CC BY
28
и темпе-группа); йом воз-шившие ■61, 52. ;изучали лтаммов али исс-•ические к предел
IT3MMOB,
им пока-измени-(НОСТЬ к ,утрати-снизил-I с 98 до ьшились [) мин и цтаммов [> и с 98 7, Н-98,
сходных пределах менени-)бразую-; subsp. :ти сни-с, чем у ямы, от-краняли ассажей
I штам-я плаз-здейст-вывод, ь плаз-- одну,
а штаммы 3-й группы сохранили плазмидный состав.
Следовательно, у штаммов, теряющих плазмиды при воздействии на них неблагоприятных факторов, это происходит при периодических пассажах в процессе культивирования. Штаммы, стабильно сохранившие состав плазмид при комбинированном воздействии, сохраняют их и в процессе пассажей.
Полученные результаты исследований свидетельствуют также о том, что у мезофильных лактококков в большей степени зависят от состава плазмидного профиля биотехнологические свойства (индекс фагоустойчивости, способность к аро-матообразованию), чем такие свойства, как сине-резис, энергия и предел кислотообразования. Это подтвердилось и полученными коэффициентами корреляции, показывающими зависимость между составом плазмидного профиля и свойствами штаммов.
Для получения заквасок со стабильными биотехнологическими свойствами были отобраны штаммы, стабильно сохраняющие плазмидный профиль.
Таким образом, штаммы, включаемые в состав заквасок, необходимо предварительно исследовать
на устойчивость сохранения плазмидного профиля. Определив предварительно устойчивость плазмидного профиля, можно прогнозировать стабильность биотехнологических свойств в процессе культивирования штаммов и заквасок, полученных на их основе.
ЛИТЕРАТУРА
1. McKay L.L., Baldwin К. Application for biotechnology: present and future emprovements in lactic acid bacteria .7 / FEMS Microbiol. Resiews, 1990. 87, p. 3-14.
2. Horng J.S., Polzin K.M., McKay L.L. Replication and temperature-sensitive maintenance functions of lactose plasmid pSKUL from Lactococcus lactis subsp. cremoris / / Journal of Bacteriology, 1991, 173(23), h7573-7581.
3. Lucey М., Daly C., Fitzgerald G.E. Identification and sequence analysis of the replication region of the phage resistance plasmid p с 1528 from Lactococcus lactis subsp. cremoris US 503 / / FEMS Microbiol. Letters, 1993, 110(3), p. 249-256.
4. Broadbent J.R., Kondo J.K. Genetic construction of nisin producing strains of Lactococcus lactis subsp. cremoris / / Journal of Dairy Science, 1990, 73, p. 72.
5. Klacnhammer T.R., McKay L.L., Baldwin K.A. Improved lysis of group N Streptococci for isolation and rapid characterisation of plasmid deo xyribonucbic acid / / Appl. Environm. Microbiol., 1978, 35, p. 592-600.
Поступила 13.01.97
665.1.03:547.97
ТЕРМООКИСЛЕНИЕ р-КАРОТИНА В РАСТВОРЕ
В.М. БОЛОТОВ, О.Б. РУДАКОВ, Е.В. ШЕРШНЕВА
Воронежская государственная технологическая академия
В связи с разрабатываемыми нами способами [1] повышения гидрофильных свойств природных ка-ротиноидов за счет химической модификации молекул пигментов, с целью расширения эксплуатационных свойств каротиноидных пищевых красителей исследовали процесс термоокисления ^-каротина.
Влияние температуры и кислорода воздуха на свойства /?-каротина в растворе этилацетата изучали в присутствии растворенного в органическом растворителе кислорода воздуха и при барботиро-вании его через раствор каротина. Процесс проводили в двухгорлой круглодонной колбе с обратным холодильником двойного водяного охлаждения при термостатировании. Скорость подачи воздуха контролировали и регулировали поплавковым ротаметром РМ-АО.16.
Количественно и качественно скорость термоокисления контролировали по изменению концентрации исходного /?-каротина и образовавшихся фитоксантинов на спектрофотометрах СФ-26, СФ-46 и жидкостном хроматографе ”Милихром-4”.
На основании электронных спектров поглощения растворов /?-каротина различной концентрации определяли максимум поглощения для проведения количественных измерений. На спектрофотометре СФ-18 с автоматической регистрацией результатов измерений записывали спектры поглощения в видимой области, по которым наблюдали изменения ^-каротина в процессе термоокисления.
