CC BY
48
гласно формуле сбалансированного питания, должно составлять 4 : 1.
Таблица 4
B¡ = U =
в
J=1
100
n
! UjXj
J=1
100
" 4,
(4)
(5)
(6)
Зерновая смесь пшеница : фасоль, % Биологическая ценность, % Бело к/углеводы
70 : 30 75,6 3,4
65 : 35 79,0 3,3
60 : 40 82,4 3,2
55 : 45 81,8 3,1
50 : 50 78,4 3,0
45 : 55 75,0 2,9
где Б], и - соответственно содержание белков и углеводов ву-м ком -поненте, %.
Расчет производится до тех пор, пока не будет найдено максимальное значение биологической ценности.
Установлено, что биологическая ценность зерновой смеси пшеницы и фасоли может составлять более 80% в зависимости от соотношения компонентов. В табл. 4 представлены характеристики возможных оптимальных вариантов зерновой смеси.
Наибольшую биологическую ценность имеет смесь, в которой пшеница и фасоль представлены в соотношении 60 : 40. Отношение белка к крахмалу в этом случае в некоторой степени отдалено от формулы сбалансированного питания, но следует принять во внимание, что при экструзии происходит частичное разрушение белка [3]. Также необходимо учитывать, что в рационе россиян потребление углеводов преобладает над необходимой нормой, тогда как потребление белков занижено.
Таким образом, создание с помощью экструзионной технологии продуктов питания на основе разработанной зерновой смеси пшеницы и фасоли следует признать целесообразным и перспективным.
ЛИТЕРАТУРА
1. Сергеев В.Н. Потребительская корзина россиян и рациональные нормы потребления // Пищевая пром-сть. - 2005. - № 8. - С. 28-31.
2. Нечаев А.П. Пищевая химия. - СПб.: Гиорд, 2001. -581 с.
3. Остриков А.Н., Абрамов О.В., Рудометкин А.С. Экс -
трузия в пищевых технологиях. - СПб.: ГИОРД, 2004. - 288 с.
4. Скурихин И.М., Волгарев М.Н. Химический состав пи -щевых продуктов: В 2 кн. - М.: Агропромиздат, 1987. - 360 с.
5. Арора С.К. Химия и биохимия бобовых растений / Пер. с англ. К.С. Спектрова; Под ред. М.Н. Запрометова. - М.: Агропромиздат, 1986. - 336 с.
Кафедра процессов и аппаратов химических и пищевых производств
Поступила 30.03.06 г.
[637.12:577.115] :66.096.85
СТРУКТУРИРУЮЩИЕ СВОЙСТВА ЛИПИДОВ МОЛОКА ПРИ ОБРАЗОВАНИИ ПЕНООБРАЗНЫХ ДИСПЕРСИЙ
Т.Л. ОСТРОУМОВА, А.Ю. ПРОСЕКОВ
Всероссийский научно-исследовательский институт молочной пром ышленности
Кемеровский технологический институт пищевой промышленности
Имеющиеся в литературе сведения по влиянию жировой фазы молочного сырья на пенообразование молока носят, главным образом, прикладной характер. Это является предпосылкой для получения новых данных и обобщения накопленного материала, связанного с пенообразованием в молочной промышленности. В работе рассмотрено влияние жировой фазы молочного сырья на процесс формирования молочных пен.
Молочный жир представляет собой сложную смесь нескольких компонентов: триглицеридов, фосфолипидов, жироподобных веществ. Влияние молочного жира на пенообразующую способность молока (ПОС) показано на рис. 1 (кривые при температуре, °С: 1 - 1-2,
2 - (20 ± 1), 3 - (40 ± 1), 4 - (50 ± 1)).
С увеличением массовой доли (МД) жировой фазы происходит повышение пенообразующей активности молока, которая в значительной степени зависит от температуры. При близкой к криоскопической температуре молоко обладает максимальной, по сравнению с другими изученными образцами, ПОС, что, вероятно, обусловлено твердым агрегатным состоянием значительной части молочного жира, жестко закрепленной на межфазных пленках. Следствием низких темпе-
МД молочного жира, %
Рис. 1
>< л I .
