CC BY
69
Исследуемые системы в зависимости от количества раствора хито-зана в них различаются между собой по величине структурно-механических характеристик (табл. 3), например, увеличение содержания раствора полимера с 10 до 35 % приводит к росту вязкости системы в 16, а прочности геля в 8 раз.
Таблица 3 По завер-
Структурно-механическая характеристика систем КП-РХ шении синере-в сопоставлении с долей раствора хитозана в ней зиса геля обра-
Table 3 зуется осадок и Structural and mechanical characteristics of smoking жидкая фрак-preparation with hytosan solution in comparison ция, легко разде-
with amount of hytosan in it ляемые фильт-
Образец* Кинематическая вязкость, мм2/с** Прочность***, Гц рованием. Массовая доля осад-
2 16,2 0,9 ка и жидкой
3 25,2 1,0 фракции,содер-
4 118,8 4,3 жание в них
5 315 7,2 сухих веществ,
* Нумерация по табл. 2. агрегация хито-
** Исследована после перемешивания компонентов. зана с сухими *** Исследовано на стадии стабильности структуры. веществами и
водой находятся во взаимосвязи с содержанием хитозана в исходной системе (табл. 4). Массовая доля осадка и содержание СВ в нем возрастают с увеличением количества хитозана в исходной системе, доля жидкой фракции при этом снижается.
Таблица 4
Характеристика фракций системы КП-РХ
Table 4
Parameters of fractions of smoking preparation with hytosan solution
Образец* Массовая доля осадка, % Массовая доля СВ, % „ Жидкая Осадок фракция Агрегация, г/г СВ Вода
2 17,6 6,8 4,04 2,0 41
3 35,12 6,55 3,33 1,9 41
4 43,5 6,7 2,83 1,9 40,6
5 60,0 7,13 0,5 1,98 39,8
* Нумерация по табл. 2.
Агрегация для всех систем практически постоянна и составила около 2 г/г для сухих веществ и 40 г/г хитозана для воды.
Осадок представляет собой легко разрушаемую массу темно-коричневого цвета с красным оттенком на изломе частиц, запах которой различается по характеру единичных показателей (копчености, кислый, дымный) и их интенсивности, убывающей с ростом содержания хитозана в системе. В органических растворителях (спирт, ацетон, эфир, вода, уксусная кислота) он не растворяется.
Жидкая фракция обладает различающимися физико-химическими и органолептическими свойствами в зависимости от состава исходной системы КП-РХ. Отличия в свойствах жидкой фракции состоят в снижении доли фенолов и величины оптической плотности, а также повышении рН среды (табл. 5).
Таблица 5
Сравнительная характеристика жидких фракций в зависимости от состава исходной смеси КП-РХ
Table 5
Comparative characteristics of chemical and organoleptic parameters of smoking preparation and modified smoking preparation
Массовая Оптическая Запах, балл Интенсив-
Образец* доля фено- рН плотность копче- дым- хими- ность окра
лов, мг/мл при ^=540 нм ности ный ческий ски, балл
1 0,68 2,46 0,226 5 3 - 5
2 0,013 2,76 0,157 4 4 - 3
3 0,012 2,76 0,121 2 4 2 2
4 0,010 2,80 0,096 2 5 3 1
5 0,010 2,85 0,087 1 5 3 0,5
* Нумерация по табл. 2.
С увеличением хитозана в исходной системе в жидкой фракции снижается интенсивность коричнево-красной окраски, нарастает интенсивность химического и дымного компонентов запаха, снижается запах копчености.
Таким образом, жидкая фракция (образцы 2-5) отличается от КП (образец 1) более низкими органолептическими свойствами.
Показано, что жидкая фракция (первичная) при повторном соединении с раствором хитозана, как и КП, образует гели, но меньшей прочности (табл. 6). Этот гель в свою очередь подвержен синерезису и разделяется на жидкую фракцию (вторичную) и осадок. Вторичная жидкая фракция с раствором хитозана гель уже не образует. По мере увеличения кратности использования жидкой фракции прочность геля и оптическая плотность коптильного компонента смеси снижается, а рН возрастает.