Для выполнения исследований использовали калибровочные графики зависимости оптической
плотности растворов ¡3-каротина от его концентрации при длинах волн 450 и 480 нм. Растворы /?-каротина в этилацетате готовили весовым методом в интервале концентраций 3,87-мас.д., %. Данные калибровочных зависимостей статистически обработаны по методу наименьших квадратов с помощью программы ”Р1ХУШ”. При проведении реакции с барботажем воздуха истинную концентрацию ,6-каротина рассчитывали с учетом изменения объема растворителя из-за его летучести. Измерения оптических плотностей на всех спектрофотометрах проводили не менее трех раз при каждой концентрации.
Электронные спектры поглощения записывали с помощью жварцевых кювет с толщиной оптического слоя 10 мм. Раствором сравнения служил этилацетат.
Хроматографический анализ исходного /?-каро-тина и продуктов его окисления проводили методом высокоэффективной жидкостной хроматографии ВЭЖХ, для чего использовали подвижную фазу ПФ состава гексан—этилацетат—изопропанол в объемном соотношении 75:24:1. В качестве неподвижной фазы применяли сорбент ’’Сепарон БС-Х” с диаметром частиц 5 мкм, помещенный в колонку размером 2x64 мм. Анализ проводили при длине волны детектора 282 нм и расходе ПФ 200 мкл/мин. Объем вводимой пробы — 5 мкл. Концентрация растворов каротина составляла 0,01-0,3 мас.д., %.
Кинетику процесса термоокисления /3-каротина в растворе этилацетата исследовали в присутствии кислорода воздуха с продувкой его и без продувки в интервале температур Т 303-323 К.
Определение констант скоростей реакции термоокисления в обоих режимах процесса при различных температурах проводили графическим методом по тангенсу угла наклона из зависимостей 1п (С0/С) = / (г) для К1 и 1п (1 / С - 1 / С0) = / (г) для К2, где К{ — по уравнениям реакций первого и второго порядка [2]. константа скорости реакции первого порядка, 1/с;
К2 — константа скорости реакции второго порядка, дм3/моль-с;
С0, С — начальная и текущая концентрации, мас.д., % для К{, моль/дм для X,; г — время, с.
Результаты расчетов констант скоростей брутто-процесса термоокисления /9-каротина в гомогенной и гетерогенной средах представлены соответственно в табл. 1 и 2.
- Таблица /
т, к (я^лду-ю-6, 1/с Ко±АК2, дм /моль-с К % 62. %
308 13,30±1,90 0,94±0,14 10,04 10,03
313 30,00±2,20 3,04±0,18 7,12 6,83
315 7,10±0,70 0,17±0,08 6,90 6,26
323 40,91 ±1,70 4,38+0.32 7,12 7,31
335 69,00± 1,10 6,54+0,07 1,60 1,24
Примечание. АК{, АКг, <5j и ные погрешности. <?2 — абсолютные и относитель-
Таблица 2
Т, К (Ä^Atf.MO-6, 1 /с Ко± М2, ДМ / МОЛЬ’С ¿1, % <52, %
303 21,74±2,09 4,97±0,17 3,56 3,35
309 35,00±2,93 8,78±0,65 8,23 7,37
313 47,13±2,10 11,80± 1,40 5,08 4,51
315 56,52+8,27 15,32±0,97 ^ 5,52 4,30
323 , 35,06±1,40 13,00±0,76 7,98 7,07
Как видно из полученных данных, погрешности линейных зависимостей для уравнения реакции второго порядка в целом меньше, чем для уравнения первого порядка, что соответствует представлениям механизма процессов окисления непредельных углеводородов кислородом воздуха, лимитирующей стадией которых является бимолекулярная реакция алкена с пероксидным радикалом. На основании этого, а также с учетом того факта, что константа скорости термоокисления зависит от концентрации, мы сделали вывод: наблюдаемый процесс описывается уравнением скорости реакции второго порядка.
Для оптимизации и регулирования технологических процессов важной величиной, наряду с константой скорости брутто-процесса, является период полураспада исходного продукта, который рассчитывали по уравнению для реакции второго порядка [2]:
хш - (я2-с0Г,
где г1/9— период полураспада, с;
К2 — константа скорости реакции второго порядка, дм /моль-с;
С0 — начальная концентрация /3-кароти-на, моль/дм3.
