Использование СО2-экстрактов семян винограда и облепихи для стабилизации растительных масел при высокотемпературной обработке Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

УДК 663.252.6, 663.266

Использование СО2-экстрактов семян винограда и облепихи

для стабилизации растительных масел при высокотемпературной обработке

Л.А. Оганесянц, д-р техн. наук, профессор, академик РАН; А.Л. Панасюк, д-р техн. наук,

профессор; Е. И. Кузьмина, канд. техн. наук; Д. А. Свиридов

ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности

Т. Е. Косцова, канд. техн. наук

ВНИИ жиров (московский филиал)

В последние годы значительно возрос интерес к вторичным продуктам виноделия, так как они содержат большое количество ценных веществ и их переработка дает возможность дополнительно получить новые виды продукции и одновременно смягчить влияние на окружающую среду.

В предыдущих работах показано, что докритические СО2-экстракты из вторичных продуктов виноделия можно использовать в качестве активной добавки, предотвращающей окислительную и гидролитическую порчу масложировой продукции [1 - 6]. При использовании сверхкритических параметров процесса диоксид углерода переходит в состояние флюида, что позволяет экстрагировать более полный спектр липофиль-ных соединений сырья.

В ходе предыдущих исследований было установлено, что углекислотные экстракты семян винограда и облепихи выгодно выделяются на фоне экстрактов из другого сырья тем, что при внесении их в рафинированное дезодорированное масло в необ-

ходимом количестве они практически не изменяют его цвет и органолептиче-ские показатели. Известно, что масло из виноградных семян богато полиненасыщенными жирными кислотами, содержит флавоноиды, проантоциа-нидины, широкий спектр витаминов, в том числе токоферол (витамин Е), обуславливающий большую антиок-сидантную емкость. Семена облепихи являются отходами фруктового виноделия и содержат богатую ценными биологически активными веществами липофильную фракцию, где присутствуют стерины, фосфолипиды, а также каротиноиды, обеспечивающие антиоксидантные свойства.

В данной работе исследования проводили в двух направлениях: изучали особенности биохимического состава СО2-экстрактов, полученных из различных видов сырья, и экстрактов, приготовленных с использованием разных технологий - докритиче-ской и сверхкритической экстракций. Были проведены сравнительные исследования физико-химических показателей СО2-экстракта из семян

Таблица 1

Физико-химические показатели СО2-экстрактов

СО2-экстракт из семян облепихи СО2-экстракт из семян винограда

Показатель Докритические параметры Сверхкритические параметры Докритические параметры Сверхкритические параметры

Кислотное число, мг КОН/г - 2,12 - 0,55

Перекисное число, ммоль у2о / кг — 65,04 - 10,63

Анизидиновое число, у. е. - 4,44 - 30,71

Массовая концентрация жирорастворимых витаминов, мг/ см3: каротин (провитамин А); витамин Р (кальциферол); витамин Е (токоферол) 71,0 30,0 150,0 6,5 23,8 51,6 11,5 17.7 27.8 2,2 5,2 86,5

винограда и СО2-экстрактов из семян облепихи.

Известно, что в результате воздействия кислорода воздуха на ли-пиды происходит накопление различных продуктов распада, ухудшающих их физиологический статус, органолептические и реологические свойства. Жиры, в которых начались окислительные процессы, имеют пониженную стойкость при дальнейшем хранении, поэтому предотвращение окислительных процессов при получении, переработке и хранении жиров и контроль за этими процессами имеют важное значение. Считается, что жирорастворимые витамины (А, р-каротин, Е) являются природными антиокислителями. Скорость реакции окисления жиросодержащих продуктов может быть заторможена при содержании даже небольших количеств этих веществ.

В ходе исследований были определены показатели, характеризующие накопление первичных и вторичных продуктов окисления, а также содержание жирорастворимых витаминов. Данные представлены в табл. 1.

Как видно из табл. 1, кислотное и перекисное числа у СО2-экстракта из семян облепихи значительно выше, чем у СО2-экстракта из семян винограда, в то время как ани-зидиновое число, наоборот, выше у экстракта из винограда. Массовая концентрация жирорастворимых витаминов выше у экстрактов из облепихи, полученных по технологии докритической технологии.

Окислительные изменения жиров в процессе хранения могут протекать с различной скоростью, глубиной и направленностью в зависимости от природных свойств жира и условий окисления. К природным факторам относится состав жирных кислот. Чем больше число ненасыщенных кислот и чем больше двойных связей, тем быстрее происходит окисление. Насыщенные жирные кислоты более устойчивы к таким изменениям.

