Формирование пенных структур пищевых продуктов, содержащих белки и пектины Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

66.069.85: [664.292+641.12]

ФОРМИРОВАНИЕ ПЕННЫХ СТРУКТУР ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ, СОДЕРЖАЩИХ БЕЛКИ И ПЕКТИНЫ

Е.Н. АРТЕМОВА

Орловский государственный технический университет

На сегодняшний день накоплен обширный отечественный и зарубежный материал по использованию растительны^ добавок в технологии пищевых продуктов. Большинство продуктов разработано с целью улучшения их пищевой ценности, рационального использования местного растительного сырья и экономии традиционного, расширения ассо]ртимента изделий диетического, детского и лечебно-профилактического направлений.

Все растительные пищевЕ^е добавки имеют в своем составе белки и пектиновые вещества. Научные исследования, касающиеся использования растительных добавок как пенообразователей в технологии пищевых продуктов, посвящены, как правило, изучению какого-то одного компонента, который по мнению ученых ответственен за указанные свойства. Плодовые и овощные пюре рассматриваются прежде всего как пектинсодержащее сырье, пюре из бобовых ■— как белоксодержащие продукты. Однако все сырьевые компоненты одновременно содержат как белки, так и пектиновые вещества, поэтому целесообразно рассмотреть их взаимовлияние при формировании пенной структуры продуктов.

Поскольку белки и пектины, входящие в состав последних, являются не только поверхностно-активными веществами ПАВ, но и макромолекулами полиэлектролитной природы, то естественно предполагать, что результаты их электростатического взаимодействия оказывают влияние на формирование структуры продукта [1-5].

Таблица 1

Объекты исследования Массовая доля воды, % pH среды 1%-х растворов Степень этери- фикации, % Изо- элект- ричес- кая точка

Яичный альбумин 8,1+0,11 7,43±0,07 — 4,5-4,8

Сухой казеинат натрия 7,9±0,10 6,84±0,06 — 4,6-4,7

Изолят соевого белка 11,2±0,14 7,15±0,05 — 4,5-4,6

Пектин свекловичный чистый 9,3+0,12 2,46±0,8 27,2±0,12

Пектин яблочный 8,6±0,14 3,54±0,09 72,7+0,15

Для приготовления модельных систем использовали свекловичный и яблочный пектины, отлича-

ющиеся степенью этерификации, изолят соевого белка, яичный альбумин и казеинат натрия, являющиеся представителями белков животного и растительного происхождения, наиболее часто используемых в технологии пищевых продуктов в качестве пенообразователей и эмульгаторов. Физико-химические показатели объектов исследования представлены в табл. 1.

При исследовании двухкомпонентной системы белок—пектин рассматривали влияние свекловичного и яблочного пектинов на пенообразующие свойства яичного альбумина, изолята соевого белка, казеината натрия. Массовая доля белка в системах составляла 0,5%, а пектина — изменялась от 0,05 до 0,5% с интервалом 0,05%.

С целью получения достоверных результатов экспериментов, учитывающих поведение основных ПАВ в пищевых системах с: различной активной кислотностью, сочли целесообразным исследовать ценообразование и эмульгирование в системе белок—пектин при постоянном, близком к нейтральному, значению pH среды — 6,88. Для этого использовали буферный раствор 0,025 моль/дм3 первичного фосфата калия и 0,025 моль/дм3 вторичного фосфата натрия, имеющего при температуре 20°С значение pH среды 6,88. Массовая доля компонентов буферных систем сапонин—пектин и белок—пектин соответствовала аналогичным двухкомпонентным системам с естественным значением pH среды.

В выборе показателей пенообразу ющих свойств объектов исследования опирались на структурномеханический фактор устойчивости. Активную кислотность определяли потенциометрическим методом на приборе рН-340, поверхностное натяжение — методом максимального давления пузырька, прочность межфазно'го адсорбционного слоя МАС на границе с воздухом — на приборе Ребиндера-Трапезникова, кинематическую вязкость — с помощью капиллярного вискозиметра ВПЖ-2, пенообразующую способность — с помощью лабораторного прибора-пенообразователя, устойчивость пен

— по количеству выделившейся жидкой фракции.

Результаты исследований зависимостей активной кислотности, поверхностного натяжения, прочности МАС на границе с воздухом, пенообразующей способности, устойчивости пены систем белок—пектин от концентрации пектина представлены в табл. 2 и соответственно на рис. 1-5: система 0,5%-го белка (а — яичного альбумина, б

— соевого белка, в — казеината натрия) с пектином: свекловичным — /, яблочным — 2 (рис. 1-5); буферная система 0,5%-го белка с пектином: свекловичным или яблочным — <3(рис. 1~3), свекловичным — 3, яблочным — 4 (рис. 4, 5).

