CC BY
51
ется расширение аппаратурно-технологической схемы получения ОаР2 и внедрение локальной автоматизации по контролю и управлению процессами, чем в настоящее время занимается ООО «РУСАЛ ИТЦ» совместно со специалистами ОАО «РУСАЛ Братск».
Разработанную на БрАЗе технологию можно применять для процесса регенерации фтора из растворов, полученных после обработки твердых отходов электролизного производства каустической содой с
определенной концентрацией. Это подтверждается результатами совместных исследований ДТиТРАП ООО «РУСАЛ ИТЦ» в г. Братске с Иркутским государственным техническим университетом.
Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (проект № 5.1678.2011).
Статья поступила 16.10.2013 г.
Библиографический список
1. Справочник металлурга. Производство алюминия и сплавов на его основе / Б.И. Зельберг, Л.В. Рагозин, А.Г. Баран-цев, О.И. Ясевич, В.Г. Григорьев, А.Н. Баранов; 2-е изд., испр. и перераб. СПб.: Изд-во МАНЭБ, 2013. 676 с.
2. Сирдалл А. Технология электролиза Содерберга: проблемы и возможности в будущем // Технико-экономический
вестник «Русского Алюминия». 2002. № 1. С. 65-68. 3. Патент № 2487082 РФ. Способ получения фторида кальция / С.В. Филиппов, А.Н. Баранов, В.В. Волянский, А.А. Гавриленко, А.В. Моренко. Заявл. 26.04.2012; опубл. 10.07.2013.
УДК 629.113.001
КИНЕТИКА СОЛЮБИЛИЗАЦИИ ПИЩЕВЫХ ЭФИНЫХ МАСЕЛ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ САПИОНОВ SAPONARIA OFFICINALIS L., КУЛЬТИВИРОВАННОЙ В УСЛОВИЯХ ПРИМОРСКОГО КРАЯ
© М.Е. Панкова1, Е.И. Черевач2
Дальневосточный федеральный университет, 690950, Россия, г. Владивосток, ул. Суханова, 8.
Рассмотрена кинетика солюбилизации пищевых эфирных масел в водных растворах сапонинов Saponaria officinalis L. с целью обоснования расширения ассортимента пищевых высокоэффективных солюбилизаторов. Показана зависимость солюбизационной емкости сапонинсодержащих экстрактов S. officinalis от структуры эфирных масел, обусловленной различными способами их получения. Изучение солюбилизационного потенциала экстракта сапонинов S. officinalis по отношению к эфирным маслам в разных условиях среды показало, что для каждого типа масла просматривается индивидуальная закономерность, обусловленная, по-видимому, химической структурой доминирующих компонентов эфирных масел. Ил. 3. Табл. 1. Библиогр. 10 назв.
Ключевые слова: функциональные безалкогольные напитки; гидрофобные ингредиенты; эфирные масла; со-любилизация; поверхностно-активные вещества; сапонинсодержащий экстракт; мицеллярный раствор; микроэмульсионная структура.
SOLUBILIZATION KINETICS OF FOOD ESSENTIAL OILS IN AQUEOUS SOLUTIONS OF SAPONINS SAPONARIA OFFICINALIS L. CULTIVATED IN PRIMORSKY KRAI CONDITIONS M.E. Pankova, E.I. Cherevach
Far Eastern Federal University, 8 Sukhanov St., Vladivostok, 690950, Russia.
The article is concerned with studying solubilization kinetics of food essential oils in aqueous solutions of saponins Saponaria officinalis L. It shows the dependence of S. officinalis saponin containing extract solubilization capacity upon the essential oil structure that is conditioned by different methods of their preparation. The study of the solubilization potential of S. officinalis saponin extracts to the essential oils under different environmental conditions has shown that there is an oil-type specific regularity that is likely to result from the chemical structure of the dominant components of essential oils. 3 figures. 1 table. 10 sources.
Key words: functional alcohol-free beverages; hydrophobic ingredients; essential oils; solubilization; surfactants; saponin-containing extract; micellar solution; micro emulsion structure.
