АРАВИЙСКАЯ КАМЕДЬ ИЗ ACACIA SEYAL
ACACIA SEYAL GUM

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к аравийской камеди, к способам улучшения свойств аравийской камеди и к применению аравийской камеди.
Предшествующий уровень техники
Аравийская камедь (гуммиарабик) является самой старой и хорошо известной из всех камедей, выделяемых деревьями. Её получают из стволов и ветвей деревьев акации, которые широко распространены в странах Африки южнее Сахары, от Мавритании, Сенегала и Мали на западе, через Буркина-Фасо, Нигер, северные части Нигерии и Чада к Судану, Эритрее, Эфиопии и Сомали на востоке, и в северных частях Уганды и Кении. Они образуют так называемый «пояс камеди». Аравийская камедь ввозилась в Европу через различные арабские порты и получила свое название по месту происхождения или портам экспорта.
Акация является одним из самых популярных представителей растительного царства и представляет всемирно распространенный род, содержащий более 1350 видов (Maslin et al., 2003). Acacia senegal (акация сенегальская) и Acacia seyal (акация сеяльская) остаются единственными коммерчески применяемыми видами из всего ресурса акации.
Acacia senegal (акация сенегальская) принадлежит к группе Vulgares, в то время как A. seyal принадлежит к группе Gummiferae. A. senegal в целом рассматривается как встречающаяся в четырех разновидностях. Ими являются: A. senegal (L.) Willd var. senegal (син. A. verek Guill. et Perry); A. senegal (L.) Willd var. kerensis Schweinf; A. senegal (L.) Willd var. rostata Brenan; и A. senegal (L.) Willd var. leiorhachis Brenan (син. A. circummarginata Chiov.).
Acacia seyal (акация сеяльская) встречается в двух разновидностях: A. seyal Del. var. seyal; и A. seyal Del. var. fistula (Schweinf) Oliv (Coppen, 1995). В соответствии с Объединенным экспертным комитетом ФАО по пищевым добавкам (JECFA), аравийская камедь определяется как сухой экссудат, полученный из стволов и ветвей Acacia senegal (L.) Willdenow или Acacia seyal (сем. Leguminosae) (JECFA-FAO, 1998).
Систематическое нанесение разрезов на дереве акации для индукции выделения камеди (гуммоза) называется подсочкой, и считается стандартной практикой, используемой для A. senegal. С другой стороны, камедь A. seyal обычно собирают из натурального экссудата без подсочки, но имеются некоторые свидетельства, что её применяют в определенных районах Судана. Отмечается, что натуральные экссудаты из некоторых источников камеди являются более темными по цвету по сравнению с камедями, полученными путем подсочки (Anderson & Bridgeman, 1985).
Недавно Andres-Brull et al. сообщили, что танин является контаминантом из коры акации, и была установлена его корреляция с формой экссудатов (т.е. просачиванием или капом) (Andres-Brull et al., 2015). Наивысшая концентрация танина связана с экссудатом, больше контактировавшим с корой в процессе гуммоза. Экссудаты камеди из акации сеяльской не затвердевают быстро, и таким образом, получили название «рыхлых».
Аравийская камедь состоит из сложных разветвленных полисахаридов, а также некоторого белкового материала, который является неотъемлемой частью её структуры. При гидролизе аравийской камеди были идентифицированы галактопираноза, арабинопираноза, арабинофураноза, рамнофураноза, глюкопиранозил-уроновая кислота и 4-О-метил-глюкопиранозил-уроновая кислота (Anderson & Stoddart, 1966; Anderson et al., 1967).
Камедь A. seyal состоит из тех же сахарных остатков, как и у A. senegal, но имеет более низкое содержание рамнозы и глюкуроновой кислоты, и более высокое содержание арабинозы и 4-О-метил-глюкуроновой кислоты (Jurasek et al., 1995). Камедь A. seyal имеет более низкое содержание азота, чем камедь A. senegal (Jurasek et al., 1993), а величины удельного оптического вращения двух видов являются различными (Biswas & Phillips, 2003). Предполагают, что камедь A. seyal является более высоко разветвленной и более компактной по структуре, чем камедь A. senegal (Flindt et al., 2005; Hassan et al., 2005; Street & Anderson, 1983).
Street and Anderson (Street & Anderson, 1983) в ре-интерпретации работы Churms et al. (Churms et al., 1983) сделали предположение о различных структурах полисахарида в камеди A. senegal и A. seyal. Предполагается, что камедь A. senegal содержит полностью повторяющиеся единицы 1 типа, в то время как камедь A. seyal состоит из маленьких блоков из двух или трех модифицированных повторяющихся единиц 1 типа, разделенных значительными блоками повторяющихся единиц 2 типа (Flindt et al., 2005). Недавно была выяснена ультраструктура камеди Acacia seyal var. seyal (Nie, Wang, Cui, Wang, Xie & Phillips, 2013), и сообщалось о наличии 13,6% галактуроновой кислоты, ранее не выявленной.
Исследования выявили наличие трех основных компонентов в аравийской камеди (A. senegal): арабиногалактанового белка (АГБ) с высокой молекулярной массой, арабиногалактана (АГ) и гликопротеина (ГП), около 10%, около 90%, и около 1% от всей камеди, соответственно (Randall et al., Food Hydrocolloids, 1988, 2, 131; Randall et al., Food Hydrocolloids, 1989, 3, 65).
Различные компоненты являются ответственными за разные функции в аравийской камеди. Например, было установлено, что компонент арабиногалактановый белок (АГБ) в A. senegal является активным эмульгирующим компонентом, обеспечивающим активность на границе раздела фаз и стабильность при эмульгировании (Williams & Phillips, Handbook of Hydrocolloids, 2000, 155).
Underwood and Cheetham (Underwood & Cheetham, 1994) описали фракционирование камеди A. seyal с применением тех же самых условий, которые применялись для акации сенегальской (Underwood et al., Journal of the Science of Food and Agriculture, 1994, 66, 217). Что касается фракции камеди A. seyal, соответствующей АГБ из A. senegal, она составила лишь 2,4%, и содержание белка было также ниже, чем в камеди из A. senegal. Были идентифицированы фракции по молекулярной массе с различными эмульгирующими свойствами из камеди талха (A. seyal) (Underwood & Cheetham, 1994). Три основных компонента, обозначенные как арабиногалактановый белок (АГБ), арабиногалактан (АГ) и гликопротеин (ГП), которые, как известно, присутствуют в Acacia Senegal, также присутствуют в Acacia seyal. Далее, Siddig et al. сообщили, что белок в камеди A. seyal не относится главным образом к высокомолекулярному компоненту (АГБ), как в A. Senegal, и показали, что по меньшей мере два компонента присутствуют в высокомолекулярной фракции в камеди A. seyal (Siddig et al., 2005). Flindt et al. сообщили о двух фракциях, которые абсорбировались на капельках масла эмульсий камеди A. seyal, и показали, что они были менее эффективными, чем у Acacia senegal (Flindt, Al-Assaf, Phillips & Williams, 2005). В камеди A. senegal главным образом белковый материал из пика с высокой молекулярной массой (АГБ) адсорбировался на капельках масла. С другой стороны, камедь A. seyal продемонстрировала отличающееся поведение. Высокомолекулярный пик из A. seyal слабо адсорбировался, а главным образом абсорбировался белковый материал, относящийся ко второму пику. Считают, что отличие этого абсорбированного компонента связано с разницей эмульгирующей способности A. senegal и A. seyal.
Камедь сенегальского типа дает высокие уровни функциональности при образовании и стабильности эмульсий и микроинкапсулировании ароматизаторов, и играет очень важную роль в индустрии продуктов питания и напитков. В соответствии с Coppen (1995), «камедь талха из Судана (местное название для камеди A. seyal) по сути имеет худшее качество, чем хашаб (hashab) (местное название камеди A. senegal) - она имеет ухудшенные эмульгирующие свойства, и даже светлоокрашенные образцы цельной камеди иногда образуют темные растворы в воде из-за присутствия танинов и других примесей. Она является более ломкой, чем хашаб». Камедь Acacia seyal не обладает хорошей эмульгирующей активностью, и потребляется непосредственно в качестве кондитерского изделия в Индии и применяется в покрытиях, адгезивных средствах и т.д. на других рынках. Общепринятым мнением является то, что эмульгирующая способность камеди A. seyal является худшей по сравнению с камедью A. senegal (Fauconnier et al., 2000).
Камедь Acacia seyal продемонстрировала значительно меньшую поверхностную активность по сравнению с камедью Аcacia Senegal, как на границе раздела воздух/жидкость, так и на границе жидкость/жидкость (Elmanan, Al-Assaf, Phillips & Williams, 2008). Было установлено, что камедь Acacia seyal является более устойчивой к ферментативному разрушению, поскольку только примерно 40% высокомолекулярной фракции может расщепляться, вновь указывая на присутствие двух компонентов. Однако, имеется противоречащее сообщение, показывающее, что образец камеди A. seyal, имеющий меньшее содержание белка, обеспечивает лучшую стабильность эмульсии, чем некоторые образцы от A. senegal (Buffo et al., 2001). Необходимо отметить, что хотя камедь A. senegal считается хорошим эмульгатором для эмульсии масло-в-воде, но активность для нескольких образцов, собранных в различных областях, показала значительную вариабельность. Активность у некоторых из них признана такой же плохой, как широко известная эмульгирующая активность A. seyal (Al-Assaf et al., 2008).
Было показано, что камедь акации сеяльской отличается большей вариабельностью, особенно для коммерческих образцов из различных районов (Jurasek et.al, 1995; Al-Assaf et al., 2005).
Промышленные проблемы с применением аравийской камеди заключаются в том, что она имеет непостоянную активность и функциональность. Непостоянство отчасти обусловлено по меньшей мере вариабельностью соотношения трех основных компонентов. Кроме того, из-за различных источников из стран пояса Сахели Африки с разным уровнем осадков, почвами и общей географией, продукт отличается значительным непостоянством из-за естественной вариабельности. В результате сырьевой материал, полученный от первичных поставщиков, часто имеет различные характеристики при разных видах применения (Williams, P.A. and Phillips, G.O.,(2000) in Handbook of Hydrocolloids, Editors Williams, P.A. and Phillips, G.O pp155-168, Woodhead, London and New York). Таким образом, был использован разный подход для коррекции и устранения несоответствия, как описано ниже.
Имеются различные процедуры модификации для улучшения эмульгирующей активности аравийской камеди в целом и особенно камеди акации сеяльской в некоторых примерах, как указано ниже.
В US 6,841,644 (Phillips et al.) и US/GB 7,462,710 B2 (Al-Assaf) раскрыты способы модификации посредством облучения и тепловой обработки, соответственно, для получения аравийской камеди с одной или несколькими усовершенствованными функциональностями, с повышением молекулярной массы и содержания АГБ в модифицированной аравийской камеди. Кроме того, известно, что избыточная модификация вызывает отрицательные эффекты, включая снижение растворимости в воде и деградацию аравийской камеди.
