CC BY
25
665.37.002.2.001.57
ВЛИЯНИЕ МЕХАНОХИМИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ НА УСТОЙЧИВОСТЬ МОДЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ,, ФОСФОЛИПИДЫ- ТРИАЦИЛГЛИЦЕРИНЫ
Н.Е. КОНОВАЛЕНКОВА, В.Н. БЕРЕЖНОЙ,
А.В. КСЕНОФОНТОВ, А.Ф. БАБУШКИН,
Е.В. МАРТОВЩУК
Кубанский государственный технологический университет
Одним из перспективных методов интенсификации процесса гидратации темноокрашенных масел является метод механохимической активации (МХА), позволяющий дестабилизировать систему фосфолипиды—триацилглицерины [1].
В качестве объектов для приготовления растворов фосфолипидов в модельных кукурузном и рапсовом маслах были взяты гидратируемые фосфолипиды, выделенные из нерафинированных масел гидратацией водой и последующим диализом, а также негидрати-руемые фосфолипиды - из гидратированных масел диализом [2].
В качестве модельных масел использовали кукурузное и рапсовое рафинированные дезодорированные масла, дополнительно вымороженные при 5 °С и отфильтрованные.
Модельные растворы фосфолипидов в маслах обрабатывали в МХА горизонтального типа. Интенсивность механохимической обработки модельных растворов регулировали путем изменения скорости вращения вала (V, с"1) МХА в пределах 10-40 с'1. До и после обработки модельных растворов в МХА определяли межфазное натяжение (а. Н/м2 • 10°) на границе с дистиллированной водой при температурах 45 и 60 °С на модифицированном сталагмометре [3].
На рисунке приведены изотермы межфазного натяжения растворов фосфолипидов в модельном кукурузном масле при 60 °С (кривые 1, Г - гидратируемые, 2, 2' - негидратируемые фракции фосфолипидов; кривые /, 2-до воздействия МХА, Г, 2' - после воздействия МХА при скорости вращения вала 25 с'1). При температуре 45 °С и различной интенсивности воздействия МХА для модельных систем кукурузных и рапсовых масел были получены аналогичные зависимости.
Из графиков видно, что МХА способствовала снижению межфазного натяжения модельных образцов на границе с водой. Такая закономерность наблюдается для обеих фракций, при этом степень снижения а после воздействия МХА для негидратируемых фракций более выражена, чем для гидратируемых. Аналогичная зависимость отмечена для модельных растворов фосфолипидов в кукурузном и рапсовом маслах.
Следует отметить, что с увеличением интенсивности воздействия на модельные растворы фосфолипидов в кукурузном масле (скорость вращения вала МХА от 15 до 25 с’1) степень снижения а нарастает, хотя последующее увеличение V до 40 с'1 не приводит к дальнейшему снижению межфазного натяжения.
Для модельных растворов фосфолипидов в рапсовом масле максимальное снижение а наблюдается при скорости вращения вала МХА 30 с'1. Увеличение V более 30 с’1 практически не приводит к снижению межфазного натяжения на границе раздела фаз с водой.
Для расчета поверхностной активности -{да/ЭС)тах> фосфолипидов экспериментальные данные, полученные в виде графических зависимостей, интерпретировали в соответствии с методикой, приведенной в [4], для чего определяли константы уравнения Шишковского.
Изучали влияние МХА различной интенсивности на величину максимальной адсорбции Гиббса (Гтах) фосфолипидов кукурузного масла в межфазном слое (табл. 1).
Установлено, что в результате МХА увеличивается мольная концентрация молекул фосфолипидов на единице площади границы раздела фаз. Такая же закономерность наблюдается и для фосфолипидов рапсовых масел.
I. .;ак( | -1чьу..-!иы цкшьалл ткхкшк >1 и я. 2 жл
.,7
Таблица /
Фосфолипиды
Показатели гидратируемые негидратируемые
45 °С 60 °С 45 °С 60 °с
Гта„ моль/м2-106:
исходный 1,558 1,603 0,655 0,686
обработанный в МХА при V, с'1 :
15 1,704 1,753 1,216 1,275
20 1,808 1,830 1,268 1,445
25 1,849 со со со 1 К лл 1 1,676
30 1,860 1,888 1,621 1,695
В табл. 2 приведены данные по влиянию МХА на -(Эа/ЭС)тах фосфолипидов кукурузного масла. Результаты анализа свидетельствуют, что МХА модельных систем способствует увеличению поверхностной активности фосфолипидов. При этом указанный эффект наиболее выражен для негидратируемой фракции фосфолипидов кукурузного масла при скорости вращения вала МХА 25 с"1, а для негидратируемых фосфолипидов рапсового масла максимальное увеличение поверхностной активности отмечено при скорости вращения вала МХА 30 с"1 и при одинаковой температуре 60 °С.
