Солюбилизирующая способность сапонинов корней Saponaria officinalis L

Наибольшие потери СВ наблюдаются при бланшировании в воде, средние - на пару, наименьшие - при обработке СВЧ энергией (рис. 2). Увеличение содержания СВ в сырье при обработке СВЧ энергией связано с удалением свободной влаги в процессе сушки. Изменение содержания углеводов при бланшировании топинамбура в различных условиях представлено на рис. 3.

Бланширование топинамбура СВЧ энергией обеспечивает получение готового продукта с хорошими органолептическими показателями: приятного свет-

ло-желтого цвета, с упругой, плотной консистенцией, в отличие от бланширования в воде, у которого консистенция размягченная, а цвет в процессе дальнейшего хранения приобретает сероватый оттенок.

Введение в технологический процесс получения пюре из топинамбура, обработанного СВЧ-лучами вместо процесса бланширования, сокращает продолжительность технологического цикла на 15-20%.

Анализ физико-химических показателей свидетельствует, что в пюре из СВЧ-обработанного топинамбура возрастает в 1,8-2 раза содержание СВ по сравнению с бланшированием водой и паром. Это обусловливает увеличение содержания сахаров и инулина в готовом продукте.

ЛИТЕРАТУРА

1. Рогов И.А., Некрутман С.В. Сверхвысокочастотный нагрев пищевых продуктов. - М.: Агропромиздат, 1986. - 351 с.

2. Голубев В.Н., Волкова И.В., Кушалаков Х.М. Топинамбур. Состав, свойства, способы переработки, область применения. - М., 1995. - 83 с.

3. Родионова Н.С., Глаголевая Л.Э. Исследование возможности использования топинамбура в производстве молочных диетических продуктов // Хранение и переработка с.-х. сырья. -1998. - № 8. - С. 25-27.

4. Кочнев Н.К., Решетник Л.А. Лечебно-диетические свойства топинамбура. - Иркутск: ТОО «Биотек», 1997. - 12 с.

Поступила 04.03.10 г.

FUTURE DIRECTIONS FOR THE HEAT TREATMENT JERUSALEM ARTICHOKE

A.V. CHERNENKO, M.K. ALTUNYAN, N.A. KUBYSHKINA

Kuban State Technological University,

2, Moskovskaya st., Krasnodar, 350072; e-mail: a.v.chernenko@list.ru

The way of preliminary thermal processing of vegetative raw materials Jerusalem artichoke by the microwave radiation oven is developed. The received mashed potatoes from Jerusalem artichoke have the best physical and chemical and organoleptic indicators, than the samples received from traditionally processed raw materials - in water, on pair.

Key words: Jerusalem artichoke, microwave heating, blanching.

664:[547.918+582.669.2]

СОЛЮБИЛИЗИРУЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ САПОНИНОВ КОРНЕЙ SAPONARIA OFFICINALIS L.

Е.В. ВЛАСОВА \ Г.М. ФРОЛОВА2, Е.И. ЧЕРЕВАЧ \ Т.П. ЮДИНА1

1 Тихоокеанский государственный экономический университет,

690091, г. Владивосток, Океанский пр-т, 19; тел./факс: (4232) 40-65-60, электронная почта: v_katerina_86@inbox.ru 2 Тихоокеанский институт биоорганической химии ДВО РАН,

690022, г. Владивосток, Проспект 100-летия Владивостоку, 159; электронная почта: frolova@piboc.dvo.ru

Исследована возможность использования сапонинов корней Saponaria officinalis L. в качестве природного солюбилизатора и влияние различных факторов на повышение солюбилизационной эффективности мицелл. Показано, что сапонины проявляют характерную для всех ПАВ линейную зависимость растворимости гидрофобного красителя от концентрации. Низкую солюбилизационную емкость и длительность процесса солюбилизации, характерные для большинства растительных сапонинов, можно изменить путем повышения температуры и воздействия ультразвуковых колебаний. В отличие от температуры, которая оказывает слабое влияние на солюбилизационную эффективность сапонинов, ультразвуковое воздействие существенно сокращает время достижения солюбилизационного равновесия и увеличивает солюбилизационную емкость мицелл.