ЕР-А-1505078 направлен на способ модификации аравийской камеди посредством нагревания аравийской камеди до температуры выше 40°С во влажных условиях, что повышает её эмульгирующую способность.
Подобным образом, ЕР-А-1666502 раскрывает тепловую обработку аравийской камеди, хотя и в сухих условиях, приводящую к улучшению её эмульгирующей способности.
ЕР-А-1734056 раскрывает способ модификации аравийской камеди путем растворения аравийской камеди в воде с последующей тепловой обработкой раствора при температуре ниже 60°C, улучшающий её эмульгирующие свойства.
US-A-2005/124805 также раскрывает модифицированную аравийскую камедь (из Acacia Senegal или Acacia seyal), обладающую улучшенной эмульгирующей способностью. Модифицированную аравийскую камедь получают путем нагревания аравийской камеди в твердом состоянии при 110°C в течение не менее 10 часов.
Наиболее близкими патентами, которые сообщают о модификации камеди акации сеяльской, для настоящего изобретения являются следующие.
JP 2008-297359 (A) описывает удаление танина из раствора аравийской камеди (камеди талха), полученной из Acacia seyal, с применением способа обработки, не применяющего перекиси водорода. Способ основан на растворении камеди талха, полученной из Acacia seyal, в воде, из которой удален растворенный кислород. Этот водный раствор затем обрабатывают синтетическим адсорбентом для абсорбции и удаления танина. Таким способом получают не содержащую танина камедь талха, пригодную для применения в продуктах питания.
WO 02/069981 A1 описывает химический способ на основе продукта реакции гидроколлоида (такого, как камедь Acacia seyal) с дикарбоновыми ангидридами, в особенности для получения эмульгатора для эмульсий масло-в-воде.
WO 2013/091799 A1 описывает способ приготовления модифицированной аравийской камеди, включающий обработку аравийской камеди ферментом, выбранным из группы из гликозидаз, в концентрации от 1 до 1000 единиц фермента на грамм аравийской камеди; модифицированную аравийскую камедь, полученную указанным способом; эмульсию, включающую модифицированную аравийскую камедь; и концентрат напитка и готовый к употреблению напиток, включающий эмульсию.
Во всех вышеуказанных патентах применяют физическую или химическую обработку аравийской камеди для достижения значительно более высокой эмульгирующей способности, выраженной в форме меньших диаметров капелек масла в эмульсиях масло-в-воде, стабилизированных аравийской камедью.
Изложение сущности изобретения
Одной задачей настоящего изобретения является обеспечение способов получения препаратов аравийской камеди из акации сеяльской, предпочтительно, препаратов, обладающих усовершенствованными свойствами.
Эта задача решается в одном варианте осуществления посредством способа приготовления усовершенствованной аравийской камеди, включающего этапы:
- получения аравийской камеди из акации сеяльской;
- выбора аравийской камеди, имеющей содержание танина более 700 ч./млн. (по массе).
Было установлено, что свойства аравийской камеди из акации сеяльской зависят от содержания танина. Определение танина проводили в соответствии со способом, описанным в примерах.
Можно применять любую аравийскую камедь из акации сеяльской, предпочтительно, можно применять аравийскую камедь из Аcacia seyal var., Аcacia seyal var. fistula, и их смеси.
Предпочтительно, содержание танина составляет >750 ч./млн. (по массе) или > 1000 ч./млн. (по массе), или > 2000 ч./млн. (по массе).
Другой вариант осуществления изобретения относится к композиции из аравийской камеди из акации сеяльской, имеющей содержание танина >700 ч./млн. (по массе). Предпочтительно, содержание танина составляет >750 ч./млн. (по массе) или > 1000 ч./млн. (по массе), или > 2000 ч./млн. (по массе).
Содержание танина определяют в соответствии с примерами. В качестве альтернативы, можно выбрать аравийскую камедь из акации сеяльской с цветностью по Гарднеру при 1% 3 или больше, при измерении в соответствии с примерами.
Таким образом, в одном варианте осуществления обеспечивается способ, где камедь имеет:
(i) цвет по шкале Гарднера по меньшей мере 2,5, более предпочтительно 2,5-3,0, и еще более предпочтительно >3 при содержании 1 масс.% в воде, или
(ii) цвет по шкале Гарднера по меньшей мере 15, более предпочтительно 15-16, и еще более предпочтительно >16 при содержании 20 масс.% в воде.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения обеспечен способ приготовления усовершенствованной аравийской камеди, включающий этапы:
- обеспечения аравийской камеди из акации сеяльской;
- выбора аравийской камеди, имеющей:
(i) цвет по шкале Гарднера по меньшей мере 2,5, более предпочтительно 2,5-3,0, и еще более предпочтительно >3 при содержании 1 масс.% в воде, или
(ii) цвет по шкале Гарднера по меньшей мере 15, более предпочтительно 15-16, и еще более предпочтительно >16 при содержании 20 масс.% в воде.
Было также установлено, что аравийская камедь может быть усовершенствована путем повышения содержания фенолов. Таким образом, другой вариант осуществления изобретения относится к способу улучшения аравийской камеди, включающему этапы:
- обеспечения аравийской камеди;
- приготовления дисперсии аравийской камеди;
- добавления источника фенолов.
Этот способ применим к аравийской камеди из акации сеяльской, аравийской камеди из акации сенегальской, или их смесям. Можно применять любую разновидность акации сенегальской, предпочтительно A. senegal (L.) Willd var. senegal (syn. A. verek Guill. & Perry); A. senegal (L.) Willd var. kerensis Schweinf; A. senegal (L.) Willd var. rostata Brenan; и A. senegal (L.) Willd var. leiorhachis Brenan (syn. A. circummarginata Chiov.). Способ также применим к камеди из других разновидностей акации, таких как Аcacia polyyacantha var campylacantha, Аcacia sieberana var. sieberana, Аcacia Nilotica, Аcacia mellifere и Acacia laeta.
В простом способе можно приготовить кору в порошковой форме, объединить с водой и инкубировать. Инкубацию можно проводить при повышенных температурах, например, от 20 и 80°C. Можно добавить аравийскую камедь после инкубации, или объединить её с водной фазой во время инкубации.
В качестве источника фенолов особо предпочтительными являются кора, полифенолы и галловая кислота. Кора должна предпочтительно содержать полифенолы. Предпочтительной корой является кора акации сеяльской. Другими предпочтительными источниками фенолов являются источники, полученные из других разновидностей камедей акации, таких как Аcacia nilotica, Аcacia tortilis, а также экстракты полифенолов из оливок и оливковых листьев.
Как правило, добавление небольших количеств источника фенолов является достаточным. Предпочтительное отношение (по массе) аравийской камеди: источника фенолов составляет от 100:1 до 100:5.
Продукт в соответствии со способом является другим вариантом осуществления изобретения, т.е. композицией, включающей:
- аравийскую камедь,
- источник фенолов.
Этот способ применяется к аравийской камеди из акации сеяльской, аравийской камеди из акации сенегальской, или их смеси.
В качестве источника фенолов особо предпочтительными являются кора, полифенолы и галловая кислота. Кора должна предпочтительно содержать полифенолы. Предпочтительной корой является кора из акации сеяльской.
Было также установлено, что свойства аравийской камеди из акации сеяльской могут быть улучшены путем добавления аравийской камеди из акации сенегальской.
Таким образом, один вариант осуществления изобретения является способом улучшения аравийской камеди из акации сенегальской, включающим этапы:
- добавления аравийской камеди из акации сеяльской,
- добавления аравийской камеди из акации сенегальской.
Другой вариант осуществления является композицией, включающей:
- аравийскую камедь из акации сеяльской,
- аравийскую камедь из акации сенегальской.
Отношение количества аравийской камеди из акации сеяльской к количеству аравийской камеди из акации сенегальской может составлять от 5:95 до 95:5 (по массе). Предпочтительное отношение составляет от 20:80 до 80:20 (по массе) или от 40:60 до 60:40 (по массе). Особо предпочтительным отношением является 50:50 (по массе).
Можно применять любые из композиций из настоящего изобретения, особенно для изготовления эмульсии.
Таким образом, другой вариант осуществления изобретения является эмульсией, содержащей воду, гидрофобное соединение и композицию из настоящего изобретения. Предпочтительно, эмульсия является эмульсией М/В или В/М/В, которая содержит по меньшей мере одно гидрофобное вещество.
6
12
Подходящими гидрофобными соединениями являются растительные масла, масла из триглицеридов со средней цепью (ТСЦ), и их смеси. Другие примеры гидрофобных веществ включают эфирные масла, полученные из растительных источников, таких как апельсин, лимон, лайм, грейпфрут; экстракционные эфирные масла, полученные из растительных источников, таких как перец, корица и имбирь, посредством способа экстракции; ароматизаторы на масляной основе, такие как синтетические ароматизаторы на масляной основе и ароматические композиции на масляной основе, красители на масляной основе, такие как бета-каротин, жирорастворимые витамины, такие как витамины A, D, E и K; полиненасыщенные жирные кислоты, такие как докозагексаеновая кислота, эйкозапентаеновая кислота и линоленовая кислота; животные и растительные жиры и масла, такие как соевое масло, рапсовое масло, кукурузное масло, растительный стерол и рыбий жир; САИБ (сахарозы ацетат изобутират), эфир канифоли (глицерин триабиетата сложный эфир); обработанные пищевые масла, такие как C-C триглицериды со средней цепью, и смеси любых таких съедобных масляных материалов.
Эмульсии могут быть частью продукта питания или напитка, например, безалкогольных напитков. Таким образом, другой вариант осуществления изобретения является напитком или продуктом питания, содержащим эмульсию из настоящего изобретения. Её также можно применять во многих областях, включая кондитерские изделия, диетические продукты питания, оболочки для таблеток, желе, эмульгированные ароматизаторы и краски.
Настоящее изобретение далее описано более подробно со ссылкой на следующие примеры и фигуры. Эти примеры предназначены только для дополнительной иллюстрации изобретения, и не предназначены для ограничения объема изобретения, определенного формулой изобретения.
Краткое описание фигур
Фигура 1 демонстрирует профиль элюции камеди акации сеяльской (образец №5), контролируемой посредством (а) светорассеяния (детектор 90°), (b) коэффициента преломления и (с) УФ при 214 нм, как описано в примере 1. Результаты были обработаны для цельной камеди и в соответствии с двумя пиками, выявленными с помощью детектора коэффициента преломления (фигура 1b).
Фигура 2 показывает распределение по размеру капелек эмульсии, полученной с применением образца №5 в соответствии с примером 1. Её готовили с применением 20% камеди и 20% ТСЦ. Эмульсию подвергали анализу с ускоренным старением в течение 3 и 7 суток при 60°С.