Вместе с омыляемыми липидами в липидных фракциях, извлекаемых из растительного сырья, содержатся так называемые неомыляемые соединения, обладающие высокой биологической активностью. В основном это фенолы, токоферолы, тритерпе-ны, стероиды, стерины и углеводороды, такие как сквален и спирты, которые являются натуральными составляющими растений и экстрагируются вместе с триглицеридами жирных кислот при производстве масла.

Были проведены исследования по определению массовой доли не-омыляемых веществ, а также качественного и количественного состава

INNOVATIVE TECHNOLOGIES

Таблица 2

Жирнокислотный состав сверхкритических СО2-экстрактов из различного

сырья

Массовая доля жирных кислот, %

Жирная кислота СО2-экстракт из семян облепихи СО2-экстракт из семян красного винограда СО2-экстракт из выжимок красного винограда

Каприловая Не обн. 0,7 Следы

Каприновая Не обн. 0,4 Следы

Лауриновая Следы 0,2 0,1

Миристиновая 1,5 1,0 0,2

Пальмитиновая 14,1 16,2 12,8

Пальмитолеиновая 0,3 0,2 0,1

Стеариновая 4,0 1,9 3,3

Олеиновая 29,1 14,0 12,1

Линолевая 33,9 62,3 69,5

Линоленовая 16,2 2,9 1,7

Арахиновая 0,5 0,2 0,2

Гондоиновая 0,4 Не обн. Не обн.

Массовая доля неомыляемых ве- 1,34 5,1 5,19

ществ, %

Таблица 3 Динамика изменения показателей окислительной порчи растительного масла при высокотемпературном многочасовом термостатировании

Показатель Масло исходное Масло-контроль Масло + СО2 - экстракт косточки облепихи (0,05 %) Масло + СО2 -экстракт виноградной косточки (0,05 %)

3 ч 6 ч 9 ч 3 ч 6 ч 9 ч 3 ч 6 ч 9 ч

Кислотное число, мг КОН/г 0,09 0,10 0,12 0,13 0,10 0,11 0,11 0,10 0,11 0,12

Перекисное число, ммоль 1 / 2 О / кг 2,8 13,6 4,0 3,4 13,8 3,6 3,3 13,4 3,7 2,85

Анизидиновое число, у. е. 1,6 41,5 58,2 79,4 39,1 52,0 73,2 37,2 50,0 70,2

Коэффициент экстинкции, см-1 4,2 6,3 8,3 11,3 5,8 6,8 9,35 5,2 6,4 8,8

жирных кислот СО2-экстрактов семян облепихи, семян красного винограда и выжимок красного винограда, полученных с использованием сверхкритической технологии. Полученные данные приведены в табл. 2.

Жирнокислотные составы СО2-экстрактов из семян и выжимки красного винограда достаточно близки между собой и характеризуются высоким содержанием линолевой кислоты. В СО2-экстракте из семян облепихи низкомолекулярные жирные кислоты ряда С8:0 - С12:0 не обнаружены, в отличие от СО2-экстракта семян красного винограда. Жирно-кислотный состав сверхкритического СО2-экстракта из семян облепихи отличается значительным содержанием линоленовой кислоты, которая относится к эссенциальным жирным кислотам, необходимым для нормальной жизнедеятельности организма. Также в данном экстракте обнаружены арахиновая и гондоиновая жирные кислоты.

Количество неомыляемых веществ в СО2-экстракте из семян облепихи существенно ниже, чем в СО2-экстрактах из семян и выжимки красного винограда, и находится на уровне, характерном для нерафинированных растительных масел. Такое относительно невысокое содержание неомыляемых веществ может быть обусловлено природой исходного сырья.

На биохимический состав СО2-экстрактов оказывают влияние не только природа используемого сырья, но и технология экстрагирования. При сравнении докритических и сверхкритических экстрактов было установлено, что в СО2-экстрактах, полученных с использованием сверхкритических параметров, жирорастворимых витаминов меньше, чем в докритиче-ских экстрактах. В сверхкритическом экстракте из винограда обнаружено значительное количество токоферола. В этом же образце отмечено высокое значение анизидинового числа. Эти данные коррелируют с ранее полученными результатами [2]. Токоферол создает мощную антиокислительную защиту, но при этом в силу своей природы повышает величину анизидино-вого числа.

Жиры и масла широко используются для обжаривания различных продуктов. При обжаривании изделий в течение длительного времени в одном и том же фритюре происходит значительное изменение окислительной стабильности масел, что оказывает негативное влияние на качество и безопасность продуктов.