Таблица 2
ш- Фосфолипиды
Показатели гидратируемые негидратируемые
]Т> 45 °С 60°С 45 °С 60°С
□ь- -{да/ас)™,,. моль/л ИСХОДНЫЙ 750 780 315 330
1С.1- грт ян- обработанный в МХА при V, с'1 : 15 820 910 585 610
20 870 950 610 750
; 25 890 980 770 870
Ш 30 895 980 780 880
Полученные данные могут быть использованы для совершенствования технологических режимов гидратации кукурузных и рапсовых масел с применением метода МХА.
Увеличение поверхностной активности негидратируемых фосфолипидов в системах фосфолипиды -триацилглицерины под воздействием МХА можно объяснить следующим.
Нами показано, что в состав негидратируемых фосфолипидов масла входят наряду с комплексными соединениями с металлами и неомыляемыми липидами и меланофосфолипиды. Последние представляют собой сложные соединения фосфатидилэтаноламинов и фос-фатидилсеринов с дисахаридами: сахарозой - негидра-тируемые фосфолипиды кукурузного масла; мальто-
зой - негидратируемые фосфолипиды безэрукового рапсового масла. С учетом того, что в составе сахарозы и мальтозы содержатся, свободные гидроксильные группы, в определенных условиях в зависимости от пространственной ориентации гидроксильных групп моносахаридные остатки дисахаридов могут проявлять гидрофильные или гидрофобные свойства [5].
Этим можно объяснить растворимость меланофос-фолипидов в масляной фазе, что связано с возможностью вращения глюкозидных связей между двумя мо-носахаридными остатками, в результате чего увеличивается их гидрофобность, а следовательно, и растворимость в масле, являющемся малополярным растворителем.
Известно, что полярная группа молекулы фосфати-дилэтаноламина ориентирована параллельно границе раздела фаз с водой [5], а присутствие в молекуле дисахаридов приводит, с одной стороны, к снижению гид-рофильности полярной группы, с другой, препятствует плотной упаковке молекул на границе с водой, что в свою очередь приводит к снижению в межфазном слое молярной концентрации фосфолипидов, в результате чего снижается их гидратируемость.
Для увеличения гидратируемости фосфолипидов необходимо, прежде всего, изменить пространственную ориентацию моносахаридных остатков дисахаридов, а также ориентацию полярной группы фосфолипидов по отношению к поверхности водной фазы.
Это возможно путем механохимического воздействия на систему, которое, по-видимому, приводит к следующему:
усилению гидрофильных свойств меланофосфоли-пидов за счет изменения пространственной ориентации моносахаридных остатков дисахаридов в сторону повышения их гидрофильности таким образом, что их гидроксильные группы могут участвовать во взаимодействиях с водой;
изменению ориентации полярной группы молекулы фосфолипидов по отношению к поверхности водной фазы, в результате чего полярная группа ориентируется перпендикулярно к этой поверхности.
выводы
1. Механохимическая активация модельных образцов фосфолипиды-триацилглицерины кукурузных и рапсовых масел при скорости вращения вала МХА соответственно 25 и 30 с'1 и температуре 60 °С приводит к максимальному увеличению поверхностной активности фосфолипидов на границе с водой, при этом степень увеличения поверхностной активности негидратируемых фракций фосфолипидов более выражена, чем гидратируемых.
2. Обработка МХА системы фосфолипиды -триацилглицерины может быть использована для интенсификации технологии гидратации и выведения негидратируемых фосфолипидов из кукурузных и рапсовых масел.
ЛИТЕРАТУРА
1. Влияние механохимической активации на показатели меж-фазного слоя системы фосфолипиды-триглицеролы-вода / Хир Аллах Ясер, В.И. Мартовщук, С,А. Калманович и др. // Изв. вузов. Пищевая технология. - 1993. - Лг» 1-2. - С. 63-64.
2. Н.С. Арутюнян, Корнена Е.П. Фосфолипиды растительных масел. - М.: Агропромиздат. 1986. - 256 с.
3. Мартовщук В.И., Мгебришвили Т.В., Мартовщук Е.В. Ускоренный метод определения гидрофильных фосфолипидов // Масложировая пром-еть. - 1986. -№ 7. - С. 10-12.
4. Характеристика межфазного слоя системы фосфолипиды-триглицеролы-вода / Е.Н. Москвина, И.Б. Кривенко, Е.П. Корнена и др. // Изв. вузов. Пищевая технология. - 1991. - № 1-3. - С.
27-29.
5. Ахматов А.С. Молекулярная физика граничного трения. -М.: Изд. Физ.-тех. лит., 1963. - 472 с.
Кафедра технологии жиров, товроведения и экспертизы товаров
Поступила 05.02.03 г. . ;
