Кинетика сорбции изомальта и выявление его положительных свойств Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ

КИНЕТИКА СОРБЦИИ ИЗОМАЛЬТА И ВЫЯВЛЕНИЕ ЕГО ПОЛОЖИТЕЛЬНЫХ СВОЙСТВ Баранов Б. А.1, Бондаренко Д. С.2

ЛИехеуетсИ ■

Бе^евупа кафедра ресторанного бизнеса, Российский экономический университет им. Г. В. Плеханова, г. Москва

Аннотация: доказано, что употребление легкоусвояемых углеводов снижает сопротивляемость организма к различным воздействиям окружающей среды и, как следствие, приводит к росту хронических и наследственных заболеваний. Перед учеными встала задача ограничения потребления продуктов, содержащих сахар, и поиска сахарозаменителей, не оказывающих пагубного влияния на организм человека. Поиск и изучение новых натуральных заменителей сахара, оказывающих положительное влияние на организм человека, является весьма актуальным вопросом. В статье рассмотрены и изложены в доступной форме некоторые аспекты получения, применения и сохранения одного из натуральных заменителей сахара

сорбции паров воды изомальтом и сахарозой.

Ключевые слова:

изомальтулоза, сахарный диабет, диетическое питание, инсулин, гликемический индекс,

В пищевой и медицинской промышленности сахар применяется с давних пор и является основным признанным подсластителем. Потребление большого количества легкоусвояемых углеводов, содержащихся в сахаре, как показывают современные исследования, приводит к развитию ряда заболеваний таких, как сахарный диабет, атеросклероз, ожирение, кариес зубов [1]. Актуальнейшей задачей перед исследователями стал поиск заменителей сахара без отрицательного влияния на организм. Изменение углеводного состава стандартных продуктов питания с целью замены сахарозы на сахара с низким гликемическим индексом, например, использование сахарозаменителей видится одним из лучших вариантов решения проблемы [5].

В качестве объекта исследования был выбран малоизученный сахарозаменитель двойной переработки сахарной свеклы - изомальт. Изомальт имеет низкий гликемический индекс - 2. Поэтому продукты на изомальте являются пригодными для питания людей, страдающих от сахарного диабета [4]. При употреблении продуктов с изомальтом в кровь человека не происходит выброса большого количества глюкозы и соответственно нет резких скачков уровня инсулина и сахара [3]. В отличие от привычного всем сахара, изомальт является диетическим и низкокалорийным продуктом. В 1 г изомальта содержится всего 2,4 ккал.

Экспериментальная часть

В ходе эксперимента была поставлена задача - определить сорбционное свойство изомальта и провести аналитическое сравнение с сахаразой, для выявления преимуществ изомальта. Во время сорбции происходит самопроизвольный процесс обмена ионов между сорбентом и раствором. Установление механизма кинетики сорбции является сложной задачей и требует учета всех факторов, влияющих на скорость обмена.

Для проведения нескольких измерений сорбционной емкости образцов изомальта при различных влажностях использовали набор эксикаторов. В каждом из них создавали и поддерживали постоянную влажность за счет растворов определенной плотности (табличные значения).

Для этого необходимо сделать навески по 3 г в каждый бюкс с помощью электронных весов. Затем навески продукта 3 г в стеклянных бюксах помещали в эксикаторы с различной относительной влажностью воздуха, создаваемой растворами КаБг, КЫ03, КБг, раствор поваренной соли и воды. Исследования проводили при 20° С. Адсорбцию определяли периодическим взвешиванием (каждые 30 минут) бюксов с навесками, отмечая прирост массы.

Обсуждение результатов

Методом сорбции была определена равновесная влажность изомальта. В ходе эксперимента были получены следующие данные (табл. 1).

КВг КЧ02 №Вг Н20

1 1,05 0,7 0,6 0,5 12,0

2 1,7 1,4 1 1 12,1

3 2,09 1,8 1 1 13,45

4 2,4 2,45 1,67 1,67 13,45

5 2,4 2,8 2 1,67 14,69

6 5,9 5,6 3,7 4,67 15,67

На рисунке 1 построена изотерма сорбции изомальта и для сравнения приведена изотерма сорбции сахарозы.