Я 1 со
1
2
21
14
л
I
ш
о
□п
□
аз
с
л
о
8
£
60
40
20
п о— —о— —О 1
и
^92
о —й— 5 г, Ч
о о о я К
—е— —©■ и 4
0,5 1,2 1,6 2 2,4 2,8 3,2 3,6 4
МД молочного жира, %
Рис. 2
ратур является флокуляция жировых шариков, которые при скоплении в межфазных пленках не только создают затруднения для синерезиса жидкости, но и устойчиво удерживаются в поверхности раздела фаз за счет гидрофобных свойств липопротеиновой оболочки и, выступая в роли поверхностно-активных веществ, стабилизируют межфазные пленки. Повышение температуры молока до 20°С незначительно снижает значения ПОС (в среднем в 1,08-1,15 раза), что также связано с преобладанием в молоке триглицеридов в твердом агрегатном состоянии.
Зависимость пенообразующей активности молока от жирности отличается при содержании жира до 1,5 и более 1,5% В первом случае влияние жира на пенооб-разование не является очевидным. Можно предположить, что при формировании пены происходит конкуренция между белковыми веществами и липидами молока. С понижением МД жира от 1,5% отмечен рост ПОС, связанный, вероятно, с проявлением пенообразующих свойств молочных белков. Доказано, что повышение значений ПОС молока с массовой долей жира менее 1,5% обусловлено белковыми веществами.
В дополнение к перечисленным положениям, а также в доказательство активной флотации жировой фазы в межфазные пленки при формировании пены, установлено содержание жира в межфазных пленках, полученных при резервировании (рис. 2).
При МД жира в молоке менее 2% его количество, участвующее в образовании пены, составляет менее 2%. Это подтверждает выдвинутый тезис об антагонизме пенообразователей - молочного белка и жировой фазы. Повышение жирности молока экспоненциально приводит к повышению жирности пены, причем при увеличении МД жира в молоке до 4% его содержание в пене увеличивается практически в 5 раз.
Скопление повышенного количества вовлеченных жировых шариков в межфазной поверхности воздушных пузырьков подтверждено микрофотографиями межфазных пенных пленок Жировые шарики более крупного размера представлены в виде устойчивых агрегатов, прилипших к наружной поверхности межфаз-ной пленки, окружающей воздушные пузырьки.
Образование в межфазных пленках флокулятов жировых шариков, содержащих в своей структуре дисперсионную среду, приводит к увеличению объема
0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
МД молочного жира, %
Рис. 3
дисперсной фазы и повышению эффективной вязкости. Прочность образованных локальных пространственных структур обусловлена не только поверхностно-активными свойствами жировой фазы, но и структурно-механическим барьером, создаваемым межфаз-ной пленкой с повышенной вязкостью.
Переход молочного жира в жидкое состояние су -щественно снижает способность молока к формированию пены. Полученные системы отличаются высокой дисперсностью и низкими показателями устойчивости (рис. 3: кривые при температуре, °С: 1 - 1-2, 2 - 20,
3 - 40, 4 - 50).
Установлено, что низкие положительные температуры являются фактором стабилизации межфазных пленок пены. Повышение температуры снижает значения устойчивости, вероятно, вследствие перехода жира в расплавленное состояние, повышения теплового движения молекул на межфазных пленках и снижения вязкости. Совокупность этих факторов, а также дисперсности, межфазного поверхностного натяжения, доли воздушной фазы обусловливают сложное кинетическое поведение пенообразных масс при разрушении.
Можно предположить, что во многом процесс формирования пены определяют фосфолипиды - фосфо-тидилхолин (лецитин), фосфатидилэтаноламин (кефа-лин), сфингомиэлин, содержащиеся в оболочке жировых шариков. В табл. 1 показано изменение МД фосфолипидов в межфазных пленках пены.
Таблица 1
Фосфолипиды МД • 10 3, %, при устойчивости пены, %
100 (молоко) 75 50 25
Лецитин 12,35 12,98 13,05 15,34
Кефалин 9,26 10,76 12,59 13,57
Сфингомиэлин 5,71 6,06 6,58 7,30
В результате протекания коллоидных процессов отмечено изменение содержания фосфолипидов в межфазных пленках пены. Указанные сложные зависимости связаны с поверхностно-активными свойствами фосфолипидов.