Таблица 6
Способность к гелеобразованию КП и жидких фракций в смеси с раствором хитозана
Table 6
Characteristics of smoking component and gel at multiple usage of liq uid fraction
Массовая доля Свойства коптильного
Состав смеси Прочность жидкой фракции компонента смеси
геля, Гц смеси, % рН Оптическая плотность
при ^=540 нм
КП-РХ 6,9 60 2,46 0,226
Первичная жидкая
фракция - РХ 2,7 64 2,61 0,101
Вторичная жидкая Гель не 100 2,95 0,075
фракция - РХ образуется
Примечание. Коптильный компонент в смеси составляет 77 %.
Исследование гелеобразования показало, что продолжительность процесса в целом и длительность отдельных его стадий находятся в зависимости от ряда факторов.
Изменение температуры реакции с 3 до 60 °С при прочих равных условиях (содержание раствора хитозана и соотношение высоты h и
219
>s s
C[ (С I-
o л
o о
X
л с;
0) _ t= ю Е О S о с; q о а> d о а
65 60 55 50 45
7
of 40 s
<о 35 m
S 30 а
— г С=34% Т =27° С
154
-
=
3
2
1 ■ 1 г ■ I
Рис. 7. Продолжительность стадий гелеобразования в сопоставлении с величиной соотношения h:d: 1 - формирование студня, 2 - нарастание прочности геля, 3 - стабильность структуры
Fig. 7. Duration of gel formation periods in comparison with proportions between height and volume of the reaction medium: 1 - duration from mixing of components to beginning of gel formation, 2 - maximum stable gel formation, 3 - beginning of syneresis
0,53 1,0 2,05 3,1
Величина соотношения h:d
Наблюдения за процессом синерезиса геля показали, что равновесие масс жидкой фракции и осадка в системе наступает через 12-25 сут в зависимости от условий образования и хранения геля. Гель после достижения им максимальной прочности не разрушается, будучи подвергнут замораживанию-размораживанию или термостатированию в течение 2 ч при температуре 98 °С.
Судя по имеющимся литературным сообщениям о наличии в жидких коптильных средах продуктов неполного сгорания древесины (Кур-ко, 1984; Ким, 1998) и хемосорбции между целлюлозой и хитозаном (Лей-ченко, 1991; Вихорева, 1998; Кайминьш, 1999; Бабак, Ринодо, 1999), механизм образования геля в системе КП-РХ связан со взаимодействием хитозана с соединениями углеводной природы коптильного препарата.
Данные о взаимодействии хитозана, находящегося в растворенном виде, с компонентами коптильного препарата послужили основанием для изучения подобного явления при использовании сухого хитозана.
В связи с низкими значениями рН коптильного препарата (2,4-3,4) проверяли возможность растворения в нем сухого хитозана (СХ). Для исследований готовили образцы системы КП-СХ с переменным количеством полимера (0,5-2,0 %) (табл. 7).
Наблюдения, проведенные при h:d = 1, Т = 37 °С, показали, что система КП-СХ в течение определенного времени претерпевает ряд последовательных изменений: активное набухание частиц хитозана, произвольно распределяющихся по объему жидкости (4-6 ч) - замедленное набухание полимера (3 сут) - загустение системы без размывания границ набухших частиц хито-зана (4 сут) - синерез, за-
Таблица 7 Характеристика исследуемых образцов системы КП-СХ, %
Table 7
Characteristics of samples of smoking preparation with dry hytosan being investigated
Образец
Состав
Внесено СВ
КП СХ КП СХ Всего
100,0 0 4,75 0 4,75
99,5 0,5 4,73 0,5 5,23
99,0 1,0 4,70 1,0 5,70
98,5 1,5 4,68 1,5 6,18
98,0 2,0 4,66 2,0 6,66
канчивающийся разделением системы на жидкую фракцию и осадок (более 7 сут).
Осадок от жидкой части легко отделим фильтрованием, его количество пропорционально массовой доле хитозана в системе и составляет 20-80 % (табл. 8).
Таблица 8
Соотношение фракций и состав их СВ с изменением массовой доли хитозана в системе КП-СХ, %
Table 8
Proportion between fractions and their dry components and changes of mass share of hytosan in smoking preparation with dry hytosan
Образец*
Фракция Жидкая Осадок Жидкая
СВ фракций
Осадок Всего КП СХ
Осадок имеет темно-коричневый с блеском на изломе цвет, содержит 7-9 % СВ, их доля снижается с ростом количества хито-зана в исходной системе; характерной особенностью его является одинаковый уровень хитозана, составляющий в исследованных условиях 2,5 %.
