patentrapporter om, at det kan bruges i fødevaresmagsformuleringer i midten.
Amider
Som tidligere nævnt kan amidkølemidler hurtigt give en kølende fornemmelse, og nogle af dem har en meget langvarig kølende fornemmelse. Følgende er det bedste amidkølemiddel på markedet i øjeblikket. Blandt disse amidkølemidler er det mest almindelige på markedet N-ethyl-p-menthyl-3-amid (WS-3). og 2-isopropyl-N,2,3-trimethylbutanamid (WS-23) (WS-3 og WS-23 er registrerede varemærker tilhørende Warner-Lambert Company).
N-ethyl-p-menthyl-3-amid (WS-3), denne forbindelse er på EFFA's liste over fødevarearomaingredienser, der må bruges i Europa, og dens FEMA-nummer er 3455. WS{{ 6}} kan være det vigtigste spiselige kølemiddel med en køletærskel på ca. 0,2 mg/L. Denne forbindelse er grundlæggende lugtfri og har kun en svag mintearoma. Sammenlignet med mentol kan det give en kølende fornemmelse hurtigt og i længere tid. Denne forbindelse var en af de tidligste kølemidler opdaget af Wilkinson Sword i hans banebrydende forskningsarbejde inden for kølemidler. Efterfølgende rapporterede mange patenter deres anvendelse på forskellige områder. Warner-Lambert Company rapporterede for nylig sin anvendelse i fødevaresmagsformuleringer.
Givaudan og Millennium Chemicals sælger nu denne forbindelse. Selvom den tredimensionelle struktur ikke er angivet, bør l-formen have den stærkeste køleeffekt. Syntesevejen involverer sædvanligvis først at omdanne menthol til menthylchlorid, derefter forberede det tilsvarende Grignard-reagens, reagere med tøris og omdanne den opnåede syre til syrechlorid og derefter til N-ethylamid.
2-Isopropyl-N,2,3-trimethylbutanamid (Cooler 3, WS-23), denne forbindelse er på EFFA-listen over ingredienser til smagsstoffer, der må bruges i Europa, og dets FEMA nummer er 3804. 2-Isopropyl Navnet N,2,3-trimethylbutanamid er noget forvirrende; det er mere tydeligt navngivet N-methyl-2-isopropyl-2,3-dimethylpropionamid. Denne forbindelse sælges under handelsnavnet WS-23 af nogle virksomheder og Cooler 3 af IFF. Ligesom WS-3 er denne forbindelse også et af kølemidlerne udviklet af Wilkinson Sword. På nuværende tidspunkt bruges kølemidlet hovedsageligt i fødevaresmag, såsom tyggegummi, medicin og åndefriskere. Sammensætningen giver en ren kølende fornemmelse uden bitterhed, brænding eller irritation. Prisen på dette kølemiddel er for nylig faldet til omkring $70/kg.
Der er mange forskellige måder at syntetisere WS-23 på, men nøglen ligger i syntesen af diisopropylpropylnitril. Propylonitril alkyleres først med isopropylbromid for at opnå diisopropylpropylnitril, som derefter hydrolyseres for at opnå carboxylsyre og derefter omdannes til et methylsubstitueret amid.
2-Pyrrolidon-5-carboxylsyrementhylester (Questice), som er et kølemiddel, der sælges under handelsnavnet Questice af Quest International. Der registreres derivater af prolin l-form og d-form, men det, der faktisk sælges, er en blanding af prolin l-form og d-form, som begge er epimere. kropsforhold. Indtil videre er produktet begrænset til daglig brug, men da forbindelsen er et amidderivat af menthol, er huden og mundslimhinden følsomme over for det, og det vil sandsynligvis blive brugt i madsmag.
Andre kølemidler
Udover ovennævnte kølemidler findes der også andre kølemidler.
AG-3-5 (Icilin), et derivat af ektoin-2-on, er rapporteret at give en kølende fornemmelse. Så tidligt som i 1972 blev det rapporteret, at når en lav dosis (<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.
Methyl-2-(1-pyrrolidinyl)-2-cyclopenten-1-on (3-MPC), 5-methyl-2-({{7 }}pyrrolidinyl)-2-cyclopenten-1 -keton (5-MPC) og 2,5-dimethyl-4-(1-pyrrolidinyl){{15} }(2H)-furanon (DMPF), disse tre forbindelser er naturligt til stede i malt og er sammensat af Hofmann og kolleger rapporterede, at det kan give en kølende fornemmelse i munden og hudoverfladen. Disse forbindelser blev først opdaget i Maillard-reaktionen af glucose og l-prolin. Deres strukturer blev efterfølgende bekræftet gennem isolering og kemisk syntese, og de blev evalueret ved sensorisk analyse for at frembringe en kølende fornemmelse.
Tærsklerne for disse forbindelser er 5 til 100 gange højere end menthol, men når de smages 50 gange højere end tærsklen, er den kølende fornemmelse øjeblikkelig, meget stærkere end menthol og varer betydeligt længere. Selvom disse tre forbindelser alle har lugte, er deres tærskler højere end menthol, så forholdet mellem køletærskel/aromatærskel er lavere. Derfor, i produkter, der ikke kræver myntesmag, er disse forbindelser bedre end menthol. Valg af kølemiddel. Det er uklart, om sådanne forbindelser kan fremstilles i industriel skala, men de kan blive meget gode naturlige kølemidler til industrien.
4-Methyl-3-(pyrrolidinyl)-2(5H)-furanon (4MPF), som også findes naturligt i malt, er mere aktiv og rapporteres at have en kølende fornemmelse i munden, dvs. 35 gange stærkere end mentol. , som er omkring 500 gange stærkere på huden, og den kølende fornemmelse varer dobbelt så længe som menthol.
Mannitol og sorbitol, disse to forbindelser har endoterme fænomener i spyt og giver derfor en kølende fornemmelse. Som ikke-ernæringsmæssige sødestoffer og antiklumpningsmidler er de meget udbredt i fødevaresmag som tyggegummi og gummier. .
Methylsalicylat, FEMA nummer 2745, har en typisk vintergrøn duft og kan give en sød kølende fornemmelse i nogle madsmag.
Hvor kan man købe kølemiddel?
Kølemidler leverandører og producenter-GREEN SPRING®Kølemidler
Xi'an Green Spring Technology Co., Ltd. er Kinas førende producent og leverandør af kølemiddel. Kølemiddelprodukter omfatter ws-23, ws-3, ws-5, ws-12, ws-27, menthylacetat, menthyllactat osv. Vores produkter overholder med standarderne i forordning (EF) nr. 396/2005 og forurenende forordning nr. 2023/915, og er blevet certificeret af BRC, IFS, Halal, Kosher og ISO9001.
GRØNT FORÅR®har over 23 års partnerrelationer, brancheekspertise, innovation og service, som alle hos GREEN SPRING®bringer til vores kunder hver eneste dag. Kontakt os for dine nutraceutiske og farmaceutiske løsninger:
Vores adresse
Etage 14 Suite B, HuiXin IBC, No.1 Zhang Ba 1 Road, Hi-tech Development Zone, Xi'an. Kina.
