Научно-практическое обоснование применения фосфолипидных биологически активных добавок в производстве эмульсионных продуктов Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

62

ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 2-3, 2003

Таблица 2

Облепиховый сок

Показатели

цельный осветленный

Влага, % 93,3 5 95,42

Липиды, % 3,58 1,43

Белок, % 2,23 1,49

Пектиновые вещества, % 2,41 1,01

Дубильные вещества, % 0.25 0,15

Каротин, мг/100 г 24.87 0,499

Аскорбиновая кислота, мг/100 г 94,21 60,32

Из данных табл. 2 следует, что в результате процесса осветления содержание основных химических соединений в соке снижается в среднем на 50 %. Однако при этом пищевая ценность осветленного сока находится на уровне многих фруктово-ягодных напитков и выгодно отличается от восстановленных и искусственных соков. Вещества, осевшие на цеолите, представля-

ют ценность в качестве кормовой добавки Цео-хол-0 [3].

Таким образом, использование цеолита в качестве осветляющего вещества позволяет получить продукт с хорошими органолептическими показателями и достаточно высокой биологической ценностью.

ЛИТЕРАТУРА

1. Разработать экологически чистые технологии пищевых продуктов лечебно-профилактического назначения: Отчет / Оценка сорбирующей способности цеолитов. Т. 2. - Улан-Удэ, 1995,- С. 9-11.

2. Пасынсюш А.Г. Коллоидная химия / Под ред. В.А Каргина,-М.: Высш. школа, 1968. - С. 155.

3. Мангутова Е.В., Жамсаранова С.Д. Влияние кормовой добавки Цеохол-О на некоторые показатели иммунной системы мышей //Матер, междунар. науч. конф. Саранск, 12-15 сент. 2001 г. -Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2001. - С. 116-118.

Кафедра биооргатпеской химии

Поступила 24.06.02 г.

664.002.35

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ФОСФОЛИПИДНЫХ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ДОБАВОК В ПРОИЗВОДСТВЕ ЭМУЛЬСИОННЫХ ПРОДУКТОВ

Е.А.БУТИНА ;

Кубанский государственный технологический уііиверситет

Создание эмульсионных продуктов функционального назначения предполагает использование в качестве эмульгирующих и стабилизирующих добавок таких веществ, которые обладают пищевой и физиологической ценностью. В связи с этим особый интерес представляет научно-практическое обоснование применения при разработке данных продуктов новых отечественных фосфолипидныхбиологически активных добавок (БАД) серии Витол, полученных по специальной технологии из семян подсолнечника современных типов [1-4].

Химический состав и основные физико-химиче-ские характеристики фосфолипидных БАД серии Витол приведены в табл. 1-3.

Каквидно из полученныхданных, основные различия между фосфолипидными БАД серии Витол связаны с их групповым и жирнокислотным составами. Различные соотношения между фосфатидилхолинами (ФХ) и фосфатидилэтаноламинами (ФЭА), а также между суммой насыщенных и ненасыщенных жирных кислот, характерные для отдельных фосфолипидных БАД серии Витол, свидетельствуют об отличиях проявляемых ими технологических свойств и определяют необходимость комплексного их исследования.

Изучение технологических свойств фосфолипидных БАД, определяющих целесообразность их испо ль -зования при производстве эмульсионных продуктов,

связано, прежде всего, с исследованием поверхностно-активных свойств.

Проведение указанных исследований осуществляли посредством определения межфазного натяжения систем раствор фосфолипидной БАД в триацилглице-ринах-вода в зависимости от массовой доли фосфолипидных БАД и температуры по известной методике с использованием модифицированного сталагмометра [5].

В целях исследования взаимовлияния состава жирных кислот триацилглицеринов и фосфолипидных БАД на поверхностно-активные свойства последних в качестве триацилглицеринов использовали модельные масла - подсолнечное и пальмовое. Массовую долю фосфолипидных БАД в модельном масле варьировали в пределах 0,001-1,000 %, что соответствует интервалу (0,11-112,00) • 10'4 моль/дм3.

