CC BY
24
HayKOBHH BicHHK .HbBiBCbKoro Ha^OHaibHoro ymBepcurery BeTepHHapHoi' MegnuUHH Ta 6i0TexH0iroriH iMem C.3. f^H^Koro Scientific Messenger of Lviv National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies
doi: 10.15421/nvlvet8004
ISSN 2519-268X print ISSN 2518-1327 online
http://nvlvet.com.ua/
УДК 621.798.18:637.14
тл • •• • •• • •
Вплив молока та сироватки на властивост1 1СТ1вно1 плшки 1 покриття
ОС. Шульга, О.П. Перепелиця, С.1. Шульга shulgaos@ukr.net, victanh@ukr.net, shulgasi2015@gmail.com
Нацюнальний утверситет харчових технологш,
вул. Володимирська, 68, м. Киге, 01601, Украша
В статт1 наведено результати дослгдження змти властивостей 1стгвних плгвок, виготовлених з крохмалю, желатину, полгвттового спирту як плгвкоутворювачгв, карбамгду як пластифгкатора, лляноI олп - г1дрофобно1 складовоI та води або молока, або сироватки як розчинниюв. Авторами вперше запропоновано до складу ¡стгвно! плгвки та покриття ввести молоко або сироватку як розчинник. На сьогодт в лтератург наводяться даш щодо застосування бттв молока г сироватки, а також Их ¡золятгв як плгвкоутворювачгв. За допомогою комплексного органолептичного показника наведена доцть-шсть замши розчинника води на молоко та сироватку, осктьки вони не змтюють смак, запах, стан поверхт, колгр та прозоргсть 1стгвно1 плгвки та покриття. Кргм того, молоко та сироватка збтьшують харчову цтшсть 1стгвних плгвок та покриттгв, зокрема за такими складовими, як бглок та кальцш. 1Ч-дослгдження плгвок показало, що розчинники впливають на характер, форму, смуги валентних коливань vОН-груп крохмалю. В 1Ч-спектрах на водг ця смуга бтьш вузька та ттен-сивна г знаходиться при 3428,57 см-1, тимчасом як на молоц або сироватц вона бтьш широка г менш штенсивна. Ц змти пов 'язат з кглькгстю водневих зв 'язюв ггдроксильноI групи крохмалю зг складовими молока та сироватки. При використант пол1вштового спирту смуга vОН змщуеться в дтянку бтьш слабких коливань та знаходиться при 3400,56 см-1, що обумов-лено додатковими водневими зв 'язками полгвттового спирту. Термогравгметричний аналгз показав, що молоко г сироватка сприяють бтьш мщному утриманню води за рахунок водневих зв 'язюв Их складових, що збтьшуе температуру випарову-вання вологи та тдтримуе вологгсть системи впродовж термту зберггання виробгв. Показник паропроникностг 1стгвних плгвок, виготовлених на молоц та сироватцг, зменшуеться стосовно плгвок, виготовлених на водг, що дозволяе рекоменду-вати молоко г сироватку як розчинник для виготовлення плгвок з метою збтьшення Их бар 'ерних властивостей ¡, як наслг-док, це дозволить збтьшити ефектившсть IстгвноI плгвки як засобу збереження свгжостг харчових продуктгв.
Ключовi слова: ¡стгвнг плгвки та покриття, молоко, сироватка, полгвттовий спирт, желатин, крохмаль картопляний, 1Ч-спектроскотя, термогравгметргя, термолгз, паропроникшсть.
Влияние молока и сыворотки на свойства съедобных пленок и покрытий
ОС. Шульга, А.П. Перепелица, СИ. Шульга shulgaos@ukr.net, victanh@ukr.net, shulgasi2015@gmail.com
Национальный университет пищевых технологий, ул. Владимирская, 68, г. Киев, 01601, Украина
В статье приведены результаты исследования изменения свойств съедобных пленок, изготовленных из крахмала, желатина, поливинилового спирта в качестве пленкообразователей, карбамида в качестве пластификатора, льняного масла -гидрофобной составляющей и воды или молока, или сыворотки как растворителей. Авторами впервые предложено в состав съедобной пленки и покрытия ввести молоко или сыворотку в качестве растворителя. Сегодня в литературе приводятся данные по применению белков молока и сыворотки, а также их изолятов в качестве пленкообразователей. С помощью комплексного органолептического показателя приведена целесообразность замены растворителя воды на молоко и сыворотку, поскольку они не меняют вкус, запах, состояние поверхности, цвет и прозрачность съедобной пленки и покрытия. Кроме того, молоко и сыворотка увеличивают пищевую ценность съедобных пленок и покрытий, в частности по таким составляющим, как белок и кальций. ИК-исследования пленок показало, что растворители влияют на характер,
Citation:
Shulga, O.S., Perepelytsya, A.P., Shulga, S.I. (2017). Effect of milk and whey on properties of edible films and coatings. Scientific Messenger LNUVMB, 19(80), 18-24.