Следующий этап исследований - изучение влияния концентрации жировой дисперсии на ПОС сливок (табл. 2). Содержащаяся в сливках жировая фаза представляет собой элемент межфазных структур при образовании пены. Установлено, что понижение температуры взбивания увеличивает ПОС сливок. Это связано
Таблица 2
МД жира, % ПОС, %, при температуре взбивания, °С
1-2 10 20 30 40 50
10,0 256 ± 12,7 242 ± 12,0 218 ± 10,5 186 ± 9,1 167 ± 8,2 138 ± 6,7
15,0 269 ± 13,3 274 ± 13,0 227 ± 11,4 194 ± 9,5 171 ± 8,4 154 ± 7,2
20,0 289 ± 14,2 298 ± 14,1 235 ± 11,6 218 ± 10,2 190 ± 9,2 163 ± 8,1
25,0 317 ± 15,2 309 ± 15,2 244 ± 12,1 234 ± 11,3 200 ± 9,7 177 ± 8,6
30,0 326 ± 16,0 316 ± 14,9 287 ± 14,2 251 ± 12,3 227 ± 11,3 189 ± 9,2
35,0 358 ± 16,4 329 ± 15,1 304 ± 15,0 289 ± 14,0 241 ± 12,0 198 ± 9,5
с отвердеванием основной части триглицеридов молочного жира, которые сорбируются на границе раздела фаз и, тем самым, формируют прочные межфазные слои пены. В рассматриваемом диапазоне концентраций с повышением МД жира значения ПОС увеличиваются.
Для жировой фазы молока характерен полиморфизм триглицеридов, отмечено более длительное установление равновесия жидкий жир - твердый жир в охлажденных сливках по сравнению с расплавом молочного жира. Следовательно, созревание сливок - выдержка при низких положительных температурах -должно влиять на их ПОС, что подтверждается данными, приведенными на рис. 4 (кривые: МД жира в сливках, %: 1 - 35, 2 - 30, 3 - 25, 4 - 20, 5 - 15, 6 - 10).
Анализ кривых позволяет констатировать положительную роль созревания сливок перед взбиванием. При этом значения ПОС через 12 ч повышаются в сливках с МД жира 35, 30, 25, 20, 15 и 10% на 3,2; 9,4; 11,9; 18,8; 22,7 и 13,5% соответственно. Наибольшее увеличение ПОС отмечено у сливок с МД жира 15%. Триглицериды в сливках с МД более 25% в силу особенностей своих поверхностно-активных свойств не оказывают аналогичного усиления пенообразующих свойств. Количество жира, которое содержится в слив-
Продолжительность созревания, ч
Рис. 4
ках с МД жира более 15% после охлаждения, но без созревания, является достаточным для завершения формирования межфазных пенных пленок во взбитых сливках.
При использовании сливок с МД жира 10% количество жировой фазы недостаточно для стабилизации образованных воздушных пузырьков, наблюдается дефицит поверхностно-активных веществ, и значения ПОС не отличаются повышенными показателями. Это подтверждено устойчивостью сливочных пен, которые при температуре хранения не выше основной области плавления триглицеридов имеют значения этого параметра 100%.
Таким образом, важным критерием в производстве молочных продуктов на основе пен являются дисперсное и агрегатное состояние молочного жира. Молоко, жир которого представлен крупными жировыми шариками, обладает более выраженной пенообразующей активностью.
Дальнейшие исследования доказывают активное участие жировой фазы в процессе фризерования (табл. 3). Достижение степени взбитости 120% возможно в контрольном образце при критерии продолжительности фризерования равном 1. Увеличение МД жира на 6; 12,5; 18,8 и 25% сокращает продолжительность фризерования до заданного показателя на 5,5; 14; 20 и 29% соответственно.
При фризеровании происходит отвердевание ос -новной части триглицеридов молочного жира, значительная их часть утрачивает сферическую форму, что оказывает более интенсивное влияние на формирование полидисперсной структуры фризерованных молочных продуктов. В общем случае физико-химические процессы при фризеровании сводятся к тому, что стойкая эмульсия молочного жира при замораживании и взбивании вовлекается в межфазную поверхность дисперсионная фаза - молочный жир - воздух и, тем самым, повышает степень взбитости. Этому способст-
Таблица 3
МД жира, % Степень взбитости, %, при критерии фризерования, %
0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
8,0 34,0 ± 1,70 71,5 ± 3,55 88,7 ± 4,80 112,8 ± 5,60 119,3 ± 5,91 116,5 ± 5,80
8,5 36,2 ± 1,81 79,4 ± 3,99 94,2 ± 4,68 110,8 ± 5,50 129,7 ± 6,41 128,7 ± 6,43
9,0 38,7 ± 1,90 85,5 ± 4,20 99,5 ± 4,92 117,1 ± 5,81 136,2 ± 6,82 130,9 ± 6,52
9,5 41,0 ± 2,02 91,3 ± 4,53 106,0 ± 5,23 121,6 ± 6,03 137,6 ± 6,84 133,5 ± 6,69
10,0 43,5 ± 2,16 96,4 ± 4,80 111,1 ± 5,44 124,3 ± 6,13 139,0 ± 6,87 135,4 ± 6,71
вуют низкие температуры (порядка -5,5°С) на выходе из фризера.