Таблица 3
т, К Ti/2-lO3 в системе, с
гомогенной гетерогенной
303 83,898 20,975
308 56,500 12,979
309 50,137 11,534
313 21,102 5,275
315 19,884 4,996
323 17,069 4,276
335 8,663 2,016
В условиях барботажа при расходе воздуха 8,8 см3/с период полураспада /3-каротина в 4-5 раз меньше, чем при его отсутствии, т. е. подача воздуха интенсифицирует процесс окисления каротина с образованием фитоксантинов (табл. 3).
По результатам выполненных исследований нами рассчитаны по известным зависимостям [3] активационные параметры процесса термоокисления /3-каротина в органическом растворителе (табл. 4).
Таблица 4
Система № кДж/моль Ig^o AG, кДж /моль АН, кДж/ моль AS , Дж /мольК
Гомоген- ная 0,13 17,34 13,2 32,47 17,34 -50,76
Гетеро- ген- ная 3,02 14,08 9,42 28,10 14,08 -47,04
Установлено, что полиеновый углеводород с сопряженными лг-связями/3-каротин, как и следовало ожидать, легко окисляется в среде эцилацетата (для сравнения АН окисления 1-октена составляет 26,40 кДж/моль, 2-метил-2-пентена — 36,80 кДж/моль). Причем окисление протекает с участием органического растворителя по сопряженному механизму, в соответствии с которым этилаце-тат образует уксусную кислоту (в условиях эксперимента реакционный раствор с начальным значением pH 6,6 повышает кислотность до pH 5,1).
При введении в систему дополнительного кислорода воздуха (барботаж воздухом реакционной массы) процесс значительно ускоряется, что очевидно из рассчитанных активационных параметров. Это объясняется тем, что кислород увеличивает скорость реакции не только за счет увеличения концентрации перекисных радикалов, но и разложения гидроперекисей в кислой среде [4].
Полученные отрицательные значения изменения энтропии указывают на то, что активированный комплекс реакции окисления /3-каротина в
ИЗВЕСТ
среде 3 за сче!
Рез)
ждают
стаже!
токсан
термос
OKHCflf
вает га Барбот венно ду ве; сорбат ществ; лях м< ния, ч время /3-каро
Таю ваний нии /3-ля в 1
Е.Н. А
Орлова
Российс
Сре; пищев в свое —: саг растев
К та ся экс харно!
НИНЫ
бакла) нике ]
Во ] стаюш медве; цветн< сердеч ках — гичеси позвси участи питан]
В д эмулы держа! рация] нию э следов белка работа
ji второ-кароти-
*аблица 3
:нной
75
h
34
г5
L
6
6
[уха 8,8 1-5 раз | подача ния ка-5л. 3). пий на-тям [3] окисле-(рителе
¡аблица 4
AS , Дж /мольК
-50,76
-47,04
ОД С СО-рдовало ацетата гавляет
36,80 с уча-женно-гилаце-экспе-значе-
)Л).
го кис-
гонной
то оче-
фамет-
1еличи-
юличе-
, но и
- [4].
:змене-
[рован-
гина в
среде этилацетата более упорядочен, по-видимому, за счет образования сольватов и ассоциатов.
Результаты ВЭЖХ реакционной массы подтверждают, что при термоокислении каротина до достижения периода полураспада образуется два фитоксантина. При большей длительности процесса термоокисления образовавшиеся фитоксантины окисляются в более окисленные формы, что вызывает появление новых хроматографических пиков. Барботаж реакционной массы воздухом соответственно интенсифицирует процесс окисления. Между величинами удерживания и гидрофобностью сорбатов в нормально-фазовой хроматографии существует корреляция: удерживаются на силикагелях меньшее время, более гидрофобные соединения, чем полярные [5, 6]. Так, для кантаксантина время удерживания 1,8 мин, а для неполярного /3-каротина — 0,9 мин.
Таким образом, исходя из проведенных исследований можно предположить, что при термоокислении ^-каротина в среде органического растворителя в присутствии кислорода воздуха на первых
стадиях процесса образуются фитоксантины с одной гидроксильной группой типа криптоксантинов С40Н56О (изокриптоксантин, а- и /3-криптоксанти-ны) и с двумя гидроксильными группами типа люшеина С40Н56О2. Более длительный нагрев способствует углублению процесса окисления и увеличению количества атомов кислорода до четырех.