Фигура 3 показывает средневзвешенный по объему диаметр и содержание танина в ряде образцов камеди акации сеяльской (камеди талха), используемых для приготовления эмульсии масло-в-воде из 20% камеди: 20% ТСЦ в соответствии с примером 1.
Фигура 4 показывает исходное процентное содержание капелек, и после ускоренного старения при 60°С для эмульсий, изготовленных с применением ряда образцов камеди акации сеяльской (камеди талха), используемых для приготовления эмульсии масло-в-воде из 20% камеди: 20% ТСЦ в соответствии с примером 1. Цветность по Гарднеру, измеренная при содержании в воде 1 масс.%, также приведена на графике.
Фигура 5 показывает исходный D4,3 и процент капелек после ускоренного старения при 60°С для эмульсий, изготовленных с применением ряда образцов камеди акации сеяльской (камеди талха), используемых для приготовления эмульсии масло-в-воде из 20% камеди: 20% ТСЦ в соответствии с примером 1. Цветность по Гарднеру, измеренная при содержании в воде 1 масс.%, также приведена на графике.
Фигура 6 показывает профиль элюции камеди акации сеяльской (образец №18), контролируемый детектором по коэффициенту преломления в присутствии и при отсутствии добавленного танина (полученного из коры акации сеяльской), как описано в примере 2.
Фигура 7 показывает средневзвешенный по объему диаметр и процентное содержание капелек больше 1 микрона для эмульсии, приготовленной с применением контрольных образцов камеди акации сеяльской и после добавления коры в соответствии с примером 2. Измерения также проводили для эмульсии, подвергнутой ускоренному старению путем инкубации эмульсии при 60°С в течение 3 и 7 суток.
Фигура 8 показывает профили элюции обесцвеченной камеди акации сеяльской до и после добавления коры акации сеяльской, в соответствии с примером 3, контролируемые по (а) коэффициенту преломления, (b) посредством детектора светорассеяния (90°), и (с) по УФ при 280 нм.
Фигура 9 показывает средневзвешенный по объему диаметр (D4,3) и процентное содержание капелек больше 1 и 2 микрон для свежих и подвергнутых ускоренному старению эмульсий, изготовленных с применением обесцвеченной камеди акации сеяльской до и после добавления коры акации в соответствии с примером 3.
Фигура 10 показывает распределение по размеру капелек эмульсии масло-в-воде, приготовленной с применением камеди акации сеяльской (№1) для свежих и подвергнутых ускоренному старению эмульсий (3 и 7 суток при 60°С), изготовленных с применением (а) контрольного образца, (b) с добавлением коры акации сеяльской, и (с) после добавления галловой кислоты в соответствии с примером 4.
Фигура 11 показывает сравнение при анализе посредством светорассеяния (детектор 90°) ответа для камеди акации сенегальской с добавлением галловой кислоты и добавлением коры, в соответствии с примером 4.
Фигура 12А и 12В показывает средневзвешенный по объему диаметр (D4,3) и процентное содержание капелек больше 1 и 2 микрон для свежих и подвергнутых ускоренному старению эмульсий, изготовленных с применением высушенной распылением камеди акации сенегальской (образец №№2 и 3), до и после добавления коры акации сеяльской в соответствии с примером 4.
Фигура 13 показывает средневзвешенный по объему диаметр (D4,3) и процентное содержание капелек больше 1 микрона для свежих и подвергнутых ускоренному старению эмульсий (3 и 7 суток при 60°С), изготовленных с применением камеди акации сенегальской (образец №4) и акации сеяльской, и их смесей, приготовленных 50:50% из камедей акации сенегальской и сеяльской в соответствии с примером 5.
Фигура 14 показывает распределение по размеру капелек свежей и подвергшейся хранению эмульсии, изготовленной с применением акации сеяльской (образец №23) с содержанием 12 масс.%.
Фигура 15 демонстрирует распределение по размеру капелек свежей и подвергшейся хранению эмульсии, изготовленной с применением 15 масс.% акации сеяльской (образец №23) и 5 масс.% акации сенегальской (образец №5).
Фигура 16 показывает результаты определения цветности по Гарднеру для образцов из настоящего изобретения; фигура 16А относится к содержанию 1 масс.%, а фигура 16В - 20 масс.%.
Примеры
Образцы и методы анализа
Аутентифицированные образцы камеди акации сеяльской (камеди талха), полученной в виде смеси мелких капов и ломаных кусочков камеди с различной окраской, получали из разных районов Судана, от двух сезонов. В целом применяли 23 образца. Образцы камеди акации сенегальской в виде кусков камеди различного размера были также получены из Судана от разных поставщиков. Кроме того, также применяли высушенную распылением камедь акации сенегальской, полученную от Norevo (Германия). Высушенную распылением камедь акации сеяльской, подвергнутую обесцвечиванию перекисью водорода, получали от Dansa Food (Нигерия). Высушенные распылением камеди использовали в том виде, как они были получены. Образцы неочищенной камеди измельчали с применением ступки и пестика для получения однородного образца (в порошковой форме), который затем применяли для всех измерений, перечисленных ниже.
Практическая проблема заключается в том, что камедь акации сеяльской из различных стран-производителей поставляется с различной окраской и следовательно, свойствами. Полагают, что основной причиной этой вариабельности являются (i) разные виды, т.е. Acacia seyal var seyal и Acacia seyal var. Fistula. В недавней статье (Andres Brull 2015) было показано, как эти виды могут отличаться, даже когда они получены с одной и той же области в один сезон. Разновидность Fistula дает мучнистую кору, обычно белую или зеленовато-желтую, в то время как var. seyal имеет красноватую кору. В вышеуказанной статье было установлено: «Почему разновидности акации сеяльской, полученные из разных областей выращивания, демонстрируют такие различия с точки зрения окраски и формы, до сих пор не выяснено. В настоящее время все разновидности камеди A. seyal, происходящие из Судана, поставляются как «сеяльская» (имеющие местное наименование «камедь талха»), независимо от их таксономической разновидности». Кроме того, другой причиной, по которой акция сеяльская различается и не может применяться в промышленности, является то, что различные производственные области в пределах одной и той же страны-производителя применяют различные способы обработки до и после сбора урожая. В одной области применяют подсочку деревьев акации, поскольку это обычная процедура, используемая для акации сенегальской, в то время как в других областях просто собирают натуральный экссудат без подсочки. По этой причине часто получают кап с различной окраской, поскольку танин является фактически компонентом, происходящим из коры дерева акации сеяльской. Уже известно, что когда используют подсочку дерева, камедь имеет более светлую окраску, поскольку подсочка по существу означает нанесение разрезов на дереве вручную путем удаления коры для индукции камедетечения.
Потеря при высушивании. Потерю при сушке в процентах определяли в соответствии с методом JECFA, который является определением потери влаги при нагревании образца в течение 5 часов при 105°С (Al-Assaf, S., et al, 2005); см. www.cybercolloids.net/library/jecfa/gum-arabic).
Оптическое вращение. Оптическое вращение измеряли в 1 масс.% растворе (на основе массы сухого вещества), приготовленном в дистиллированной воде и гидратированном в течение ночи с помощью барабанного смесителя. Затем раствор фильтровали через сетку 100 микрон.
Цветность по Гарднеру. Тот же самый раствор использовали для определения показателя цветности по Гарднеру следующим образом. Калиброванный колориметр Lovibond Tintometer PFXi - 195/1 использовали для определения цветности по Гарднеру в образцах из акации сеяльской. Измерения проводили с применением кювет с длиной оптического пути 10 мм, с 1 масс.% растворами, приготовленными, как описано выше. Шкала цветности по Гарднеру составляет от 1 до 18, где 1 представляет наименьшее значение цветности, а 18 - максимальное значение цветности. Шкала Гарднера является одномерной шкалой, используемой для оценки таких жидкостей, как лаки, смолы и масла.
Общие фенолы. Общие фенолы определяли с применением модифицированного метода с применением берлинской лазури, как подробно описано в Andres-Brull 2015 и указано ниже.
Содержание танина использовали для представления «общих фенолов» и более точно, «эквивалентов галловой кислоты», поскольку галловую кислоту с чистотой 99%, полученную от Sigma Aldrich, применяли в качестве аналитического стандарта для определения гидролизуемых танинов. 1 масс.% раствор, приготовленный в соответствии со способом, описанным выше, использовали для определения содержания танина в соответствующих образцах.
3
6
3
3
4
Готовили раствор 500 мкг/г галловой кислоты в дистиллированной воде. Затем готовили серийные разведения для получения концентраций 400, 300, 200, 100 и 50 мкг/г, используемых в качестве стандартов. 0,10 мл каждого образца или стандарта диспергировали в объеме 30 мл. Добавляли 3 мл дистиллированной воды с последующим перемешиванием на вортексе. Затем добавляли 1,00 мл KFe(CN) и 1,0 мл 0,02M FeCl, и немедленно перемешивали с применением вортекс-миксера. Спустя 15 минут после добавления реагента к образцу, добавляли 5,00 мл стабилизатора и перемешивали на вортексе. Стабилизатор готовили путем смешивания 10 мл 85% HPO, 10 мл 1 масс.% аравийской камеди и 30 мл дистиллированной воды. Используемый образец аравийской камеди был образцом из Acacia senegal var. Senegal в измельченной форме, полученным из Судана. Холостые пробы, содержащие только растворитель, готовили путем добавления всех реагентов в 0,1 мл растворителя вместо стандартов камеди акации сеяльской или галловой кислоты. Поглощение определяли при 700 нм в двух повторностях для всех проб с применением УФ/Виз спектрофотометра Perkin Elmer Lambda 40 UV/Vis. Ошибка измерения содержания танина была ниже 10% для всех образцов, и брали среднее значение.
3
Молекулярная масса. Параметры молекулярной массы аравийской камеди определяли посредством гель-проникающей хроматографии, объединенной онлайн с детекторами светорассеяния, коэффициента преломления и УФ детектором (GPC-MALLS). Применение системы GPC-MALLS обеспечивает вначале фракционирование материала с помощью колонки для гель-проникающей хроматографии (Superose 6 10/300GL), а затем выявление каждой фракции с применением: детектора белка (УФ поглощения с применением УФ детектора серии Agilent 1100, Agilent Technologies, Соединенное Королевство), работающего при 214 нм или 280 нм, детектора многоуглового лазерного светорассеяния (для измерения с применением детектора многоуглового светорассеяния DAWN EOS, Wyatt Technology Corporation, Соединенное Королевство), работающего при 690 нм, и детектора концентрации (коэффициента преломления, КП, с измерением с применением рефрактометра Optilab, Wyatt Technology Corporation, Соединенное Королевство). Водный раствор NaCl (0,2 M) с 0,005% NaN, профильтрованный через 0,2 мкм Millipore, использовали в качестве элюента, и вводили с постоянной скоростью 0,4 мл/мин посредством насоса KNAUER HPLC K-501 (Kinesis, Соединенное Королевство). Материал для анализа готовили в том же самом растворителе в концентрации 2 мг/мл. Его вводили в систему GPC-MALLS после фильтрации через 0,45 мкм фильтр Nylon. Данные собирали и анализировали посредством программного обеспечения Astra 4,90,08. Система обеспечивает измерение распределения по молекулярной массе аравийской камеди, и таким образом, определение молекулярной массы всей камеди, а также индивидуальных фракций вместе с их содержанием, по сравнению с общей введенной массой.