Разделение системы КП-СХ на фракции сопровождается массоперено-сом СВ, количественная характеристика которого зависит от содержания хитозана в исходной смеси. Расчетные значения агрегации хитозана с СВ и водой из коптильного препарата составляют соответственно 2,22,6 и 36,0-37,0 г/г полимера (табл. 9).
2 80 20 4,34 9,01 6,51 2,5
3 60 40 4,14 8,05 5,55 2,5
4 40 60 3,73 7,97 5,47 2,5
5 20 80 3,56 7,45 5,45 2,5
Нумерация по табл. 7.
Таблица 9
Характеристика массопереноса и агрегации при разделении системы КП-СХ на фракции
Table 9
Characteristics of mass transfer and sorption in smoking preparation with dry hytosan divided into fractions
Образец* Распределение СВ системы по фракциям, % Жидкая Осадок Агрегация, г/г хитозана СВ Вода
2 65,8 34,2 2,60 36,4
3 43,4 56,6 2,22 36,8
4 22,9 77,1 2,19 36,8
5 10,6 83,4 2,18 37,0
Нумерация по табл. 7.
Сопоставление физических и химических характеристик жидкой фракции позволяет констатировать изменение свойств коптильного препарата под воздействием контакта с хи-тозаном (табл. 10).
С увеличением доли хитозана в исходной системе оптическая плотность жидкой фракции снижается более чем в 2,3 раза,
величина рН возрастает с 2,41 до 2,67; при этом уменьшается массовая доля кислот и веществ углеводной природы и возрастает доля фенолов, аминов и пиридиновых оснований, амфотерных соединений, что свидетельствует об избирательной агрегации веществ коптильного препарата с сухим хитозаном.
Жидкая фракция по внешнему виду и запаху подобна коптильному препарату, но органолептические признаки ее менее интенсивны: по мере роста содержания хитозана в системе КП-СХ аромат копчения и яркость цвета жидкой фракции снижаются (табл. 11).
224
Таблица 10
Характеристика физических и химических показателей жидкой фракции в зависимости от содержания хитозана в системе КП-СХ
Table 10
Comparative characteristics of physical and chemical values of smoking preparation and liq uid fraction of smoking preparation with dry hytosan containing various amounts of hytosan
Показатель 2 Образец* 3 4 5
Оптическая плотность при ^=540 нм 0,278 0,122 0,120 0,116
рн 2,41 2,50 2,58 2,67
Массовая доля, %:
Нейтральные соединения 0,04 0,05 0,06 0,10
Фенолы 0,44 0,68 0,56 0,82
Кислоты 0,68 0,19 0,45 0,33
Амины, пиридиновые основания 0,05 0,06 0,13 0,11
Амфотерные соединения 0,09 0,17 0,18 0,20
Вещества углеводной природы 2,73 2,41 2,51 2,66
* Нумерация по табл. 7.
Таблица 11
Количественная оценка органолептических показателей коптильной среды и филе сельди горячего бездымного копчения, балл
Table 11
Quantitative evaluation of organoleptic values of smoking medium and fillet of hot non-smoked herring, score
Образец* Интенсивность зателей запаха Копчености единичных пока-коптильной среды Дымный Общее впечатление о качестве копченого филе сельди
1 5 3 4
2 5 2 5
3 5 0 5
4 3 0 3,5
5 2 0 3
* Нумерация по табл. 7.
Сенсорная оценка качества филе сельди горячего копчения с использованием жидкой фракции в виде иммерсионной среды показала различие образцов как между собой, так и с образцами, приготовленными с коптильным препаратом, не имевшим контакта с хитозаном. Продукция имеет излишне интенсивный запах, если использовался КП, и недостаточно выраженный запах копчености в образцах, где использована жидкая фракция, исходная смесь которой отличалась высоким содержанием хитозана (более 1 %). Наиболее высокую органолептическую оценку получили образцы, изготовленные с жидкой фракцией, исходная смесь КП-СХ которой содержала 0,5-1,0 % хитозана (см. табл. 11).
Таким образом, внесение сухого хитозана в коптильный препарат и последующее их взаимодействие способствует модификации свойств коптильной жидкости, использование которой при копчении позволяет получить продукт более высокого качества.
