Разработка технологии фосфолипидно-минерального растительного комплекса Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

FOOD INDUSTRY

УДК 665.372

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ФОСФОЛИПИДНО-МИНЕРАЛЬНОГО РАСТИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА

Technology Development of the Phospholipide and Mineral Vegetational Complex

Попов В.Г., Кадочникова Г.Д., Ильиных Т.Ю., Белина С.А. Popov V.G., Kadochnikova G.D., Ilyinikh T.Yu, Belina S.A.

Ключевые слова:

рапсовый лецитин;

лекарственное

растительное сырье;

функциональный

продукт;

фосфолипидно-

минеральный

растительный

комплекс

Keywords:

rapeseed lecithin; medicinal plant raw materials; functional product; phos-pholipid-mineral plant complex

Реферат

В статье представлены результаты исследования физико-химических показателей рапсовых лецитинов, полученных из местного растительного сырья. В ходе исследования установлен групповой состав фосфолипидов. Предложен технологический режим получения обезжиренного лецитина.

Проведен сравнительный анализ технологических свойств рапсового лецитина, полученного из местного растительного сырья и сырья других отечественных производителей; установлено соответствие требованиям нормативных документов. Выявлено более значительное содержание фосфатидилхолинов, фосфатидидэта-ноламинов и суммы фосфатидилсерина и сфингомиелина, что повышает их физиологические и технологические свойства.

Показана перспективность использования рапсовых лецитинов в конструировании функциональных продуктов питания.

Разработана технология использования рапсовых лецитинов для создания фос-фолипидно-минерального растительного комплекса на основе порошкообразных концентратов ягод смородины и корневища сабельника болотного, раствора кальция хлорида и янтарной кислоты. Исследован химический состав биологически активных соединений концентратов растительного сырья, на основе которого определены количественные соотношения ингредиентов в соответствии с нормами суточного потребления при однократном употреблении 10-15 г в составе продукта.

Предложена технология получения фосфолипидно-минерального растительного комплекса, исследованы его органолептические и физико-химические показатели. С учетом химического состава нутриентов предложено использовать фосфолипид-но-минеральный растительный комплекс в конструировании хлебобулочных и мясных продуктов с антиоксидантными и иммуномодулирующими свойствами.

Abstract

The article considers the urgent issues of expanding the functional food products assortment based on the use of plant rapeseed lecithin within the phospholipid and mineral vegetational complex.

The authors studied the physical and chemical parameters of rapeseed lecithin obtained from the local plant raw materials, established the phospholipids group composition, and theorized a technological regimen for the non-fat lecithin production. The researchers run a comparative technological properties analysis of the rapeseed lecithin obtained from the local plant raw materials and raw materials of other domestic producers, and revealed regulatory compliance with the requirements. They also revealed more

Попов В.Г., Кадочникова Г.Д., Ильиных Т.Ю., Белина С.А. Разработка технологии фосфолипидно-минерального растительного комплекса // Индустрия питания|Food Industry. 2017. № 4. С. 38-44.

significant amount of phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine and the sum of phosphatidylserine and sphingomyelin, that increased its physiological and technological properties. The article shows the prospects of using rapeseed lecithin in the design of functional food products.

The authors developed a technology for the use of rapeseed lecithin in the phospholipid and mineral vegetational complex production based on the powder currant berries concentrates and swamp saber rhizomes, calcium chloride and succinic acid solution. They studied chemical composition of biologically active compounds of the plant raw material concentrates and determined on its basis the quantitative ratios of the ingredients in accordance with the daily intake norms with a single use of 10-15 g in the product.

The researchers offered technology for obtaining a phospholipid and mineral vegetational complex, studied organoleptic and physical and chemical indicators of the complex. There is an offer to use a phospholipid and mineral vegetational complex based on the chemical composition of nutrients in the production of bakery and meat products with antioxidant and immunomodulation properties.