Эмульгирование. Эмульгирующую активности различных образцов камеди акации сеяльской и её смесей оценивали в типичной эмульсии масло-в-воде, как описано ниже. В способе применяли триглицериды со средней цепью в качестве масляной фазе без использования утяжеляющего агента. Типичные композиции готовили следующим образом: готовили 40 г эмульсий, содержащих 0,12 масс.% лимонной кислоты (для подведения рН), 0,13 масс.% бензойной кислоты (в качестве консерванта). Использовали масло из триглицеридов со средней цепью (ТСЦ) использовали в качестве модельного масла в количестве 20 масс.%, с аравийской камедью в количестве 20 масс.%. Смеси аравийской камеди (разновидности акации seyal и senegal, kerensis, polyacantha и т.д.) готовили путем смешивания твердой камеди, которую использовали для получения исходного раствора при 30 масс.%, из которого получали разведения 20 масс.% с применением дистиллированной воды. Ингредиенты исходно смешивали с применением гомогенизатора с высоким сдвиговым усилием (Polytron PT-2100) при 26000 об./мин в течение 3 минут, с последующими двумя пропусканиями через гомогенизатор высокого давления при 50 МПа (Nanomizer, NM II, Yoshida, Япония). Размер и распределение по размеру капелек эмульсии измеряли с применением методов лазерной дифракции (Mastersizer 2000, Malvern Instruments, Соединенное Королевство) путем обработки данных с применением модели общего назначения. Значения 1,45 и 0,001 использовали для коэффициента преломления и коэффициента поглощения ТСЦ, соответственно, а 1,33 и 0 для диспергента (воды), соответственно. Эмульсии подвергали анализу ускоренного старения при 60°С. Активность и стабильность эмульсии оценивали путем определения исходного размера капелек немедленно после приготовления эмульсий и после хранения при комнатной температуре, а также при 60°С (тест ускоренного старения) в течение 3 и 7 суток. Результаты были выражены в виде среднего диаметра объемного момента (D4,3), поскольку он является более чувствительным к большим частицам. Кроме того, также отмечали процентное содержание капелек крупнее 1 или 2 мкм или больше, поскольку большие пропорции этих капелек главным образом являются ответственными за образование кольца, которое немедленно ведет к разрушению эмульсии.
Пример 1. Эмульсия масло-в-воде, изготовленная с применением камеди только акации сеяльской
Камедь акации сеяльской, образец №5 была выбрана для иллюстрации примера изготовления эмульсии масло-в-воде с отличным эмульгированием и стабильностью. Результаты являются сопоставимыми с результатами для акации сенегальской, и в некоторых случаях даже лучше. Характеристики образца, определенные. как описано выше, были следующими.
Потеря при высушивании, в процентах - 11,25%
Содержание танина (в эквивалентах галловой кислоты) - 942 ч./млн.
Цветность по Гарднеру при 1% - 3,3
Цветность по Гарднеру при 20% - 16,2
рН - 4,74 (при 20 масс.% в воде), и
Оптическое вращение +50.
Параметры молекулярной массы измерены посредством GPC-MALLS, характеристики которой приведены выше (Elmanan et al., 2008; Hassan et al., 2005), и обобщены ниже.
Профили элюции, контролируемые посредством детекторов светорассеяния, коэффициента преломления и УФ, приведены, соответственно, на фигуре 1А-1С. Первый пик не расщепляется протеазой, в отличие от камеди акации сенегальской, и таким образом, не называется фракцией арабиногалактанового белка (АГБ). Предыдущие исследования показали, что этот пик состоит из двух компонентов, только один из которых расщепляется протеолитическим ферментом (Elmanan et al, 2008).
5
6
5
Детектор коэффициента преломления (меры концентрации) также показал два пика (фигура 1В). Первый пик соответствует фракции с высокой молекулярной массой, а второй пик соответствует арабиногалактановой (АГ) и гликопротеиновой (ГП) фракциям. УФ ответ (фигура 1С) показал три пика, подобных пикам для акации сенегальской, но с меньшей интенсивностью и в соответствии с меньшим содержанием белка, присутствующего в камеди акации сеяльской (Elmanan et al, 2008). Усредненная молекулярная масса цельной камеди, определенная путем обработки данных от начала элюции (~7,6 мл) до конца (~17,8 мл) составила 8,44 x 10г/моль. Каждый пик также обрабатывали по отдельности путем интеграции пика под пиком КП. Пик 1 соответствует высокомолекулярной фракции, и был идентифицирован по ответу детектора КП, в то время как второй пик представляет арабиногалактановый (АГ) и гликопротеиновый (ГП) пик. Усредненная молекулярная масса и доля пика 1 и 2 составили (пик 1: М.м. 1,68 x 10, процент по массе 28,5%) и (пик 2, М.м. 5,09 x 10, процент по массе 71,5), соответственно.
Образец использовали для приготовления эмульсии, как описано выше. Фигура 2 показывает распределение по размеру капелек эмульсии для свежей эмульсии. Затем эмульсию нагревали (при 60°С в течение 3 и 7 суток) с применением теста ускоренного старения, и вновь измеряли распределение по размеру капелек, и сравнивали с данными для образца, хранившегося при комнатной температуре в течение того же самого периода. Сравнение с исходным размером капелек также показано на фигуре 2. Результаты ясно показали отличную исходную эмульгирующую активность, при этом все капельки были мельче 1 микрона. Хранение при комнатной температуре в течение 3 и 7 суток не приводило к каким-либо дополнительным значительным изменениям размера капелек. Далее, при анализе ускоренного старения отмечались очень незначительные изменения распределения по размеру даже спустя 7 суток. D4,3 исходно составил 0,406 мкм, спустя 3 суток при 60°С - 0,411 мкм, спустя 7 суток при 60°С - 0,393 мкм. Содержание капелек больше 1 микрона исходно составило 0,07%, спустя 3 суток - 0,148%. спустя 7 суток - 0,146%. Содержание капелек больше 2 микрон составило 0% до и после теста ускоренного хранения. Результаты, показанные на фигуре 2, совпадали с результатами, полученными с камедью акации сенегальской хорошего качества при обработке в тех же самых условиях для приготовления эмульсии масло-в-воде. Результаты, показанные на фигуре 2, являются новыми и не сообщались ранее для натуральной камеди акации сеяльской без какой-либо дополнительной обработки, такой как химическая или ферментативная модификация. Как упоминалось и подробно описано в разделе «Предшествующий уровень техники», широко известно, что камедь акации сеяльской обладает более низкой эмульгирующей активностью, по сравнению со стандартной камедью акации сенегальской, используемой в промышленности для эмульгирования, требующего долговременной стабильности. Необходимо отметить, однако, что камедь акации сеяльской может обеспечить хорошую исходную эмульсию, как мы показали на фигуре 1, и как правило. применяется для инкапсулирования или тех видов применения, которые не требуют долговременной стабильности эмульсии. Новизна этого примера заключается в том, что долговременная стабильность для эмульсии масло-в-воде может быть достигнута с камедью акации сеяльской в её натуральной форме без какой-либо дополнительной обработки. В следующем разделе подчеркивается основная разница между эмульгирующей активностью и стабильностью акации сенегальской и акации сеяльской. В частности, описана роль танина, присутствующего в акации сеяльской, и его роль в эмульгирующей активности и стабильности.
АГБ компонент аравийской камеди (из акации сенегальской) является ответственным за эмульгирующую эффективность эмульсий масло-в-воде (Randall et al., Food Hydrocolloids, 1988, 2, 131; Randall et al., Food Hydrocolloids, 1989, 3, 65); (Dickinson, E. (2003)). Считается, что АГБ покрывает капельки масла и предотвращает их повторную ассоциацию. В результате такая эмульсия является стабильной в течение длительного времени. Высокое содержание АГБ обычно приводит к еще более стабильным эмульсиям, и таким образом, делает камедь более ценной. Высокое содержание АГБ также, как считают, связано с другими функциями, такими как связывание воды и связывание ароматов. Повышение количества АГБ компонента в камеди по отдельности обеспечивает дополнительную ценность продукта аравийской камеди. С другой стороны, камедь акации сеяльской может формировать исходно хорошую эмульсию, но стабильность этой эмульсии всегда была проблемой. Поскольку состав первого пика отличается в камеди акации сеяльской, стабильность эмульсии обычно нарушается при ускоренном старении. Не углубляясь в конкретную теорию, это повышение стабильности считается непосредственным вкладом танина. В частности, улучшенная стабильность считается следствием вклада танина в ассоциацию молекул, присутствующих в первом пике. Известно, что танин связывается с белком, и также сообщалось, что он осаждает белок. Хорошую и стабильную эмульсию можно получить, как описано ниже для ряда образцов акации сеяльской.
Фигура 3 показывает исходный средневзвешенный по объему диаметр (D4,3) для эмульсии, изготовленной с применением различной камеди акации сеяльской с содержанием танина в диапазоне от 227 до 1900 ч./млн. Результаты демонстрируют приемлемую корреляцию с исходным размером капелек и содержанием танина. В зависимости от присутствующего танина, можно получить значения от всего 0,3 микрон до 0,9 микрон. Образцы с содержанием танина более 880 ч./млн., как правило, дают размер капелек 0,4 микрон или ниже. При содержании около 600-800 ч./млн размер капелек находится в диапазоне 0,4-0,6 микрон. При содержании 400 ч./млн. или ниже размер капелек находится в диапазоне 0,55-0,9 микрон. Исходную активность эмульсии определяли по способности молекул адсорбироваться на границе раздела и снижать натяжение на поверхности раздела между маслом и водой. В соответствии с Dickinson, E. (2003), для определенной молекулы, содержащей азот (белок), такой как камеди акации, как ожидается, два главных молекулярных фактора влияют на скорость снижения натяжения на поверхности раздела, и соответственно, стимулируют эффективный процесс эмульгирования: (i) молекулярная масса комплекса белок-полисахарид и (ii) доступность белкового компонента в макромолекулярном комплексе. Низкомолекулярные фракции быстрее диффундируют к поверхности раздела, что приводит к быстрому снижению натяжения, что немедленно приводит к маленькому размеру капелек. С другой стороны, высокомолекулярные фракции медленнее диффундируют и медленнее снижают натяжение. Как только молекула аравийской камеди диффундирует к границе раздела, она адсорбируется, если белковый компонент становится доступным для границы раздела, и не скрывается в центре молекулы. При хранении или ускоренном старении отмечаются некоторые перестановки на границе раздела, которые приводят к изменениям распределения по размеру капелек, которые также происходят в результате слияния капелек.