Совокупность полученных результатов исследования позволяет сделать заключение о возможности использования хитозана как многофункциональной пищевой добавки при производстве продукции бездымного копчения, в частности, как пленкообразующего вещества и адгезива, улучшающего блеск, равномерность и интенсивность окраски поверхно-
225
сти рыбы, как структурообразователя системы коптильный препарат -хитозан, способствующего формированию прочного и устойчивого во времени геля, а также как соединения, обусловливающего массоперенос веществ между жидкой фракцией и осадком, образованными в результате синерезиса геля.
ЛИТЕРАТУРА
Бабак В.Г., Ринодо М. Коллоидные свойства водорастворимых производных хитина и хитозана: теория и практик // Мат-лы 5-й конф. "Новые перспективы в исследовании хитина и хитозана". - М.: ВНИРО, 1999. - С. 206-210.
Булдаков А.С. Пищевые добавки: Справочник. - СПб.: Ш, 1996. - 240 с.
Быков В.П. Состояние и перспективы развития производства хитина, хитозана и продуктов на их основе из панциря ракообразных // Мат-лы 5-й конф. "Новые перспективы в исследовании хитина и хитозана". - М.: ВНИРО, 1999. - С. 15-18.
Вихорева Г.А. Синтез и свойства водорастворимых производных хитина: Автореф. дис. ... докт. хим. наук. - М.: ВНИИПВ, 1998. - 34 с.
Кайминьш И.Ф. Физико-химические свойства хитозана и возможности его практического использования // Мат-лы 5-й конф. "Новые перспективы в исследовании хитина и хитозана". - М.: ВНИРО, 1999. - С. 230-231.
Ким Э.Н. Основы бездымного копчения гидробионтов. - Владивосток: Дальрыбвтуз, 1998. - 180 с.
Курко В.И. Основы бездымного копчения. - М.: Лег. и пищ. пром-сть, 1984. - 232 с.
Лейченко И.А. Модифицирование целлюлозных материалов хитозаном и полиэлектролитным комплексом хитозан-карбоксиметилцеллюлоза: Автореф. дис. ... канд. хим. наук. - Рига: Ин-т химии древесины, 1991. - 17 с.
Максимова С.Н. Совершенствование технологии пищевого хитозана: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. - Владивосток: Дальрыбвтуз, 1998. - 26 с.
Перцевий Ф.В. Технолопя желейноi продукцп на основi драглеутво-рювачiв з яюсно змшеними функщональними властивостями: Автореф. дис. ... докт. техн. наук. - Харюв, 1996. - 43 с.
Петров В.А. Авторская концепция питания XXI века // Тез. докл. Меж-дунар. симпоз. "Питание XXI века: медико-биологические аспекты, пути оптимизации". - Владивосток: Дальнаука, 1999. - С. 4-6.
Петров В.А., Тарасенко Г.А. Медико-биологические аспекты использования хитозана из панциря ракообразных в пищевых целях // Мат-лы 3-й Всесоюз. конф. "Совершенствование производства хитина и хитозана из пан-цирьсодержащих отходов криля и пути их использования". - М.: ВНИРО, 1992. - С. 51-56.
Петров В.А., Тарасенко Г.А. Токсико-гигиеническая оценка хитозана из панциря камчатского краба в условиях хронического эксперимента // Мат-лы 5-й конф. "Новые перспективы в исследовании хитина и хитозана". - М.: ВНИРО, 1999. - С. 179-185.
Родина Т.Г., Вукс Г.А. Дегустационный анализ продуктов: Учебник. -М.: Колос, 1994. - 191 с.
Сафронова Т.М. Органолептическая оценка рыбной продукции: Справочник. - М.: Агропромиздат, 1985. - 215 с.
Сафронова Т.М. Справочник дегустатора рыбной продукции. - М.: ВНИРО, 1998. - 244 с.
Сафронова Т.М., Богданов В.Д., Петров В.А. О возможности использования хитозана в пищевой промышленности // ЦНИИТЭИРХ. Сер. Обработка рыбы и морепродуктов. - 1985. - Вып. 1. - С. 68-70.
Сафронова Т.М., Максимова С.Н. Определение вкуса пищевых продуктов, содержащих хитозан: Методич. указания. - Владивосток: ДВГУ, 1997. - 15 с.
Тутельян В.А. Кризис питания человека XXI века и пути выхода из него // Тез. докл. Междунар. симпоз. "Питание XXI века: медико-биологические аспекты, пути оптимизации". - Владивосток: Дальнаука, 1999. - С. 3-4.
226
