Комплексный растительный эмульгатор

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано в производстве функциональных продуктов направленного действия. Комплексный растительный эмульгатор на основе водного экстракта корня мыльнянки (Supponaria Officinalis L) с содержанием сухих веществ 7-8 мас.%. При этом он дополнительно содержит 8-10 мас.% Ламиналя с содержанием сухих веществ 3-4 мас.%. Изобретение позволяет расширить ассортимент эмульгаторов растительного происхождения, позволяющих достичь необходимую степень дисперсности эмульсионных систем, обеспечивающую их прочность и стойкость, а также обладающих высокими антибактериальными свойствами, приводящими к увеличению сроков хранения готовой продукции, при минимальном количественном составе. 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано в производстве функциональных продуктов направленного действия, в частности, биологически ценных эмульсий с различными вкусовыми свойствами, а также в косметической промышленности для приготовления кремов.

В настоящее время широкое распространение получили эмульсионные продукты, которые легко усваиваются и за счет возможности включения в их состав различных ингредиентов позволяют расширить ассортимент эмульсионной продукции повышенной биологической ценности.

Традиционно при производстве этих продуктов в качестве эмульгаторов используют белки животного происхождения, например, яичный желток, сухое молоко ("Rheology and thermal properties of syrupy composites of saccharides and milkfat", J. of Food lipids, 1996, 3, №1, p.43-57), сок кальмара (Кизиветтер И.В. Биохимия сырья водного происхождения. М.: Пищевая пром., 1973, 340 с.) и другие.

В то же время ассортимент пищевых эмульгаторов чрезвычайно разнообразен и их выбор определяется, как правило, требуемыми от эмульгатора свойствами, а также его совместимостью с другими компонентами.

В производстве эмульсий известно использование эмульгаторов растительного происхождения, которые позволяют обогатить эмульсии биологически активными веществами с широким спектром физиологического действия.

Так, например, в качестве таких эмульгаторов известно использование растительных белков, например, белковой муки из пшеничных отрубей (Пищевая технология. Изв.вузов СССР, 1995, №1-2, с.6-8, 11-12), соевых белков (Lah C.L., Cheryan M. Emulsifying Properties of a Full-Fat Soy Protein Product Produced by Ultrafiltration. Lebensmittel-wissenschaft und-technologie.-1980.-13, №5.-P.259-263) или веществ, содержащихся в овощном пюре из моркови или свеклы (а.с.№724117).

В настоящее время проводятся многочисленные исследования по использованию растительного сырья и веществ, выделенных из растений в производстве продуктов питания, что позволяет создавать новый ассортимент низкокалорийной продукции с увеличенными сроками хранения.

Наиболее близким к заявляемому является эмульгатор, представляющий собой смесь экстрактов корней мыльнянки (ЭКМ) и солодки, полученную экстракцией кипящей водой. Экстракцию сырья осуществляют раздельно с последующим смешиванием экстрактов (ИВАНОВА О.И. Разработка технологии пищевых эмульгаторов и эмульсионных продуктов на основе растительного сырья. Автореферат дис.к.т.н. - Владивосток: НИИРСТПТНП, 1998, с.6-15).

Недостатком данного эмульгатора являются недостаточно высокие структурно-реологические показатели, что требует обязательного дополнительного введения в состав эмульсий структурообразователя, а также невысокая стойкость при хранении. Кроме этого существенным недостатком известных растительных эмульгаторов являются низкие антибактериальные свойства, что снижает сроки хранения готовой продукции с их использованием и требует введения в готовый продукт консервантов различного происхождения, которые в лучшем случае являются безвредными, а в худшем - оказываются биологически активными и небезопасными для организма.

Технической задачей изобретения является расширение ассортимента эмульгаторов растительного происхождения, позволяющих достичь необходимую степень дисперсности эмульсионных систем, обеспечивающую их прочность и стойкость, а также обладающих высокими антибактериальными свойствами, приводящими к увеличению сроков хранения готовой продукции, при минимальном количественном составе.