Фигура 4 показывает исходное содержание капелек больше 1 микрона в процентах, а также после ускоренного старения в течение 3 суток при 60°С вместе с цветностью по Гарднеру для 20 образцов, также показанных на фигуре 3. Цветность по Гарднеру также хорошо коррелирует с содержанием танина, поскольку является мерой цветовой шкалы, связанной с наличием танина. Образцы с цветностью по Гарднеру больше 3 связаны с низким значением D4,3 и с процентным содержанием капелек крупнее 1 микрона ниже 1% от общего объема. При ускоренном старении в течение 3 суток при 60°С процентное содержание капелек крупнее 1 микрона лишь слегка возрастает, но остается ниже 1% от общего объема. С другой стороны, образцы с цветностью по Гарднеру ниже 3 имеют более высокое содержание (равное 1% или больше), и которое значительно повышается при воздействии ускоренного старения при 60°С в течение 3 и 7 суток, как показано на фигуре 5. Отмечаются очень слабые изменения стабильности эмульсии для образцов камеди акации сеяльской при 60°С, по сравнению с более значительными изменениями для образцов с более низким содержанием танина.
Результаты, приведенные на фигурах 3-5, демонстрируют, что выбор натуральной акации сеяльской для эмульсии масло-в-воде является возможным. Эмульсия подобна или превосходит эмульсию, приготовленную со стандартными материалами (камедью акации сенегальской), обычно используемыми в производстве напитков и других подобных видах промышленности.
Пример 2. Добавление коры акации сеяльской к камеди акации сеяльской
В этом примере мы использовали три образца, обладающие плохой эмульгирующей активностью и стабильностью, для демонстрации того, как танин (в частности, гидролизуемый танин) может улучшить характеристики молекулярной массы и эмульгирование.
Этими образцами были образцы №№ 18, 19 и 20 с содержанием танина 373, 287 и 227, соответственно. Образцы были выбраны на основе наименьшего количества танина в 20 образцах, показанных на фигурах 3, 4 и 5 выше. Во-первых, способ получения и количественного определения танина, высвобождающегося из коры, осуществляли с применением анализа с применением берлинской лазури, как описано выше. Кору (только), полученную из дерева акации сеяльской, измельчали в порошок с применением электрической мельницы. 5 г этого порошка диспергировали в 500 мл дистиллированной воды, и нагревали в течение 3 часов до 60°С. Определяли общее содержание фенолов, и было получено значение 131±2 ч./млн. (в эквивалентах галловой кислоты). Образцы камеди акации сеяльской (с плохой эмульгирующей активностью) растворяли в воде для получения раствора 30 масс.%. К этому раствору добавляли 1 г молотой коры (как описано выше) для повышения содержания танина до 700, 614 и 554 ч./млн. для образцов 18, 19 и 20, соответственно. (Замечание: это рассчитывали следующим образом: 1% твердой коры, т.е. при растворении 5 г в 500 мл воды дает 131 ч./млн. танина.) Исходный раствор камеди акации сеяльской готовили с концентрацией 30 масс.% в воде, и к нему добавляли 1 г твердой коры до общего объема 40 г. Концентрация коры составила примерно 2,5%. Каждый 1% твердой коры дает 131 ч./млн. танина, как показано выше). Таким образом, для образца 18 (131х2,5)+273 ч./млн. (исходное содержание танина) = примерно 700 ч./млн. танина в камеди после добавления коры; для образца 19 (131x2,5) + 273 ч./млн. (исходное содержание танина) = примерно 614 ч./млн. танина в камеди после добавления коры; для образца 20 (131x2,5) + 227 ч./млн. (исходное содержание танина) = примерно 554 ч./млн. танина в камеди после добавления коры.
Смесь нагревали в течение 3 часов при 60°С, затем оставляли в барабанном смесителе на ночь. Затем раствор фильтровали с применением сетки 100 микрон, как описано выше. Готовили разведение 2 мг/мл в 0,2 М NaCl из контроля и образца с добавлением танина. Затем образцы вводили в GPC-MALLS систему, и параметры молекулярной массы приведены в таблице 1 ниже.
Альтернативно, тот же самый способ применяли с использованием другого источника полифенола: а именно, экстракта из оливковых листьев (N-O-02.02 Olexelo (раствор), поставляемого N-Zyme, Германия). Общее содержание полифенолов в этом экстракте определяли в соответствии с уже описанным способом, и было получено значение 3042 ч./млн. Добавляли 0,5 мл Olexelo к 3 г 17,6 масс.% раствора камеди акации сеяльской (образец №23), и раствор обрабатывали таким же способом путем инкубации при 60°С в течение 3 часов, и затем разбавляли до 2 мг/мл в 0,2 М NaCl для GPC-MALLS анализа. Результаты также приведены в таблице 1.
Таблица 1. Параметры молекулярной массы, определенные посредством GPC-MALLS, для камеди акации сеяльской (образцы №№ 18, 19 и 20) в присутствии и при отсутствии добавленного танина
№ образца
18
18+ кора
19
19+ кора
20
20+кора
23
23+кора
М.м. - цельная камедь (x 10<sup>5</sup>)
9,9
16,1
12,3
15,2
9,8
17,6
11,6
20,1
Rg - (цельная камедь)/нм
17
34
20
34
14
48
24
51
При добавлении танина все образцы показали повышение молекулярной массы, и это сопровождалось повышением значения Rg, хотя и в различной степени. Результаты показали, что повышение параметров молекулярной массы напрямую связано с образованием высокомолекулярной фракции. Эти изменения ясно показаны на фигуре 6, где сравнивается профиль элюции образца №18 в присутствии и при отсутствии добавленного танина.
Не углубляясь в какую-либо теорию, мы связываем это изменение просто с ассоциацией молекул аравийской камеди при распределении танина. Добавление танина приводит к ассоциации молекул, при этом оказывается влияние почти на все молекулы. Соответственно, отмечается явное повышение площади первого пика и снижение площади второго пика (фракции АГ+ГП). Интересно отметить, что по всему объему (19-24 мл) ответ почти идентичен для контроля и добавленного танина, что подтверждает, что только растворимый танин высвобождается из коры при диспергировании в воде.
Эмульгирующая активность образцов в присутствии и при отсутствии добавленного танина сравнивается на фигуре 7. Фигура 7 показывает средневзвешенный по объему диаметр (D4,3) и процентное содержание капелек крупнее 1 микрона для эмульсии, приготовленной с применением контрольных образцов акации сеяльской (№№ 18, 19 и 20), и с добавлением коры. Все образцы продемонстрировали повышение размера капелек после ускоренного старения при 60°С в течение 3 и 7 суток. После ускоренного старения размер капелек эмульсии, изготовленной с применением контрольных образцов (т.е. без добавления коры), повышался в 3-6 раз от исходного размера в результате слияния капелек. Все образцы с добавлением коры показали улучшенную исходную эмульгирующую активность, в то время как D4,3 и содержание в процентах капелек крупнее 1 микрона уменьшались. Более значительно улучшалась стабильность для всех образцов после ускоренного старения при 60°С в течение 3 и 7 суток. Доля капелек крупнее 1 микрона в контрольных образцах (№№ 18, 19 и 20) спустя 7 суток ускоренного старения при 60°С составила 47, 90 и 83%, соответственно, и снижалось до 29, 42 и 28%, соответственно, после добавления коры. Размер капелек для контрольных образцов спустя 7 суток составил 2,77; 3,96 и 6,2, и снижался до примерно 1 микрона в присутствии танина.
Пример 3. Добавление коры акации сеяльской к обесцвеченной камеди акации сеяльской
В этом примере мы выбрали образец камеди акации сеяльской, который подвергали обесцвечиванию с применением перекиси водорода, для дополнительной демонстрации эффекта добавления коры в качестве источника растворимого танина к камеди акации сеяльской. Вначале определяли параметры молекулярной массы до и после добавления коры с применением методики GPC-MALLS, как описано выше, и результаты показаны в таблице 2 ниже.
Таблица 2. Параметры молекулярной массы контрольного образца обесцвеченной камеди акации сеяльской в форме, высушенной распылением, и с добавлением коры
Параметр
Контроль
Добавление коры
M<sub>м</sub> цельной камеди (x 10<sup>5</sup>) г/моль
5,3
10,0
Rg (цельной камеди)/нм
25
54
M<sub>м</sub> АГБ (x 10<sup>6</sup>) г/моль
1,9
5,5
% по массе (1-го пика)
11,0
11,9
Rg- 1-й пик / нм
32
58
M<sub>м</sub> (АГ+ГП) (x10<sup>5</sup>) г/моль
3,6
3,8
% по массе (АГ+ГП)
89
88
6
6
Результаты, приведенные в таблице 2, показали, что усредненная молекулярная масса для цельной камеди почти удваивалась при добавлении коры, и это сопровождалось повышением значения Rg (среднеквадратического радиуса вращения) от 25 до 54 нм. В то время как доля первого пика была почти такой же, более важно отметить повышение молекулярной массы от 1,9 x 10 до 5,5 x 10 г/моль, а также повышение значения Rg от 32 до 58 нм. Параметры для второго пика (т.е. АГ и ГП фракции) остаются главным образом неизменными, за исключением легкого повышения молекулярной массы. Эти изменения явно показаны при сравнении профиля элюции, контролируемого детектором коэффициента преломлении, светорассеяния (детектор 90°) и УФ детектором, для обесцвеченной камеди акации сеяльской до и после добавления коры, как показано на фигуре 8А, 8В и 8С, соответственно. Фигура 8А демонстрирует очень схожий ответ коэффициента преломления, хотя наиболее заметную разницу можно выявить в начале элюции (около 7,3 мл) и на высоте пика АГ (около 13 мл). Однако наиболее значительной разницей является проявление большого пика светорассеяния (около 7-8,5 мл), который также показывает значительный УФ ответ при 280 нм, обычно ассоциированный с фенольными материалами. Эти результаты показывают, что растворимый танин связан с высокомолекулярной фракцией, и таким образом, приводит к повышению параметров молекулярной массы, приведенных в таблице 2 выше.
