CC BY
31
678.01.536.6.001.5
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БЕЛКОВО-ПОЛИСАХАРИДНОЙ СИСТЕМЫ МЕТОДОМ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ СКАНИРУЮЩЕЙ КАЛОРИМЕТРИИ
\
Н.А. БУГАЕЦ, М.Ю. ТАМОВА, Л.В. БОРОВСКАЯ,
О.П. МИРОНОВА
Кубанский государственный технологический университет
Получение структурообразователей, обладающих широким спектром технологических свойств (высокие желирующая, влагосвязывающая, эмульсионная способности и др.) и высокой эффективностью действия считается перспективным при разработке формованных и эмульсионных продуктов питания.
Действенными признаны методы регулирования функциональных свойств структурообразователей, основанные на совместном использовании белков и полисахаридов'^]. В работе [2] обоснована эффективность совместного применения в качестве эмульгатора и загустителя полисахаридов катионного типа - хито-зана и анионного типа - агара.
С целью получения композиционного структурооб-разователя с улучшенными технологическими свойствами нами изучена возможность совместного использования высокомолекулярных соединений, имеющих свойства полиамфолитов (желатин) и обладающих свойствами поликислот (пектин).
При различных значениях pH определены вязкостные характеристики пектиновых и желатиновых растворов, а также растворов с их совместным присутствием при различных соотношениях (значение изоэлек-трической точки для используемого образца желатина составило 7,0).
Установлено, что при pH ог 5 до 6 в системе пектин-желатин наблюдается наибольшее значение относительной вязкости раствора, причем налицо синергетический эффект: суммарное значение вязкости раствора, в котором одновременно присутствуют эти два стру ктуро о бразо вате ля, примерно на 15-20% больше суммы значений вязкостей отдельно взятых растворов пектина и желатина.
Объясняется это, скорее всего, тем, что в указанном диапазоне pH молекулы белка и полисахарида, обладая противоположными по знаку суммарными зарядами, вследствие сил электростатического взаимодействия
образуют дополнительные ионные и водородные связи, изучение энергетики которых позволит объяснить поведение исследуемых белково-полисахаридных дисперсий.
Известно, что метод дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) позволяет определить изменение водосвязывающей способности полимеров [3], поэтому мы изучили состояние свободной и связанной воды в растворах пектина, желатина, а также при совместном присутствии в системе этих
структурообразователей.
Использовались субстраты, состоящие из ацетатного буфера pH 5,0 (СН3СООН + КаОН): с пектином - образец 1; со смесью пектина и желатина в соотношениях 1,8 : 0,2; 1,6 : 0,4; 1,4 : 0,6 (так как при этих соотношениях установлен максимальный синергетический эффект) - образцы 2, 3,4; с желатином - образец 5.
Исследования проводили на дифференциально-ска-нирующем микрокалориметре ДСМ-2М. Образцы охлаждались в режиме сканирования со скоростью 16 град/мин до -30°С, а затем нагревались со скоростью сканирования 8 град/мин до 150°С,
При охлаждении образцов до -30°С в твердую фазу переходит только вода, находящаяся в свободном состоянии. Представленные на рисунке эндограммы образцов позволяют рассчитать количество тепла, поглощенного при плавлении твердой фазы. Вода, включенная в гидратные оболочки противоионов и фиксированных групп, является связанной и не замерзает при условиях, оговоренных выше [4]. ■
Термодинамические характеристики образцов приведены в таблице.
Эндограммы, полученные методом ДСК, отражают фазовый переход свободной влаги системы во время сканирования. Анализ процесса фазового перехода показал, что пики эндограмм представляют собой инте-
Таблица
№ образца Конформационное состояние систем Температурный интервал фазового перехода свободной влаги 7\, °С Интегральная теплота плавления ДЯь кДж/кг АН конформационного перехода, кДж/кг Т конформационного перехода, °С
I Золь -18 ... +8 205,68 - -
2 » -18 ... +2 183.38 - -
3 » -18 ... 0 183,77 - -
4 » -18...0 135,63 - -
5 Гель -18 ... 0 119,57 120,07 41 ->
г
5-6,2003 i.6.001.5
рые свя-5ъяснить аридных
анирую-сгь изме-еров [3], мзанной при со-этих
цетатно-юм-об-мпениях ютноше-ский эф-ц5.
