Влияние рН на пенообразующие и эмульгирующие свойства систем сапонинов и овощных соков (80

Влияние рН на пенообразующие и эмульгирующие свойства систем сапонинов и овощных соков

Д-р техн. наук Е.Н.АРТЕМОВА

Орловский государственный технический университет

В настоящее время пенообразующие и эмульгирую­ щие свойства растительных добавок рассматриваются в основном с позиций наличия в них белков и пектино­ вых веществ. Вместе с тем анализ химического состава растительных добавок свидетельствует о широкой рас­ пространенности в растительном мире сапонинов — тритерпеновых и стероидных гликозидов, обладающих высокой поверхностной активностью [2, 6-8].

Основываясь на результатах анализа литературных и собственных экспериментальных данных, естественно предполагать, что в пищевых продуктах с растительны­ ми добавками активная кислотность меняет условия взаимодействия протеинов с полисахаридами и гликозидами растительных добавок [1, 3-5].

Многообразие растительного сырья, используемого в качестве добавок для приготовления пищевых про­ дуктов, требует установления общих закономерностей влияния рН среды на формирование структуры пище­ вых продуктов. Поэтому сочли целесообразным иссле­ довать влияние этого важного технологического факто­ ра на пенообразующие и эмульгирующие свойства сис­ тем сапонинов и овощных соков с целью оптимизации процесса взбивания.

При выборе овощных соков исходили из того, чтобы они широко использовались в технологии пищевых про­ дуктов, были сходны по технологическим свойствам и химическому составу и отличались наличием или отсут­ ствием сапонинов. Таким условиям наиболее полно отвечают соки столовой и сахарной свеклы как сапонинсодержащие добавки, а также соки моркови и капусты, в химическом составе которых сапонины отсутствуют.

В выборе показателей пенообразующих и эмульгиру­ ющих свойств объектов исследования опирались на структурно-механический фактор устойчивости. Ак­ тивную кислотность (рН) определяли потенциометрическим методом на приборе рН-340; кинематическую вязкость — с помощью капиллярного вискозиметра ВПЖ-2; поверхностное натяжение — методом макси­ мального давления пузырька; прочность межфазного адсорбционного слоя (MAC) на границе с воздухом и маслом — на приборе Ребиндера, Трапезникова; пенообразующую и эмульгирующую способность — методом

взбивания и с помощью лабораторного прибора-пено­ образователя; устойчивость пен и эмульсий — по коли­ честву выделившейся жидкой фракции, для эмульсий — после центрифугирования.

Значения рН среды систем сапонинов и овощных со­ ков задавали 0,1%-ным раствором соляной кислоты и 0,1%-ным раствором гидроксида натрия в пределах от 1,0 до 11,0. На рис. 1-7 представлена зависимость по­ верхностного натяжения, прочности MAC на границах раздела с воздухом и маслом, пенообразующей и эмуль­ гирующей способности и устойчивости пен и эмульсий систем сапонинов и овощных соков от значений рН среды, определенных при температуре 20 °С.

Системы сапонинов обладают высокой способнос­ тью к пенообразованию и эмульгированию в широком диапазоне значений рН среды — от 2,0 до 9,0; получен-

4 5 6 7 8 9 10 11 рН среды

Система сапонина (0,05) ): / - фирмы Merck; 2- из конских каштанов

9 рН среды

Сок:/- столовой свеклы; 2- сахарной свеклы; 3 - капусты; 4- моркови

Рис. 1. Зависимость поверхностного натяжения системы сапонинов и овощных соков от активной кислотности

«ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕРАБОТКА СЕЛЬХОЗСЫРЬЯ», № 9, 2002

51

9 10 И рН среды рН среды

Система сапонина (0,05 %): 1 - фирмы Merck; 2 - из конских каштанов Система сапонина (0,05 %): 1 - фирмы Merck; 2 - из конских каштанов

	1	2 5	6	8	9	10	11	9	10
					рН среды
								рН среды
	Сок: 1- столовой свеклы; 2- сахарной свеклы; 3 -				капусты; 4- моркови
								Сок;/- столовой свеклы; 2 - сахарной свеклы; 3 - капусты; 4- моркови
	Рис, 6. Зависимость эмульгирующей способности систем са­
	понинов и овощных соков от активной кислотности							Рис. 7. Зависимость устойчивости эмульсии систем сапони­
								нов и овощных соков от активной кислотности

при значениях рН среды 1,0 и 11,0. Очевидно, что упроч­ нение MAC происходит за счет подавления степени дис­ социации молекул сапонинов в кислой области и сни­ жением их взаимоотталкивания вследствие электроней­ тральности на границах раздела с воздухом или маслом. Результатом этих процессов'является образование боль­ ших по объему и более стабильных пен и эмульсий.

Свекольные соки сохраняют высокие пенообразующие и эмульгирующие свойства при рН среды от 4,0 до 8,0, соки моркови и капусты — при рН среды от 5,0 до 7,0. В то же время максимальные объемы наиболее ста­ бильных пен и эмульсий свекольные соки образуют в более узком диапазоне рН среды — от 5,0 до 7,0.