Подобным образом, оценивали эмульгирующую активность обесцвеченной камеди акации сеяльской до и после добавления коры акации сеяльской. Эмульсию из 20% камеди: 20% масла ТСЦ готовили в соответствии со стандартным способом, описанным выше. Затем эмульсии оценивали путем измерения распределения по размеру капелек для свежей эмульсии и после ускоренного старения в течение 3 и 7 суток при 60°С, и результаты показаны на фигуре 9. Фигура 9 показывает средневзвешенный по объему средний диаметр (D4,3) и процентное содержание капелек крупнее 1 микрона в эмульсии, изготовленной с применением образца обесцвеченной камеди акации сеяльской до и после добавления коры. Все эмульсии показали повышение размера капелек после теста ускоренного старения при 60°С в течение 7 суток. После ускоренного старения размер капелек эмульсии, изготовленной с применением контрольного образца (т.е. без добавления коры), повышался от 4,46 мкм до 5,64 мкм в результате слияния капелек, в то время как содержание капелек крупнее 1 мкм составило для обоих образцов примерно 90%. С другой стороны, эмульсия с добавлением коры привела к повышению значения D4,3 до 1,45 мкм, и это значение повышалось только до 1,73 мкм при ускоренном старении в течение 7 суток при 60°С, таким образом, демонстрируя существенное повышение эмульгирующей активности и стабильности.
Пример 4. Добавление коры акации сеяльской или галловой кислоты к камеди акации сенегальской
В предыдущих примерах мы показали, что добавление коры акации сеяльской к камеди акации сеяльской (камеди талха), а также к обесцвеченной камеди акации сеяльской позволяет увеличить эмульгирующую активность и стабильность. Добавление коры обеспечивает главным образом источник растворимого танина (гидролизуемого танина), который является источником полифенольных соединений. В этом примере мы использовали камедь акации сенегальской, которая, как хорошо известно, не содержит танин. Таким образом, мы повторили ту же самую процедуру, которую применяли к образцам акации сеяльской, при этом добавляя 1 г коры в качестве твердого материала в процессе растворения. Во второй части мы применяли чистую галловую кислоту (99%), полученную от Sigma, в качестве источника растворимого фенольного соединения. Целью применения галловой кислоты является демонстрация того, что в используемых условиях, т.е. при добавлении коры к аравийской камеди, только растворимый танин (полифенол) высвобождается в водный раствор, который является ответственным за ассоциацию между фракциями аравийской камеди. Образец камеди, выбранный в этом примере, был получен из Судана, и поставлялся в форме кусков камеди (Акация сенегальская, образец №1). Образец измельчали с применением ступки и пестика, и затем готовили тонкоизмельченный порошок. Добавляли 0,04 г галловой кислоты примерно к 13 г аравийской камеди, и доводили до 40 г дистиллированной водой. Итоговая концентрация аравийской камеди (на основе массы сухого вещества) составила 30 масс.%, с содержанием 1000 ч./млн. галловой кислоты. Раствор выдерживали для растворения в течение ночи для перемешивания в роллерном смесителе. Контрольный образец готовили подобным образом, без добавления галловой кислоты. После растворения подходящей навески готовили соответствующий раствор до 10 г с GPC растворителем (0,2M NaCl) для определения молекулярной массы. Готовили эмульсии обычным способом с 20% аравийской камеди и 220% ТСЦ, содержащие 0,13% бензойной кислоты и 0,12% лимонной кислоты. Затем осуществляли перемешивание с высоким сдвиговым усилием с применением Рolytron, а затем два раза пропускали при 50 МПа через гомогенизатор высокого давления. Усредненная молекулярная масса для цельной камеди и значения Rg приведены в таблице 3 ниже для контроля и образца с добавлением коры, а также с добавлением галловой кислоты.
Таблица 3. Параметры молекулярной массы камеди акации сенегальской (в неочищенной форме, Сенегал №1), до и после добавления коры или галловой кислоты
Параметр
Контроль
Плюс кора
Плюс галловая кислота
С агрегатами
Без агрегатов
М.м. цельной камеди (x 10<sup>5</sup>)
4.0
11.3
17.7
10.4
Rg (цельной камеди)/нм
28
44
77
45
5
Результаты показывают среднюю молекулярную массу для контрольного образца 4,0 x 10 г/моль со значением Rg 28 нм. Это значение считается слегка меньшим среднего значения для акации сенегальской, и показывает, что это свежий образец, поскольку потеря в массе при сушке составила 13,7%. Вязкость составила 98 сП (при измерении с применением вискозиметра Brookfield, 100 об./мин, шпиндель 02) при 20% со значением рН 4,4, что является типичным для акации сенегальской в неочищенной форме. Профиль элюции, контролируемый детекторами светорассеяния, коэффициента преломления и УФ, также показал типичные характеристики камеди акации сенегальской, при этом было установлено наличие трех фракций: а именно: АГБ, АГ и ГП. Исследовали эмульгирующую активность; и распределение по размеру капелек показано на фигуре 10А. Образец продемонстрировал отличную эмульгирующую активность и стабильность при ускоренном старении в течение 3 суток при 60°С. Однако дальнейшее ускоренное старение в течение 7 суток при 60°С привело к образованию капелек большего размера, и в результате к разрушению эмульсии из-за слияния капелек. Содержание капелек больше 1 микрона увеличилось от 0,11% до 7,23% после ускоренного старения в течение 7 суток при 60°С. Таким образом, качество эмульсии для этого образца было определено как среднее, в результате повышения размера капелек после ускоренного старения при 60°С. Распределение по размеру капелек эмульсии, изготовленной с применением раствора с добавлением коры или галловой кислоты, показано на фигуре 10В и 10С, соответственно. Пик капелек больше 1 микрона исчезал в обоих образцах, и таким образом, эмульсия была классифицирована как отличная, поскольку почти не отмечалось изменения распределения по размеру капелек после ускоренного старения при 60°С в течение 3 и 7 суток.
5
7
Улучшенное эмульгирование обусловлено главным образом повышением молекулярной массы цельной камеди от 4 x 10по меньшей мере в 2,5 раза, по сравнению с исходным материалом. Наиболее выраженные измерения заключаются в том, что после добавления галловой кислоты образовался пик агрегатов в начале объема элюции. Профиль элюции образца с добавлением коры почти идентичен профилю образца с добавлением галловой кислоты (фигура 11), за исключением этого пика агрегатов. Доля этого пика агрегатов составила только примерно 0,64% от общей массы, но его кажущаяся молекулярная масса составила 11,64 x 10 со значением Rg 108 нм. Изменения профиля элюции, особенно на старте, связаны с молекулами с высокой молекулярной массой, что позволяет предположить, что добавление галловой кислоты является наиболее заметным для ассоциации этих высокомолекулярных материалов и получения этого пика агрегатов.
7
Результаты, приведенные на фигуре 11, демонстрируют наиболее важные изменения, которые являются повышением молекулярной массы после добавления коры или чистой галловой кислоты. Добавление коры в соответствии с нашими расчетами приводит к добавлению 327 ч./млн. танина (т.е. высвобождению из 2,5% коры, добавленной к раствору камеди), но при добавлении 1000 ч./млн галловой кислоты модификация высокомолекулярной фракции является значительной и приводит к образованию агрегатов, как ясно видно по площади пика (7-8 мл). Для акации сенегальской широко признано, что пик арабиногалактана образован углеводными единицами (~250-300K), связанными с общим пептидом с получением так называемой структуры цветка акации, как описано выше. Структура АГБ является более открытой, по сравнению компактной структурой, чье наличие уже показано в акации сеяльской. В результате добавления галловой кислоты в качестве фенольного соединения можно легко достичь фенольных участков для взаимодействия с белком. Это взаимодействие просто означает приведение большего числа АГБ единиц к формированию макромолекул, как показано для пика агрегатов с молекулярной массой 11,64 x 10 с значением Rg 108 нм. По сравнению с этим, типичные значения молекулярной массы для АГБ фракции составляют 1,5-3 миллиона со значением Rg около 35 нм. Образование этого пика агрегатов обычно связано с распылительной сушкой, и мы связали это поведение с тепловой обработкой раствора камеди при его приготовлении. Образование агрегатов в материале, подвергнутом распылительной сушке, обычно связано с более низкой эмульгирующей активностью, поскольку агрегаты являются слишком крупными для того, чтобы быть пригодными в эмульгировании, когда применяют стандартное высокое давление гомогенизации. Они требуют, как правило, более высокого давления гомогенизации для диссоциации и адсорбции на капельках масла, но обычно образцы с высокой долей агрегатов не являются хорошими эмульгаторами, поскольку отмечается некоторая денатурация белка, которая приводит к более гидрофильному характеру, развивающемуся после распылительной сушки.
В дополнение к вышеприведенному примеру, мы также применяли другие образцы акации сенегальской с плохой эмульгирующей активностью. Эти образцы были в форме, высушенной распылением, и были получены от различных поставщиков. Параметры молекулярной массы, включая пик агрегатов, представлены в таблице 4 ниже, до и после добавления коры. В обоих случаях молекулярная масса возрастает в результате повышения доли высокомолекулярной фракции, называемой АГБ. Отмечалось также повышение значения Rg для обеих камедей после добавления коры. Это повышение также подобно повышению, найденному для акации сеяльской, и оно сопровождается снижением молекулярной массы второго пика (АГ+ГП фракции). Вновь, снижение обусловлено ассоциацией молекул после добавления коры. Вновь, добавление коры просто является источником растворимого танина, который высвобождается в раствор, таким образом, обеспечивая полифенольные соединения, необходимые для процесса ассоциации.
Таблица 4. Параметры молекулярной массы камеди акации сенегальской в форме, высушенной распылением, до и после добавления коры акации сеяльской, в качестве источника растворимого танина
Камедь акации сенегальской №2
Камедь акации сенегальской №2 + кора
Камедь акации сенегальской №3
Камедь акации сенегальской №3 + кора
М.м. цельной камеди (x 10<sup>5</sup>)
10,47
16,34
17,51
22,77
Rg (цельной камеди)/нм
68,6
75
66,9
81,9
М.м. АГБ
6,735
10,33
13,29
15,13
% по массе (АГБ)
9,53
12,33
10,41
12,72
Rg-АГБ
72,8
83,9
69,5
87,9
М.м. (АГ+ГП) (x10<sup>5</sup>)
4,478
4,114
4,112
4,03
% по массе (АГ+ГП)
90,47
87,67
89,59
87,28
Таким образом, мы также исследовали эффект добавления коры на эмульгирующую активность и стабильность. Оба образца были выбраны с плохими эмульгирующими свойствами, определенными по повышению значений D4,3 и процентного содержания капелек крупнее 1 микрон после ускоренного хранения при 60°С в течение 3 и 7 суток. Оба образца показали исходный маленький размер капелек ~0,48 микрон, с процентным содержанием капелек крупнее 1 микрона 3,9 и 6,4%, соответственно. При ускоренном хранении при 60°С в течение 7 суток доля капелек крупнее 1 микрона возросла до более 40% (фигура 12). По этой причине оба образца классифицированы как эмульгаторы плохого качества. Добавление коры к этим образцам, подобно тому, как наблюдалось для акации сеяльской, исходно приводило к снижению размера капелек и значительному улучшению стабильности при ускоренном старении при 60°С. Доля капелек крупнее 1 микрона после ускоренного старения при 60°С в течение 7 суток снижалась до 1,48% в присутствии танина, высвобождаемого из добавленной коры акации. Повышение стабильности связано с повышением доли АГБ и образованием стабильной ассоциации за счет танина, обеспечиваемого добавлением коры.
