Научное обоснование технологий функциональных продуктов питания с использованием растительных сапонинов (20.04.2009)

Автор: Юдина Татьяна Павловна

Структурно-механические свойства низкокалорийных эмульсионных продуктов на основе растительного эмульгатора. Следует отметить, что производство эмульсионных продуктов связано с проблемой сохранения структурных свойств, поскольку снижение жировой фазы приводит к значительному уменьшению вязкости и слабой устойчивости эмульсионной системы. В связи с этим, нами были проведены исследования структурно-механических свойств эмульсионной продукции различного ассортимента, изготовленных на основе экстракта сапонинов в процессе их производства и структурообразования. Для этой цели был проведен анализ реологических параметров и прочностных свойств полученных низкокалорийных продуктов, консистенция которых значительно различалась в зависимости от массовой доли добавленных в рецептуру наполнителей – овощного соуса и десертной ореховой пасты.

Структурно-механические характеристики эмульсионных продуктов коррелировали с органолептическими показателями качества: десертная паста имела кремообразную консистенцию, хорошо сохраняла свою форму и обладала хорошей пластичностью. Низкокалорийный эмульсионный соус представлял собой стабильную (агрегативная устойчивость 100%) систему с консистенцией, свойственной данному виду продуктов. Овощной соус имел мажущуюся, пластичную консистенцию, менее плотную, чем крем-паста.

В качестве объективных критерий были выбраны наиболее важные реологические характеристики, служащие для оценки прочности эмульсионной структуры: зависимость эффективной вязкости от градиента скорости в системе двойных логарифмических координат (рисунок 20), предельное напряжение сдвига (ПНС, Па), значения пластической вязкости (?пл, Па.с), коэффициента консистенции (В - эффективная вязкость при скорости сдвига 1 с-1,) и индекса течения (n) (таблица 13).

Таблица 13 - Коэффициенты уравнения Гершеля-Балкли для эмульсионных систем в процессе хранения

Продолжительность хранения, час ПНС, Па Пластическая

вязкость ? пл, Па.с Эффективная вязкость В, Па.с Индекс течения, n

Низкокалорийный эмульсионный соус

1 5,3 0,285 0,523 0,464

24 8,2 0,529 0,825 0,344

Овощной соус

1 13,8 1,855 1,292 0,306

2 10,5 0,847 0,979 0,349

24 5,0 0,607 0,809 0,487

Десертная паста

1 75,0 21,755 2,632 0,113

2 123,0 0,747 2,474 0,076

24 92,0 0,561 2,081 0,091

Рассматриваемые эмульсионные системы проявляли различную тенденцию к структурообразованию в процессе созревания. Так, вязкость низкокалорийного эмульсионного соуса возрастала со временем, что характерно для систем типа майонез. Об упрочнении его структуры свидетельствует увеличение значений ПНС, коэффициента консистенции и уменьшение величины индекса течения. В отличие от низкокалорийного эмульсионного соуса, овощной соус и десертная паста проявляли тенденцию к размягчению структуры, поскольку со временем наблюдалась обратная зависимость выше перечисленных показателей. Уменьшение вязкости, по-видимому, может быть вызвано высокой степенью влажности используемых наполнителей (влажность овощного соуса составляла 65%, десертной пасты кедрового ореха – 9% , модифилана – 92%). Частичное разрушение структуры со временем за счет дополнительной влаги сопровождалось увеличением пластичности систем, что подтверждено органолептическими показателями качества. Для десертной пасты также наблюдалось снижение липкости.

В результате исследований установлено, что водный экстракт сапонинов из корней S. оfficinalis, способный образовывать устойчивые эмульсии в широком диапазоне эффективной вязкости – от 2,4 до 2320 Па?с, может быть перспективным эмульгатором для получения низкокалорийных эмульсионных продуктов с различными структурно-механическими характеристиками. Пищевые системы на его основе обладают вязкостными и прочностными параметрами, значения которых соизмеримы с таковыми для подобного типа эмульсионных продуктов, полученных на основе традиционных эмульгаторов – сывороточных белков и яичного порошка.

Рисунок 20 - Зависимость эффективной вязкости низкокалорийного майонеза (А), овощного соуса (В) и десертной пасты (С) от напряжения сдвига в процессе созревания системы: 1 – 1 час; 2- 2 часа; 3- 24 часа.

Таким образом, выявлена различная тенденция структурообразования в процессе созревания – у жидких соусообразных эмульсионных систем со временем наблюдалось формирование прочной структуры, в то время как у вязких пастообразных продуктов происходило увеличение пластичности и снижение липкости.

1. В результате проведенного поиска были выбраны перспективные источники природных эмульгаторов (сапонинов) - корни Acanthophyllum gypsophiloides и Saponaria officinalis, водные экстракты которых обладали высокими функциональными свойствами. Показана нецелесообразность использования корней Aralia mandshurica, и Glycyrrhiza glabra, а также листьев и стеблей S. officinalis из-за низкой функциональной активности их экстрактов. Исходя из химической структуры исследуемых сапонинов, можно предположить, что величина гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ) сапонинов оказывает существенное влияние на поверхностную активность экстрактов.