Ключевые слова: Saponaria officinalis L. корни, солюбилизация, солюбилизационная емкость, температура, ультразвуковые колебания.

Стремление к снижению калорийности питания за воде биологически-активных веществ и необходи-

счет уменьшения с°держания жир°вых пр°дукт°в в мость поиска способов их дополнительного введения в

ежедневн°м рационе, и даже полного отказа от них, пищевые системы. Одним из технологических прие-

способствует дефициту ряда жирорастворимых микро-

_ мов, позволяющим ввести гидрофобные ингредиенты

нутриентов, обычно поступающих в организм человека с жировыми продуктами. В связи с этим очевидна в водную срёду> явёяется с°любилшация [1] - сам°-

перспективность получения функциональных продук- проиЗв°ЛьН°е пр°НикаНие нюком°лекулярных пёох°

тов питания с высоким содержанием нерастворимых в растворимых или нерастворимых в воде веществ (со-

любилизата) внутрь находящихся в растворе мицелл поверхностно-активного вещества (ПАВ).

В настоящее время метод солюбилизации широко используется во многих отраслях промышленности, как для введения гидрофобных веществ в водные растворы, так и их извлечения. Высокая эффективность и низкая себестоимость метода обеспечили ему широкое применение во многих технологических процессах в химической и фармацевтической промышленности, а также для решения экологических проблем [2, 3]. Однако в пищевой промышленности этот метод не находит широкого применения в силу ограниченного выбора натуральных пищевых водорастворимых эмульгаторов с высокими мицеллярными параметрами. В качестве пищевых солюбилизаторов в основном используют гуммиарабик (Е 114), различные виды модифицированного крахмала (Е 1400-1451) и твин-80 (Е 433) [4].

Перспективными пищевыми солюбилизаторами могут быть растительные сапонины, в структуре которых имеется характерное для коллоидных ПАВ соотношение гидрофильных и гидрофобных групп [5]. Высокие значения гидрофильно-липофильного баланса и способность при растворении в воде образовывать мицеллы [6] позволяют использовать этот класс растительных метаболитов в качестве природных солюбилизаторов. Наиболее известными пищевыми сапонинами являются quillaja сапонины коры мыльного дерева Quillaja saponaria (Е 999), которые широко используются для введения в пищевые системы жирорастворимых ингредиентов [7, 8]. Экспериментально доказана способность многих растительных сапонинов увеличивать растворение различных гидрофобных веществ, причем процесс солюбилизации зависит как от структуры сапонина, так и от природы солюбилиза-та [3]. Солюбилизация в мицеллах сапонинов является длительным процессом, и в зависимости от используемого солюбилизата время достижения равновесного растворения колеблется от 24 ч для нафталина [9] до 3 сут для холестерина [10].

Данная работа посвящена исследованию возможности использования сапонинов корней Saponaria officinalis L. в качестве природного солюбилизатора. С этой целью была изучена кинетика равновесного растворения гидрофобного красителя в мицеллярных растворах сапонинов и установлено влияние различных факторов на солюбилизационную емкость мицелл. В

Рис. 1

связи с тенденцией замены синтетических солюбилизаторов на натуральные настоящее исследование приобретает особую актуальность.

В качестве сапонинов использовали водный экстракт корней махровой формы культивированной S. officinalis, сапонины которых существенно отличались по мицеллярным параметрам от сапонинов обычной формы растения [11]. Содержание сапонинов в экстракте составляло 65-70% от суммы экстрактивных веществ. В силу длительности равновесного процесса солюбилизации водные растворы готовили на дистиллированной воде, содержащей 0,01% азида натрия (Merck). Пробирки с различной концентрацией экстракта (0,1-8%) и избытком гидрофобного красителя Судан III (Индия) закрывали притертыми пробками и перемешивали при скорости 100 об/мин (Shaker S-3L, Германия) при комнатной температуре в течение 24 ч. Динамику растворения гидрофобного красителя изучали на 5%-м экстракте в описанных выше условиях в течение 72 ч для достижения равновесного растворения. Изучение температурной зависимости и влияния ультразвукового воздействия на солюбилизирующую эффективность сапонинов проводили на 5%-м экстракте с учетом растворимости красителя в воде в данных условиях. Гетерогенную систему перемешивали в диапазоне температур 24-80°С или выдерживали в ультразвуковой бане при частоте 35 кГц (D-78224 Singen/Htw, Elma, Германия) при температуре 40°С в течение 4 ч. Оставшийся краситель тщательно удаляли центрифугированием при 5000 об/мин, количество связанного красителя определяли по оптической плотности раствора при длине волны 540 нм на спектрофотометре Specol 11 (Германия).