форму полосы валентных колебаний vOH-групп крахмала. В ИК-спектрах на воде эта полоса более узкая и интенсивная и находится при 3428,57 см'1, тогда как на молоке или сыворотке она более широкая и менее интенсивная. Эти изменения связаны с количеством водородных связей гидроксильной группы крахмала с составляющими молока и сыворотки. При использовании поливинилового спирта полоса vOH смещается в область более слабых колебаний и находится при 3400,56 см'1, что обусловлено образованием дополнительных водородных связей поливинилового спирта. Термогравиметрический анализ показал, что молоко и сыворотка способствуют более прочному удержанию воды за счет водородных связей их составляющих, увеличивают температуру испарения влаги и поддерживают влажность системы в течение срока хранения изделий. Показатель паропроницаемости съедобных пленок изготовленных на молоке и сыворотке, уменьшается по отношению к пленкам, изготовленных на воде, что позволяет рекомендовать молоко и сыворотку как растворитель для изготовления пленок с целью увеличения их барьерных свойств и, как следствие, это позволит увеличить эффективность съедобной пленки как средства сохранения свежести пищевых продуктов.
Ключевые слова: съедобные пленки и покрытия, молоко, сыворотка, поливиниловый спирт, желатин, крахмал картофельный, ИК-спектроскопия, термогравиметрия, термолиз, паропроницаемость.
Effect of milk and whey on properties of edible films and coatings
O.S. Shulga, A.P. Perepelytsya, S.I. Shulga shulgaos@ukr.net, victanh@ukr.net, shulgasi2015@gmail.com
National University of Food Technologies, Vladimirskaya Street, 68, Kyiv, 01601, Ukraine
The article presents the results of the study of changes in the properties of edible films made of starch, gelatin, polyvinyl alcohol as film formers, carbamide as a plasticizer, linseed oil - a hydrophobic component and water or milk, or whey as solvents. For the first time, the authors proposed to introduce milk or whey as a solvent into the composition of the edible films and coatings. At present, the literature provides information on the use of milk and whey proteins, and their isolates as film creators. With integrated organoleptic characteristics shown feasibility solvent water replacement for milk and whey, as they do not alter the taste, odor, surface condition, color and transparency of edible films and coatings. In addition, milk and whey increase the nutritional value of edible films and coatings, in particular for components such as protein and calcium. IR studies of the films showed that solvents affect the character, shape of the band of stretching vibrations of the vON-groups of starch. In the IR spectra of water this band more narrow and intense and stored at 3428.57 cm'1, whereas in the milk or whey is broader and less intense. These changes are related to the amount of hydrogen bonds of the hydroxyl group of starch with the components of milk and whey. With the use of polyvinyl alcohol, the band vON is shifted towards more weak vibrations and is at 3400.56 cm'1, due to the additional hydrogen bonds of polyvinyl alcohol. The thermogravimetric analysis showed that milk and whey contribute to more robust water retention due to hydrogen bonds of their constituents, which increases the temperature of evaporation of moisture and maintains the moisture of the system during the shelf life of the products. The rate of vapor permeability of edible films made on milk and whey decreases with respect to films made on water, which allows the recommendation of milk and whey as a solvent for the production offilms in order to increase their barrier properties, and as a result, this will increase the efficiency of the edible film as a means preserving the freshness of food products.
Key words: edible films and coatings, milk, whey, polyvinyl alcohol, gelatin, potato starch, IR spectroscopy, thermogravimetry, thermolysis, vapor permeability.
Вступ
Пвд час виготовлення пл1вок та покритпв способом лиття необхвдний розчинник, який дал при ви-сушуванш видаляеться. Найбшьш поширеними роз-чинниками для !спвних пл1вок е вода та етанол.
В лгтературних джерелах ввдсутня шформащя про ще два можлив1 розчинники для 1спвних пл1вок -молоко та сироватка. Молоко може бути обмежене у використанш через збшьшення соб1вартост1 виробу, проте сироватка е вадходом виробництва, що суттево зб1льшувати варпсть шнвки не буде. Кр1м того, сироватка, в Укрш'ш не використовуеться в повнш м1р1, не зважаючи на науков1 розробки (Ramos et al., 2016) в цьому напрямг
У виробнищга пл1вок бшьшою м1рою використо-вують бшок з сироватки (Gennadios, 2002; Onwulata and Huth, 2009; Tomasula, 2009; Ramos, 2011) як ефек-тивний пл1вкоутворювач, який також мае бюлопчну цшшсть. Використовують також 1золят бшшв сироватки для отримання пл1вки (Zhou et al., 2009; Gounga et al., 2010).
