Usos de agentes de resfriamento
Naturalagentes de resfriamentocomo mentol, mentona, acetato de metila e óleo de hortelã-pimenta são usados para produzir uma sensação de frescor e frescor, ao mesmo tempo que proporcionam um aroma de menta. Eles são amplamente utilizados em produtos diários, como géis de banho e xampus. Devido ao efeito irritante desses agentes refrescantes nos olhos e nariz e à necessidade de utilização de doses maiores, seu uso em aromas alimentares é limitado. Sua aplicação em alimentos limita-se principalmente a gomas de mascar e balas. Somente nesses produtos eles são produzidos. O "efeito não-resfriador" associado aos agentes refrigerantes é geralmente aceitável.
Para aplicar agentes refrigerantes a outras áreas de produtos e produzir gomas de mascar e outros tipos de produtos com sabores diferentes de menta, o desenvolvimento de novos agentes refrigerantes é urgente e tornou-se uma tarefa muito desafiadora. Desde a década de 1970, diversos produtos sintéticos com sensação refrescante foram desenvolvidos e amplamente utilizados na indústria de aromas comestíveis. Seguindo o trabalho pioneiro de Watson e colegas da Wilkinson Sword na área de agentes de resfriamento sintéticos, a pesquisa nesta área tem atraído cada vez mais atenção. Comparados ao mentol, esses agentes refrescantes proporcionam uma forte sensação de resfriamento sem a sensação de queimação do mentol quando usados em altas doses. Além disso, como esses agentes refrigerantes quase não apresentam amargor e aroma de menta, eles podem ser utilizados na formulação de sabores alimentares sem sabor de menta. Estes agentes refrescantes também têm um efeito sinérgico quando utilizados com o mentol, criando uma sensação muito distinta.
Os receptores de frio da pele estão na base da epiderme, {{0}},1 a 0,2 mm abaixo da superfície da pele, e têm um diâmetro de cerca de 1 mm. Quando a temperatura cai para cerca de 32 graus, o receptor de frio começa a emitir sinais. Quanto mais baixa for a temperatura, mais forte será o sinal. Quando a temperatura cai abaixo de 13 graus, você sentirá dor, mas a dor é sentida através de diferentes receptores. A boca pode ser mais sensível às sensações de frio do que a pele externa devido à sua penetração mais fácil. Acredita-se que a sensação de resfriamento produzida pelo mentol seja causada por uma diminuição na condutividade do Ca2+.
O efeito sinérgico da temperatura ambiente e das moléculas tem um impacto significativo na sensação de resfriamento. Por exemplo, baixas temperaturas podem aumentar a sensação refrescante do mentol, enquanto altas temperaturas podem fazer o oposto. Além disso, a sensação de resfriamento também está relacionada à sensibilidade do indivíduo. Tomando o mentol como exemplo, a mudança no limiar oral é de 0,02~10 ug, e a maioria das pessoas pertence ao grupo relativamente sensível.
Os agentes refrigerantes são normalmente solúveis em óleos essenciais e bases comestíveis e normalmente são bem misturados antes de serem usados no produto final. A quantidade de agente refrigerante utilizado depende do produto a ser aplicado e muitas vezes varia muito. Entre os sabores alimentares, a goma de mascar e a pasta de dentes são as que têm maior utilização, seguidas dos doces e pastilhas para a garganta, e outros refrigerantes e produtos com elevado teor de água têm menor utilização. Além disso, esses agentes refrigerantes funcionam melhor em sistemas polares, como bebidas, do que em chicletes. Portanto, em alguns produtos onde a aplicação de agentes refrigerantes é difícil, os agentes refrigerantes são normalmente transformados em revestimentos de açúcar para superar a lipofilicidade da matriz.
Características estruturais moleculares de agentes de resfriamento
As moléculas do agente refrigerante geralmente possuem grupos que podem formar ligações de hidrogênio, um esqueleto de cadeia de carbono compacto e um valor de equilíbrio hidrofílico-lipofílico apropriado. A massa molecular relativa é geralmente entre 150 e 350. A característica comum dos agentes químicos de resfriamento é que eles provavelmente não produzem fadiga por resfriamento. Desde que entrem em contato com receptores na boca ou na pele, sempre produzirão uma sensação de resfriamento. Por alguma razão, os agentes refrescantes de amida geralmente produzem uma sensação de resfriamento mais rápida do que os isentos de nitrogênio, com exceção do mentol.