Влияние концентрации сапонина корней S. officinalis на растворение гидрофобного красителя показано на рис. 1.

Характер изотермы солюбилизации свидетельствует, что начало растворения красителя наблюдается при концентрации экстракта выше значения 1,24 мг/мл -величины критической концентрации мицеллообразо-вания, найденной для экстракта корней махровой формы S. officinalis [11]. Дальнейшее повышение концентрации приводит к линейному увеличению растворимости красителя, что обусловлено возрастанием степени агрегации образованных сапонинами мицелл. Подобный линейный характер зависимости солюбилизации от концентрации характерен как для коммерческих

0,7

0,6

0,5 |0,4 С 0,3

0,1

О 10 20 30 40 50 60 70 f, ч

Рис. 2

ПАВ, так и для всех исследованных растительных сапонинов [1, 3, 9, 10]. Обнаруженное нами прямо пропорциональное соотношение между количеством растворенного красителя и концентрацией экстракта от 1 до 5% свидетельствует об одинаковой солюбилизаци-онной емкости мицелл сапонинов в диапазоне данных концентраций. При более высоких концентрациях со-любилизационная способность мицелл снижалась, в связи с чем экстракт с содержанием сухих веществ 5%, способный солюбилизировать самое высокое количество красителя, был выбран для дальнейших исследований.

Результаты исследования динамики равновесного растворения гидрофобного красителя в мицеллярном растворе сапонинов корней S. officinalis показали, что процесс солюбилизации мицеллами сапонинов является длительным - при комнатной температуре (24°С) равновесное значение растворимости красителя достигалось в течение 48 ч (рис. 2).

Поскольку длительность процесса ограничивает использование сапонинов в качестве пищевых природных солюбилизаторов, нами была исследована возможность ускорения процесса. Известно, что одними из основных факторов, определяющих солюбилизаци-онную способность ПАВ, являются температура и ультразвуковое воздействие. Увеличение температуры, приводящее к изменению числа агрегации и формы мицелл, не только способствует повышению мицел-лярной растворимости за счет образования более крупных ассоциатов, но и сокращает время достижения равновесной солюбилизации [12]. Воздействие ультразвуковых колебаний способствует возникновению в системе стабилизированной микромицеллярной фазы и облегчает переход молекул солюбилизата в ее объем, что также приводит к увеличению скорости перехода солюбилизата из водной фазы в мицеллы и к увеличению солюбилизационной емкости мицелл [13].

Результаты исследования воздействия высоких температур и ультразвукового поля на солюбилизаци-онную эффективность мицелл исследованных сапонинов свидетельствуют (рис. 3), что данные факторы оказывают различное влияние на растворение красителя. Воздействие ультразвуковых колебаний сопровождается наиболее существенным изменением солюбилизационной эффективности сапонинов, поскольку приводит к значительному сокращению времени достижения солюбилизационного равновесия и максимальному увеличению солюбилизационной емкости сапонинов. Так, в условиях ультразвукового поля время достижения равновесного насыщения сокращается до 3 ч и растворение красителя увеличивается в 13 раз по сравнению с солюбилизацией при температуре 24°С.

