Электронно-микроскопическая структура сливочного масла с инулином Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

_________I

150

тойко-:ловий X про-

гемпе-L При транс-3%, а :ь изо-их ис-(ьтаты уяозы

улозу шлоч-ьзова-днако і одно-Ьии и [ one-Іитать

Іюжет т — ноше-еских

ЇОШЄ-

ИЯ ПОЛОГИЙ.

ока и 7 i. -

триче-

:иропе

1ИЛИЙЛ

>1-64. ds for Annual i. -

)В

637.2.04/07

ЭЛЕКТРОННО-МИКРОСКОПИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА СЛИВОЧНОГО МАСЛА С ИНУЛИНОМ

Т.А. РАШЕВСКАЯ

Украинский государственный университет пищевых технологий

В УГУПТ разработан новый вид сливочного масла с добавкой инулина. Исследования показали, что инулин существенно влияет на консистенцию сливочного масла: снижает твердость продукта, повышает его пластичность [1]. Консистенция сливочного масла определяется его структурой.

Цель данной работы — изучение методом электронной микроскопии влияния добавки инулина на формирование микроструктуры сливочного масла.

По данным электронно-микроскопических исследований различают два вида структуры масла — зернистую и гомогенную [2}. Считается, что при зернистой структуре масла легкоплавкая фракция жира в результате механической обработки выделяется из жировых шариков. Она окружает зерна жира тонкой пленкой и образует непрерывную фазу, которая служит как бы смазочным материалом. Масло со структурой такого типа при температуре 15°С будет мягким. В случае гомогенной структуры масла все фракции жира полностью смешиваются друг с другом, зерна жира отсутствуют. Масло такого типа при 15°С твердое. Температура полного расплавления жировой фазы при гомогенной структуре масла ниже, чем при зернистой структуре. Масло, полученное способом сбивания, характеризуется, как правило, зернистой структурой.

В странах СНГ около 50% сливочного масла вырабатывают способом преобразования высокожирных сливок ВЖС. В основе процесса маслооб-разования лежит термомеханическая обработка ВЖС. Полученному этим способом маслу свойственны такие пороки консистенции, как крошли-вость, хрупкость, ломкость, излишняя твердость.

Нами исследована микроструктура сливочного масла с инулином МИ и контрольного масла без добавок МК, выработанного способом преобразования ВЖС. Образцы масла исследовали свежевыра-ботанными, а также после хранения при 5°С в течение 10 сут и при -18°С в течение 6 мес.

Подготовку препаратов для электронно-микро-скопических исследований проводили методом разлома мгновенно замороженных до -160°С образцов сливочного масла, скорость замораживания составляла 1000°С в секунду. Замораживанием фиксировали структуру исследуемых образцов масла при указанных температурах хранения. Замороженный образец масла разламывали в глубоком вакууме. На поверхность разлома под углом 30° наносили слой платины толщиной 2-3 нм и закрепляли его слоем углерода толщиной 15-30 нм. Полученную реплику исследовали на электронном микроскопе.

На рис. 1 и 2 представлена микроструктура образцов масла МК и МИ\ свежевыработанного, хранившегося при 5 и -18°С — соответственно а, б ив (жировые шарики: А — неразрушенные, Б и В — частично и сильно разрушенные, Г — с

частично разрушенной оболочкой. В межглобуляр-ной области: Д — слоистые пластинчатые кристаллы, £ — кристаллические агрегаты вогнутой формы).

Микроструктура свежевыработанных образцов МК (рис. 1, а) содержит несколько разрушенных и частично поврежденных жировых шариков. Они погружены в межглобулярную жировую массу. Только отдельные жировые шарики выглядывают из нее. На микрофотографии отчетливо видно, что поверхность жировых шариков состоит из мономо-лекулярных кристаллических слоев триглицеридов. Слои плотно прилегают друг к другу и разрушаются по концентрической поверхности жировых шариков. Неразрушенные жировые шарики, согласно классификации [3], относятся к 4-му типу. Известно, что жировые шарики различаются по химическому составу молочного жира. По-видимому, жировая фаза неразрушенных шариков содержит повышенное количество высокоплавких глицеридов по сравнению с разрушенными. В процессе маслообразования они выкристаллизовываются в виде нескольких мономолекулярных слоев и образуют более прочную оболочку.

Диаметр жировых шариков в микроструктуре МК находится в интервале 1,0-3,5 мкм. Около 54% шариков имеют диаметр 1,5-2,0 мкм.