A relação entre a estrutura molecular e a atividade dos agentes refrigerantes não é muito clara até o momento. Conforme mencionado anteriormente, as moléculas do agente de resfriamento geralmente compartilham algumas propriedades comuns. Estas características podem ser usadas para orientar o projeto de moléculas de agentes de resfriamento, mas essas propriedades não podem abranger todos os compostos com atividade de resfriamento. Como a lipofilicidade e a formação de ligações de hidrogênio são os elementos básicos para produzir uma sensação de resfriamento, a maioria das moléculas sintéticas de agentes de resfriamento possuem tais grupos funcionais. Os agentes refrigerantes podem ser divididos em três categorias com base nas suas estruturas moleculares: mentol e seus derivados, amidas e outras categorias.
Mentol e seus derivados
Para agentes refrigerantes derivados diretamente do mentol, a sensação de resfriamento produzida pelos derivados de l-mentol é significativamente mais forte do que a dos derivados de d-mentol. O mentol está na lista da EFFA de ingredientes aromatizantes permitidos na Europa, e seu número FEMA é 2665. O mentol ocorre naturalmente na hortelã-pimenta, e o óleo de hortelã-pimenta asiático destilado a vapor normalmente contém 75% de l-mentol, em comparação com apenas cerca de 50% na hortelã-pimenta comum. óleo. A hortelã asiática é a fonte mais econômica e confiável de hortelã natural (também pode ser obtida através de outras variedades de hortelã). O preço do mentol natural flutua frequentemente, enquanto o sintético é relativamente estável, mas em geral o natural é mais barato.
O mentol é o agente de resfriamento tradicional mais utilizado. Como o mentol pode produzir uma sensação refrescante na pele em uma dosagem inferior a 1%, é particularmente usado em fragrâncias diárias. O efeito do mentol está relacionado à concentração. Em baixas concentrações pode proporcionar sensação de resfriamento, enquanto em concentrações mais altas, acima de 2% a 5%, causará anestesia local e irritação. Diferente da aplicação de sabores alimentares, as deficiências do mentol em termos de cheiro e sabor muitas vezes não são fáceis de detectar nos sabores do dia a dia. Portanto, o mentol é um agente refrigerante muito valioso para uso diário, mas o mentol é usado em altas concentrações. O efeito irritante, especialmente para os olhos, ainda é muito evidente.
O limiar de resfriamento do mentol na cavidade oral é de aproximadamente 0,3 ug, e a atividade de resfriamento do l-mentol é 45 vezes mais forte que a do d-mentol. Devido à sua natureza relativamente volátil, forte efeito estimulante e odor inerente, o mentol tem limitado a sua aplicação como agente refrigerante em alimentos. No entanto, o mentol ainda tem alto valor de uso em produtos onde o sabor de menta é aceitável, como gomas de mascar, purificadores de hálito e produtos de higiene bucal. Nessas aplicações, o mentol é frequentemente usado com outros agentes de resfriamento inodoros e de maior duração, como o glutarato de monomentol, que produz uma sensação de resfriamento mais acentuada.
(1) Isômeros de mentol e agentes de resfriamento com estruturas relacionadas
d-(+)-Neo-mentol é o epímero do l-mentol na posição hidroxila. Na lista da EFFA de ingredientes aromatizantes alimentares autorizados para utilização na Europa, o número FEMA é 2666.
(±)-Mentona, na lista da EFFA de ingredientes aromatizantes permitidos na Europa, o número FEMA é 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%) é inodoro e pode ser usado no sabor limão. Proporciona uma sensação fresca e refrescante. (1) -Isopulegol é vendido sob o nome comercial "Coolant P" pela Takasago Company.
(2) Derivados de mentol
O acetato de mentila está na lista da EFFA de ingredientes aromatizantes permitidos na Europa e seu número FEMA é 2668. Este composto é ocasionalmente usado como agente de resfriamento. Os usos relatados na literatura incluem o uso em purificadores de hálito, cremes dentais ou com outros compostos, como succinato de monomentila.