2. Выявлено, что доминирующими компонентами экстрактов корней A. gypsophiloides и S. officinalis являются высокополярные сапонины, имеющие одинаково низкий уровень гемолитической активности и подобные значения минимального снижения поверхностного натяжения (54-58 мН/м), характерные для достаточно высоко активных ПАВ.

3. Результаты медико-биологических исследований позволили отнести экстракты колючелистника A. gypsophiloides и красного мыльного корня S. officinalis к малотоксичным веществам. Сохранение показателей периферической крови и отсутствие морфологических изменений внутренних органов при длительном пироральном применении экстрактов позволяет рекомендовать их к использованию в пищевой промышленности.

4. Экспериментально доказана перспективность культивирования корней двух видов S. officinalis в почвенно-климатических условиях Приморского края и экспериментально установлен оптимальный срок выращивания растений – 2 года. Соизмеримо высокие мицеллярные и функциональные характеристики экстрактов 2-х и 3-х летних корней подтверждают возможность сокращения срока культивирования. Выявлена различная гемолитическая активность экстрактов в зависимости от вегетативного цикла развития растения, что позволяет расширить область их применения. Корни осеннего сбора, экстракты которых обладают низкой гемолитической активностью, рекомендуется использовать для получения растительного эмульгатора. Для медицинских и косметических целей заготовку корней необходимо осуществлять в фазе бутонизации.

5. Результаты исследования физико-химических, мицеллярных и функциональных свойств экстрактов двух видов корней S. officinalis доказали перспективность использования экстрактов корней махрового вида в качестве эффективного эмульгатора, не уступающего по мицеллярным параметрам коммерческому quillaja сапонину.

6. Выявлены закономерности в изменении величины ККМ сапонинов двух видов S. officinalis в зависимости от кислотности среды и концентрации соли. Снижение величины ККМ в кислой среде (при рН 3.0) и в присутствии соли (1 М NaCl) позволяет модифицировать технологию приготовления эмульсий путем варьирования данных показателей.

7. Обнаруженная антиоксидантная активность и гипохолестеринемическое действие экстрактов корней S. officinalis дают основание использовать их в качестве полифункциональной пищевой добавки, способной одновременно выполнять роль эмульгатора, антиоксиданта и снижать уровень холестерина в крови.

8. Установлена способность неполярных сапонинов корней S. officinalis ингибировать рост дрожжей и патогенных грибов, что позволяет рассматривать их в качестве потенциальных антифунгальных препаратов.

9. Экспериментально обоснованы рациональные параметры сушки корней S. officinalis в естественных условиях и различных установках конвективного типа. Показано, что сушка в кипящем слое позволяет максимально сохранить функциональную активность экстрактов.

10. Оптимизирован процесс экстракции сапонинов из корней S. officinalis методами настаивания и реперколяции. Экспериментально обоснованы режимы батарейной экстракции, обеспечивающие получение жидких и концентрированных высокоэффективных экстрактов корней S. officinalis. Экспериментально показана возможность получения высококонцентрированных экстрактов методом ультрафильтрации.

11. Разработана и запатентована установка для комплексной переработки корней S. officinalis, конструктивное решение которой позволяет осуществлять: гидромеханическую обработку сырья, экстракцию методами настаивания или реперколяции, концентрирование экстрактов методом нанофильтрации, сушку экстрактов и утилизацию отходов.

12. Научно обоснованы и разработаны технологии и рецептуры различных видов функциональных низкокалорийных эмульсионных продуктов - овощных соусов, десертных и закусочных паст с использованием эмульгатора на основе растительных сапонинов.

13. В результате комплексного подхода к выбору ингредиентов с заданным составом нутрицевтиков обоснованы и разработаны технология и рецептуры кондитерских кремов функционального назначения с использованием эмульгатора на основе растительных сапонинов.

14. Определено, что разработанный ассортимент функциональной продукции обладает высокой пищевой и биологической ценностью. Оптимальная продолжительность сроков хранения всех видов продукции на основе растительного эмульгатора обоснована по динамике органолептических, физико-химических и микробиологических показателей качества.

15. Экспериментально доказано, что растительный эмульгатор способен образовывать устойчивые эмульсии в широком диапазоне эффективной вязкости – от 35 до 2320 Па?с и может быть рекомендован для получения низкокалорийных эмульсионных продуктов с различными структурно-механическими характеристиками. Установлено, что в процессе созревания пастообразных эмульсионных систем происходило увеличение пластичности и снижение липкости продуктов.

16. На разработанный ассортимент эмульсионной продукции утверждена нормативная документация.

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в следующих работах:

Разделы в коллективных монографиях:

1. Саватеев, Е.В. Использование биологически активных веществ растений для создания функциональных продуктов питания / Е.В.Саватеев, Т.П.Юдина, Е.И.Черевач. – Владивосток: Изд-во ТГЭУ, 2007. – 192с.


загрузка...