На современном этапе развития системы здорового питания населения в России активно применяются новые технологии производства пищевых продуктов с функциональными свойствами. Широкий ассортимент функциональных продуктов питания различной физиологической направленности обусловлен химическим составом биологически активных добавок к пище, среди которых перспективным является использование фосфолипидов в качестве функциональной добавки.

Растительные лецитины уникальны по своим свойствам повышения физиологической активности и широкому спектру технологических свойств. В составе пищевых продуктов растительные лецитины благодаря особенностям их состава и структуры молекулы существенно улучшают органолептические и физико-химические показатели качества. Широкое использование растительных лецитинов в технологии продуктов питания обусловлено эмульгирующими, влагоудерживающими, антиоксидантными и другими их свойствами [8].

Следует отметить, что преобладание одних свойств лецитина над другими зависит от многих факторов:

• химического состава лецитина;

• взаимодействия с другими биологически активными веществами;

• технологии пищевого продукта и др. [2].

Перспективным направлением разработки

функциональных продуктов питания является использование в составе функциональных добавок комплексных соединений, состоящих из лецитинов и лекарственного растительного сырья, содержащего флавоноиды, токоферолы, ка-ротиноиды, аскорбиновую кислоту и др. Фосфо-липиды усиливают антиоксидантную активность природных фенольных соединений, образуя с

ними синергетический комплекс, что приводит к подавлению реакций перекисного окисления, дезактивации ионов тяжелых металлов как инициаторов окисления, увеличению срока хранения продукта [3; 7].

С учетом изложенного выше актуальным направлением признана разработка технологии комплексных биологически активных добавок на основе растительного лецитина и местного лекарственного растительного сырья, физиологические и технологические эффекты которых могут быть более выражены в сравнении с их раздельным применением.

В настоящее время в России на масложировых предприятиях производят растительные лецитины трех видов: подсолнечные, соевые и рапсовые. Наиболее изучены физико-химические, ор-ганолептические показатели и технологические свойства подсолнечных и соевых лецитинов, полученных из растительного сырья, произрастающего на юге России. В единичных работах приводится сравнительный анализ физико-химических и технологических свойств рапсового и подсолнечного лецитина [1; 4; 9].

Рапсовые лецитины по сравнению с подсолнечными обладают большей устойчивостью к окислению за счет высокого содержания в их составе олеиновой кислоты (69 %) в отличие от подсолнечных лецитинов, в которых ее содержание ниже в 2,5-3 раза. Для рапсовых лецитинов характерна также более высокая эмульгирующая и водоудерживающая способность, что является перспективным фактором для конструирования сложных структурированных пищевых систем [3].

Данные, характеризующие технологические свойства рапсовых лецитинов, получаемых на предприятиях северных регионов России, практически отсутствуют.

Цель исследования - обоснование технологии и рецептуры фосфолипидно-минерального растительного комплекса на основе арктического растительного сырья. Материалы и методы исследования В качестве объектов исследования были выбраны: жидкий рапсовый лецитин (экспериментальная партия), полученный при переработке местного растительного сырья на предприятии ООО «Заводоуковский маслозавод»; свежая ягода черной смородины;корневище сабельника болотного; 10 %-ный водный раствор хлорида кальция и янтарная кислота.

В ходе эксперимента количество органических веществ и минеральных элементов определяли стандартными методами: мышьяк - по ГОСТ 51766-2001; ртуть - по ГОСТ 26927-86; магний - по ГОСТ 23268.5-78; в- каротин - по ГОСТ Р 54058-2010; фосфор - по ГОСТ 30615-99; витамина С - по ГОСТ 24556-89; калий - по ГОСТ 20851.3-93; свинец - по ГОСТ 26932-86); витамин В, - по ГОСТ 25999-83;

кальций - по ГОСТ 23268.5-78; железо - по ГОСТ 26928-86. Физико-химические и органолептические показатели качества жидких рапсовых лецитинов, а также показатели безопасности обезжиренного рапсового лецитина определяли по ГОСТ 32052-2013. Групповой состав жидких рапсовых лецитинов определяли методом тонкослойной хроматографии [5]. Результаты исследования и их обсуждение По органолептическим показателям жидкие лецитины, полученные при переработке местного растительного сырья на предприятии ООО «Заводоуковский маслозавод», соответствуют требованиям ГОСТ 32052-2013: консистенция -однородная вязкая; цвет - коричневый; запах и вкус - характерные для сырья (масло рапсовое), из которого получены.