Lactato de mentila(Frescolat ML), na lista da EFFA de ingredientes aromatizantes permitidos na Europa, tem um número FEMA de 3748. O composto é classificado como aromatizante pela FEMA, apesar de seu fraco aroma mentolado e sabor terroso. Proporciona uma sensação refrescante de longa duração na boca e é vendido sob o nome comercial Frescolat ML pela Haarmann & Reimer.
Carbonato de mentol glicol (Frescolat MGC) e carbonato de mentil propileno glicol (tipo Frescolat MPC), ambos os compostos estão na lista da EFFA de ingredientes aromatizantes alimentares autorizados para uso na Europa, com números FEMA 3805 e 3806, respectivamente. Na lista EFFA de ingredientes aromatizantes alimentares permitidos para uso na Europa, o número CAS de derivados de etilenoglicol é 156679-39-9, e o número CAS da configuração absoluta na forma l é 156324-78-6. O derivado de propilenoglicol em GRAS é uma mistura de carbonato de propilenoglicol na posição 1- e 2-. Esses compostos aparecem em relatórios de patentes e dizem que produzem uma sensação de resfriamento na pele e na mucosa oral, mas são inodoros.
Mentil 1,2-propanotriol (FrescolatMGA), este composto está na lista da EFFA de ingredientes aromatizantes de alimentos permitidos para uso na Europa, e seus números FEMA são 3807 e 3808, respectivamente. Mentona 1,2-glicerol é comercializado como Frescolat MGA na Haarmann & Reimer (agora Symrise). Um grande número de literaturas tem relatado sua aplicação em formulações de aromatizantes alimentares e, na maioria dos casos, é utilizado em combinação com outros agentes refrigerantes.
O succinato de mono-l-mentol está na lista da EFFA de ingredientes aromatizantes permitidos na Europa e seu número FEMA é 3810. Embora o succinato de mono-l-mentol seja um composto conhecido há mais de 100 anos, ainda é um dos melhores compostos sintéticos. refrigerantes atualmente no mercado. A British American Tobacco relatou pela primeira vez sua síntese e aplicação no tabaco em 1962, e em 1965 relatou seu uso como ingrediente aromatizante em cigarros mentolados para liberar mentol. A síntese deste composto é geralmente relativamente simples e pode ser obtida pela reação do mentol com anidrido succínico em uma solução de alta pressão ou catalisada alcalina. O composto é inodoro, pode produzir uma boa sensação de resfriamento, é relativamente duradouro e relativamente barato.
Glutarato de mono-l-(mono)-mentol (Cooler 2), a IFF vende este composto (FEMA 4006) como um análogo do succinato de monomentol sob o nome comercial Cooler 2. Suas propriedades sensoriais são semelhantes às do succinato. Na mesma concentração (25 mg/L, em água), a sensação de resfriamento é cerca de 40 segundos mais lenta, mas muito duradoura. Pode ser o agente refrescante oral com a sensação de resfriamento mais duradoura do mercado. Embora este composto seja conhecido há muito tempo, só recentemente começou a ser utilizado em aromas alimentares. Entre o mesmo tipo de moléculas de agente de resfriamento, o éster de glutarato mono-l-(mono)-mentol também possui propriedades únicas e, como o composto é naturalmente idêntico, possui vantagens de mercado significativas nos mercados europeus tradicionais. Outros agentes de resfriamento naturalmente equivalentes incluem mentol, acetato de mentila e mentona, mas esses agentes de resfriamento têm duração relativamente curta e geralmente apresentam algum sabor indesejado. A síntese mais antiga deste composto foi em 1928. Foi obtido a partir da alcoólise do éster de dimentol. Semelhante ao éster succinato, também pode ser facilmente preparado a partir do anidrido ácido correspondente.