При використанш сироватки необхвдно також вра-ховувати i! вплив на здоров'я людини (Solak and Akin, 2012).
Щодо використання молока як розчинника для виготовлення 1слвних пл1вок та покритпв, то в лггера-тур1 наводяться даш лише з використання бшшв молока та дослвдження 1х властивостей (Maynes and Krochta, 1994; Avena-Bustillos et al., 1994; Chen, 1995; Tien et al., 2001; Bonnaillie et al., 2014).
Актуальтсть теми полягае в тому, що запропо-новано використати розчинники з бшьшою харчовою цшшстю (молоко або сироватка) для виготовлення !спвних пл1вок i покритпв. Кр1м того, для сироватки це е ще одним зi способiв i! використання.
Метою дослщження було встановити вплив молока або сироватки на властивосп 1спвно1 плiвки та покриття.
Для досягнення мети необхадно виршити наступш
завдання:
• виготовити зразки 1спвно! плiвки або покриття;
• визначити комплексний органолептичний показ-ник дослщжуваних зразшв плiвки;
• визначити наявшсть х1М1чних зм1н за допомогою ГЧ-спектроскопп за р1зних розчинник1в;
• визначити вплив розчиннишв на форми зв'язку вологи у зразках пл1вки за допомогою термогра-в1метричного анал1зу;
• визначити показник паропроникносп дослщжу-ваних зразшв пл1вки.
Матерiал i методи досл1джень
Складов! для виробництва пл1вки наступш: карто-пляний крохмаль (в/с за ДСТУ 4286:2004, виробник ТОВ «Август-Кий»), желатин (ГОСТ 11293-89, виробник ПрАТ «Екотехшка»), пол1в1н1ловий спирт (ПВС, Е1203, виробник Китай), карбамвд (Е927Ь, виробники Китай), лляна ол1я (ТУ У 15.4-32448339-001:2005, виробник ТОВ «Агросшьпром») та як розчинник ви-користана вода (ДСТУ 7525:2014), молоко (ТУ 15.519492247-025-2004, виробник ПП «Дживальдс») i сироватка (ДСТУ 4553:2006, виробник ТМ «Вшла Роз»).
Органолептичш показники
Комплексний показник (Chekmarev, 2010) якостi розраховувався зпдно з формулою:
Р3 „ Р. „ Р
P P
к = м.-b-+м , —ь+м 3 ° 1 Pb 2 Pb 3 Р
11 1 2 1 :
V + М 4
Р
Ь + М 5
Р.
де Pi, Р2, Р3, Р4, Р5 - показники, що характеризуют органолептичш властивостi зразшв (смак, колiр, запах, поверхня, прозорiсть);
Р1Ь, Р2Ь, Р3Ь, Р4Ь, Р5Ь - значення основних показни-к1в органолептичних властивостей зразшв (Р1Ь = Р2Ь = Р3Ь = Р4Ь = Р5Ь = 5);
М1, М2, М3, М4, М5 - коефщенти вагомосп вадпо-вадних органолептичних показник1в плiвки (М1+ М2 + М3 + М4 + М5 = 1.0): смак = 0,5; запах = 0,2; поверхня = 0,1; колiр = 0,1; прозорiсть = 0,1.
1Ч-досл1дження проводилося на приладi Nexus -475 фiрми Nicolet, Франщя.
Термогравгметричне досл1дження проводилося вь дповадно до ГОСТ 29127-91 (Standard Interstate, 1991) на приладi Q-1500B.
Паропроникнгсть визначалася за BS EN 12086:1997 (Standard, A.S.T.M., 1989).
Результата та Тх обговорення
1спвна плiвка або покриття вiдiграe роль первин-ного пакування, тому буде визначати органолептичш показники продукту, зокрема зовшшнш вигляд, i впливатиме на сприйняття споживачами товару, на поверхню якого буде нанесена. Вплив виду розчинни-ка на органолептичш показники наведено в табл. 1.
Значення комплексного органолептичного показника
Таблиця 1
Вмют компонента птвки, %
№ Крохмаль картопляний Желатин ПВС а ю ар К S3 'Й о й J Вода Молоко Сироватка Значення комплексного органолептичного показника
1 5 15 - 3 5 72 - - 1,0
2 5 15 - 3 5 - 72 - 1,0
3 5 15 - 3 5 - - 72 1,0
4 5 15 1,5 3 5 69 - - 1,0
5 5 15 1,5 3 5 - 69 - 1,0
6 5 15 1,5 3 5 - - 69 1,0
Ь
Отже, зпдно з отриманими експериментальними даними вид розчинника не змiнюe органолептичних властивостей плiвки порiвняно з плiвкою, виготовле-ною на водi, що е важливим, адже молоко i сироватка мають бiльшу бiологiчну цiннiсть. Використання молока дозволить збагатити 100 г виробiв, на яких буде застосовуватися запропонована !спвна плiвка з молоком, зокрема на 0,61 г бшка та 26,4 мг% Са (Sku-rikhin and Tutelyan, 2002). При використанш молочно! сироватки харчова цшшсть виробiв з !спвною плiв-кою збшьшиться на 0,21 г бшка та 13,2 мг% Са.