1,2

5 0,8

£ 0,6

5 0,4

0,2

4,7 4,8 5,6 5,9 15,67

Равновесная влажность,

Изомальт

•Сахароза

Ряд3

-Экспоненци альная (Изомальт)

-Экспоненци альная (Сахароза)

1

0

Рис. 1. Изотерма сорбции паров воды изомальтом и сахарозой

Изотерма сорбции является кривой, которая отражает зависимость равновесной концентрации сорбируемого твердым телом вещества от его концентрации (давления) в окружающей среде при любой постоянной температуре. Процесс выделения воды может наступить при незначительном повышении влажности (активности воды), например, в результате понижения температуры продукта, нарушении герметичности упаковки, неправильном хранении и т.п. Поглощение воды создает условия для разрыва водородных связей и делает молекулы аморфного вещества более подвижными, что, в конечном счете, приводит к переходу его из нестабильного аморфного состояния в стабильное - в кристаллическое.

В ходе исследования были получены следующие данные. Перекристаллизация, протекающая очень медленно при низкой влажности, ускоряется при более высокой. Выделение воды при хранении продукта может приводить к слипанию отдельных частиц, комкованию, спеканию порошков, развитию ферментативных и неферментативных реакций и другим нежелательным изменениям качества продукта. Из данных рисунка можно сделать вывод, что сахароза практически не сорбирует воду в интервале значений активности воды от 0 до 15,67 в отличие от изомальта. Таким, образом, высокую способность веществ удерживать воду при десорбции, даже при очень низких значениях активности воды, необходимо учитывать при производстве пищевых концентратов, поскольку в процессе хранения эти вещества способны выделять воду, что может привести к порче продукта.

На рисунке 2 представлен график сорбции паров воды изомальтом.

т, мин.

Рис. 2. Кинетика сорбции паров воды изомальтом

Равновесная влажность изомальта сохраняется в широком интервале относительной влажности паров различных веществ [2]. В результате мы можем отметить, что изомальт обладает большей сыпучестью и отсутствием эффекта комкования, что является важным для ряда технологических процессов, связаннных с ее дозированием при смешивании пищевых ингридиентов в сухом виде.

На рисунке 3 представлен график сорбции паров воды изомальтом.

Рис. 3. Кинетика сорбции паров веществ с различным показателем активности воды изомальтом

Можно сделать вывод, что продукты с одним изомальтом в качестве подсластителя будут храниться лучше при традиционной относительной влажности воздуха. Такие продукты следует рекомендовать для хранения в течение длительного времени, но только при условии относительной влажности воздуха не более 75%. При высоких значениях относительной влажности продукт с высоким содержанием изомальта будет иметь большую влагопоглотительную способность.

Заключение

Экспериментальным путем были найдены положительные свойства изомальта, по сравнению с сахарозой. Полученные значения активности воды растворов изомальта могут быть использованы для прогнозирования активности воды пищевых смесей. Известно, чем больше активность воды, тем меньше сроки хранения продуктов. Наибольшей способностью понижать активность воды при одинаковой массовой концентрации обладает изомальт. Таким образом, применение изомальта в продуктах для людей с заболеванием эндокринной системы носит носит положительный характер.

Литература

1. Берлинер М. А. Измерения влажности. Изд. перераб. и доп. М.: Энергия, 2011.

2. Волков М. А., Церевитинов О. Б., Михайлов В. Д. Равновесная влажность и термодинамические параметры сахара-песка. Сахарная промышленность, 2010.

3. Дорохович А. Н. Сахарозаменители нового поколения низкой калорийности / А. Н. Дорохович, В. В. Дорохович, Н. П. Лазоренко // Продукты & ингредиенты, 2011.

4. МитчеллХ. Сахарозаменители нового поколения. СПб. Профессия, 2010.

5. Нестерова А. В. Лечебное питание при сахарном диабете, 2009.