3-(l-mentil)propil-1,2-diol (TK-10, agente de resfriamento 10), este composto está na lista da EFFA de ingredientes aromatizantes de alimentos que podem ser usado na Europa, o número FEMA é 3784, na Takasago Company O nome do produto é TK-10. Como outros agentes de resfriamento derivados de mentol, o 3-(l-mentol)propil-1,2-diol derivado de mentol em forma de L tem a melhor sensação de resfriamento. Existem relatórios de patentes indicando que derivados de l-mentenilpropano 1-acetil-2-substituído-3-, isômeros de l-mentenil-2S e 1-acetil{{22 }}derivados substituídos (Hor Ac) podem ter maior efeito de resfriamento, mas ainda não foram comercializados. TK-10 é um agente refrescante com forte sensação de resfriamento, e o valor limite na cavidade oral é de cerca de 1mg/L. Segundo relatos, embora a maioria das pessoas considere o composto inodoro, alguns ainda o detectam como tendo algumas propriedades olfativas do mentol, alguma irritação e um sabor amargo. Em concentrações superiores a 50 mg/L, a sensação de resfriamento é duradoura, mas um sabor semelhante ao do mentol pode ser sentido claramente. Existem muitos relatos na literatura sobre sua aplicação em alimentos e sabores diários. Por ter uma forte sensação de resfriamento e um sabor relativamente forte, esse composto é mais comumente usado em sabores diários.
3-(l-mentil)propil-1,2-diol tem dois derivados com números FEMA, um é 3-(l-mentil)-2-metilpropil{{ 7}},2-diol, o número FEMA é 3849, mas o mercado é muito pequeno; o outro é vanilina 3-(l-mentil)propil-1,2-diol, o número FEMA é 3904, há relatos de patentes de que pode ser usado em formulações de sabores de alimentos intermediários.
Amidas
Conforme mencionado anteriormente, os agentes de resfriamento de amida podem produzir uma sensação de resfriamento rapidamente e alguns deles têm uma sensação de resfriamento muito duradoura. A seguir está o melhor agente de resfriamento de amida atualmente no mercado. Dentre esses agentes de resfriamento amida, o mais comum no mercado é a N-etil-p-mentil-3-amida (WS-3). e 2-isopropil-N,2,3-trimetilbutanamida (WS-23) (WS-3 e WS-23 são marcas registradas da Warner-Lambert Company).
N-etil-p-mentil-3-amida (WS-3), este composto está na lista da EFFA de ingredientes aromatizantes de alimentos com permissão para uso na Europa e seu número FEMA é 3455. WS{{ 6}} pode ser o agente de resfriamento comestível mais importante, com um limite de resfriamento de cerca de 0,2 mg/L. Este composto é basicamente inodoro e possui apenas um fraco aroma mentolado. Comparado com o mentol, pode produzir uma sensação de resfriamento rapidamente e por um longo período de tempo. Este composto foi um dos primeiros agentes de resfriamento descobertos por Wilkinson Sword em seu trabalho de pesquisa pioneiro na área de agentes de resfriamento. Posteriormente, muitas patentes relataram sua aplicação em diversos campos. A Warner-Lambert Company relatou recentemente sua aplicação em formulações de sabores alimentícios.
A Givaudan e a Millennium Chemicals agora vendem este composto. Embora a estrutura tridimensional não seja indicada, a forma em L deve ter o efeito de resfriamento mais forte. A rota de síntese geralmente envolve primeiro a conversão do mentol em cloreto de mentila, depois a preparação do reagente de Grignard correspondente, a reação com gelo seco e a conversão do ácido obtido em cloreto de ácido e depois em N-etilamida.
2-Isopropil-N,2,3-trimetilbutanamida (Cooler 3, WS-23), este composto está na lista da EFFA de ingredientes aromatizantes de alimentos permitidos para uso na Europa, e sua FEMA o número é 3804. 2-Isopropil O nome N,2,3-trimetilbutanamida é um tanto confuso; é mais claramente denominado N-metil-2-isopropil-2,3-dimetilpropionamida. Este composto é vendido sob o nome comercial WS-23 por algumas empresas e Cooler 3 pela IFF. Assim como o WS-3, este composto também é um dos agentes de resfriamento desenvolvidos por Wilkinson Sword. Atualmente, o agente de resfriamento é usado principalmente em sabores alimentícios, como gomas de mascar, remédios e purificadores de hálito. O composto produz uma pura sensação de resfriamento sem amargor, queimação ou irritação. O preço deste agente refrigerante caiu recentemente para cerca de US$ 70/kg.