Активная кислотность в системах белок—пектин с ростом в них массовой доли последнего

смещае' 1),набл] ния (ри но боле по срав белков рой пол Пове] белков тинов ( воздухо сти МА рованнс Анал: способн систем этих по ном, ш концеш

Дву

у

У

■641.12]

соевого [Я, явля-•о и рас-1СТ0 ис-уктов в Фазирования

:истемы

!КЛ0ВИЧ-

зующие ого бел-белка в изменя-

гльтатов основ-й актив-исследо-системе к нейт-пя этого оль/дм3 дм3 вто-гемпера-зая доля 1ектин и >1М двух-юачени-

свойств гктурно-стивную жим ме-натяже-?зырька, оя МАС андера-— с по-2, пено-боратор-)СТЬ пен факции. I актив-шения, гнообра-систем редстав-[с. 1-5: гмина, б с пекти-[с. 1-5); и: свек-свекло-

ж—пек-:леднего

смещается из нейтральной области в кислую (рис. 1),наблюдается резкое ослабление пенообразова-ния (рис. 4). Данные системы обладают значительно более низкими пенообразующими свойствами по сравнению с однокомпонентными системами белков таких же концентраций, особенно во второй половине заданного диапазона.

Поверхностное натяжение систем различных белков возрастает с ростом в них количества пектинов (рис. 2), а прочность МАС на границе с воздухом снижается до значения, равного прочности МАС, образуемого в этих условиях дистиллированной водой (рис. 3).

Анализ уравнений регрессии пенообразующей способности и устойчивости пены исследуемых систем свидетельствует, что скорость снижения этих показателей выше со свекловичным пектином, нежели с яблочным в заданном интервале концентраций (табл. 2).

Конкурентная адсорбция веществ в системе белок—пектин не имеет под собой оснований, поскольку компоненты системы значительно отличаются друг от друга по поверхностной активности [2].

Анализ активной кислотности систем белок— пектин позволяет говорить об образовании в них белково-пектиновых комплексов, поскольку значения изоэлектрических точек, выбранных для исследования белков, находятся в пределах диапазона изменения данного показателя. Об этом свидетельствуют и внешние признаки системы белок—пектин, описанные в ряде работ (мутность, расслоение, появление осадка). Поэтому очевидно, что резкое снижение способности образовывать пены и эмульсии является следствием образования белково-пектиновых комплексов.

При переходе через изоэлектрическую точку, т.е. при создании оптимальных условий для обра-

Таблица 2

Двухкомпонентная система pH* Уравнение регрессии И2

Белок (0,5%) Пектин (0,05-0,5%)

Поверхностное натяжение, мН/м

Яичный альбумин Свекловичный 1 у - -0,1815л:2 + 3,1247* + 56,104 0,93

Яблочный 1 у = -0.1697л:2 + 3,0345л: + 55,481 0,90

Изолят соевого белка Свекловичный 1 у = -0,234л:2 + 3,7593л + 55,137 0,89

Яблочный 1 у - -0,2218/ + 3,6445* + 54,584 0,89

Казеинат натрия Свекловичный 1 у = -0,1815л:2 + 3,0053л: + 58,956 0,90

Яблочный 1 у = -0,1648л2 + 2,8385л: + 58,619 0,91

Прочность МАС на границе с воздухом, Н/м

Яичный альбумин Свекловичный 1 у = 0,0005л2 - 0,0064л + 0,0239 0,91

Яблочный 1 у = 0,0003л2 - 0,0054л + 0,0235 0,93

Изолят соевого белка ? Свекловичный 1 у = 0,0004л2 - 0,0045л + 0,0149 0,86

- * : ' Яблочный 1 у = 0,003л2 - 0,0036л + 0,0143 0,91

■ ■ Казеинат натрия Свекловичный 1 у =.0,007лГ°'8205 0,93

Яблочный 1 у = 0.0076л-0,7182 0,86

Пенообразующая способность, мм

Свекловичный 1 у = -36,4л + 172,6 0,88

Яичный альбумин * 2 у = 1,1727л + 145,42 0,79

Яблочный 1 у = 36,4л + 178,6 0,89

*■ 2 у = 1,8818л + 143,35 0,92

Свекловичный 1 у = -21,6л + 99,8 0,93

Изолятсоевого белка » 2 у = 0,8л + 85,927 0.94

Яблочный 1 у = -22л + 104,8 0,93

» 2 у = 0,8л + 85,927 0,94

Свекловичный 1 у = -10,6л + 39,5 0,90

Казеинат натрия ■ *: 2 у = 0,3455л + 31,018 0,88

Яблочный 1 у = -10,6л + 41 0,89

» 2 у - 0,9455л + 30,709 0,85

- ■ ' • ■ ■ ■ Окончание табл. 2

Двухкомпонентная; система pH* Уравнение регрессии I?2

Белок (0,5%) Пектин (0,05-0,5%)