В результате частичного отвердевания жировой фазы молочной смеси после фризерования происходит уменьшение количества оболочечного вещества на поверхности жировых шариков. Это приводит к дестабилизации эмульсии и нарушению структуры готовой продукции, что усиливается низкими температурами.
Установлено, что термоустойчивость образцов фризерованных молочных продуктов с повышением МД жира увеличивается и подчиняется тем же общим законам, что и ранее исследованные параметры.
Изменение нативных оболочек и гидрофобизация жировых шариков в процессе подготовки смеси к фри-зерованию приводят к возникновению структурных связей между ними, что подтверждено данными реологического анализа.
На основании полученных результатов разработаны новые технологии молочных продуктов с направленным регулированием состояния межфазных пленок пены с учетом поверхностно-активных свойств липидов молока.
Кафедра технологии молока и молочных продуктов
Поступила 28.02.05 г.
665.3.002.2
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ФРАКЦИОНИРОВАННЫХ ФОСФОЛИПИДНЫХ ПРОДУКТОВ
С.А. ИЛЬИНОВА
Кубанский государственный технологический университет
Биологически активные добавки (БАД) к пище относят к одной из групп пищевых продуктов специального назначения. Применение их в питании рассматривается как наиболее быстрый, доступный и экономически выгодный путь коррекции рациона современного человека и профилактики алиментарных заболеваний [1].
Среди множества известных природных БАД наибольшее внимание уделяется фосфолипидам [2, 3].
Известная технология получения фосфолипидных БАД серии «Витол», предусматривающая предварительное обезжиривание ацетоном подсолнечных активированных фосфолипидов [4], вызывает потерю функциональных физиологически ценных ингредиентов, таких как токоферолы, каротиноиды и стеролы, которые экстрагируются ацетоном совместно с триа-цилглицеринами.
Возможность расширить ассортимент фосфоли-пидных БАД возникла благодаря разработанной высокоэффективной технологии фракционирования подсолнечных активированных фосфолипидов (ПАФ).
В качестве исходного сырья использовали ПАФ, полученные по специальной технологии с применением методов электромагнитной и химической активации и характеризующиеся высоким качеством и пищевой ценностью. Физико-химические показатели ПАФ следующие:
Цветное число, мг ¡2 5-8
Массовая доля, %:
влаги и летучих веществ 0,30-0,50
фосфолипидов 63,20-64,20
нейтральных липидов 35,50-36,80
продуктов окисления, нерастворимых в петролейном эфире 0,03-0,09
Перекисное число, ммоль у2 О/кг 0,75-2,90
Кислотное число масла, выделенного
из продукта, мг КОН/г 7,80-9,90
Массовая доля, мг %:
токоферолов 47,30-52,15
каротиноидов 0,03-0,05
стеролов 0,40-0,42
Пищевая ценность ПАФ обусловлена наличием в их составе таких групп фосфолипидов, как фосфати-дилхолины, фосфатидилэтаноламины, фосфатидилсе-рины и фосфатидилинозитолы.
Для разделения фосфолипидного комплекса ПАФ на группы различной функциональной направленности эффективно использовать в качестве растворителя этиловый спирт. Его характерной особенностью как экстрагента для системы фосфолипиды - нейтральные липиды является селективность как по отношению к отдельным группам фосфолипидов, так и по отношению к нейтральным липидам.
Высокое содержание в ПАФ собственно фосфолипидов и, соответственно, низкое содержание нейтральных липидов обусловливает их высокую вязкость и технологические трудности, связанные с дозированием и введением в экстрагент. Кроме этого, высокая вязкость системы в целом снижает интенсивность массо-обмена в системе ПАФ - этиловый спирт.
Предварительные опыты показали, что добавление этилового спирта в количестве 15-30% к массе ПАФ более эффективно снижает вязкость, чем нагрев ПАФ до температуры 60°С.
Следует отметить, что увеличение количества этилового спирта более 30% к массе ПАФ приводит к расслоению системы на две фазы.
Для выявления механизма влияния этилового спирта на изменение реологических характеристик системы ПАФ - этиловый спирт - триацилглицерины использовали метод ядерно-магнитной релаксации [4].