Existem muitas maneiras diferentes de sintetizar WS-23, mas a chave está na síntese de diisopropilpropilnitrila. A propilonitrila é primeiro alquilada com brometo de isopropila para obter diisopropilpropilnitrila, que é então hidrolisada para obter ácido carboxílico e depois convertida em uma amida substituída por metil.
2-Pirrolidona-5-éster mentílico de ácido carboxílico (Questice), que é um agente refrigerante vendido sob o nome comercial Questice pela Quest International. Derivados da forma L e da forma D da prolina são registrados, mas o que realmente é vendido é uma mistura da forma L e da forma D da prolina, ambas epiméricas. relação corporal. Até o momento, o produto está limitado ao uso diário, mas como o composto é um derivado amida do mentol, a pele e a mucosa oral são sensíveis a ele, e é provável que seja utilizado em aromas alimentares.
Outros agentes de resfriamento
Além dos agentes refrigerantes mencionados acima, existem também outros agentes refrigerantes.
AG-3-5 (Icilin), um derivado da ectoína-2-one, produz uma sensação de resfriamento. Já em 1972, foi relatado que quando uma dose baixa (<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.
Metil-2-(1-pirrolidinil)-2-ciclopenten-1-ona (3-MPC), 5-metil-2-({{7 }}pirrolidinil)-2-ciclopenteno-1 -cetona (5-MPC) e 2,5-dimetil-4-(1-pirrolidinil){{15} }(2H)-furanona (DMPF), esses três compostos estão naturalmente presentes no malte e são compostos por Hofmann e colegas relataram que podem produzir uma sensação de resfriamento na boca e nas superfícies da pele. Esses compostos foram descobertos pela primeira vez na reação de Maillard de glicose e l-prolina. Suas estruturas foram posteriormente confirmadas por isolamento e síntese química, e avaliadas por análise sensorial para produzir sensação de resfriamento.
Os limites desses compostos são 5 a 100 vezes maiores que os do mentol, mas quando provados 50 vezes acima do limite, a sensação de resfriamento é instantânea, muito mais forte que o mentol e dura significativamente mais tempo. Embora todos estes três compostos tenham odores, os seus limiares são mais elevados do que os do mentol, pelo que a relação limiar de arrefecimento/limiar de aroma é mais baixa. Portanto, em produtos que não necessitam de sabor de menta, esses compostos são melhores que o mentol. Seleção do agente de resfriamento. Não está claro se tais compostos podem ser produzidos em escala industrial, mas podem tornar-se agentes de resfriamento naturais muito bons para a indústria.
A 4-Metil-3-(pirrolidinil)-2(5H)-furanona (4MPF), também encontrada naturalmente no malte, é mais ativa e relata-se que proporciona uma sensação refrescante na boca que é 35 vezes mais forte que o mentol. , que é cerca de 500 vezes mais forte na pele, e a sensação de resfriamento dura duas vezes mais que o mentol.
Manitol e sorbitol, estes dois compostos apresentam fenômenos endotérmicos na saliva e, portanto, produzem uma sensação de resfriamento. Como adoçantes não nutritivos e agentes antiaglomerantes, são amplamente utilizados em sabores alimentares, como gomas de mascar e gomas. .
O salicilato de metila, número FEMA 2745, tem um aroma típico de gaultéria e pode proporcionar uma sensação doce e refrescante em alguns sabores de alimentos.
Onde comprar agente refrigerante?
Fornecedores e fabricantes de agentes de resfriamento - GREEN SPRING®Agentes de resfriamento
Xi'an Green Spring Technology Co., Ltd. é o principal fabricante e fornecedor de agente de resfriamento da China. Os produtos de agente de resfriamento incluem ws-23, ws-3, ws-5, ws-12, ws-27, acetato de mentila, lactato de mentila, etc. com as normas do Regulamento (CE) nº 396/2005 e do Regulamento Poluente nº 2023/915, e foram certificados por BRC, IFS, Halal, Kosher e ISO9001.
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