В рапсовом масле в среднем содержится 1,0-1,8 % лецитинов, показатели их качества и безопасности находятся в широком интервале значений в зависимости от производителя. В связи с этим возникла необходимость исследовать физико-химические свойства лецитинов из местного растительного сырья. В жидких рапсо-

Таблица 1

Физико-химическим показатели качества рапсовых лецитинов

Содержание рапсового лецитина

Ферментный препарат в мес растит сы :тном пельном рье ГОСТ 32052-2013

Массовая доля влаги и летучих веществ, % 0,4- -0,5 0,3-0,5 Не более 1,0

Массовая доля веществ, не растворимых в ацетоне, % 61,3- -62,7 56,3-61,4 Не менее 60,0

Массовая доля веществ, не растворимых в толуоле, % 0,5- -0,7 0,8-1,5 Не более 0,3

Кислотное число, мг КОН/г 5,2- -6,8 10,8-23,6 Не более 36,0

Перекисное число, ммоль/кг активного кислорода 2,1- -3,9 1,2-4,3 Не более 10,0

Индивидуальные группы фосфолипидов Содержание фосфолипидов, в рапсовом лецитине, %

Местное растительное сырье Сырье, применяемое отечественными предприятими [1]

Фосфатидилхолины 38,4 25,3

Лизофосфатидилхолины 6,3 -

Фосфатидидэтаноламины 21,3 13,9

Фосфатидилсерины - 10,8

Фосфатидилсерины + сфингомиелины 24,5 -

Фосфатидные и полифосфатидные кислоты 9,8 23,8

Таблица 2

Групповой состав рапсовых лецитинов, в среднем

вых лецитинах определяли физико-химические показатели и групповой состав. Полученные данные приведены в табл. 1 и 2.

Результаты исследования рапсового лецитина из местного растительного сырья свидетельствуют о его соответствии требованиям нормативных документов, а по большинству показателей качества даже превосходят образцы отечественных производителей. Также было выявлено большее содержание фосфатидилхоли-нов, фосфатидидэтаноламинов и суммы фосфа-тидилсерина и сфингомиелина, что повышает их физиологические и технологические свойства. Жидкий рапсовый лецитин содержит до 40 % смеси рапсового масла, воды и летучих соединений, которые снижают его качество. Обезжиривание растительных лецитинов осуществляют прямой экстракцией этиловым спиртом или ацетоном (ГОСТ 2603-79). Исследован выход обезжиренного лецитина (% к массе) в зависимости от температуры экстракции при оптимальном соотношении субстрат : ацетон 1:12 [1].

В таблице 3 приведены данные, характеризующие режим получения обезжиренного лецитина с высоким содержанием фосфолипидов (97,2 %): температура - 65 °С; время фракционирования -13-15 мин. Сухой порошкообразный концентрат растительного сырья получают методом электродиализа с последующей сублимационной сушкой [10; 11].

Показатели безопасности обезжиренного рапсового лецитина соответствуют нормативным документам (табл. 4).

Выявлено снижение титруемой кислотности обезжиренного рапсового лецитина в среднем на 20-40 %, в градусах:

Жидкий рапсовый лецитин..................5,2-6,8

Обезжиренный лецитин.....................4,2-4,4

ФМРК:

с концентратом ягод смородины..........9,6-10,3

с концентратом корневища сабельника .. 7,8-8,4 Для улучшения функциональных и технологических свойств обезжиренного рапсового лецитина актуальным направлением является получение комплексного соединения его с биологически активными веществами растительного сырья, преимущественно произрастающего в Арктических широтах.