шю-ска-шцы ох-)СТЬЮ 16 соростью
дую фазу
(ДНОМ со-
шы об-га, погло-вклкяен-фиксиро-ззает при
зцов при-
яражают !ВО время юхода позой инте-
Таблица
[ационного ада, СС
ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 5-6, 2003
113
/Л I/ г
//' ! ^
// Ж'"
//л /?( U ! \
1 :/ и ! 1
1 \ V—
о о
2 Т5 С
/ Л \
I /11
/ /
/ /
/ /
/'
240 250 260 270 280 290 300 240 250 260 270 280 2Э0 300
гральную теплоту плавления, включающую пик плавления эвтектики и ликвидуса.
В образцах 1 и 2 твердая фаза расплавлялась в интервале температур -18 ... +8 °С, что говорит о нарушении гидрофильных взаимодействий. В образце 2 энтальпия плавления имеет меньшее значение по сравнению с образцом 1 (чистый пектин), поскольку, скорее всего, возникновение новых связей между пектином и желатином приводит к уменьшению гидрофильных центров, которые участвуют в образовании гидрофильного взаимодействия, за счет блокирования полярных группировок в результате взаимодействия. В образцах 3 и 4 плавление твердой фазы заканчивалось при температуре плавления льда.
В образцах 1-4 после 41°С наблюдалось сильное отклонение базовой линии, что говорит о росте теплоемкости системы и, как следствие, энтропии.
В образце 5 наблюдался еще один эндотермический пик с температурой плавления от 41°С и выше и энтальпией перехода 120,07 кДж/кг. что свидетельствует о привлечении энергии, которая направлена на конфор-мационный переход системы из связнодисперсной в
свободно-дисперсную. ,
Из полученных результатов видно, что в образце 3 система обладала наибольшей влагоудерживающей способностью, так как в этом случае интегральная теплота плавления была наибольшей при температуре таяния льда.
Результат исследований дает основание предположить, что желатин и пектин при определенных соотношениях образуют систему, прочно удерживающую воду за счет возникновения межмолекулярных взаимодействий между растворителем, гидрофильными группами пектина и полярными группами желатина.
ЛИТЕРАТУРА
1. Толстогузов В.Б. Искусственные продукты питания. - М.: Наука, 1978.
2. Богданов В.Д., Сафронова Т.М. Структурообразователи и рыбные композиции. - М.: ВНИРО, 1993.
3. Брык М/Г., Заболоцкий В.И., Атаманенко И.Д., Дворкина Г. А. /'/Химия и технология воды. - 1989. - 11. -№ 6. - С. 491.
4. Вода в пищевых продуктах / Под ред. Р.Б. Дакуорта. - М.: Пищевая пром-сть, 1980.
Кафедра технологии и организации питания
Поступила 02.03.03 г. ■, г . ■
66.015.23.665.103.001.57
НЕСТАЦИОНАРНАЯМАССОПЕРЕДА ЧА ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ ЧЕРЕДОВАНИИ ЗОН ЭКСТРАКЦИИ, СТОКА И ВЫДЕРЖКИ МАТЕРИАЛА
К.Н. ЦЕБРЕНКО, Е.Н. КОНСТАНТИНОВ
Кубанский государственный технологический университет
Современные экстракционные установки, используемые в масложировой промышленности, работают по принципу7 противоточного много ступенчатого процесса экстракции. Достичь чистого противотока не удается из-за влияния обратного перемешивания [1]. Одним из способов уменьшения продольного перемешивания является организация стока жидкой фазы из материала.
При организации зон стока жидкой фазы наряду с уменьшением продольного перемешивания имеет место увеличение интенсивности массопередачи после стока за счет выравнивая профиля концентрации в частице материала в период стога. Причем второй эффект
зависит также от времени выдержки материла после стока. Для использования схемы экстракции масла со стоком и выдержкой материала исследованы гидродинамика стока растворителя и особенности массопередачи при выдержке материала.
Нами проведено экспериментальное и теоретическое изучение динамики стока жидкой фазы из крупки подсолнечного жмыха. В основу теории положены закономерности стекания пленки жидкости. По опытным данным проведена идентификация модели. Получено уравнение для расчета количества стекающей масляной мисцеллы из слоя крупки подсолнечного жмыха при известном времени стока, которое определяется величиной зоны стока и заданной высотой слоя материала:: ' •