Поверхностную активность фосфолипидных БАД и характеристики адсорбционного слоя определяли по изотермам межфазного натяжения согласно известным методикам [6,7]. Для проверки достоверности полученных результатов аналогичные характеристики рассчитывали, используя уравнение Шишковского:

Сто - С, = КТ Гтах 1п(Ш + 1),

где сто, с/ - межфазное натяжение в отсутствие и присутствие фосфо-липидов, Н/м; Я - универсальная газовая постоянная. Дж/(моль-К); Т-температура, К; Гтах- максимальная адсорбция Гиббса, моль/дм3, С - концентрация фосфолипидов, моль/дм3; А - константа, моль/дм3.

Л

г

1_ІІТ

сстес

Iі и V

тста-

ИЛк* "►і. н":і‘

У: - І-1 Кн -

Кіріїг

ІЗТІ'/М

ДО -

ГСМ5

хисс~-

::.Аи:Т-Ші Іґ-

;ій/іг-

кігмст-

н днр-пн-іл Аїлх Лі ілллО ; ділі

рГіЬПЛ іТГ: ПІН -

і РАД

и ли ТТҐ* Н.'ЯІ-ТГ-СТ71 П(і” "ІІТГ.ЦЛ

Ьга:

і.-: 11

Ь І-;-,

*±и-.іу.'

і: .

ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 2-3, 2003 __________________________________________63

Таблица I

Показатели БАД Витол БАД 3 ЬГТф ТТ—"V0 ТІМ и БАД Вито л ФЭИ

Массо пая доля, %:

фосфолипидов . 98,20-98,30 98,15-98,35 ' 97,80-98,10

нейтральных липидов • г: , ■ 0,80-1,50 1.30-1,35 4,95-4,98

влаги и летучих веществ, : 0,25-0,30 ’ 1,47-1,63 0,55-0,70

в том числе этилового спирта Отсутствует 1,30-1,40 Отсутствует

Перекисное число, 1/2 ммоль О/кг ^ 0,05-0,06 0,06-0,07 0,02-0,03

Коэффициенты поглощения ' "

при длине волны, нм: - .

232 ' ' ". 0,08-0,09 0,05-0,06 0.03-0,04

268 0,03-0.04 0,02-0,03 0,02-0,03

430 0,05-0,15 0,01-0,02 0,04-0.05

Кислотное число (все титруемые вещества), мг КОН/г 6,70-7.50 4.85-5,15 9.80-10,30

Зольность, % 11,00-13.05 5,75-7,28 12,42-14,50

Содержание металлов, мг/кг, 55,50-60,00 41,80-43,20 66,40-67,60

в том числе:

натрий . 18,80-20,40 14,00-15,50 22,40-23,20

калий 12.90-16,40 9,60-11.40 16,50-17,60

кальций 1,90-2,40 1,20-2,00 2,00-3,00

магний 19,70-22.40 14,60-16,40 23,5-25,50

железо 0,13-0,18 0,112-0,120 0,14-0,22

Решение уравнения Шишковского осуществляли комбинаторным методом полного перебора на ПЭВМ (табл. 4). ■

Как видно из приведенных данных, поверхностная активность фосфолипидных БАД возрастает в ряду1 Витол-ФЭИ, Витол, Витол-Холин, что, с учетом их группового состава, согласуется с закономерностями, характерными для индивидуальных групп фосфолипидов, преобладающих в составе конкретной фосфоли-пидной БАД.