Влияние высоких температур на солюбилизацион-ную способность сапонинов не столь существенно, как действие ультразвука. При повышении температуры от 24 до 50°С растворение красителя практически не меняется, что, по-видимому, связано с сохранением агре-гационной структуры мицелл в диапазоне данных температур. Ранее показано, что размер мицелл структурно родственных quillaja сапонинов незначительно изменяется с повышением температуры от 24 до 40°С,

- 24°С, * - 37°С, а - 50°С, х - 70°С, ж - 80°С,

• - ультразвук

Рис. 3

так как гидродинамический радиус мицелл увеличивается с 3,4 до 5,8 нм [6]. При температуре 70 и 80°С наблюдается увеличение солюбилизационной емкости мицелл сапонинов в 3 и 7 раз по сравнению с температурой 24°С, что, по-видимому, связано с уменьшением степени гидратации полярных групп сапонинов, которое приводит к увеличению агрегационного числа образованных мицелл. Однако длительное воздействие высоких температур сопровождается снижением растворения красителя (рис. 3), что, вероятно, обусловлено структурным изменением мицеллярных агрегатов сапонинов при высоких температурах.

Таким образом, сапонины корней махровой формы S. officinalis проявляют характерную для всех ПАВ линейную зависимость растворимости гидрофобного вещества от концентрации. Низкую солюбилизационную емкость и длительность процесса солюбилизации, характерные для большинства растительных сапонинов, можно изменить путем воздействия ультразвуковых колебаний. Повышение температуры не оказывает столь существенного влияния на солюбилизационную эффективность сапонинов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Русанов А.И. Мицеллообразование в растворах поверхностно-активных веществ. - СПб.: Химия, 1992. - 280 с.

2. Scamehorn J.F., Harwell J.H. Surfactant-based separation processes. - Marcel Dekker: N-Y, 1989.

3. Soil washing potential of a natural surfactant / D. Roy, R.R. Kommalapati, S.S. Mandava et al. // Environ. Sci. Technol. - 1997. -V. 31. - P. 670-675.

4. Сарафанова Л.А. Пищевые добавки. - СПб.: Гиорд, 2003. - 688 с.

5. Gu^lu-Ustundag, Mazza O. Saponins: properties,

applications and processing // Crit. Rev. FoodSci. Nutr. - 2007.-V.47.-P. 231-258.

6. Mitra S., Dungan S.R. Micellar properties of quillaja saponin. 1. Effects of temperature, salt and pH on solution properties // J. Agric. Food Chem. - 1997. - V. 45. - P. 1587-1595.

7. Pat. JP60166676, МПК A23L1/302; A61K9/10;

A61K31/352; A61K31/355; A61K45/08; A61P3/02; C07D311/72; Vitamin E solubilized composition / Saitou Katsura. - № JP19840022290 19840209; заявитель Riken Vitamin Oil Co Ltd; опубл. 1985-08-29.

8. Pat. JP60064919, МПК A61K31/355; A61K9/14;

A61K31/352; Production of powdery or granular vitamin E preparation/ Kojima Yukio; Takano Yasushi; Shirakawa Youchi; Itou Makoto. -№ JP19830172527 19830919; заявитель Ajinomoto KK; Asahi denka kogyo kk; опубл. 1985-04-13.

Изв. вyзoв. Химия и xимичecкaя тexнoлoгия. - 2009. - 52. - № 9. -С. 66-69.

12. Нейман Р.Э. ^акти^м no т^^ид^й xимии. - 1971. - 176 с.

13. Виссарионова О.Н. Ф^и^^имические иccлeдoвaния системы диcпepcный кpacитeль-вoдный pacтвop пoвepxнocтнo-aк-тивньгс веществ: Дис. ... канд. xим. нayк: 02.00.04. - Твepь, 2005. -100 с.

Поступила 15.09.10 г.

OF SAPONARIA OFFICINALIS L. ROOTS

E.V. VLASOVA1, G.M. FROLOVA2, E.I. CHEREVACH1, T.P. YUDINA1

1 Pacific State University of Economics,

19, Okeanskiy av., Vladivostok, 690091; fax: (4232) 40-65-60, e-mail: v_katerina_86@inbox.ru

2 Pacific Institute of Bioorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences Far Eastern Branch,

159, Stoletiya av., Vladivostok, 690022; e-mail: frolova@piboc.dvo.ru

Possibility of using of Saponaria officinalis L. roots as a natural solubilizer and influence of various factors on increase of solubilization efficiency of micelles was studied. It is shown that saponins demonstrate linear dependence of solubility of hydrophobic dye from concentration which is characteristic for the most surfactants. Low solubilization capacity and duration of solubilization process can be changed by increase of temperature and exposure to ultrasonic vibrations. In different from temperature which only has a weak effect on solubilization efficiency of saponins, the ultrasonic influence considerably reduces the time of achievement of solubilization equilibrium and increases solubilization capacity of micelles.