Устойчивость пены, % Свекловичный 1 у = -6,9* + 32,9 0,91

Яичный альбумин » 2 у = 0,5* + 27,5 0,93

Яблочный 1 у = -7* + 35,4 0,79

2 у - 0,7682* + 27,118 0,95

Свекловичный 1 у = -4,9* + 22,96 0,92

Изолят соевого белка 2 у = 0,4218* + 19,487 0,89

Яблочный ■ 1 у = -4,9* + 24,3 0,93

» 2 у = 0,7573* + 18,765 0,94

Свекловичный 1 у = -4,3* + 16 0,90

Казеинат натрия р 2 у =0,3464* + 12,576 0,88

Яблочный 1 у = -4,4* + 17,5 0,89

» 2 у == 0,4945* + 12,696 0,85

Яичный альбумин pH среды Свекловичный 1 у = 7,1977х"0,3482 0,91

Яблочный 1 у = 7,3832х'0'245'4 0,93

Изолят соевого белка Свекловичный 1 у = б.бЭбЗх0’3416 0,86

Яблочный 1 у = 6,9448х-°-2324 0,88

Казеинат натрия Свекловичный 1 у = 6,9807х~0'3192 0,88

Яблочный 1 у = 7,0048х°'2117 0,89

* 1 — с естественным значением pH среды; 2 — буферная система с pH среды 6,88.

зования белкоЕЮ-пектиновых комплексов, сниже- центрациях его в системе, поскольку снижение

ние способности к пенообразованию имеет обваль- значений pH среды протекает более активно, чем

ный характер (рис. 4). Со свекловичным пектином с яблочным пектином.

эти процессы в(алюдаютс^, при более низких кон- В буферной системе белок—пектин имеет место

стабилизация поверхностного натяжения и прочности МАС на границе с воздухом, значения которых не отличаются от аналогичных показателей для однокомпонентной системы белка такой же концентрации. Если в системах белок—пектин с естественным значением pH среды наблюдается ухудшение пенообразующих свойств, то в буферной системе, наоборот, хорошо прослеживается тенденция к их улучшению.

Поскольку буферная система белок—пектин имеет значение pH среды 6,88, которое выше изоэлектрической точки используемых в эксперименте белков, то услоешя для образования белко-во-пектиновых комплексов отсутствуют. Поэтому по верхностная активность данной системы определяется присутствующими в ней белками.

Очевидно, что тенденция к росту пенообразующей способности (рис. 4) и устойчивости пены (рис. 5) в буферных системах белок—пектин связана с ростом вязкости, изменение которой прямо пропорционально концентрации используемых пектинов. В большей степени эта тенденция выражена для систем с яблочным пектином, нежели со свекловичным.

Таким образом, пенообразующие свойства систем белок—пектин во многом зависят от их активной кислотности и значений изоэлектрических точек, входящих в системы белков. Естественно

Мкешле ас ■■ псом, %

К^есоа— пил* іягли, %

Рис, 1

предпол; пищевьи белки и характер

1. Артем!

ющих

Эконом

Изд-во

2. Артем(

свойств

сутстви

нологии

табл. 2

R2

0,91

0,93

0,79

0,95

0,92

0,89

0,93

0,94

0,90

0,88

0,89

0,85

0,91

0,93

0,86

0,88

0,88

0,89

жение 10, чем

г место [ проч-я кото-ателей ;ой же ктин с щается буфер-[вается

пектин

выше

;спери-

белко-

оэтому

шреде-

разую-[ пены IH свя-прямо !уемых { выра-сели со

за сис-актив-ческих твенно

Vbtvufeet ас и шчсяим. %

MttCubwt j.»IH Ш К1ИМЯ, %

Рис . 2

Рис . 3

предполагать, что поведение аналогичных ПАВ в пищевых продуктах, имеющих в своем составе белки и пектиновые вещества, носит такой же характер.

ЛИТЕРАТУРА

1. Артемова Е.Н. Динамика пенообразующих и эмульгирующих свойств овощных соков во время взбивания / / Экономика и технология: Межвуз. сб. науч. тр. — М.: Изд-во РЭА, 1996. — С. 11-13.

2. Артемова Е.Н., Баранов B.C. Поверхностно-активные свойства модельных систем, содержащих сапонины в присутствии белков, пектинов / / Изв. вузов. Пищевая технология. — 1997. — № 4-5.

О QJ>5 Й.1 iJ5 0JS М 05 0.4 MS Ммхмая инпмп %

Рис . 5

3. Артемова Е.Н., Василенко З.В. Взаимосвязь пенообразующих и эмульгирующих свойств овощных соков с их химическим составом / / Агропанорама (Республика Беларусь). — 1998. — № 2. — С. 5-7.

4. Артемова Е.Н., Василенко З.В. Изменение пенообразующих и эмульгирующих свойств овощных соков при взбивании / / Там же. — № 5. — С. 7-9.

5. Толстогузов В.Б. Новые формы белковой пищи. Технологические проблемы, перспективы производства. — М.: Агропромиздат, 1987. — 303 с.

Кафедра товароведения и технологии продуктов

питания

Поступила 12.02.01 г.

150 125 100

7.1 50 15 О

О 0,05 0Л 0,15 оа 0.25 0J 0J5 0,4 0.45 0,5 Массовая доля i№i тина, V#

* 105

п 90

4 75

ь 60

X

I «

i 30 “8

i 15

о

Рис . 4