З метою встановлення яшсних хiмiчних змш, що ввдбуваються або не вадбуваються в плiвцi пвд час li виготовлення при змiнi розчинника були отримаш 1Ч-спектри для шести плiвок. Склади плiвок наведено в табл. 1.
В ГЧ-спега^ зразка плiвки №1 з розчинником вода (рис. 1а) наявна штенсивна смуга при 3428,57 см-1, яка вадповвдае валентним коливанням vОН i vNH.
Ведомо (Silverstein et al., 2011), що положення i характер смуги залежить ввд ступеня участi пдроксиль-но! групи у водневих зв'язках. Пдроксильна група, яка бере участь у мiжмолекулярному водневому зв'язку характеризуеться широким штенсивним максимумом поглинання в обласп 3200-3600 см-1. У спектр (рис. 1а) е широка смуга поглинання при 3428,57 см-1. Смуга 3014,00 см-1, що належить амо-ншнш групi желатину за наявносп лляно! олл. 1нтен-сивна смуга 2924,36 см-1 i менш штенсивна смуга 2857,14 см-1 обумовлеш наявшстю асиметричних i симетричних валентних коливань v^H, що знахо-дяться у залишках глюкопiранозних к1лець крохмалю.
1нтенсивна смуга поглинання 1745,45 см-1 взноситься до валентних коливань карбоншьно! групи лляно! олii та карбоншьно! групи, що входить до складу желатину. Валентш коливання карбонiльно! групи незалежно вiд того в яку функцюнальну групу входить, проявляються високо штенсивним максиму-
мом в обласл 1650-1850 см- (Mironov and Yankovskiy, 1985), де шш1 смуги практично ввдсутш. Коливання vC = О е найб1льш характеристичними i дозволяють переконливо довести наявшсть або вщсу-тнiсть карбоншьно! групи в речовинi. Смуга середньо! iнтенсивностi 1454,54 см-1 - це деформацшш коливання метиленових (5СН2) i метинових (5СН) груп глюкотранозних к1лець. Смуга поглинання середньо! штенсивносп 1630,76 см-1 належить деформацiйним коливанням адсорбцiйно зв'язано! води.
Смуга середньо! штенсивносп 1160,83 см-1 характерна для деформацшних коливань 5(ОН) + (5СН2).
S
/
А-—SI
^ a rV
kAv 1
яАщ l^u
Смуга слабо! штенсивносп 1091,50 см-1 - це v3(C-0-С) мiстка, смуга слабко! iнтенсивностi 718,88 см-1 -коливання шльця (Workman and Weyer, 2012). Смуга слабко! штенсивносп 598,60 см-1 та iншi зпдно з лгге-ратурними джерелами (Silverstein et al., 2011), що в цiй областi вiдбуваеться скелетнi коливання С-С зв'язшв або поглинання пiранозного к1льця.
При порiвняннi 1Ч-спектру плiвки №1 зразка з ро-зчинником вода (рис. 1а) зi 1Ч-спектром пл1вки № 2 з розчинником молоко (рис. 1б) чгтко видно рiзницю смуг валентних коливань -ОН i -NH як за характером, так i за штенсившстю.
^ i W ;v"
f/Л л (Л
К ! И
ш
—
д е
Рис. 1. 1Ч-спектри дослвджуваних зразкш плiвки
Максимуми цих смуг коливання однаковi - що положення i характер смуги валентних коливань 3428,57 см-1, але смуга спектру плiвки № 1 на водi vОН залежить вiд ступеня учасп гiдроксильно! групи вужча та значно штенсившша порiвняно з плiвкою № у водневому зв'язку.
2 на молощ. Вiдомо (Mironov and Yankovskiy, 1985),
б
а
в
г
Водневий зв'язок зм1нюе силову константу зв'язку О-Н 1 призводить до зменшення частоти коливань 1 характеру смуги поглинання. Таким чином, складов! молока (бшок, вуглеводи) впливають на участь пдро-ксильних груп крохмалю ! желатину в утворення вод-невих зв'язшв, що в свою чергу впливае на м!цн!сть пл!вки.
При пор!внянн! 1Ч-спектру пл!вки № 1 на вод! (рис. 1а) з 1Ч-спектром пл!вки № 3, виготовлено! на сироватц! (рис. 1в), видно р!зницю смуг валентних коливань -ОН ! -NH, аналог!чну до попереднього пор!вняння. Зазначена законом!рн!сть була очшувана, оск!льки в сироватку переходить водорозчинний бь лок молока та вуглеводи.