Key words: Saponaria officinalis L. roots, solubilization, solubilization capacity, temperature, ultrasonic vibrations.

9. Rao K.J., Paria S. Solubilization of Naphthalene in the Presence of Plant-Synthetic Mixed Surfactant Systems // J. Phys. Chem.

B. - 2009. -V. 113. -№ 2. - Р. 474-481.

10. Mitra S., Dungan S.R. Cholesterol solubilization in aqueous micellar solutions of quillaja saponin, bile salts or nonionic surfactants // J. Agric. Food Chem. - 2001. - V. 49. - P. 384-394.

11. Бабин Ю.В., Фролова Г.М., Черевач Е.И., Юдина Т.П. Физико-химические и мицеллярные свойства сапонинов корней Saponaria officinalis L., культивированной в Приморском крае //

SOLUBILIZATION ABILITY OF SAPONINS

664.863:635.621

РАЗРАБОТКА ЭМУЛЬСИОННЫХ ТЫКВЕННЫХ НЕКТАРОВ С ПОМОЩЬЮ МОДЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Т.В. ПАРФЕНОВА, Е.Г. НОВИЦКАЯ, М.А. ЛЕНЦОВА, Г.С. СМИЦКАЯ

Институт пищевых технологий и товароведения Тихоокеанского государственного экономического университета, 690091, г. Владивосток, Океанский пр-т, 19; тел./факс: (4232) 43-40-89, электронная почта: aspnovit@mail.ru

Разработаны модельные системы и проведены эксперименты с целью изучения влияния основных и дополнительных ингредиентов на стабильность системы. В модельных системах варьируется соотношение тыквенного пюре, тыквенного термического экстракта, каррагинана, масла, сока ягод дикоросов, сахарного сиропа.

Ключевые слова: модельная система, каррагинан, эмульсия, эмульсионные тыквенные нектары, дисперсная фаза, дисперсионная среда.

Тыквенные нектары являются ценными источниками пектиновых веществ, легкоусвояемой клетчатки, т. е. обладают ярко выраженными протекторными свойствами, но имеют специфический запах. Нектары отличаются нестабильностью, способны к расслаиванию до 50% за счет седиментации частиц под действием силы тяжести с отделением дисперсной фазы в виде осадка, что ухудшает их товарный вид.

Для создания особой текстуры при производстве различных продуктов, а также в качестве источника диетических волокон все чаще используют гидроколлоиды. Каррагинан - полисахарид, выделенный из красной водоросли Chondrus armatus, используют в пищевой промышленности как загуститель, желирую-щий агент и стабилизатор. Поэтому возможность использования в качестве стабилизаторов консистенции для нектаров каррагинанов актуальна в силу их высокой влагопоглощающей способности. При их использовании формируется структура продукта, снижаются потери при тепловой обработке. Хотя каррагинаны не являются поверхностно-активными веществами, они

способны стабилизировать дисперсные системы типа суспензий и эмульсий благодаря загущающим и тиксо-тропным свойствам, что препятствует расслоению системы [1].

Для определения концентрации каррагинана в системе проведена серия модельных экспериментов. Брали несколько образцов с различными концентрациями дисперсной фазы (тыквенное пюре) и дисперсной среды (тыквенный термический экстракт).

Были выбраны три концентрации каррагинана и четыре модельных системы, в каждой из которых варьировались соотношения тыквенного пюре и тыквенного экстракта как основных ингредиентов (табл. 1). В итоге проведено 12 опытов, которые 3-кратно повторялись.

Системы с 1 по 4 имели концентрацию каррагинана 0,05 г, с 1а по 4а - 0,1 г, с 1б по 4б - 0,2 г.

Для эксперимента тыкву готовили следующим образом: нарезали на кусочки размером 2 х 2 см и бланшировали в течение 15 мин в кипящей воде, при соотношении тыквенного сырья и воды 1 : 2. Затем тыкву