Таблица 2

Массовая доля индивидуальных трупп фосфолипидов, % от суммы

Наименование групп

БАД

Витол

БАД

Витол-

ФЭИ

Нейтральные липиды 1.0-1,5 1,00-1,20 2,40-3,50

Фосфатидилхолины 38,60-39,70 75.40-76,10 13,30-13,70

Фосфатидилэтаноламины 22,20-24,30 8,10-8,50 30,70-31,10

Фосфатидилинозитолы 15,10-16,60 5,20-5,60 23,50-28.00

Фосфатидилсерины 8,40-9,50 0,05-0,15 12,80-14,20

Фосфатидные кислоты 1,80-2,90 2,10-2,50 1,50-2,50

Фосфатидилглицерины 9,60-11,30 7,10-7,50 10,60-11,80

Соотношение ФХ : ФЭА 1,7 : 1.0 9.0 : 1,0 Л',0 : 2,3

Для всех фосфолипидных БАД поверхностная активность в системе подсолнечное масло-вода выше, чем в системе пальмовое масло-вода, что может быть

объяснено большим сродством адилов жирных кислот фосфолипидных БАД и триацилглицеринов подсолнечного масла. Однако для БАД Витол-ФЭИ указан-НО 6 рЗЗЛИЧИе ВЫраЖСНО В Ка И МС Н ЬШ 6 И СТ6ПСКЙ, что связано с большим удельным содержанием в ее жирно -кислотном составе кислот насыщенного ряда.

Таблица 3

Жирные кислоты Массовая доля жирных кислот, % от суммы

БАД Витол БАД Витол-Холин БАД Витол-ФЭИ

<-14:0 Нет Нет Нет

С16:0 18,60 14,82 22,89

£[8:0 4,52 4,16 6,65

£ в 23,12 18,88 29,54

СI б: I 0,95 0,94 0,945

Сш 11,71 11,91 9,45

С18; 2 50,80 59,00 45,06

С.,8:3 11,06 6,49 13,01

Другие 2,36 2,78 2,00

76,88 81,12 70,46

Анализируя значения максимальной адсорбции Гиббса и средние площади межфазной поверхности, приходящиеся на молекулу фосфолипидных БАД, можно сделать вывод, что более высокая поверхностная активность БАД Витол-Холин определяется более плотной упаковкой ее молекул на межфазной поверх-

64

ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 2-3, 2003

ности. В целом, полученные значения площади полярной части молекул для всех фосфолипидных БАД превышают известные данные для индивидуальных фосфолипидных групп, площадь полярных частей которых в среднем составляет около 55 А2. Это позволяет сделать вывод о том, что в формировании предельно насыщенного адсорбционного слоя, наряду с индивидуальными молекулами фосфолипидов, участвуют и мицеллы.

Таблица 4

Показатели Значение показателя для фосфолипидных БАД в системах подсолнечное масло-вода / пальмовое масло-вода

Витол- Холин Витол Витол-ФЭИ

Предельная адсорбция Гиббса, моль/м2 106 при Г, °С: 35 1,830/1,690 1,710/1,600 1,046 / 1,110

45 1,870/ 1,700 1,750 / 1,620 1,098 / 1,146

65 1,875/ 1,730 1,760/ 1,680 1,105 / 1,175

Поверхностная активность, Н/м)/(моль/дм3 при г, °С: 35 1 190 / 1000 1040 / 920 885 / 850

45 1295 / 1120 1160 / 1040 917/ 897

65 1600/ 1450 1280/ 1180 1100/ 1100

Средняя площадь, занимаемая полярной частью молекулы. А2, при 1. “С: 35 90,3 / 98.3 95,1 /103,8 153,5 / 149,7

45 89,8 / 97,7 94,8/ 102,5 151,3 / 144,9

65 88,6 / 96,0 94,4 / 98,9 150,3 / 141,3

Работа адсорбции (при формировании предельно насыщенного слоя), кДж/моль 45,8 / 44,2 5,4 /44,7 44,2 /44,1

Для БАД Витол-Холин и БАД Вито л площади полярных частей молекул при их адсорбции на границе раздела фаз подсолнечное масло-вода ниже, чем на границе пальмовое масло-вода, что подтверждает их большую способность к мицеллообразованию в относительно более полярных средах, а именно, в подсолнечном масле. Для БАД Витол-ФЭИ наблюдается обратная закономерность, что, в свою очередь, свидетельствует о ее большей мицеллообразующей способности в менее полярной среде - в пальмовом масле.