При пор!внянн! ГЧ-спектр!в пл!вок № 4 (на вод!, рис. 1г), № 5 (на молощ, рис. 1д), №6 (на сироватц!, рис. 1е) видно, що максимуми смуг валентних коли-вань vОН груп лежать при 3428,57 см-1 - пл!вка № 4, 3400,56 см-1 - шлвка №5 та 3434,17 см-1, що поясню-еться наявшстю у складах пл!вки ПВС, який сприяе зб!льшенню к!лькост! утворення водневих зв'язшв, що ! визначае характер валентних коливань ОН-груп. Пор!внюючи спектри пл!вок № 1 (рис. 1а) та 4 (рис. 1г) ч!тко видно, що смуга валентних коливань пл!вки № 1 б!льш !нтенсивна ! менш широка, що шдт-верджуе наявн!сть меншо! к!лькост! водневих
зв'язшв, осшльки до складу пл!вки не входить ПВС. В ГЧ-спектр! пл!вки № 5 (рис. 1д) смуга валентних коливань ОН-групи дуже слабка ! широка та лежить в област! б!льш низьких коливань (3400,56 см-1), що вказуе на високий р!вень утворення водневих зв'язшв в пл!вщ № 5, де наявний ПВС та складов! молока (жир, бшок, вуглеводи), а також б!льший вмют крохмалю зпдно до рецептури пл!вки (див. табл. 1).
Отже, на основ! проведеного ГЧ-дослщження мож-на зазначити, що розчинники впливають на валентн! коливання vОН-груп крохмалю зм!нюючи форму, характер та область знаходження !х коливань.
Термогравiметричне до^дження
У таблиц! 2 наведено результата анал!зу деривато-грам для дослщжуваних зразк!в пл!вки з р!зними роз-чинниками, склади пл!вок наведено в табл. 1. Аналь зуючи результата табл. 2, випливае законом!ршсть, що найменша к!льк!сть адсорбовано! води видшяеться у зразках виготовлених на молощ (№ 2 та 5) - 2,5% та 1,2% вадповвдно, що пояснюеться утворенням бшь-шо! к!лькост! водневих зв'язк!в складовими молока (бшком та лактозою) !, як наслвдок, вода утримуеться сильн!ше, що не дозволяе !й в!льно ввдокремлюватися за в!дносно низьких температур I зони термол!зу (20100 оС).
Зони термолiзу зразмв м. ивки з рiзними видами розчиннимв
Таблиця 2
Зони термол1зу
I II III IV
Видшення Видшення кристаль Термол1з безводних Обвуглення
адсорбовано! зацшно! води продуктш
№ води
Температур-ний 1нтер- вал, оС Дт, % Температур-ний гнтервал, оС Дт, % Темпера-турний гнтервал, оС Дт, % Темпера-турний штервал, оС Дт, % Температурний штервал, оС Дт, %
20-100 5,0 100-160 6,2 200-300 11,2 350-400 10,0 520-5601 3,5
160-2003 2,0 300-350 17,6 400-420 6,2 560-7001 14,1
1 420-520 14,1 700-7301 730-8201 820-9002 1,2 6,9 1,2
20-100 2,5 100-170 6,2 220-250 3,7 380-420 6,2 570-7501 26,4
2 170-2203 2,5 250-310 310-380 4,4 21,4 420-450 450-570 8,9 11,5 750-9002 1,2
20-100 3,7 100-2003 8,7 200-230 3,7 360-410 7,5 500-5501 3,7
3 230-300 5,0 410-430 6,2 550-7201 25,7
300-360 20,8 430-500 10,0 720-9002 2,5
20-100 2,5 100-170 5,0 210-300 7,6 360-420 10,2 520-5601 1,2
4 170-2103 1,2 300-360 22,9 420-520 17,8 560-7201 20,4
720-8401 840-9002 5,0 1,2
20-100 1,2 100-130 1,8 200-250 7,1 360-410 10,6 500-5401 5,9
5 130-2003 4,1 250-300 300-360 4,7 17,6 410-430 430-500 8,8 8,8 540-7201 720-9002 22,3 1,8
20-100 2,3 100-150 7,1 210-300 8,2 360-410 8,9 500-5501 4,1
6 150-2103 1,8 300-360 18,8 410-430 430-500 11,8 8,9 550-7201 720-9002 24,3 1,2
Приметки: 1. Горшня продуктш обвуглення; 2. Терм1чне розкладання продуктш повного горшня;
3. В цьому штервал! за нижчих температур видшяеться кристал1зацшна вода, а при вищих в област близьких до 200 оС вщбуваеться термол1з.