Были проведены исследования по определению возможности использования СО2-экстрактов в каче-

стве веществ, усиливающих окислительную стабильность растительных масел, подвергающихся многочасовому высокотемпературному воздействию, например, во фритюре. Рафинированное дезодорированное подсолнечное масло с предварительно внесенными СО2-экстрактами из различного сырья подвергали термо-статированию при температуре 180... 185 °С в течение 9 ч. Контрольным образцом служило масло без добавления экстрактов. Периодичность отбора проб - через каждые 3 ч (180 мин). Были определены показатели окислительной порчи масел - кислотное, перекисное и анизидиновое числа. Кроме того, для оценки окислительной стабильности масел был использован дополнительный показатель -коэффициент экстинкции, характеризующий накопление в маслах диеновых соединений. Результаты исследований физико-химических показателей образцов масла приведены в табл. 3.

Как видно из результатов исследований, в образцах масла с введением

СО2-экстрактов показатели окислительной порчи лучше по сравнению с контрольным образцом. При этом кислотное число всех образцов масел в процессе термостатирования возросло очень незначительно, то есть распад триглицеридов был минимальный. Лучшие результаты получены для образца с СО2-экстрактом семян облепихи, однако надо отметить, что стоимость семян облепихи гораздо выше стоимости виноградных семян.

Возрастание показателей, характеризующих вторичные продукты окисления, носит стабильный характер в процессе всего термоста-тирования. Нарастание перекисного числа происходит в течение первых 3 ч термостатирования, после чего наступает активное разрушение нестабильных первичных и накопление вторичных продуктов окисления -начинает интенсивно расти анизи-диновое число. При этом анизиди-новые числа в масле с добавлением СО2-экстрактов увеличиваются медленнее, чем в контрольном образце.

Возрастание интенсивности полосы поглощения при длине волны 232 нм свидетельствует об увеличении содержания сопряженных диеновых хромофоров и коррелирует с показателями степени термического окисления жира. Величина коэффициента экстинкции для образцов с внесением СО2-экстрактов ниже, чем в контрольном образце.

Обобщая результаты проведенных исследований, можно заключить, что в целом наблюдается четкая тенденция повышения окислительной стабильности образцов подсолнечного масла с вводом СО2-экстрактов, что позволяет рекомендовать их использование в качестве природной добавки антиоксидантного действия

при воздействии высоких температур в течение длительного времени.

ЛИТЕРАТУРА

1. Оганесянц, Л.А. Использование СО2-экстрактов из вторичных ресурсов виноделия в качестве пищевой добавки для растительных/ Л.А. Оганесянц [и др.] // Пищевая промышленность. -2014. - № 3. - С. 42 - 43.

2. Панасюк, А.Л. Глубокая переработка отходов виноделия с применением экстракции диоксидом углерода/А.Л. Панасюк [и др.] // Пищевая промышленность. - 2014. - № 8. - С. 17 - 19.

3. Панасюк, А.Л. Использование виноградных СО2-экстрактов в качестве природной биологически активной добавки при получении маргариновых эмуль-

сий/А.Л. Панасюк [и др.] // Пищевая промышленность. - 2015. - № 3. - С. 12 - 13.

4. Панасюк, А.Л. Переработка компонентов виноградной выжимки с применением экстракции диоксидом углерода/А.Л. Панасюк [и др.] // НапоТ. Технолот та 1нновац11. - 2014. - № 6. - С. 36 - 37.

5. Оганесянц, Л.А. Применения биологически активных добавок из вторичных ресурсов виноделия при получении маргариновых эмульсий/Л.А. Оганесянц [и др.]// НапоТ. Технологл та 1нновацл. -2015. - № 4. - С. 20 - 21.

6. Оганесянц, Л.А. Увеличение сроков годности масложировой продукции путем внесения СО2-экстрактов из различных видов сырья/Л.А. Оганесянц [и др.] // Пищевая промышленность: наука и технологии. - 2015. - № 2. - С. 78 - 82.

Использование СО2-экстрактов семян винограда и облепихи для стабилизации растительных масел при высокотемпературной обработке

Ключевые слова

антиоксидантные свойства; биологически активные соединения; виноградные семена; семена облепихи; термостатирование; СО2-экстракты