Технология получения фосфолипидно-мине-рального растительного комплекса (ФМРК) заключается в диспергировании обезжиренного лецитина в растворе хлорида кальция при температуре 65 °С, последовательном вводе янтарной кислоты и концентрата растительного сырья в определенном соотношении и экспозиции полученной смеси при интенсивном перемешивании (2500 об./мин) в течение 10-12 мин, последующей полировочной фильтрации, сублимационной сушке, измельчении высушенного продукта до размера частиц не более 15 мкм.

Количественные соотношения ингредиентов определялись средневзвешенными суточными нормами потребления нутриентов для взрослого человека согласно [6] (табл. 5).

Полученный быстрорастворимый порошок ФМРК с концентратом ягод смородины имеет

Таблица 3

Содержание суммы фосфолипидов в обезжиренном лецитине в зависимости от температуры

Соотношение субстрат : ацетон, г Температура, °С Масса жидкого рапсового лецитина, г Масса остатка, не растворимого в ацетоне, % Содержание суммы фосфолипидов, %

1:12 0 43, 0 62,7 26,9

1:12 25 43,0 25,3 39,3

1:12 55 43,0 23,3 69,3

1:12 65 43,0 20,9 97,2

Таблица 4

Показатели безопасности обезжиренного рапсового лецитина

Показатель Допустимый уровень, мг/кг Результат исследований, мг/кг

Мышьяк Не более 0,1 Менее 0,02

Свинец Не более 0,1 Менее 0,01

Ртуть Не более 0,05 Менее 0,003

ФМРК Фосфолипиды Концентрат корневища сабельника Концентрат ягод смородины Янтарная кислота Кальция хлорид

Состав 1 40,0 53,0 - 5,0 2,0

Состав 2 60,0 - 33,0 5,0 2,0

Таблица 6

Рекомендуемое соотношение ингредиентов, % от общей массы

Нутриенты ФМРК с ягодами смородины Норма потребления в сутки, мг [6] Доля суточной нормы, %

Фосфолипиды 3300,0 7000,0 47,1

Янтарная кислота 500,0 2000,0 25,0

Витамин С 34,5 70,0 49,3

Витамин Вт 0,2 1.5 13,2

Са 222,8 1000,0 22,3

К 213,5 2500,0 9,7

Fe 0,9 10,0 9,0

Мд 19,9 400,0 4,9

Таблица 7

Содержание биологически активных нутриентов в ФМРК с концентратом из корневища сабельника болотного, мг/10 г

Нутриенты ФМРК с корневищем сабельника болотного Норма потребления в сутки, мг [6] Доля суточной нормы, %

Фосфолипиды 4 000,0 7 000,0 75,7

Янтарная кислота 0,5 200,0 25,0

Витамин С 8,5 70,0 12,2

Каротин 0,9 1,5 18,0

Са 747,4 1 000,0 74,4

К 496 25 000,0 19,8

Мд 239 400,0 59,7

Fe 1,6 10,0 16,0

темно-вишневый цвет, запах смородины, кисловатый вкус. Порошок ФМРК с концентратом корневища сабельника имеет коричневый цвет, запах корневища, кисловатый вкус с горьковатым послевкусием.

Однократный прием ФМРК в составе продукта равен 10-15 г, что позволяет восполнить рацион биологически активными нутриентами различной физиологической направленности (табл. 6 и 7).

Выводы

Полученные ФМРК с концентратами корневища сабельника и ягод смородины можно широко использовать при производстве хлебобулочных изделий, мясной и кулинарной продукции для населения, преимущественно занятого тяжелым физическим трудом, особенно проживающего в экстремальных условиях Арктики и Субарктики,

где наблюдается значительный дефицит минеральных веществ в рационах питания. Нутриен-ты ФМРК оказывают влияние на коллоидные свойства, обусловливающие формирование консистенции, присущей конкретному продукту, обеспечивают улучшение его антиоксидантных и иммуномодулирующих свойств.