Кр!м того, шпвки, до складу яких входить ПВС ками, яш не мютггь ПВС (№2 1-3) зменшення маси (зразки № 4-6) шльшсть адсорбовано! води (зона I) становить 2,5-5,0%. Це можна пояснити тим, що за ввдокремлюеться менше 1,2-2,5% пор!вняно з! зраз-
нaявнocтi ПВС y плiвцi yтвopюетьcя бiльшa кiлькicть вoднeвиx зв'язк1в, яш щe мiцнiшe yтpимyють вoдy.
Вищe 100 °С i дo 130-150 °С, а тaкoж в oблacтi 150-170 oC - 200-220 °С пpoцec втpaти мacи пoяcню-етьcя вiдoкpeмлeнням кpиcтaлiзaцiйнoï вoди, яка мае oднaкoвy xiмiчнy пpиpoдy, тoмy змша мacи в зoнi II вiдбyвaетьcя пpиблизнo piвнoмipнo i знaxoдитьcя в мeжax 5,9-8,9%. Пpи цьoмy щ iнтepвaли для oкpeмиx зpaзкiв ж poздiляютьcя. В III зoнi тepмoлiзy вищe 200-220 °С вci зpaзки зазнають глибoкoгo poзклaдy i змeншeння мacи зpaзкiв вiдбyвaетьcя piвнoмipнo ш-зaлeжнo ввд викopиcтaнoгo poзчинникa (27,0-30,5%). В III зoнi oбвyглeння за тeмпepaтypи 3б0-500 oC вщ-бyвaетьcя гopiння, пpoтe нe пoвнe, ocE^ra зpaзoк oбвyглюетьcя i змeншeння маст тaкoж вiдбyвaетьcя в дiaпaзoнi 23,7-30,3%. Отpимaнi peзyльтaти узгоджу-ютьcя з лiтepaтypними даними щoдo дocлiджeння тepмoлiзy ïcтiвниx та бioдeгpaдaбeльниx плiвoк виго-тoвлeниx з бiлкiв мoлoкa та жeлaтинy (Barreto et al., 2003), coевoгo бiлкoвoгo iзoлятy-нaтpiю дoдeцилcy-льфaтy (Schmidt et al., 2005) та к^тану з piзними видами кpoxмaлю (Soares et al., 2005).
В IV зoнi пicля 500-520 °С i дo 720-840 °С oбвyг-лeнi пpoдyкти гopять, ocкiльки вiдбyвaетьcя швидкe знижeння мacи зpaзкiв. Пюля 720-840 °С втpaтa мacи зpaзкiв дocить мала - 1,2-2,5% i викликана тepмiчним poзклaдoм пpoдyктiв roprn^, щo мають нeopгaнiчнy
пpиpoдy. В цш зoнi тepмoлiзy для зpaзкiв № 1 та 4 ^жутая зoнa 730-820 °С та 720-840 °С вiдпoвiднo, якoï нeмaе для зpaзкiв вигoтoвлeниx на мoлoцi та cиpoвaтцi (№ 2, 3, 5 та б). Наявшсть цiеï зoни пoяcню-етьcя ймoвipним yтвopeнням кoмплeкciв ioнiв мiнepa-льниx peчoвин вoди з жeлaтинoм плiвки, щo ж ввдбу-вaетьcя у зpaзкax з мoлoкoм та cиpoвaткoю, ocкiльки в цж poзчинникax мiнepaльнi peчoвини вжe знaxoдять-cя у зв'язaнoмy сташ бiлкoвими peчoвинaми мoлoкa та cиpoвaтки. Кpiм тoгo, в IV зoнi за тeмпepaтypи 540 °С (Nikolsky, 19б4) вiдбyвaетьcя poзклaдaння нeopгaнiчнoï coлi MgCO3, щo тaкoж cпpичиняе змeн-шeння мacи зpaзкa.
Отжe, мoлoкo та cиpoвaткa як poзчинники для ви-гoтoвлeння плiвки cпpияють бшьш мiцнoмy yтpимaн-ню вoди за paxyнoк вoднeвиx зв'язк1в cклaдoвиx мo-лoкa та cиpoвaтки, щo зб№шуе тeмпepaтypy випapo-вування вoлoги.
Паропроникнкть
Пapoпpoникнicть - пoкaзник, який в значнш мipi визначае здaтнicть плiвки та пoкpиття yтpимyвaти вoлoгy та збepiгaти cвiжicть виpoбiв, щo в^ай важли-вo для xлiбoбyлoчниx та кoндитepcькиx виpoбiв, в якиx тepмiн збepiгaння визнaчaетьcя швидкicтю дeco-pбцiйниx пpoцeciв - мapмeлaднi та пpяникoвi виpoби, а тaкoж пoмaднi ^repra. Отpимaнi eкcпepимeнтaльнi peзyльтaти нaвeдeнi в табл. 3.