ЛИТЕРАТУРА
1. Пат. 1806154 РФ, МКИ с 09 В 61/00. Способ получения каротиноидного красителя из растительного сырья / В.М. Болотов, B.C. Черепнин. Н.И. Локтева. Заявл. 26.06.91; Опубл. 30.03.93; Бюл. № 12.
2. Эмануэль Н.М., Кнорре Д.Г. Курс химической кинетики. — М.: Высшая школа, 1969. — 432 с.
3. Гордон А., Форд Р. Спутник химика: Справочник. — М.; Мир, 1976. - 542 с.
4. Фьюзон Р. Реакции органических соединений. — М.: Мир, 1966. — 646 с.
5. Шатц В.Д., Сахартова О.В. Высокоэффективная жидкостная хроматография. — Рига.; Зинатне, 1988. — 423 с.
6. Карнаухова Е.Н., Мишина И.М. Хроматографическое разделение каротиноидов // Хим. пром-сть. — 1993. — № 7. — С. 42-44.
Кафедра органической химии
Поступила ¡8.12.96 ; f ■
661.185.1
ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫЕ СВОЙСТВА МОДЕЛЬНЫХ СИСТЕМ, СОДЕРЖАЩИХ САПОНИНЫ,
В ПРИСУТСТВИИ БЕЛКОВ И ПЕКТИНОВ
Е.Н. АРТЕМОВА, B.C. БАРАНОВ При выборе показателей, характеризующих пе-
Орловский коммерческий институт
Российская экономическая академия им. Г.В. Плеханова
Среди многообразия растительных добавок к пищевым продуктам выделяют группу, имеющую в своем составе поверхностно-активные вещества —: сапонины, которые содержатся в основном в растениях [1, 2].
К таким сапонинсодержащим добавкам относятся экстракты мыльного и солодкового корней, сахарной и столовой свеклы, чая. Кроме того, сапонины обнаружены в сое, горохе, тыкве, чесноке, баклажанах, овсе, люцерне, шпинате, подсолнечнике и других растениях.
Во многих лекарственных растениях, произрастающих на территории России, — подорожнике, медвежьем ухе, рыльцах кукурузы, фиалке трехцветной, хвоще полевом, чистотеле, пустырнике сердечном, боярышнике, чабреце, березовых почках — также присутствуют сапонины. Фармакологическая активность сапонинсодержащих добавок позволяет рекомендовать пищевые продукты с их участием в лечебном и лечебно-профилактическом питании [3].
В данной работе изучали пенообразующие и эмульгирующие свойства модельных систем, содержащих сапонины, белки и пектины в концентрациях, соответствующих природному содержанию этих веществ в растительных добавках. Исследовали сапонин фирмы Мегск, изолят соевого белка и свекловичный пектин промышленной выработки.
нообразующие и эмульгирующие свойства модельных систем, опирались на структурно-механический фактор устойчивости, который является универсальным как для эмульсий, так и для пен [4, 5].
Системы характеризовали по ряду показателей, определенных следующими методами: пенообразующая способность и устойчивость пены — с помощью лабораторного прибора — пенообразователя, поверхностное натяжение — методом максимального давления пузырька, pH — на приборе рН-340, кинематическая вязкость — с помощью капиллярного вискозиметра ВПЖ-2, эмульгирующая способность и устойчивость эмульсии — с помощью центрифуги К-70 и лабораторной мешалки Тиг-2, прочность межфазного адсорбционного слоя — на приборе Трапезникова-Ребиндера. Последний показатель определяли на границе с воздухом и на границе с растительным маслом. Необходимость этого обусловлена поставленной в работе задачей — исследовать как пенообразующие, так и эмульгирующие свойства модельных систем. При пенообразовании межфазный адсорбционный слой формируется на границе с воздухом, а при эмульгировании — на границе с маслом. Данные показатели определяли при 20°С.
Массовая доля выбранных веществ в однокомпонентных системах составляла: в системе сапонина — 0,01-0,1% с интервалом 0,01%; белка — 0,05-0,5% с интервалом 0,05%; пектина — 0,1-1,0% с интервалом 0,1%.
Наибольшей пенообразующей способностью обладает система сапонина — 0,100-0,260 м, мень-