Реферат

Такие отходы виноградно-винодельческой отрасли, как семена винограда и облепихи, содержат широкий спектр ценных биологически активных веществ, которые можно использовать в масложировой промышленности в виде активной пищевой добавки. Целью данной работы являлось исследование возможности использования сверхкритических СО2-экстрактов семян винограда и облепихи в качестве нативной добавки к растительному маслу, увеличивающей его окислительную стабильность при многочасовом термостатировании, например, во фритюре. Проведены сравнительные исследования физико-химических показателей до- и сверхкритических СО2-экстрактов семян облепихи и винограда, а также определен ж2 ирнокислотный состав сверхкритических СО2-экстрактов из семян винограда и облепихи. Рафинированное дезодорированное подсолнечное масло с предварительно внесенными СО2-экстрактами подвергали термостатированию при температуре 180.185 °С в течение 9 ч. В ходе работы определены показатели окислительной порчи масел - кислотное, перекисное и анизидиновое числа, а также коэффициент экстинкции, характеризующий накопление в маслах диеновых соединений. Установлено, что нарастание перекисного числа происходит в течение первых 3 ч термостатирования, после чего наступает активное разрушение нестабильных первичных и накопление вторичных продуктов окисления - начинает интенсивно расти анизидиновое число. При этом анизидиновые числа в масле с добавлением СО2-экстрактов увеличиваются медленнее, чем в контрольном образце. Возрастание интенсивности полосы поглощения при длине волны 232 нм свидетельствует об увеличении содержания сопряженных диеновых хромофоров и коррелирует с показателями степени термического окисления жира. Величина коэффициента экстинкции для образцов с внесением СО2-экстрактов ниже, чем в контрольном образце. Лучшие результаты получены для образца с СО2-экстрактом семян облепихи, однако надо отметить, что стоимость семян облепихи гораздо выше стоимости виноградных семян. В целом наблюдается четкая тенденция повышения окислительной стабильности подсолнечного масла с вводом СО2-экстрактов, что позволяет рекомендовать их использование в качестве природной добавки антиоксидантного действия при воздействии высоких температур в течение длительного времени.

Авторы

Оганесянц Лев Арсенович, д-р техн. наук, профессор, академик РАН,

Панасюк Александр Львович, д-р техн. наук, профессор,

Кузьмина Елена Ивановна, канд. техн. наук,

Свиридов Дмитрий Александрович

ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой

промышленности, 119021, Москва, ул. Россолимо, д. 7,

[email protected]

Косцова Татьяна Евгеньевна

ВНИИ жиров (московский филиал), 109518, Москва, 1-й Грайвороновский проезд, д. 5а, [email protected]

Application of CO, Extract from Grape and Sea Buckthorn Seeds for Stabilization of Vegetable Oils During High-Temperature Processing

Key words

anti-oxidant properties; biologically active compounds; grape seeds; sea buckthorn seeds; thermal conditioning; C02-extracts

Abstracts

Wastes of the grape and vine-producing industry branch, such as grape and sea buckthorn seeds, contain a wide spectrum of valuable biologically active substances, which can be used in butter-oil production industry as active nutrition supplements. The purpose of this work consisted in research of possibility as for application of supercritical CO. extracts received from grape and sea buckthorn seeds as a native additive to vegetable oil enhancing its oxidation stability at multi-hour thermal processing, for example, in frying oil. Comparative studies of physical and chemical indices pre- and supercritical sea buckthorn and grape seeds' CO2 extracts are presented, as well as fat-acid composition of CO2 supercritical extracts received from grape and sea buckthorn seeds are identified. Refined sunflower oil with preliminary introduced CO. extracts was exposed to thermal conditioning at 180 - 185 °C temperature in the course of 9 hours. During work performance, there were defined indices of oxidation damage of oils - acidic, peroxide and anisidine values, as well as extinction coefficient characterizing accumulation of diene compounds in oils. It was determined that growth of the peroxide number occurs during the first 3 hours, after which active disintegration of unstable primary and accumulation of secondary oxidation products start, and intensive growth of anisidine number begins. In this connection, anidisine numbers in oil with addition of CO. extracts increase with the lower rates than in the control sample. Intensity growth of the absorption band at 232 nm wave length testifies about increase of conjugate diene chromophores content and correlates with the fat oxidation thermal oxidation degree. The value of extinction coefficient for samples with introduction of CO2 extracts is lower than in the control sample. The best results were obtained for the sample with sea buckthorn CO. extract, However, it is necessary to note that the cost of sea buckthorn seeds is much higher than the cost of grape seeds. As a general principle, the distinct tendency of sunflower oil oxidation capacity is observed while introducing CO. extracts that allows it to recommend their usage as a natural additive of anti-oxidant action at exposure to high temperatures during long period of time.

Authors

Oganesyants Lev Arsenovich, Doctor of Technical Science, Professor, Academician RAS,

Panasyuk Alexandr Lvovich, Doctor of Technical Science, Professor Kuzmina Elena Ivanovna, Candidate of Technical Science, Sviridov Dmitry Alexandrovich

Institute of Brewing, Nonalcoholic and Wine Industry, 7, Rossolimo St., Moscow, [email protected] Kostsova Tatyana Evgenyevna

Fat Institute (Moscow branch), 5A, 1st Grayvoronovsky Proezd, Moscow, 109518, [email protected]