Таблиця 3
Значення моказмика маромроиикиоси дослiджуваних зразкчв плшки
Вмют кoмпoнeнтiв, %
№ Кpoxмaль кapтoпля-ний Жeлaтин ПВС Кapбaмiд Лляна oлiя Вoдa Moлoкo Cиpoвaткa Пapoпpoникнicть, мг/м•гoд.•кПa
1 5 15 - 3 5 72 - - б,01 ± 0,2
2 5 15 - 3 5 - 72 - 5,05 ± 0,4
3 5 15 - 3 5 - - 72 5,84 ± 0,3
4 5 15 1,5 3 5 б9 - - 7,б4 ± 03
5 5 15 1,5 3 5 - б9 - б,85 ± 0,1
б 5 15 1,5 3 5 - - б9 7,11 ± 0,2
Рeзyльтaти табл. 3 пoкaзyють, щo мoлoкo cпpияе змeншeнню пoкaзникa пapoпpoникнocтi, ocкiльки cклaдoвi мoлoкa yтвopюють дoдaткoвi вoднeвi зв'язки з плiвкo yтвopювaчaми - кpoxмaль та жeлaтин, щo cпpияе змiцнeнню мaтpицi плiвки.
В лiтepaтypi нaвoдятьcя дaнi, щo для плiвoк виго-тoвлeниx з iзoлятiв бiлкiв мoлoкa як плiвкoyтвopювa-чiв вapтo зacтocoвyвaти eтилмaлeiмiд aбo циcтeïн для змeншeння пoкaзникa пapoпpoникнocтi (Folegatti et al., 1998), а для плiвoк з coевoгo iзoлятy дoдeцил cy-льфат нaтpiю (Mei and Zhao, 2003).
Даш таблиц 3 татож вказують на тe, щo нaявнicть у cклaдi плiвки ПВС c^^e нeзнaчнoмy збiльшeнню пoкaзникa пapoпpoникнocтi, щo мoжнa пoяcнити тим, щo ПВС, як зaзнaчaлocя вищe, c^^e yтвopeнню дoдaткoвиx вoднeвиx зв'язкiв з вoдoю, щo в cвoю 4epry змeншye цiлicнicть мaтpицi плiвки i cтвopюe пopи для пpoникнeння пapiв вoди. Кpoxмaль та жeлa-тин як плiвкoyтвopювaчi pyйнyють цiлicнicть мaтpицi
ПВС, щo тaкoж cпpияe збiльшeнню пoкaзникa mpo^ poникнocтi вiднocнo плiвoк, дo cклaдy якиx ПВС ж вxoдить (зpaзки № 4-б).
Висмовки
Вcтaнoвлeнa дoцiльнicть зacтocyвaння мoлoкa та cиpoвaтки за дoпoмoгoю poзpaxoвaнoгo кoмплeкcнoгo opгaнoлeптичнoгo пoкaзникa плiвки. Викopиcтaння мoлoкa дoзвoлить збагатити 100 г вщюбш, на якиx бyдe зacтocoвyвaтиcя зaпpoпoнoвaнa ïcтiвнa плiвкa з мoлoкoм, зoкpeмa на 0,б1 г бiлкa та 2б,4 мг% Ca. Пpи викopиcтaннi мoлoчнoï cиpoвaтки xapчoвa цiннicть виpoбiв з ïcтiвнoю плiвкoю збiльшитьcя на 0.21 г бш-ка та 13,2 мг% Ca. IЧ-дocлiджeння плiвoк пoкaзaлo, щo poзчинники впливають на вaлeнтнi кoливaння vОH-гpyп кpoxмaлю змшюючи фopмy, xapaктep та oблacть знaxoджeння ïx кoливaнь. Тepмoгpaвiмeтpич-ний aнaлiз пoкaзaв, щo мoлoкo та cиpoвaткa cпpияють
збшьшенню температуры випаровування вологи. Ви-значений показник паропроникносп вказуе, що молоко i сироватка сприяють зб1льшенню бар'ерних влас-тивостей 1спвно1 плiвки i, як наслiдок, збiльшують ефективнiсть 11 для зберiгання свшосп харчових про-дуктiв.
Перспективи подальших дослгджень полягають у розширеннi спектру дослвджуваних показник1в, на-приклад за рахунок фiзико-механiчних показник1в. Крiм того, запропоноваш розчинники варто спробува-ти i для шших складiв пл1вки.
Бiблiографiчнi посилання
Ramos, O.L., Pereira, R.N., Rodrigues, R.M., Teixeira, J.A., Vicente, A.A., Malcata, F.X. (2016). Whey and whey powders: production and uses. Encyclopedia of Food and Health, 498-505. Onwulata, C., Huth, P. (Eds.). (2009). Whey processing, functionality and health benefits (Vol. 82). John Wiley & Sons.