Пример 5. Смеси акации сеяльской и акации сенегальской
Приведен пример, демонстрирующий, что эмульсия масло-в-воде может быть приготовлена путем смешивания камеди акации сенегальской и акации сеяльской. Камедь акации сенегальской (камедь акации сенегальской №4), полученную из Судана в форме кусков камеди, обрабатывали путем дробления, а затем измельчали в порошок с применением ступки и пестика. Образец камеди акации сенегальской использовали для изготовления смесей с тремя образцами камеди акации сеяльской (образцы №№ 21, 22 и 23 также обрабатывали подобным образом в порошковой форме) в отношении 50:50% в сухом состоянии путем смешивания равных масс каждого образца для получения смеси 1, смеси 2 и смеси 3, соответственно. Образцы оставляли перемешиваться в барабанном смесителе для получения однородной смеси. Вначале определяли потерю в массе в процентах при высушивании, оптическое вращение, рН и цветовой индекс Гарднера с применением способов, описанных выше. Значения потери в массе при высушивании в процентах для смесей являются почти средним значением от суммы двух соответствующих компонентов. Значения оптического вращения, полученные для образцов камеди акации сенегальской (-30) и акации сеяльской, являются типичными значениями, и согласуются с тем, что сообщалось ранее (Hassan et al, 2005).
При смешивании камеди акации сенегальской и сеяльской оптическое вращение меняется в зависимости от присутствующих сахарных компонентов. Кроме того, значения рН для всех образцов и смесей являются подобными тем, которые сообщались в предыдущих исследованиях, и находятся в диапазоне 4,1-4,8. Основными различиями образцов камеди акации сенегальской и акации сеяльской являются значение L* (меры прозрачности раствора) и цветности по Гарднеру, измеренной для 1% и 20% раствора в дистиллированной воды. Цветность по Гарднеру демонстрирует повышение с увеличением концентрации как для образцов камеди акации сенегальской и сеяльской, так и их смесей. При более высоких концентрациях значения цветности по Гарднеру достигают более красного конца шкалы (значения 9-18). L* снижается с повышением концентрации из-за усиления темноты окраски раствора. Для камеди акации сенегальской с раствором 1 масс.% получено значение 96 (почти полностью прозрачный), по сравнению с 80 при 20 масс.%. С другой стороны, для образцов камеди акации сеяльской было получено значение ~40 при 20 масс.%, по сравнению с ~95 с 1 масс.% раствором. Эта разница между камедью акации сенегальской и сеяльской обусловлена главным образом присутствием танина в акации сеяльской. Смешивание камеди акации сенегальской и сеяльской приводит к более светлым и более прозрачным растворам для трех смесей. Повторные измерения того же самого раствора или свежего раствора дают схожие значения с хорошей воспроизводимостью, что указывает на то, что смесь полностью совместима, и не происходит разделения фаз.
Таблица 5. Потеря в массе при высушивании в процентах, оптическое вращение, рН и результаты определения цветности для растворов 1 масс.% и 20 масс.% камеди акации сенегальской и акации сеяльской, и смесей, полученных из них
5
6
Таблица 6 внизу показывает параметры молекулярной массы образцов камеди акации сенегальской и акации сеяльской, и смесей, приготовленных из них. Молекулярная масса камеди акации сенегальской для цельной камеди составляет 5,5 x10, а доля фракции арабиногалактанового белка (АГБ) составляет 10,85% с М.м. 2,1 x 10 г/моль. Эти значения являются типичными для стандартной аравийской камеди в неочищенной форме, как описано ранее (Al-Assaf et al, 2005).
5
5
Параметры молекулярной массы для образцов камеди акации сеяльской для цельной камеди составили 11,9; 10,6 и 11,6 x 10 г/моль для образцов 21, 22 и 23, соответственно, как показано в таблице 6 ниже. Молекулярная масса для 1-го пика составила 3,6; 3,0 и 3,2 с содержанием 15,2%, 11,9% и 15,0%, и значениями Rg 26-37 нм. Молекулярная масса для второго пика составила ~8 x 10 г/моль. Эти параметры являются типичными для камеди акации сеяльской, как сообщалось ранее (Hassan et al, 2005).
Молекулярную массу для смесей, приготовленных в отношении 50:50 по массе, также определяли с применением способа, применяемого для контрольных образцов, и результаты показаны в таблице 6. Смеси камеди акации сеяльской и акации сенегальской показали параметры средней молекулярной массы с точки зрения усредненной молекулярной массы для цельной камеди и для второго пика (как правило, ассоциированного с фракциями арабиногалактана АГ и гликопротеина ГП). Отмечается снижением доли первого пика, по сравнению с образцами камеди акации сенегальской и сеяльской, но сопоставимая молекулярная масса с образцами камеди акации сеяльской.
Таблица 6. Параметры молекулярной массы для камеди акации сенегальской и акации сеяльской и их смесей. Среднее значение молекулярной массы (для цельной камеди) и молекулярную массу определяли для трех фракций, присутствующих в соответствующем образце. Rg означает среднеквадратический радиус вращения
Образец
Камедь акации сенегальской
Камедь акации сеяльской №21
Камедь акации сеяльской №22
Камедь акации сеяльской №23
Смесь 1
Смесь 2
Смесь 3
М.м. цельной камеди (x 10<sup>5</sup>)
5,55
11,92
10,58
11,65
8,56
8,84
7,12
Rg (цельной камеди)/нм
20
26
21
24
33,60
27,10
29,10
М.м. АГБ или 1-го пика (x 10<sup>6</sup>)
2,10
3,68
3,02
3,20
3,83
2,94
2,93
Массовое содержание в % АГБ или 1-го пика
10,85
15,20
11,94
15,04
8,83
9,64
8,80
Rg-АГБ или 1-го пика
31
37
26
32
44
32
45
М.м. (АГ+ГП) (x10<sup>5</sup>)
3,66
7,47
7,93
8,02
5,65
6,62
4,95
Массовое содержание в % (АГ+ГП)
89,15
84,80
88,06
84,8
91,17
90,36
91,20
Эмульгирующую активность и стабильность оценивали с применением способов, изложенных выше, и результаты показаны на фигуре 13. Фигура 13 показывает средневзвешенный по объему диаметр (D4,3) и процентное содержание капелек крупнее 1 микрона для свежей эмульсии, и значения, измеренные после ускоренного старения в течения 3 и 7 суток при 60°С для камеди акации сенегальской, сеяльской и их смесей, приготовленных из 20% аравийской камеди: 20% ТСЦ масла. Во-первых, эмульгирующая активность образцов камеди акации сенегальской, выбранных в этом примере, обеспечила D4,3 и процентное содержание капелек крупнее 1 микрона, показавшие очень незначительные изменения после ускоренного старения, что указывает на отличные свойства, характерные для хорошего эмульгатора. Фактическая доля исходных капелек крупнее 1 микрона, а также D4,3 зависит от давления гомогенизации, используемого во время процесса гомогенизации. Используемый способ соответствовал обработке при 50 МПа и двумя сеансами для всех эмульсий, приготовленных в ходе эксперимента. Таким образом, целью исследования была демонстрация того, как эти эмульсии, изготовленные с применением различных образцов, могут быть сопоставимыми при одних и тех же условиях обработки. Образцы камеди акации сеяльской, выбранные в этом примере, показали хорошую, среднюю или плохую эмульгирующую активность с исходными значениями D4,3 0,674; 0,846 и 0,452 мкм. Эти значения сопоставимы с камедью акации сенегальской с исходным значением D4,3 0,515 мкм, при получении в той же концентрации и тех же условиях обработки. Хорошая активность связана с низкой долей капелек крупнее 1 микрона, и очень слабыми изменениями после ускоренного старения при 60°С в течение 3 и 7 суток. Это ясно видно для образца камеди акации сеяльской №23. Плохая активность связана с исходно высоким содержанием капелек крупнее 1 микрона, и значительными изменениями после ускоренного старения, как можно видеть в образце камеди акации сеяльской №22. Образец камеди акации сеяльской №21 показал среднюю активность, по сравнению с образцами №22 и 23. Результаты, полученные при смешивании этих образцов с камедью акации сенегальской в отношении 50:50, также показаны на фигуре 13. Результаты показывают, что средняя или сопоставимая активность образцов камеди акации сенегальской и сеяльской может быть получена, как видно для смесей 1 и 2, соответственно. Кроме того, также можно значительно улучшить эмульгирование для образцов акации сеяльской (№22) с плохими свойствами, как видно для полученной смеси 2. Смесь 2 имеет очень маленький исходный размер капелек, и после ускоренного старения в течение 7 суток при 60°С процентное содержание капелек крупнее 1 микрона оставалось ниже 5%, что сопоставимо с хорошим эмульгированием для акации сенегальской. Не углубляясь в теорию, мы объясняем эти улучшения эмульгирования образованием границы раздела в результате достижения оптимального распределения молекулами из акации сеяльской, которые способны быстро достичь границы раздела, и таким образом, снизить поверхностное натяжение, и крупными молекулами, такими как те, которые присутствуют во фракции АГБ в акации сенегальской. Последние главным образом являются ответственными за стабильность эмульсии посредством адсорбции на масле.
Пример 6. Замутнитель
В этом примере приведена типичная рецептура для замутнителя, приготовленного в крупном масштабе, и в дополнение к предыдущим примерам, обеспечена с ТСЦ маслом, показанным на фигуре 13.
5
Камедь акации сеяльской (№23) применяли с камедью акации сенегальской, разновидность senegal (образец №5, М.м. 6,57х10), содержание АГБ 11,5%). Метод растворения для приготовления 1000 кг 20 масс.% камеди акации сеяльской, или 15 масс.% камеди акации сеяльской и 5 масс.% акации сенегальской осуществляли следующим образом: подходящую навеску (см. таблицу 7 ниже) аравийской камеди добавляли в деионизированную воду при 10-15°С, и перемешивали с применением IKA-RW20 цифровой мешалки при 900 об./мин, в течение 8 часов. Затем добавляли лимонную кислоту (при 46,5%) к раствору при перемешивании в течение 5 минут. Раствор затем пастеризовали при 80°С/10 минут. Вязкость, измеренная вискозиметром Брукфилда, составила 43,4 мПа·с для камеди одной акации сеяльской и 40,1 мПа·с для смеси камеди 15 масс.% акации сеяльской и 5 масс.% акации сенегальской.