Поставленная задача решается комплексным растительным эмульгатором, состоящим из водного экстракта корня мыльнянки (Supponaria Officinalis L) с содержанием сухих веществ 7-8 мас.% и дополнительно 8-10 мас.% Ламиналя с содержанием сухих веществ 3-4 мас.%.

Эмульгатор представляет собой вязкую массу темно-коричневого цвета с зеленоватым оттенком. Хранится, как правило, в виде мороженных брикетов в полимерных материалах.

В литературе отсутствуют сведения для обоснования возможности совместного использования экстракта корня мыльнянки и Ламиналя в производстве эмульгатора и продукции на его основе. Предложенный комплексный растительный эмульгатор позволяет конструировать стойкие эмульсии с заданными функциональными свойствами от столовых майонезов и десертных паст до косметических кремов.

Для приготовления эмульгатора используют корень мыльнянки лекарственной (Supponaria officinalis L), который для лучшего экстрагирования предварительно замачивают в горячей воде (60-70°С) в течение 10-15 час. Затем размягченный корень измельчают до размеров кусочков толщиной около 1 см и длиной 2-7 см, загружают в варочный котел и заливают водой в соотношении 1:10. Вываривают в открытой емкости в течение 2-3 час до получения экстракта темно-коричневого цвета. Содержание сухих веществ в экстракте контролируют обычно рефрактометрически и прекращают при содержании сухих веществ в нем 7-8 мас.%.

Ламиналь - гелеобразный пищевой продукт, представляющий собой полученную по запатентованной уникальной низкотемпературной технологии вытяжку из бурых морских водорослей Laminaria Japonica (ТУ 9284-102-00472012-97), позволившей не только перевести грубые волокна в растворимую форму, но и разрушить клеточные оболочки, что сделало продукт доступным для усвоения организмом человека и придало ему новые свойства. Данная методика позволяет сохранять естественный микро- и макроэлементный состав водоросли. Содержит натриевую соль алигиновой кислоты, фукоидан, водорослевую клетчатку, минеральные вещества (йод, натрий, калий, кальций, магний), растворимые полисахариды, витамины А, В, аскорбиновую кислоту, железо и ряд других жизненно важных микроэлементов растительного происхождения.

Эмульгатор готовят путем механического смешивания водного экстракта корня мыльнянки лекарственной с содержанием сухих веществ 7-8 мас.% и 8-10 мас.% Ламиналя с содержанием сухих веществ 3-4 мас.%.

Стабильную, нерасслаивающуюся эмульсию из заявляемых компонентов позволяет получить подобранное экспериментальным путем оптимальное соотношение компонентов эмульгатора.

Свойства заявляемого эмульгатора изучали на модельной системе, содержащей в качестве жировой фазы подсолнечное рафинированное дезодорированное масло с удельным весом 0,9212, коэф. преломления 1,4751 и перекисным числом 0,22 мас.%.

Модельную систему готовили методом диспергирования с помощью микроизмельчителя тканей РТ-2 при 3000-5000 об/мин. Эмульгирование вели путем постепенного добавления растительного масла к эмульгатору.

Определение органолептических, физико-химических (эмульгирующих и реологических) свойств, микробиологических показателей качества проводили общепринятыми методами.

Эмульгирующие свойства эмульгатора оценивали по пенообразующей способности, эмульгирующей емкости и эмульгирующей способности.

Пенообразующую способность определяют как отношение начальной высоты столба пены после 1 минуты стандартных встряхиваний 18 мл экстракта с разной концентрацией сухих веществ при 19°С и устойчивостью пены, которая характеризуется высотой столба пены после 10-минутного выдерживания. Пену взбивают на микроизмельчителе РТ-2 при 3000 об/мин.

Нами определено, что пенообразующая способность и устойчивость пены эмульгатора достигают максимального значения при концентрации сухих веществ в экстракте корня мыльнянки 7-8 мас.%. и Ламиналя 3-4 мас.% и при их дальнейшем увеличении не изменяются. При меньших концентрациях не удается добиться необходимых пенообразующих свойств.