1Панкова Мария Евгеньевна, аспирант, тел.: 89147335833, e-mail: [email protected] Pankova Maria, Postgraduate, tel.: 89147335833, e-mail: [email protected]
2Черевач Елена Игоревна, кандидат технических наук, доцент, начальник научно -организационного отдела Школы экономики и менеджмента, тел.: 89147029379, e-mail: [email protected]
Cherevach Elena, Candidate of technical sciences, Associate Professor, Head of the Scientific Organizational Department of the School of Economics and Management, tel.: 89147029379, e-mail: [email protected]
При разработке многокомпонентных жидких пищевых систем определенной физиологической направленности особую актуальность приобретает способ введения гидрофобных функциональных пищевых ингредиентов, которые способствуют значительному повышению биологической ценности готовых изделий и участвуют в формировании их органолептических показателей качества. К таким функциональным ингредиентам относятся растительные эфирные масла, применяемые в производстве безалкогольных напитков для создания уникального вкусо-ароматического «букета». Использование в технологии напитков натуральных эфирных масел позволяет полностью исключить применение искусственных ароматизаторов.
Растительные эфирные масла представляют собой сложные многокомпонентные смеси летучих душистых веществ, среди которых преобладают углеводороды терпенового ряда и их кислородсодержащие производные: спирты, альдегиды, кетоны и др. Поскольку эфирные масла обладают седативным, про-тивомикробным, болеутоляющим, бронхолитическим, противовоспалительным, противогрибковым, мочегонным, потогонным и желчегонным действием, их применяют при лечении и профилактике различных заболеваний, таких как коклюш, острые респираторные заболевания, воспаление легких, холецистит, мочекаменная болезнь, а также в качестве противогрибковых препаратов и средств, стимулирующих аппетит, сокоотделение, пищеварение и моторику кишечника [7].
Для растворения используемых в настоящее время в технологии напитков эфирных масел (полыни, мяты и др.) традиционно применяют этиловый спирт [5]. Однако это снижает пищевую ценность готовых изделий и способствует их удорожанию. В связи с этим возникла необходимость поиска способов введения гидрофобных ингредиентов (эфирных масел) в гидрофильную среду напитка при условии сохранения
гредиентов и натуральных ароматизаторов [9]. В нашей стране применение метода солюбилизации ограничено в силу незначительного выбора натуральных пищевых водорастворимых эмульгаторов с высокими мицеллярными параметрами.
Учитывая высокие поверхностно-активные свойства сапонинов Saponaria officinalis L., культивированной в условиях Приморского края, а также широкий спектр их биологического действия на организм человека (антиоксидантное, гипохолестериндемическое, иммуномодулирующее, антифунгальное и др.) [1, 2], актуальным является изучение возможности использования сапонинсодержащего экстракта Saponaria officinalis L. в качестве высокоэффективного пищевого солюбилизатора.
Целью работы являлось изучение солюбилизаци-онного потенциала сапонинов S. officinalis по отношению к пищевым эфирным маслам различной структуры и исследование влияния рН водной среды на со-любилизационную эффективность экстракта S. officinalis.
В работе были использованы пищевые эфирные масла, полученные двумя способами:
- методом холодного отжима (прессованием) -эфирное масло лимона;
- методом возгонки паром (дистилляцией) -эфирные масла герани и мяты.
Считается, что масла, полученные методом холодного отжима, имеют более высокое качество, так как содержат меньше альдегидов (1,5% против 3-4% для масел, полученных методом дистилляции паром). Это говорит об их ферментативных превращениях в процессе получения. Однако, в свою очередь, прессованные масла содержат примесные органические кислоты, которые могут оказывать влияние на солюбили-зационный потенциал ПАВ.
Состав основных действующих веществ используемых эфирных масел приведен в таблице.
Основные ингредиенты эфирных масел
Наименование эфирного масла Состав
Масло мяты органические кислоты и их эфиры
Масло лимона линолен, линалацетат, пинен
Масло герани гераниол, цитронеллол, линалоол
его устойчивой микроэмульсионной структуры в течение всего срока хранения.