Таким образом, фосфолипидные БАД серии Вито л являются эффективными коллоидными поверхностно-активными веществами (ПАВ), обладающими высокой поверхностной активностью. Выявленные особенности каждой из фосфолипидных БАД доказывают целесообразность их направленного использования при конструировании конкретных видов пищевых дисперсных систем, а также определяют необходимость подбора индивидуальных режимов их подготовки и

последующего использования в технологиях пищевых продуктов.

Наряду с поверхностно-активными свойствами, важным показателем технологических свойств ПАВ является их эмульгирующая способность, которая характеризуется следующими показателями: условиями, при которых фосфолипидные БАД проявляют наибольшую эмульгирующую способность; типом стабилизируемой эмульсии и минимальным количеством фосфолипидной БАД, необходимым для стабилизации эмульсии к седиментации и коалесценции.

В табл. 5 приведены результаты исследований сравнительного влияния предварительной подготовки фосфолипидных БАД на тип стабилизируемой эмульсии.

Из приведенных данных видно, что БАД Витол-Холин необходимо предварительно растворять в водной фазе и использовать для стабилизации прямых эмульсий - масло/ вода (м/в).

Преимущественное использование БАД Витол связано со стабилизацией прямых эмульсий, хотя при определенных условиях она может стабилизировать и обратные эмульсии, при этом эффективность эмульгирующего действия повышается с предварительным растворением в масляной фазе.

Таблица 5

Наименование фосфолипидной БАД

Показа! ели Витол Витол- Холин Витол- ФЭИ

Предварительное растворение в масляной фазе

Тип эмульсии:

свежеприготовленной в/м + м/в (20 - 80) Не растворяется В/'м -1 м/в (70 +30)

через 24 ч м/в (100) То же в/м (100)

Стойкость, %:

свежеприготовленной 97 » 90

через 24 ч 85 » 70

Предварительное растворение в водной фазе

Тип эмульсии:

свежеприготовленной в/м + м/в (40 + 60) м/в (100) в/м + м/в (80 + 20)

через 24 ч в/м + м/в (10 : 90) м/в (100) в/м (100)

Стойкость, %:

свежеприготовленной 88 100 98

через 24 ч 60 90 85

БАД Витол-ФЭИ преимущественно стабилизирует обратные эмульсии, в результате чего эффективность увеличивается при предварительном растворении В водной фазе.

Определение минимального количества фосфолипидных БАД (Р), необходимого для стабилизации эмульсий прямого и обратного типов с заданным соот-

ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ. № 2-3, 2003

65

;евых

зами, ПАВ и ха-ими, наи-таби-лвом ации

аний

говки

муль-

t Ви-нгь в ямых

ЯСВЯ-)И опять и льги-;ьным

шца 5

БАД

ТШ-

т

f м/в t-30)

;юо)

>0

'0

+ м/в + 20)

;юо)

!5

ирует шость НИИ в

фоли-

вации

[соот-

ношением фаз масло : вода (А) осуществляли на основе математической обработки экспериментальных данных, в результате которой были получены следующие эмпирические уравнения: для эмульсий с устойчивостью не менее 98 %

БАДВитол /г=ехр(-1,90/ехрЛ +0,94)

БАДВитол-Холин F= exp (-2,03 / exp/1 + 0,55)

БАДВитол-ФЭИ F= SQRT (1,41/Л +2,52)

для эмульсии с устойчивостью 11C менее 80%

БАДВитол F= ехр(-1,96/ехр,4 + 0,05)

БАДВитол-Холин F= exp (-2,65/exp Л + 0,71)

БАДВитол-ФЭИ F= SQRT (0,85 / А -0,22)

Получение эмульсий со стабильностью не менее 80 % представляет интерес при использовании фосфо-липидных БАД в сочетании с высокомолекулярными ПАВ белковой или полисахаридной природы, вклад которых в стабилизацию эмульсий обычно не превышает 20 %.

