CC BY
86
ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ
Сверхкритические технологии
в пищевой промышленности
И.Ю.Попова, О.П.Сенчило
ООО «Научно-исследовательский центр экологических ресурсов» («ГОРО»)
В мире растет обеспокоенность общественности по поводу факторов, угрожающих здоровью, состоянию окружающей среды и безопасности, связанных с применением органических растворителей при производстве и обработке пищевых продуктов и с допустимым уровнем загрязнения растворителем конечных продуктов. Высокая стоимость органических растворителей и возрастающее ужесточение законодательства по защите окружающей среды вместе с новыми требованиями медицинской и пищевой промышленности к сырьевым продуктам, предусматривающими их сверхчистоту и высокую прибыльность, выявили необходимость разработки новых чистых технологий производства пищевых продуктов. Сверхкритическая флюидная экстракция с использованием диоксида углерода (СО2) в качестве растворителя оказалась хорошей альтернативой применению химических растворителей. В течение трех последних десятилетий сверхкритический СО2 применялся для экстракции и извлечения ценных веществ из натуральных продуктов [1].
Так как СО2 нетоксичен, сверхкритическая СО2-экстракция является технологией, подходящей для применения в пищевой промышленности. Сверхкритические флюидные экстракции в области пищевой промышленности применяли для работы с широким рядом разнообразных целевых веществ и сырьевых матриц. Примеры включают экстракцию микотоксинов трихотеци-на из пшеницы и жира из мясных продуктов [2]. Также проводили исследования по экстрагированию целевых веществ из хмеля, кофе, чая, табака и специй. Посредством применения сверхкритических флюидов из натурального сырья успешно экстрагировали ароматизаторы и ароматические эссенции.
Экстракция с суперкритическими флюидами (СКФ) - это операционная единица, которую можно использовать в многообразии применений, среди которых экстракция и фракционирование пищевых жиров и масел, очищение твердых матриксов, сепарация токоферолов и других антиокси-
дантов, очистка травных медицинских препаратов и пищевых продуктов от пестицидов, детоксификации моллюсков [3].
СКФ-экстракция доказала свою эффективность в сепарации эфирных масел и их производных для использования в пищевой, косметической, фармацевтической и других отраслях, давая высококачественные эфирные масла с коммерчески более удовлетворительным составом [3].
Связь высокого уровня холестерина в крови с сердечными заболеваниями или раком является мотивирующим фактором в недавних работах по сокращению уровня холестерина в продуктах питания (мясо, молочные продукты и яйца). Холестерин растворяется в суперкритический СО2, это указывает на огромный потенциал СКФ-эк-стракции в восстановлении мясных продуктов с приемлемым содержанием холестерина и жиров [1, 2].
Использование суперкритических флюидов в экструзионной переработке - новый процесс в этой области. Экструзия - универсальный и перспективный технологический процесс переработки пищевого сырья (в основном зернового и зерноподобного). Обычно экструзия является низковлажным, высокотемпературным процессом, который ограничивает использование жарочувствительных ингредиентов. Вода является как «пластификатором» для расплавления, так и «раздувающим агентом» для расширения. Продукт расширяется путем неуправляемого фазового изменения, и процесс может оказаться дорогостоящим [4].
Запатентованный процесс суперкритической флюидной экструзии расширяет пищевую массу или тесто, применяя вместо пара суперкритический диоксид углерода, что позволяет использовать молочные ингредиенты и жаро-чувствительные вкусовые добавки. Это расширение может произойти при температурах ниже, чем те, что используются в традиционных процессах экструзии, открывая новые возможности для пищевых ингредиентов, основанных на молоке. Например, путем изменения свойств сывороточных бел-
ков производители могут улучшить сенсорные характеристики прессованных продуктов. Протеин, кальций и термочувствительные витамины могут добавляться прямо в продукты при помощи суперкритической флюидной экструзии, повышая их питательную ценность и делая продукты настолько насыщенными в плане вкуса и аромата, насколько это только возможно [5].
Суперкритическая флюидная экстру-зионная переработка создает сложную пористую внутреннюю структуру и гладкую плотную поверхность, открывая возможности для создания нового продукта, такого как хлопья, готовые к употреблению, которые остаются хрустящими в молоке, более хрустящие воздушные закуски и легкие воздушные вафли. Тесты показали, что продукты, расширенные путем суперкритической флюидной экструзии, дольше остаются хрустящими благодаря абсорбции меньшего количества жидкости [4, 5].
Каротиноиды представляют интерес в области пищевых технологий в силу своих питательных, фармакологических и пигментных свойств. Олеорезин паприки (красного перца) недавно был выпущен на рынок и имеет одну из самых высоких концентраций каро-тиноидных пигментов среди продуктов, полученных из натуральных источников. Основные красные кароти-ноиды - это капсаицин и капсорубин, характеризующиеся пентагональными кольцевыми структурами [6].