Одним из таких способов является метод солюбилизации, представляющий собой самопроизвольное проникание низкомолекулярных плохо растворимых или нерастворимых в воде веществ внутрь находящегося в растворе мицелл поверхностно-активного вещества (ПАВ), имеющего определенное соотношение гидрофильных и гидрофобных групп, высокие значения гидрофильно-липофильного баланса и способного при растворении в воде образовывать мицеллы [4]. Свойствами поверхностно-активных веществ обладают растительные сапонины, в частности Quillaja saponaria, которые широко используют за рубежом для введения в пищевые системы жирорастворимых ин-
В работе был использован рефрактометрический метод определения солюбилизации. Сущность метода заключается в том, что при введении увеличивающегося количества масла в раствор ПАВ удельная рефракция раствора непрерывно возрастает, достигая постоянного значения при насыщении. Предельная солюбилизация может быть рассчитана на основании правила аддитивности удельных рефракций [3]. При этом предполагается, что эмульгирование избытка углеводорода не мешает определению, так как микроэмульсии вызывают лишь рассеивание света, но не влияют на величину показателя преломления.
Поскольку солюбилизация в мицеллах сапонинов является длительным процессом и время достижения равновесного растворения колеблется от 24 часов до
3 суток [10], кинетику равновесного растворения исследуемых эфирных масел изучали в 5% мицелляр-ном растворе S. officinalis в течение 36 часов. Выбор действующей концентрации экстракта обусловлен характером изотермы солюбилизации гидрофобного красителя "Судан-3": экстракт с концентрацией 5% был способен растворять самое высокое количество солюбилизата [6].
Результаты показали, что процесс солюбилизации в мицеллярном растворе сапонинсодержащего эмульгатора зависит от типа масла (рис. 1). Так, при комнатной температуре (25°С) равновесное растворение масла герани и мяты наблюдается в течение 24 часов, в то время как для масла лимона для этих целей требуется более 30 часов.
Таким образом, показано, что время насыщения зависит от структуры масла. Эфирное масло, полученное методом прессования (лимон) и содержащее примесные органические кислоты, солюбилизируется слабее, чем масла, полученные дистилляцией (мята, герань).
Коллоидные свойства и мицеллярные характеристики сапонинсодержащего экстракта корней S. offici-nalis зависят от показателя кислотности водной среды [8]. В связи с этим было исследовано влияние данного параметра на солюбилизационный потенциал экстракта. Как свидетельствуют результаты, представленные на рис. 2, солюбилизационная эффективность S. officinalis находится в зависимости от рН среды, причем для каждого типа масла просматривается индивидуальная закономерность, обусловленная, по-видимому, химической структурой доминирующих компонентов эфирных масел. Так, максимальное растворение масла герани, основными компонентами которого являют-
ся спирты, наблюдается в нейтральной среде (рН=7,4), в то время как в кислой среде (рН=4,0) и воде растворение значительно ниже. Масло лимона, содержащее смесь нейтральных терпенов, хорошо растворяется в нейтральной и кислой среде, но хуже -в воде. Масло мяты, содержащее значительные количества органических кислот и их эфиров, наоборот, растворяется в воде и нейтральной среде, но практически не растворяется в кислой среде.
Солюбилизационный потенциал сапонинсодержащего экстракта по отношению к эфирным маслам оценивали исходя из значения солюбилизационной емкости, Сем. Этот показатель, определяющий объем масла, способный растворяться в 1 г солюбилизатора, служит количественной оценкой его эффективности. На рис. 3 приведены значения солюбилизационной емкости экстракта S. officinalis по отношению к исследованным эфирным маслам.
Как видно, сапонинсодержащий экстракт проявляет высокий солюбилизационный потенциал по отношению к маслу герани, поскольку независимо от условий среды имеет самые высокие значения Сем, равные 2,4-3,5х10"3 мл/г. Масло лимона хуже растворется в мицеллах сапонинов, а масло мяты имеет самые низкие показатели растворимости при всех значениях рН.
Таким образом, в ходе эксперимента установлено, что сапонины корней Saponaria officinalis L. проявляют неодинаковую солюбилизационную емкость по отношению к эфирным маслам различных способов получения. Для масел, полученных методом возгонки паром, требуется меньшее количество времени для их растворения, чем для эфирных масел, полученных методом холодного отжима.