Библиографический список

1. Белина Н.Н., Герасименко Е.О., Бутина Е.А., Спильник Е.П. Разработка технологии получения модифицированных лецитинов // Научный журнал КубГАУ. 2013. № 91(07). С. 51-57.

2. Ильинова С.А., Брикота Т.Б., Монахова Н.А., Петракова В.В Применение биологически активных добавок в молочной промышленности // Известия вузов. Пищевая технология. 2008. № 5. С. 17-21.

3. Корнен Н.Н. Технологические свойства растительных фосфоли-пидных комплексов // Новые технологии (Майкоп). 2012. № 4. С. 12-14.

4. Корнен Н.Н., Шахрай Т.А., Лукьяненко М.В., Лисовая Е.В. Сравнительная оценка технологических свойств лецитинов подсолнечных и рапсовых масел//Инновационные пищевые технологии в области хранения и переработки сельскохозяйственного сырья: фундаментальные и прикладные аспекты: материалы VI Междунар. науч. практ. конф. (Анапа, 26-28 мая 2016 г.) / под общ. ред. Е.П. Викторовой. Анапа, 2016. С. 176-181.

5. Медицинские лабораторные технологии: справочник / под ред. проф. В.С. Карпищенко. СПб.: Интермедика, 2002. 600 с.

6. Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации: метод. рекомендации. МР 2. 3.1.2432-08 (утв. Главным государственным санитарным врачом, руковолителем Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека Г.Г. Онищенко 18 декабря 2008 г.

7. Сторожок Н.М., Пирогов Н.О., Храпова Н.Г. Кинетика и механизм взаимодействия а-токофероксильных радикалов с ненасыщенными жирными кислотами и фосфолипидами // Биоантиокси-дант: сб. ст. Тюмень, 1997. С. 26-28.

8. Тимофеенко Т.И., Артеменко И.П., Корнева Е.П. Фосфолипид-ные продукты функционального назначения. Краснодар: Изд-во КубГТУ, 2002. 210 с.

9. Шахрай Т.А. Разработка технологии и рецептур устойчивых к окислению фосфолипидных продуктов диетического и лечебно-профилактического назначения: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Краснодар, 1999.

10. Popov V. G., Khabarov S. N., Kadochnikova G. D. Poznyakovsky V. M. Improvement of the Methods of Extraction of Plant Raw Materials // International Journal of Applied Engineering Research. ISSN 0973-4562. 2017. Vol. 12, Nо. 15. P. 5421-5429.

11. Johnson L.J., Meacham S.L., Kruskall L.J. The antioxidants - vitamin C, vitamin E, selenium, and carotenoids // Agromedicine. 2003. Vol. 9. P. 65-82.

Bibliography

1. Belina N.N., Gerasimenko E.O., Butina E.A., Spil'nik E.P. Razrabotka tehnologii poluchenija modificirovannyh lecitinov // Nauchnyj zhur-nal KubGAU. 2013. № 91(07). S. 51-57.

2. Il'inova S.A., Brikota T.B., Monahova N.A., Petrakova V.V Primene-nie biologicheski aktivnyh dobavok v molochnoj promyshlennosti // Izvestija vuzov. Pishhevaja tehnologija. 2008. № 5. S. 17-21.

3. Kornen N.N. Tehnologicheskie svojstva rastitel'nyh fosfolipidnyh kompleksov // Novye tehnologii (Majkop). 2012. № 4. S. 12-14.

4. Kornen N.N., Shahraj T.A., Luk'janenko M.V., Lisovaja E.V. Sravni-tel'naja ocenka tehnologicheskih svojstv lecitinov podsolnechnyh i rapsovyh masel//Innovacionnye pishhevye tehnologii v oblasti hranenija i pererabotki sel'skohozjajstvennogo syr'ja: fundamen-tal'nye i prikladnye aspekty: materialy VI Mezhdunar. nauch. prakt. konf. (Anapa, 26-28 maja 2016 g.) / pod obshh. red. E.P. Viktorovoj. Anapa, 2016. S. 176-181.