Впределах рН среды 4,0-5,0 овощные соки имеют минимальные значения поверхностного натяжения и на границах с воздухом и маслом образуют наиболее проч­ ные MAC. При значениях рН среды ниже 4,0 и выше 8,0 наблюдаются рост поверхностного натяжения и сниже­ ние прочности MAC на различных границах раздела. При этом соки образуют небольшие объемы нестабиль­ ных пен и эмульсий. Зависимости показателей пенообразующих и эмульгирующих свойств систем сапонинов

иовощных соков от рН среды описаны полиноминаль­ ными уравнениями второй и третьей степени (табл. 1).

Вкислой области рН среды, ниже 4,0, ухудшение пенообразующих и эмульгирующих свойств овощных со­ ков связано с образованием белково-пектиновых и белково-сапониновых комплексов, поскольку созда­ ются условия для электростатического взаимодействия этих веществ. При более низких значениях рН среды, менее 2,0, очевидно, имеет место и кислотный гидро­ лиз сапонинов.

Вщелочной области рН среды, особенно выше 9,0, создаются условия для щелочного гидролиза пектино­ вых веществ и сапонинов, денатурационных и гидро­ лизных изменений белков с образованием продуктов омыления.

Более широкий диапазон проявления высоких пенообразующих и эмульгирующих свойств свекольными соками по сравнению с морковным и капустным, оче­ видно, обеспечивается наличием в них сапонинов.

Широкий диапазон значений рН среды, в котором системы сапонинов проявляют пенообразующие и эмульгирующие свойства, включает в себя значения рН среды большинства пищевых продуктов. Диапазон зна­ чений рН среды, в котором овощные соки максимально проявляют способность к пенообразованию и эмульги­ рованию, совпадает с оптимальным для традиционных пенообразователей и эмульгаторов — яичного белка и яичного желтка.

В целом, представленные результаты исследований влияния активной кислотности на системы сапонинов

иовощные соки позволяют сделать следующие выводы:

—присутствие кислот способствует снижению ак­ тивной кислотности композиций и соответственно со­ зданию условий для комплексообразования между ос­ новными ПАВ, что нежелательно перед взбиванием;

—образование комплексов ПАВ целесообразно на заключительной стадии взбивания, после того как пена или эмульсия в основном сформированы, образовав­ шиеся в межпленочных пространствах комплексы ис­ полняют роль стабилизаторов этих систем;

—кислоты, используемые в технологии пищевых продуктов, следует рассматривать не только как вкусо­ вые или консервирующие добавки: варьируя активной кислотностью композиций традиционных пенообразо­ вателей и эмульгаторов с растительными добавками, можно формировать структуру продуктов и соответст­ венно повышать их качество.

Ли т е р а т у р а

1. Артёмова ЕЖ Динамика пенообразующих и эмульгиру­ ющих свойств овощных соков во время взбивания / Эконо-

«ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕРАБОТКА СЕЛЬХОЗСЫРЬЯ», № 9, 2002

53

Уравнения регрессии показателей пенообразующих и эмульгирующих свойств систем сапонинов и овощных соков в зависимости от рН среды (1-11)