е;
к
J
(б (О
е;
ю 2 е; о и
25
20
15
10
5
-♦— Масло герани -■— Масло лимона -а— Масло мяты
12
18
24
Время, час
30
36
0
6
Рис. 1. Кинетика солюбилизации пищевых эфирных масел в водных растворах Б. о№отаНз
13
11
е;
к ^
го
ю
е;
ю 2 е; о и
Масло лимона
♦— Вода ■-рН 7.4 ■а— рН 4.0
12
18 24
Время, час
30
36
9
7
5
6
Масло мяты
е;
я а
ю
е;
ю 2 е; о и
6
4
12
18 24
Время, час
30
—♦— Вода -■-рН 7.4 —а—рН 4.0
36
8
2
0
0
6
Рис. 2. Влияние рН среды на солюбилизационную эффективность Б. оАП^паИв по отношению к пищевым
эфирным маслам
и О
к го i i О
J
ГО
ю
е;
ю 2 е; о и
3,5 3 2,5 2 1,5 1
0,5 0
Масло герани □ Масло лимона ■ Масло мяты
рН=7,4
рН=4,0
Вода
Рис. 3. Зависимость солюбилизационной емкости Saponaria officinalis L. по отношению к эфирным маслам
от величины рН
Изучение солюбилизационного потенциала сапонинсодержащего экстракта S. officinalis по отношению к эфирным маслам в различных услових среды показало, что для каждого типа масла просматривается индивидуальная закономерность, обусловленная, вероятно, химической структурой действующих веществ эфирных масел.
Полученные данные могут лечь в основу модели-
рования ароматизированных безалкогольных напитков на основе сапонинов S.officinalis, используемых в качестве высокоэффективной пищевой добавки, обладающей высокими солюбилизирующими свойствами и способной растворять в мицеллах гидрофобные функциональные ингредиенты (эфирные масла).
Статья поступила 06.11.2013 г.
Библиографический список
1. Гиполипидемическое действие водного экстракта из корней интродуцированной мыльнянки Saponaria officinalis L. / Т.П. Юдина, Е.И. Черевач, Е.И. Цыбулько, Е.В. Масленникова, Н.В. Плаксен, Н.С. Хильченко // Известия вузов. Пищевая технология. 2007. № 4. С. 61-63.
2. Иммуностимулирующая активность тритерпеновых глико-зидов корней Saponaria officinalis L. / Д.А. Еделев, Т.А. Кузнецова, Л.А. Иванушко, Т.П. Юдина, Г.М. Фролова, Е.И. Черевач, С.А. Новак // Традиционная медицина. 2012. № 2. С. 44-48.
3. Нейман Р.Э. Практикум по коллоидной химии. М.: Наука, 1972. 176 с.
4. Русанов А.И. Мицеллообразование в растворах поверхностно-активных веществ. СПб.: Химия, 1992. 319 с.
5. Сборник рецептур на напитки безалкогольные по ГОСТ 28188-89. Напитки безалкогольные. Общие технические условия (дата введения 01.07.1991) / А.В. Орещенко, Л.Н. Беневоленская [и др.]. М.: НПО напитков и минеральных вод, 1990. 204 с.
6. Солюбилизирующая способность сапонинов корней Saponaria officinalis L. / Е.В. Власова, Г.М. Фролова, Е.И. Черевач, Т.П. Юдина // Известия вузов. Пищевая технология. 2010. № 5-6. С. 41-44.
7. Тутельян В.А., Суханов Б.П., Позняковский В.М. Биологически активные добавки в питании человека (оценка качества и безопасности, эффективность, характеристика, применение в профилактической и клинической медицине) / Томск: Изд-во научно-технической литературы, 1999. 209 с.
8. Юдина Т.П. Мицеллярные свойства сапонинов из корней Saponaria officinalis L., культивированной на территории Приморского края // Хранение и переработка сельхозсырья. 2007. № 4. С. 33-35.
9. Katsura S.Vitamin E solubilized composition // Pat. 1984020, 1985.
10. Mitra S., Dungan S.R. Micellar properties of quillajasaponin. 2. Effects of solubilized cholesterol on solution properties // Colloids and surfaces B. 2000. Vol. 17. P. 117-133.