5. Medicinskie laboratornye tehnologii: spravochnik / pod red. prof. V.S. Karpishhenko. SPb.: Intermedika, 2002. 600 s.

6. Normy fiziologicheskih potrebnostej v jenergii i pishhevyh vesh-hestvah dlja razlichnyh grupp naselenija Rossijskoj Federacii: metod. rekomendacii. MR 2. 3.1.2432-08 (utv. Glavnym gosudarst-vennym sanitarnym vrachom, rukovolitelem Federal'noj sluzhby po nadzoru v sfere zashhity prav potrebitelej i blagopoluchija chelove-ka G.G. Onishhenko 18 dekabrja 2008 g.

7. Storozhok N.M., Pirogov N.O., Hrapova N.G. Kinetika i mehanizm vzaimodejstvija a-tokoferoksil'nyh radikalov s nenasyshhennymi zhirnymi kislotami i fosfolipidami // Bioantioksidant: sb. st. Tju-men', 1997. S. 26-28.

8. Timofeenko T.I., Artemenko I.P., Korneva E.P. Fosfolipidnye produk-ty funkcional'nogo naznachenija. Krasnodar: Izd-vo KubGTU, 2002. 210 s.

9. Shahraj T.A. Razrabotka tehnologii i receptur ustojchivyh k okislen-iju fosfolipidnyh produktov dieticheskogo i lechebno-profilaktich-eskogo naznachenija: avtoref. dis. ... kand. tehn. nauk. Krasnodar, 1999.

10. Popov V. G., Khabarov S. N., Kadochnikova G. D. Poznyakovsky V. M. Improvement of the Methods of Extraction of Plant Raw Materials // International Journal of Applied Engineering Research. ISSN 0973-4562. 2017. Vol. 12, No. 15. P. 5421-5429.

11. Johnson L.J., Meacham S.L., Kruskall L.J. The antioxidants - vitamin C, vitamin E, selenium, and carotenoids // Agromedicine. 2003. Vol. 9. P. 65-82.

FOOD INDUSTRY

Попов

Владимир Григорьевич

Popov

Vladimir Grigorievich

Тел./Phone: (3452) 28-36-05 E-mail: [email protected]

Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой товароведения и технологии продуктов питания Тюменский индустриальный университет 625000, РФ, г. Тюмень, ул. Володарского, 38

Doctor of Technical Sciences, Head of Commodity Science

and Food Technology Department

Tyumen Industrial University

625000, Russia, Tyumen, Volodarsky St., 38

Кадочникова Галина Дементьевна

Kadochnikova Galina Dementevna

Тел./Phone: (3452) 28-36-05 E-mail: [email protected]

Доктор биологических наук, профессор кафедры товароведения и технологии продуктов питания Тюменский индустриальный университет 625000, РФ, г. Тюмень, ул. Володарского, 38

Doctor of Biological Sciences, Professor of the Department of Commodity Science and Food Technology Tyumen Industrial University 625000, Russia, Tyumen, Volodarsky St., 38

Ильиных Татьяна Юрьевна

Ilyinikh

Tatyana Yuryevna

Тел./Phone: (3452)20-23-68 E-mail: [email protected]

Кандидат биологических наук, старший преподаватель кафедры биохимии Тюменский государственный медицинский университет 623023, РФ, г. Тюмень, ул. Одесская, 54

Candidate of Biological Sciences, senior lecturer ofthe Department of Biochemistry Tyumen State Medical University 623023, Russia Tyumen, Odessa St., 54

Белина

Светлана Александровна

Belina

Svetlana Aleksandrovna

Тел./Phone: (3452) 28-36-05 E-mail: [email protected]

Ассистент кафедры товароведения и технологии продуктов питания Тюменский индустриальный университет 625000, РФ, г. Тюмень, ул. Володарского, 38

Assistant ofthe Department of Commodity Science and Food Technology

Tyumen Industrial University

625000, Russia, Tyumen, Volodarsky St., 38