Системы сапонинов 0,05 % и овощные соки		Уравнения регрессии	R2
Пенообразующая способность, мм *			0,94
Система сапонина фирмы Merck		у = 1,4225х3-33,904х2+215,29х~127,74
Система сапонина из конских каштанов		у = 0,6406х3-14,315х2+84,802х-32,848	0,91
Сок столовой свеклы		у = -0,5511х3+0,5563х2+73,632х-96,89	0,88
Сок сахарной свеклы		у = -0,4901x3-1,3252х2+90,483х-104,05	0,91
Сок капусты		у=-0,5431х3-19,068х2+172,19х-288,83	0,89
Сок моркови		у = 0,271х3-9,6212х2+87,547х-144,6	0,94
Система сапонина фирмы Merck	Устойчивость пены, %		0,89
		y = 0,1645x3-3,8432x2+24,024x-13,508
Система сапонина из конских каштанов		у = 0,1382х3-3,233х2+20,245х-12,859	0,85
Сок столовой свеклы		у =-0,0049x3-1,566х2+18,305х-16,421	0,88
Сок сахарной свеклы		у = 0,0227x3-1,9476х2+20,707х-16,032	0,91
Сок капусты		у=0,0643хЗ-2,3826х2+21,355х-30,826	0,79
Сок моркови		у=-0,0168хЗ-0,9526х2+13,548х-20,271	0,80
Система сапонина фирмы Merck	Поверхностное натяжение, мН/м		0,88
		y = 0,3747x2-3,1483x+64,517
Система сапонина из конских каштанов		у = 0,5508х2-4,9334х+60,899	0,91
Сок столовой свеклы		у = 0,1667х2-1,413х+70,155	0,89
Сок сахарной свеклы		у = 0,1679х2-1,3654х+71,548	0,81
Сок капусты		у = 0,3855х2-4,0011х+70,699	0,90
Сок моркови		у = 0,8326х2-8,7662х+65,65	0,91
Система сапонина фирмы Merck	Относительная вязкость		0,79
		у =0,0004х2-1Е-05х+1,0008
Система сапонина из конских каштанов		у = 0,0004х2-1Е-05х+1,0008	0,80
Сок столовой свеклы		у = 0,0011х2-0,0018х+1,7122	0,87
Сок сахарной свеклы		у = 0,0018х2-0,0091х+2,3501	0,79
Сок капусты		у = 0,0008х2+0,0034х+1,3275	0,89
Сок моркови		у = 0,0011х2-0,0002х+1,2753	0,94
Прочность MAC на границе с воздухом, Н/м			0,85
Система сапонина фирмы Merck		у = 0,0001хЗ-0,0032х2+0,0178х+0,0053
Система сапонина из конских каштанов		у = 6Е-05хЗ-0,0014х2+0,0088х+0,0002	0,87
Сок столовой свеклы		у = 0,0006хЗ~0,0168х2+0,1257х-0,1198	0,91
Сок сахарной свеклы		у = 0,0006x3-0,0167х2+0,1242х-0,0936	0,92
Сок капусты		у = 0,0003хЗ-0,0108х2+0,0947х-0,1497	0,88
Сок моркови		у=-0,0005хЗ+0,0032х2+0,0174х-0,041	0,91
Прочность MAC на границе с маслом, Н/м			0,91
Система сапонина фирмы Merck		у = 0,0013хЗ-0,0329х2+0,2143х-0,1442
Система сапонина из конских каштанов		у = 0,0008x3-0,02х2+0,1308х-0,0976	0,93
Сок столовой свеклы		у = 0,0017x3-0,0551х2+0,441х-0,399	0,88
Сок сахарной свеклы		у = 0,0021хЗ-0,0633х2+0,4863х-0,3087	0,79
Сок капусты		у = 0,0001x3-0,0245х2+0,2785х-0,4453	0,89
Сок моркови		у =0,0003x3-0,0282х2+0,3027х-0,4481	0 д2
Эмульгирующая способность, мл			0,94
Система сапонина фирмы Merck		у = 0,1262хЗ-2,7779х2+16,543х-9,3179
Система сапонина из конских каштанов		у = 0,0604x3-1,3937х2+8,7116х-5,3777	0,90
Сок столовой свеклы		у = 0,1075x3-3,8154х2+32,814х-21,864	0,88
Сок сахарной свеклы		у = 0,109x3-3,8748х2+33,327х-17,629	0,89
Сок капусты		у = 0,0285хЗ-2,0752х2+22,048х-18,952	0,94
Сок моркови		у = 0,0516хЗ-2,5683х2+25,016х-18,852	0,88
Система сапонина фирмы Merck	Устойчивость эмульсии, %		0,89
		у = 0,0597x3-1,4001х2+9,0726х-3,9906
Система сапонина из конских каштанов		у = 0,0491x3-1,905х2+7,9497х-4,6445	0,94
Сок столовой свеклы		у = 0,1498хЗ-5,2275х2+44,65х-37,503	0,88
Сок сахарной свеклы		у = 0,1706хЗ-5,7062х2+47,658х-33,211	0,91
Сок капусты		у = 0,1151хЗ-4,427х2+39,488х-39,355	0,79
Сок моркови		у = 0,1342хЗ-4,8526х2+42,08х-38,4	0,93
* На рис. 4 указана вм.Тоже-в№7, 2002, рис. 5 (с. 44) и табл. 3 (с. 45) - ред.
мика и технология: Межвуз. сб. науч. тр. — М.: Изд-во РЭА. венные преобразования социально-ориентированной ры-
2. Артёмова Е.Н., Василенко З.В. Взаимосвязь пенообра-		ночной экономики: Тез. науч.-практич. межвуз. конф. -
зующих и эмульгирующих свойств овощных соков с их хиОрел: Изд-во ОКИ, 1998.
мическим составом // Агропанорама (Республика Бела-		6. Реутов В.А., Розанова О.И., Горбунова К.Ф. Об использо-
русь). 1998, № 2.	вании свекольных экстрактов в качестве пенообразовате-
3. Артёмова Е.Н., Василенко З.В. Изменение пенообразуюлей в кондитерском производстве. — М.: Наркомпище-
щих и эмульгирующих свойств овощных соков при взбива-		пром, 1936, вып. 66а.
нии // Агропанорама (Республика Беларусь). 1998. № 5.		7. Composition and content of saponins in soybean seed accor-
4. Артёмова Е.Н., Василенко З.В. Теоретические аспекты		ding to variety, cultivation year and maturity / Shiraiwe
пенообразующих и эмульгирующих свойств растительных		Masakazu, Harada Kyuya, Okubo Kazuyashi // Agr. and Biol,
добавок// Вестник АН Республики Беларусь. 1998, № 5.		Chem. 1991. 55. № 2.
5. Артёмова Е.Н., Василенко З.В. Участие сапонинов, бел-		8. Oakenfull D. Saponins in food — a review // Food Chemistry,
ков, пектинов в образовании пен овощных соков / Качест-		1981. № 6.
54		«ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕРАБОТКА СЕЛЬХОЗСЫРЬЯ», № 9,