Учитывая, что сильнозамороженная проба разламывается преимущественно вдоль слабых мест структуры [4], следует отметить, что в свежеизго-товленном МК связь жировых шариков с жировой фазой межглобулярной области более прочная, чем оболочки с ядром шарика.

В микроструктуре свежевыработанного МИ содержится много неразрушенных и частично разрушенных жировых шариков (рис. 2, а). На их поверхности видны концентрические мономолеку-лярные слои. Диаметр жировых шариков составляет от 1,5 до 4,5 мкм. Около 63% шариков имеют диаметр 2,5-3,5 мкм. Размер жировых шариков в МИ больше, чем в МК, что связано с увеличением толщины их оболочки.

Инулин, внесенный в ВЖС, способствует образованию дополнительного слоя на оболочках жировых шариков. Это связано с высокой степенью гидратации оболочки и способностью инулина вступать в водородные связи. При этом часть жировых шариков переходит в тип 4. Образование дополнительного слоя оболочки способствует упрочнению жирового шарика и защищает его от разрушения в процессе маслообразования. Соответственно в микроструктуре МИ по сравнению с МК увеличивается количество жировых шариков типа 4, которые не разрушаются в процессе маслообразования.

Участие инулина в образовании дополнительного слоя оболочки подтверждается морфологией поверхности жирового шарика в МИ. Она имеет дендритную структуру, как видно из фрагмента рис. 2, а.

На микрофотографии структуры МИ (рис. 2, а), показывающей прочность связи оболочки жирово-

Рис. 1

го шарика с ядром, видна также довольно прочЛи связь оболочки с межглобулярной структурой. Об этом свидетельствует наличие в последней остатков жировых шариков, разрушенных при разломе замороженного образца масла. На разломе четко видна структура мономолекулярных слоев оболочки и внутренняя структура жировых шариков. Округлые кристаллообразования во внутренней части шариков морфологией напоминают сферо-литные структуры.

Межглобулярная область микроструктуры /VIИ по сравнению с МК, как видно из снимка, имеет повышенную вязкость. Межглобулярная структура состоит из элементов, морфология которых приближается к сферолитным кристаллообразованиям.

Микроструктура МК, хранившегося при 5°С (рис. 1, б), в основном содержит разрушенные жировые шарики. Большинство их прикрыто меж-глобулярной жировой фазой. На снимке видны два сильно разрушенных жировых шарика, через которые проходит разлом. Оба имеют очень тонкую периферийную кристаллическую оболочку. Диа-

Рис. 2

метр жировых шариков в микроструктуре МК составляет от 1,0 до 4,0 мкм. Межглобулярная область содержит значительное количество пластинчатых кристалличных агрегатов. Встречаются агрегаты, имеющие вогнутую форму. Это фрагменты периферийных кристалличных оболочек разрушенных ядер жировых шариков.

Микроструктура образцов МИ, хранившихся при 5°С (рис. 2, б), содержит большое количество неразрушенных жировых шариков. В процессе хранения их величина выросла и диаметр составляет от 1,0 до 6,1 мкм. Наибольшее количество шариков, около 63%, имеют диаметр от 2,5 до 3,5 мкм.

Поверхность жировых шариков составляет ряд мономолекулярных слоев, расположенных друг над другом. Поверхностные мономолекулярные слои оболочек имеют дендритную структуру, аналогичную структуре свежевыработанного образца.

Общий вид микроструктуры межглобулярной области масла в процессе его хранения при 5°С мало изменился по сравнению со свежевыработан-ным. Структура масла после хранения отличается тем, что в ней отсутствуют остатки разломанных

;К'И

1'пр £ Щ ИР 3

суш

| Р'Н! :НГ'й:

нур'

1Ю.Я

|.Э|^

■V гоп и ы\

|ИРЧ

1г\

тол;

'ГТП

г

■|Мр

г;

КМЬз!

ММ

ркк:

ДЬТ' гнм гкоГ кок Са | пу.11

В

Д! 1^ ГМ1

го-н

кга.1]

Я

ил у! 1.1 л м

ре МК лярная jo пла-чаются загмен-. разру-

ІШИХСЯ

ІЧЄСТВО

:се хра-авляет шари-5 мкм. ет ряд

* ДРУГ [ярные у, ана-іразца. іярной ж 5°С ботан-чается

жировых шариков. Это свидетельствует об упрочнении поверхностной оболочки и ее связи с ядром шарика. В процессе хранения МИ происходит упрочнение структуры жировых шариков. В связи с этим увеличивается количество шариков типа 4, неразрушающихся при разломе.