В таблице 8 приведены подробности приготовления эмульсии, описанной ниже. Для приготовления масляной фазы эфир канифоли растворяли в апельсиновом масле с применением IKA-RW20 цифровой мешалки при 400 об./мин, в течение 3 часов. Водную фазу готовили путем смешивания раствора камеди с лимонной кислотой, калия сорбатом и холодной деионизированной водой с применением IKA-RW20 цифровой мешалки при 400 об./мин, в течение 10 минут. Предварительную эмульсию готовили путем добавления масляной фазы к водной фазе с применением гомогенизатора Ultra Turrax T50 с высоким сдвиговым усилием, при 10000 об./мин в течение 5 минут. Предварительную эмульсию гомогенизировали 3 раза при 250/50 бар с гомогенизатором высокого давления (Gaulin APV Typ LAB 60/60-TBS).
Таблица 7. Примеры состава для приготовления раствора камеди
Аравийская камедь, 20% раствор
1000
Кг
Холодная деионизированная вода, 10-15°С
786
Кг
Лимонная кислота, 46,5%, Е330, жидкая
14
Кг
Камедь акации сеяльской (образец №23)
150
Кг
Молотая камедь акации сенегальской (образец №5)
50
Кг
Таблица 8. Состав эмульсии масло-в-воде, приготовленной с применением аравийской камеди 12 масс.%: масляной фазы 15 масс.%
Замутнитель
1000,00
Кг
Холодная деионизированная вода, 10-15°С
233
Кг
Калия сорбата раствор 10%
10
Кг
Лимонная кислота 46,5% Е330, жидкая
7
Кг
Аравийская камедь, 20 масс.% раствор
600
Кг
Терпены апельсинового масла
71,75
Кг
Стабилизатор, сложные глицериновые эфиры канифоли (Е445)
78,25
Кг
Распределение по размеру капелек свежих и подвергшихся хранению эмульсий (14 суток при комнатной температуре), изготовленных с применением камеди одной акации сеяльской и смеси камедей (15 масс.% акации сеяльской и 5 масс.% акации сенегальской) показано на фигуре 14 и 15, соответственно.
Результаты, показанные на фигуре 14 и 15, показали отличную эмульгирующую активность, при этом все капельки имеют размер значительно ниже 1 микрона, для эмульсии, изготовленной с применением камеди одной акации сеяльской и смеси камедей акации сеяльской и акации сенегальской, при содержании 12 масс.% аравийской камеди и 15 масс.% масляной фазы. Обе эмульсии показали отличную стабильность при хранении при комнатной температуре в течение 14 суток, и очень малые изменения доли образующихся более крупных капелек, при этом все из них были меньше 1 микрона. Результаты, приведенные на фигурах 14 и 15, дополнительно подтверждают применение способа с использованием разных масляных фаз, а также при производстве в гораздо более крупном масштабе, по сравнению с теми, которые приведены в предыдущих примерах с ТСЦ маслом, как показано на фигуре 13.
Пример 7
Определяли цветность образцов по Гарднеру; результаты показаны на фигуре 16.
Все цитированные ссылки включены посредством ссылки во всей полноте, до степени, в которой включение не противоречит учениям, изложенным в настоящей заявке.
Список литературы
1. Maslin, B. R., Miller, J. T. and Seigler, D. S. (2003) Overview of the generic status of Acacia (Leguminosae: Mimosoideae), Australian Systematic Botany, 16, 1-18
2. Coppen, J. J. W. (1995) in Non-wood forest products No.6, FAO, Rome
3. JECFA-FAO Food and Nutrition paper, FNP 52 Add6, 1998
4. Anderson, D. M. W. and Bridgeman, M. M. E. (1985) Studies of uronic-acid materials .76. the composition of the proteinaceous polysaccharides exuded by astragalus-microcephalus, astragalus-gummifer and astragalus-kurdicus - the sources of turkish gum tragacanth, Phytochemistry, 24, 2301-2304
5. Marina Andres-Brull, Ishragha G. Abdalla, Jesus Cirre, James Edwards, Mohammed E. Osman, Glyn O Phillips, Saphwan Al-Assaf. Studies on Acacia gums: Part VII: Effect of exudates form and tree age on the characteristics of Acacia seyal var. seyal and Acacia seyal var. fistula. Food Hydrocolloids 45 (2015) 279-285
6. Anderson, D. M. W. and Stoddart, J. F. (1966) Studies on uronic acid materials. Part XV. The use of molecular sieve chromatography in studies on Acacia senegal gum (gum arabic). Carbohydr. Res., 2, 104-114
7. Anderson, D. M. W., Hirst, S. E. and Rahman, S. (1967) Studies on uronic acid materials. Part XVIII. Light-scattering studies on some molecular weight fractions form Acacia senegal gum, Carbohydr. Res., 3, 308-317
8. (Jurasek, P., Varga, S. and Phillips, G. O. (1995) Classification of natural gums: VII. Relationships between the series Vulgares (Acacia senegal) and Gummiferae (Acacia seyal), Food Hydrocolloids, 9, 17-34
9. (Jurasek, P., Kosik, M. and Phillips, G. O. (1993) A Chemometric study of the genus Acacia (gum arabic) and related natural gums, Food Hydrocolloids, 7, 73)
10. (Biswas, B. and Phillips, G. O. (2003) Computation of specific optical rotation from carbohydrate composition of exudate gums Acacia Senegal and Acacia Seyal, Food Hydrocolloids, 17, 177-189
11. Flindt, C., Al-Assaf, S., Phillips, G. O. and Williams, P. A. (2005) Studies on acacia exudate gums. Part V. Structural features of Acacia seyal, Food Hydrocolloids, 19, 681-701
12. Hassan, E. A., Al-Assaf, S., Phillips, G. O. and Williams, P. A. (2005) Studies on Acacia gums: Part III molecular weight characteristics of Acacia seyal var. seyal and Acacia seyal var sistula, Food Hydrocolloids, 19, 669-677
13. Street, C. A. and Anderson, D. M. W. (1983) Refinement of structures previously proposed for gum arabic and other acacia gum exudates, Talanta, 30, 887-893
14. Churms, S. C., Merrifield, E. H. and Stephen, A. M. (1983) Some new aspects of the molecular-structure of acacia-senegal gum (gum arabic), Carbohydr. Res., 123, 267-279
15. Nie, S.-P., Wang, C., Cui, S. W., Wang, Q., Xie, M.-Y., & Phillips, G. O. (2013). The core carbohydrate structure of Acacia seyal var. seyal (Gum arabic). Food Hydrocolloids 32, 221-227
16. Randall, R. C., Phillips, G. O. and Williams, P. A. (1988) The role of the proteinaceous component on the emulsifying properties of gum arabic, Food Hydrocolloids, 2, 131-140
17. Randall, R. C., Phillips, G. O. and Williams, P. A. (1989) Fractionation and characterization of gum from Acacia-senegal., Food Hydrocolloids, 3, 65-75
18. Williams, P. A. and Phillips, G. O. (2000) in Handbook of hydrocolloids (P. A. Williams, Ed.) pp 155-168, CRC Press, Cambridge, England
19. Siddig, N. E., Osman, M. E., Al-Assaf, S., Phillips, G. O. and Williams, P. A. (2005) Studies on acacia exudate gums, part IV. Distribution of molecular component in Acacia seyal in relation to Acacia senegal, Food Hydrocolloids, 19, 679-686
20. Flindt, C., Al-Assaf, S., Phillips, G. O. and Williams, P. A. (2005) Studies on acacia exudate gums. Part V. Structural features of Acacia seyal, Food Hydrocolloids, 19, 681-701
21. Fauconnier, M.-L., Blecker, C., Groyne, J., Razafindralambo, H., Vanzeveren, E., Marlier, M. and Paquot, M. (2000) Characterization of two Acacia gums and their fractions using a langmuir film balance., J. Agric. Food Chem., 48, 2709-2712
22. Elmanan, M., Al-Assaf, S., Phillips, G. O., & Williams, P. A. (2008). Studies on Acacia exudate gums: Part VI. Interfacial rheology of Acacia senegal and Acacia seyal. Food Hydrocolloids, 22(4), 682-689
23. Buffo, R. A., Reineccius, G. A. and Oehlert, G. W. (2001) Factors affecting the emulsifying and rheological properties of gum acacia in beverage emulsion, Food Hydrocolloids, 15, 53-66
24. Al-Assaf, S., Cirre, J., Andres-Brull, M., Phillips., G.O. Correlation of Acacia gum characteristics with functional properties. Foods & Food Ingredients Journal of Japan Vol 3, 337-381 (2008).
25. Al-Assaf, S., et al., Food Hydrocolloids, 19: 647-660 (2005); Al-Assaf,S.,et al.,Food Hydrocolloids, 21: 319-328 (2007)
(www.cybercolloids.net/library/jecfa/gum-arabic)
26. Marina Andres-Brull, Ishragha G. Abdalla, Jesus Cirre, James Edwards, Mohammed E. Osman, Glyn O Phillips, Saphwan Al-Assaf. Studies on Acacia gums: Part VII: Effect of exudates form and tree age on the characteristics of Acacia seyal var. seyal and Acacia seyal var. fistula. Food Hydrocolloids 45 (2015) 279-285
27. Elmanan, M., Al-Assaf, S., Phillips, G. O., & Williams, P. A. (2008). Studies on Acacia exudate gums: Part VI. Interfacial rheology of Acacia senegal and Acacia seyal. Food Hydrocolloids, 22(4), 682-689
28. Hassan, E. A., Al-Assaf, S., Phillips, G. O. and Williams, P. A. (2005) Studies on Acacia gums: Part III molecular weight characteristics of Acacia seyal var. seyal and Acacia seyal var sistula, Food Hydrocolloids, 19, 669-677
29. Elmanan, M., Al-Assaf, S., Phillips, G. O., & Williams, P. A. (2008). Studies on Acacia exudate gums: Part VI. Interfacial rheology of Acacia senegal and Acacia seyal. Food Hydrocolloids, 22(4), 682-689
30. Dickinson, E. (2003) Hydrocolloids at interfaces and the influence on the properties of dispersed system, Food Hydrocolloids, 17, 25-39
31. E. A. Hassan, S. Al-Assaf, G.O. Phillips and P.A. Williams. Studies on Acacia Gums: Part III Molecular Weight Characteristics of Acacia seyal var. seyal and Acacia seyal var fistula.Food Hydrocolloids 19, 669-677 (2005)
32. S. Al-Assaf, G. O. Phillips and P. A. Williams. Studies on Acacia Exudate Gums. Part I: The Molecular Weight of Acacia senegal Gum Exudate. Food Hydrocolloids 19, 647-660 (2005)
33. S. Al-Assaf, G.O. Phillips and P.A. Williams. Studies on Acacia exudates gums: Part II Molecular Weight Comparison of the Vulgares and Gummiferae series of Acacia gums. Food Hydrocolloids 19, 661-677 (2005)