Результаты расчетов показывают, что с увеличением дисперсной фазы возрастает количество фосфоли-пидных БАД, необходимое для получения эмульсий одинаковой степени устойчивости, что связано с необходимостью создания более прочных адсорбционных слоев, толщина которых превышает в 2-5 раз толщину

фосфолипвдного бислоя (40 А) при более плотной упаковке частиц дисперсной фазы. Следует отметить, что стабилизация обратных эмульсий требует создания более прочных адсорбционных слоев, что, вероятно, обусловлено более высокой степенью взаимодействия между частицами дисперсной фазы в кеполяркои дисперсионной среде.

На основании исследования способности фосфоли-пидных БАД препятствовать седиментации эмульсий установлено, что все они обладают антиседиментаци-онной способностью. При этом показано, что степень проявления антиседиментационных свойств связана с их диспергирующим воздействием на частицы дисперсной фазы, а также зависит от типа образуемой эмульсии. ;■

ВЫВОДЫ

1. Установлено, что фосфолипидные БАД серии Витол являются высокоэффективными ПАВ, при этом по степени возрастания поверхностной активно-

сти в системах модельное масло-вода они располагаются в ряд: Витол-ФЭИ, Витол, Витол-Холин.

2. Показано, что для исследуемых фосфоли-пидных БАД серии Витол поверхностная активность в системе подсолнечное масло-вода выше, чем в системе пальмовое масло-вода, что можно объяснить большим сродством ацилов жирных кислот фосфолипид-ных БАД к триацилглицеринам подсолнечного масла.

3. Доказано, что фосфолипидные БАД серии Витол обладают высокой эмульгирующей способностью, которая зависит от типа эмульгируемой системы, а также от способа предварительной подготовки БАД к введению в эмульгируемую систему.

4. Выявлено, что БАД Витол-Холин необходимо предварительно растворять в водной фазе и использовать для стабилизации прямых эмульсий (масло/вода). Преимущественное использование БАД Витол связано со стабилизацией прямых эмульсий, хотя при определенных условиях она может стабилизировать и обратные эмульсии. БАД Витол-ФЭИ преимущественно стабилизирует обратные эмульсии, при этом ее эффективность увеличивается при предварительном растворении в водной фазе.

ЛИТЕРАТУРА

1. Пат. 2145170 РФ, 7 А 23 D 9/00, А 23 L 1/30. Масложировой продукт Витол, имеющий радиопротекторные и антиоксидант-ные свойства /Е.А. Бутина, Е.О. Герасименко, С.А. Ерешко и др. -Опубл. в Б.И. - 2000. - № 4.

2 Пат. 2137387 РФ, 6 А 23 D 11/00. Масложировой продукт Витол, имеющий гипохолестеринемические свойства /Е.А. Бутана, Е.О. Герасименко, С.А. Ерешко и др. - Опубл. в Б.И.- 1999. -№ 26.

3. Пат. А 23 9/00 РФ. Масложировой продукт, имеющий иммуномоделирующие свойства / Е.П.Корнена, Р. А Ханферян, Е.А. Бутина и др. - Опубл. в Б.И. - 2000. -№21.

4. Пат. 2134985 РФ, 6 А 23 D 9/00. Фосфолипидный пищевой продукт Витол-Холин и способ его получения / Е.П. Корнена, Е.А.Бутина, Е.О.Г'ерасименко и др. - Опубл. в Б. И. - 1999. - № 24.

5. Мартовщук В.И., Мгебришвили Т.В., Мартошцук Е.В. Ускоренный метод определения гидрофильных фосфолипидов // Масложировая пром-сть. - 1986,- № 7. — С. 10-12.

6. Воюцгаш С.С. Курс коллоидной химии. - М.: Химия, 1976.- 512 с.

7. Модель межфазного слоя трех компонентов на границе масло-вода / B.C. Косачев, Е.П. Корнена, Л.И. Янова и др. / Масложировая пром-сть,- 1986.-№ 3. - С. 18-20.

Кафедра технологии жиров, товароведения и экспертизы товаров

Поступила 28.01,2003г. ,.-г