Микроструктура МК, хранившегося при -18°С, существенно отличалась от микроструктуры све-жевыработанного масла и хранившегося при 5°С (рис. 1, б). В ней вокруг жировых шариков, погруженных в межглобулярную жировую фазу, образовались пластинчатые слоистые кристаллические структуры. Межглобулярная структура характеризуется большим количеством пластинчатых кристаллических агрегатов неправильной формы, расположенных послойно. Агрегаты состоят из плоских мономолекулярных триглицеридных слоев, параллельных друг другу.

Микроструктура МИ, хранившегося при -18°С, содержит значительное количество неразрушенных жировых шариков, а также с частично разрушенными поверхностными оболочками (рис. 2,в). В процессе хранения МИ при — 18°С увеличивается толщина поверхностных слоев жировых шариков, что заметно в месте разрушения оболочки шарика на фрагменте рис. 2, в. На поверхности жировых шариков видны мономолекулярные концентрические слои.

При низкой температуре хранения проходит кристаллизация легкоплавких глицеридов как в межглобулярной структуре, так и в жировых шариках. В результате этой кристаллизации и продолжительного выдерживания МИ при низкой температуре происходит уплотнение кристаллической жировой фазы — в соответствии с принципом комплементарности структур. Кристаллизующиеся глицериды встраиваются в структуру мономолекулярных кристаллических слоев поверхности жировых шариков.

В процессе хранения жировые шарики увеличились, что связано с утолщением их оболочки. Их диаметр составляет от 1,0 до 6,5 мкм. Структура масла содержит 50% шариков диаметром от 4,0 до 6,5 мкм. В ней также просматривается много мелких шариков диаметром около 1 мкм. Это, по-видимому, объясняется образованием вокруг мельчайших шариков толстой оболочки, состоящей из компонентов плазмы, в том числе растворенного в ней инулина.

Результаты исследований показали — внесение инулина в сливочное масло способствует увеличению толщины оболочки жировых шариков, что

повышает их прочность и предохраняет от разрушения. В связи с увеличением количества неразрушенных жировых шариков формируется зернистая структура масла, что обеспечивает пластичную консистенцию и приближает структуру масла, выработанного преобразованием ВЖС, к структуре продукта, полученного способом сбивания.

Проведенный анализ свидетельствует о возможности использовать инулин для регулирования консистенции и структуры сливочного масла с целью улучшения его пластичности, что особенно важно в осенне-зимний период года.

ВЫВОДЫ

1. Установлено, что добавка инулина влияет на формирование структуры сливочного масла. Инулин за счет водородных связей образует дополнительную оболочку вокруг жировых шариков, что увеличивает их размер и прочность, а также предохраняет от разрушения.

2. Выявлена дендритная структура мономолекулярных слоев дополнительной оболочки, образованной с участием инулина вокруг жирового шарика. Снижение температуры хранения масла способствует встраиванию в дендритные слои кристаллизующихся глицеридов жировой фазы сливочного масла, уплотняя при этом структуру оболочки.

3. Увеличенное содержание в сливочном масле с инулином неразрушенных жировых шариков формирует зернистую структуру и предотвращает основные пороки масла, характерные при производстве способом преобразования ВЖС: хрупкость, слоистость, излишнюю твердость.

ЛИТЕРАТУРА

1. Рашевська Т.О., Гулий І.С., Бобрівник Л.Д., Гойко

І.Ю. Новий вид вершкового масла з інуліном / / Тези Міжнарод. науково-техн. конф. ’’Розроб. та впровад. прогресивних ресурсоощадних технол. та обладн. в харчову та перер. пром-сть”. — Киев.: УДУХТ, 1997. — С. 65.

2. Кпоор А.М., Кпоор Е. Elektronenmikroskopische Untersuchungen uber die phisikalische Struktur der Butter // Milchwissenschaft. — 1967. — H. 1. — S. 604-608.

3. Buchheim W., Precht D. Elektronenmikroskopische Untersuchungen der Kristailizationsvorgange in Fettkii'gelchen wahrend der Rahmreifung / / Milchwissenschaft. — 1979. — H. 11. — S. 657.

4. Precht D., Buchheim W. Elektronenmikroskopische Untersuchungen uber die physikalische Struktur von Streichfetten. 1. Microstruktur der Fettkii'gelchen in Butter / / Milchwissenshaft. — 1979. — 34. — H. 12. — S. 745-749.

Проблемная научно-исследовательская лаборатория

Поступила 22.09.98

энных