Для оценки эмульгирующей способности определяют точку инверсии (обращения фаз) по объему добавленного растительного масла, при котором происходит переход эмульсии из состояния масло/вода в вода/масло. Эмульгирующую способность рассчитывали по отношению максимального количества эмульгирующего масла к количеству эмульгатора в системе.

Установили, что с увеличением количества сухих веществ с 1,9 до 17,5 мас.% эмульгирующая способность увеличивается с 5,1 до 15,0. При этом стойкость эмульсии при увеличении сухих веществ изменяется, достигая максимального значения (100%) при их концентрации в ЭКМ 7 мас.%, а Ламиналя 4 мас.% с последующим снижением стойкости до 75% при концентрации ЭКМ 17,5 мас.% и Ламиналя 7 мас.%.

Изучение реологических свойств модельных систем эмульсий показало, что вязкость и предельное напряжение сдвига максимально при содержании ламиналя в эмульгаторе 8-10 мас.% и содержании сухих веществ в нем 3-4 мас.% и составляют соответственно 28-36 Па·с и 95-145 ПНС Па.

Стойкость эмульсии определяли методом центрифугирования. Для этого 8 мл эмульсии помещают в центрифужную пробирку, нагревают на водяной бане при 90°С 5 мин, охлаждают и центрифугируют при 3000 об/мин в течение 2 мин. Стойкость рассчитывают по отношению высоты эмульсии после нагревания и центрифугирования к высоте эмульсии начальной (Шерман Ф. Эмульсии. Пер. с англ., под ред. Абрамзона А.А. - Л.: Химия, 1972, 448 с).

Как показали проведенные исследования, наиболее равновесной и устойчивой (стойкость эмульсии составляет 100%) система становится при содержании Ламиналя в эмульгаторе 8-10 мас.% и содержании сухих веществ 3-4 мас.%.

Изучение микроструктуры модельных систем, проведенное микроскопическим методом, показало, что полученные эмульсии являются однородными по размерам частиц, диаметр которых изменяется от 4 до 12 мкм, при этом частицы не образуют агрегатов. На чертеже приведена микроструктура эмульсии, содержащей ЭКМ 3 мас.%, Ламиналя 9 мас.%, соевого масла 40 мас.%.

Биотестирование образцов модельных систем вели по определению:

- Бактерий группы кишечной палочки (БГКП) (ГОСТ 9225, ГОСТ 30004.2-93, СанПиН 2.3.2.560-96).

- Патогенной микрофлоры, в том числе сальмонеллы (ГОСТ 10444.8 -88, ГОСТ 10444.9-88, СанПиН 2.3.2.560-96).

- Дрожжей и плесеней (ГОСТ 10444.12-88. СанПиН 2.3.2.560-96).

Антибактериальные и антифугальные свойства заявляемого эмульгатора проверялись на микробиологических показателях майонеза "Провансаль", приготовленного с использованием заявляемого эмульгатора, и контрольных образцах майонеза, приготовленных с использованием в качестве эмульгатора водного экстракта корней мыльнянки и солодки (см. таблицу). Исследования проводили в течение 60 суток при температуре от 0 до 20°С. В опытных образцах независимо от режима хранения количество дрожжей и плесеней не превышало установленных норм в течение всего исследуемого периода. Общая обсемененность продукта оставалась практически без изменений, в то время как в контрольных образцах увеличивалась на 1-2 порядка. После 60 суток хранения при температуре от 0 до 20°С микробиологические и органолептические показатели опытных майонезов соответствовали "Гигиеническим требованиям к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов" 2.3.2.560-96.

Таким образом, как следует из вышеприведенных данных, оптимальным соотношением ЭКМ и Ламиналя в предложенном эмульгаторе, обеспечивающем максимальную стабильность, эмульгирующую емкость, реологические и антибактериологические показатели эмульсий, является использование в эмульгаторе ЭКМ с содержанием сухих веществ 7-8 мас.% и 8-10 мас.% Ламиналя с содержанием сухих веществ 3-4 мас.%.