Липофилическая природа каротино-идов делает СКФ теоретической альтернативой традиционным методам экстракции с растворителями. Одно из преимуществ, которое дает применение суперкритического СО2 по сравнению с традиционной экстракцией с использованием органического растворителя - это то, что ее проводят при низкой температуре, позволяя сократить потерю каротиноидов из-за термодеградации [7]. Другое преимущество состоит в том, что устраняется необходимость в органических растворителях, и диоксид углерода после декомпрессии и изоляции может быть собран и повторно использован, таким образом снижая загрязнение окружающей среды. Вдобавок, устраняя органические растворители из этого процесса, экстрагированное соединение может быть пригодно для прямого потребления человеком.
Повышенный интерес к «натуральным» продуктам требует натуральных антиоксидантных веществ для замены обычных антиоксидантов в пищевых продуктах.
Розмарин как опция хорошо известен своими сильными антиоксидант-ными свойствами. Розмарин традици-
ENGINEERING AND TECHNOLOGY
онно применяли в пище из-за приятного вкуса и аромата. Натуральные розмариновые антиоксиданты в основном используются в жирах, маслах, жиросодержащих продуктах питания и пигментах, чтобы предотвратить их окисление и порчу. Это натуральный и нетоксичный продукт, не обладающий побочными эффектами, подобно другим синтетическим антиоксидантам, таким как бутилгидроксианизол (БГА), бутилгидрокситолуол (БГТ), трибутилгидрохинон (ТБГХ); антиок-сидантная способность натуральных продуктов в 2-4 раза сильнее, чем у БГА и БГТ [8].
Антиоксидантная активность розмарина вызвана в основном фенольны-ми дитерпенами, карнозолом и карно-зойной кислотой. Карнозойная кислота и карнозол являются самыми важными активными компонентами розмариновых экстрактов, которые отвечают за 90 % антиоксидантных свойств, а также являются мощными ингибиторами липидной пероксида-ции в микросомной и липосомной системах, а также поглотителями перок-сидных радикалов и супероксидного аниона [7, 8]. Экстракт розмарина эффективен в защите цвета и вкуса натуральных продуктов. Рекомендуется его
использование в жирах и липидах, чувствительных к прогорканию, в специях, мясных и рыбных пищевых продуктах, соусах, а также в ароматических и косметических составах.
Сравнительно недавно Научно-исследовательским центром экологических ресурсов «Горо» (г. Ростов-на-Дону) была освоена и внедрена в промышленном масштабе сверхкритическая СО2-экстракция из растительного сырья. В настоящее время продукция фирмы находит применение в пищевой и косметической промышленности.
Разработки НИЦ ЭР «Горо» дают основание уже сегодня говорить о реальной возможности создания полифункциональных пищевых комплексов с заранее заданными свойствами полностью на базе растительных экстрактов. Поэтому можно с уверенностью говорить о появлении в России производства экстрактов, отвечающего строгим европейским критериям, и о новых возможностях пищевых предприятий.
ЛИТЕРАТУРА
1. Mohamed R.S., Mansoori G.A. The use supercritical fluid extraction
^ЧГ/ SRC ER
ООО "Научно-исследовательский центр экологических ресурсов "ГОРО"
Первое и единственное предприятие в России, разработавшее и внедрившее в производство технологию с верх критической флюидной экстракции
technology in food processing// Food technology. WMRS. 2003.
2. Lewis M.C., Hodgson G.L., Shumaker Т.К. SFE in the food industry // Food technology. WMRS. 2003.
3. Mansoori G.A, Schulz К, Martinelli E. The use of supercrinical fluid extraction technology // Food technology. WMRS. June 2003.
4. Kevin T. Engineering R&D: Super products with SCFX // Food Engineering 2003. По материалам интерсайта, vvww. foodengineering.org/ CDA.
5. Rizvi S.H. Engineering R&D; Supercritical CQ2 extrusion opens new products opportunities. 2003. По материалам интерсайта: www. foodengineeringmag.com/ CDA.
6. Manual laren-Galan, Uwe Nienaber, Steven J. Schwartz. Paprika (Capsicum annum) Oleoresin extraction with supercritical carbon dioxide. 2003. По материалам интерсайта www.geoci-ties.com/wstarron/capsaicinarticle 20.htm.
7. Nutrafur Antimicro. 2003. По материалам интерсайта; www. guinnesp.com/ html/news.
8. Natural antioxidants-extraction of rosemary. 2003. По материалам интерсайта; www. chinarosemary com/ product.
ПИЩЕВЫЕ ИНГРЕДИЕНТЫ МИРОВОГО КАЧЕСТВА ОТ РОССИЙСКОГО ПРОИЗВОДИТЕЛЯ
сухие и густые экстракты
• экстракты из пряно-ароматического сырья (одеорезины)
создают характерный вкус и аромат натурального продукта, отсутствие микробиологической обсемененности
• натуральные антиоксиданты (экстракты шалфея и розмарина)
улучшают качество, увеличивают сроки хранения готовой продукции
• натуральные консерванты
оказывает угнетающее воздействие на дрожжи и плесневелые грибы
344022, г. Ростов-на-Дону, Ул. Большая Садовая, 150. тел.; (8632] 65-57-91, факс: (8632] 65-30-85, goro@extract,ru; www, extract.ru