Gennadios, A. (2002). Protein-based films and coatings. CRC Press.
Ramos, Ó.L.D.S. (2011). Development and characterization of bioactive, edible whey protein films and coatings to improve quality and safety of food products. Tomasula, P.M. (2009). Using dairy ingredients to produce edible films and biodegradable packaging materials. Dairy-derived ingredients: food and nutraceuti-cal uses, 589-624. Gounga, M.E., XU, S.Y., Wang, Z. (2010). Film forming mechanism and mechanical and thermal properties of whey protein isolate-based edible films as affected by protein concentration, glycerol ratio and pullulan content. Journal of food biochemistry, 34(3), 501-519. Zhou, J.J., Wang, S.Y., Gunasekaran, S. (2009). Preparation and characterization of whey protein film incorporated with TiO2 nanoparticles. Journal of food science, 74(7), 50-56. Solak, B.B., Akin, N. (2012). Health benefits of whey protein: a review. Journal of Food Science and Engineering, 2(3), 129. Bonnaillie, L.M., Zhang, H., Akkurt, S., Yam, K. L., Tomasula, P.M. (2014). Casein films: The effects of formulation, environmental conditions and the addition of citric pectin on the structure and mechanical properties. Polymers, 6(7), 2018-2036. Maynes, J.R., Krochta, J.M. (1994). Properties of edible films from total milk protein. Journal of food science, 59(4), 909-911. Chen, H. (1995). Functional properties and applications of edible films made of milk proteins. Journal of dairy science, 78(11), 2563-2583. Avena-Bustillos, R.J., Cisneros-Zevallos, L.A., Krochta, J.M., Saltveit, M.E. (1994). Application of casein-lipid edible film emulsions to reduce white blush on
minimally processed carrots. Postharvest Biology and Technology, 4(4), 319-329.
Tien, C., Vachon, C., Mateescu, M.A., Lacroix, M. (2001). Milk protein coatings prevent oxidative browning of apples and potatoes. Journal of food science, 66(4), 512-516.
Chekmarev, A.N. (2010). Qualimetry and quality management. Part 1. Samara, Russia: Izd-vo Samar. gos. aerokosm. un-ta (in Russian).
Standard Interstate (1991). Plastics. Thermogravimetric analysis of polymers. Temperature scanning method. (GSS 29127-91). Moscow: IPK «Izd-vo standartov» (in Russian).
Standard, A.S.T.M. (1989). Standard test methods for water vapor transmission of materials. Annual book of ASTM standards. Designation E96-E80, 730-739.
Skurikhin, I.M., Tutelyan, V.A. (2002). Chemical composition of Russian food products. Moscow, Russia: DeLi print (in Russian).
Silverstein, R., Webster, F., Kiml, D. (2011). Spectrometric identification of organic compounds. Moscow, Russia: BINOM (in Russian).
Mironov, V.A., Yankovskiy, S.A. (1985). Spectroscopy in Organic Chemistry. Collection of problems. Moscow, Russia: Himija (in Russian).
Workman Jr.J., Weyer, L. (2012). Practical guide and spectral atlas for interpretive near-infrared spectroscopy. CRC Press.
Barreto, P.L.M., Pires, A.T.N., Soldi, V. (2003). Thermal degradation of edible films based on milk proteins and gelatin in inert atmosphere. Polymer Degradation and Stability, 79(1), 147-152.
Schmidt, V., Giacomelli, C., Soldi, V. (2005). Thermal stability of films formed by soy protein isolate-sodium dodecyl sulfate. Polymer Degradation and Stability, 87(1), 25-31.
Soares, R.M.D., Lima, A.M.F., Oliveira, R.V.B., Pires, A.T.N., Soldi, V. (2005). Thermal degradation of biodegradable edible films based on xanthan and starches from different sources. Polymer degradation and stability, 90(3), 449-454.
Nikolsky, B.P. (1964). Reference book of the chemist. Vol. 2. The main properties of inorganic and organic compounds. St.Petersburg, Russia: Leningradskoe otdelenie izdatel'stva «Himija» (in Russian).
Folegatti, M.I., Antunes, A.J., Marcondes, J.A. (1998). Mechanical and permeability properties of milk protein films. Brazilian Archives of Biology and Technology, 41(3). Retrieved from -http://dx.doi.org/10.1590/S1516-89131998000300008
Mei, Y., Zhao, Y. (2003). Barrier and mechanical properties of milk protein-based edible films containing nutraceuticals. Journal of agricultural and food chemistry, 51(7), 1914-1918.
Received 4.09.2017 Received in revised form 29.09.2017 Accepted 2.10.2017