При использовании Ламиналя с содержанием сухих веществ менее 3 мас.% наблюдается нестабильное состояние модельной системы даже при введении его в эмульгатор в количестве 12 мас.%. В то же время при введении в эмульгатор Ламиналя с содержанием сухих веществ более 4 мас.% даже при незначительном количественном содержании его в эмульгаторе (6 мас.%) ухудшается сенсорное восприятие эмульсии за счет появления зеленоватого цвета и густой консистенции.

Данные спектрального анализа показывают, что заявляемый эмульгатор содержит большое количество компонентов фенольной структуры, о чем говорят полосы поглощения в области λ=240-400 нм.

Антирадикальную активность определяли по отношению к свободному радикалу дифенилпикрилгидразилу, используя в качестве сравнения стандартные антиоксиданты α-токоферол и кверцитин. При этом установили, что концентрация активных атомов водорода в эмульгаторе такая же, как если бы в литре раствора содержалось 0,33 миллимоля высокоактивного антирадикального антиоксиданта α-токоферола или 0,66 миллимоля кверцетина.

Антиоксидантный эффект изучали на модели автоокисления эмульсии ленитола (рН 6,0) по поглощению кислорода. Установили, что за 30 мин данной реакции при 40°С поглощается 90 мкл кислорода. При добавлении в эмульсию линетола 5 мас.%. и 10 мас.% (V/V), экстракта мыльнянки за это же время поглощается 45 мкл и 30 мкл кислорода, соответственно. То есть добавление 5%-ного водного экстракта мыльнянки в 2 раза, а 10%-ного - в 3 раза снижает начальную скорость окисления липидов.

За счет входящих в его состав ингредиентов, содержащих тритерпеновые гликозиды, альгинаты, фуккоидан, альгулеазу, витамины, макро- и микроэлементы и т.д.) заявляемый эмульгатор обладает высокой биологической ценностью, позволяющей рассматривать его одновременно и как пищевую биологическую добавку для производства эмульсионных продуктов функционального назначения.

Эмульгатор позволяет достичь максимальной стабильности консистенции, стабильности жировой фазы (за счет антиокислительных свойств), а также микробиологической стабильности при использовании ограниченного числа ингредиентов.

Изобретение иллюстрируется следующим примером,

Пример. 100 г корня мыльнянки лекарственной замачивают в горячей воде (60-70°С) в течение 14 час. Затем корень измельчают до размеров кусочков толщиной около 1 см и длиной 2-7 см, загружают в варочный котел и заливают 1,5 л воды.

Вываривают в открытом котле в течение 3 час до получения 200 мл экстракта темно-коричневого цвета, содержание сухих веществ в котором по данным рефрактометрического анализа составляет 7 мас.%. К 200 мл полученного экстракта добавляют 600 г Ламиналя с содержанием сухих веществ 3 мас.% и перемешивают. Получают готовый комплексный растительный эмульгатор, который затем используют при приготовлении эмульсий различных типов. При введении 300 г соевого масла в 100 г эмульгатора получают эмульсию, стойкость которой составляет 98,0±2% и которая не изменяется в течение 60 суток.

Таким образом, заявляемый эмульгатор, представляющий собой эмульгатор растительного происхождения, при ограниченном числе компонентов позволяет достичь необходимую степень дисперсности эмульсионных систем, максимальную прочность и стойкость эмульсий на его основе, а также микробиологическую стабильность, приводящую к увеличению сроков хранения, а его химический состав позволяет рассматривать его одновременно и как биологически активную добавку к пище.

Комплексный растительный эмульгатор на основе водного экстракта корня мыльнянки (Supponaria Officinalis L) с содержанием сухих веществ 7-8 мас.%, отличающийся тем, что эмульгатор дополнительно содержит 8-10 мас.% Ламиналя с содержанием сухих веществ 3-4 мас.%.