Vladivostok, Russian Federation
Vladivostok, Russian Federation
Vladivostok, Russian Federation
The aim of the study is to substantiate the possibility of prolonging the storage of specialized oil-fat emulsion food systems (mayonnaises and mayonnaise sauces) enriched with essential fatty acids of the omega-3 family (eicosapentaenoic and docosahexaenoic) by using a natural antioxidant – supercritical extract of the brown alga Ascophyllum nodosum. By analyzing the obtained experimental data, an assessment is made of its effect on the oxidation and hydrolysis of lipids isolated from specialized oil-fat emulsion food systems. Supercritical extract of the brown alga Ascophyllum nodosum was obtained by supercritical carbon dioxide extraction on TharSCF SFE-500 equipment (Waters, Pittsburgh, USA). The main conditions for obtaining: ethanol as a modifier in a mass fraction of 5 %, the applied pressure is 300 bar, the extraction time is 60 min, the process temperature is 60 °C. The method for obtaining oil-fat emulsion food systems with supercritical extract of brown alga Ascophyllum nodosum is standard "semi-hot". As a fat base for specialized oil-fat emulsion food systems, 4- and 5-component lipid compositions enriched with highly unsaturated unique essential fatty acids - eicosapentaenoic and docosahexaenoic, and also including supercritical extract of brown alga Ascophyllum nodosum were used. The experiments were carried out 3 times, the obtained data are presented as M ± m. Statistical processing was carried out using the Excel program. The reliability of differences was estimated by the Student criterion at the 95 % significance level. It has been experimentally proven that the introduction of supercritical extract of brown alga Ascophyllum nodosum significantly slows down the processes of oxidation and hydrolysis of lipids, as evidenced by changes in the peroxide and acid number of fat isolated from specialized oil-fat emulsion systems, which increases the shelf life (6 months versus 3 months of control).
supercritical extract, brown alga Ascophyllum nodosum, oil-fat emulsion food systems, lipids, oxidation, hydrolysis
Введение. Одной из наиболее сложных задач пищевой промышленности является разработка продуктов питания с новыми свойствами, требуемого качества и безопасности, в соответствии с требованиями потребителей, особенно в части полезности и функциональности. В связи с этим большое значение имеют функциональные и специализированные пищевые системы, характеризующиеся заданным химическим составом, включающие функциональные ингредиенты, биологически и метаболически активные вещества, имеющие традиционные органолептические характеристики и требуемые физико-химические показатели. Масложировые эмульсионные пищевые системы, в первую очередь майонезы и соусы майонезные, являются пищевыми продуктами масс-маркета, употребляются практически всеми группами взрослого населения, относятся к любимым соусам россиян [1, 2]. Необходимо отметить, что жир, как существенный компонент масложировых эмульсионных систем, является не только основным источником энергии и чувства сытости, но и носителем жирорастворимых витаминов и эссенциальных жирных кислот. Являясь источниками пищевых растительных жиров, майонезы и соусы майонезные могут быть функциональными, специализированными пищевыми системами с заданными свойствами, что подтверждается интересом к созданию новых разновидностей [3–5]. Модификация рецептур масложировых эмульсионных продуктов производится по пути изменения как жировой, так и водной фаз [6–8]. Масложировые эмульсионные продукты являются пищевыми продуктами, устойчивыми к микробиальной порче из-за высокого содержания жира и кислой среды; тем не менее их качество снижается, в частности из-за автоокисления ненасыщенных жирных кислот. Устойчивость масложировых эмульсионных продуктов к процессам окисления и гидролиза липидов жировой фазы существенно зависит от вида используемого масла, то есть от его жирнокислотного состава [9, 10]. Наличие в рецептуре майонеза растительных масел с высоким содержанием полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) увеличивает вероятность окисления в связи с неустойчивостью кратных связей в молекулах ПНЖК. Несмотря на доказанную биологическую активность ПНЖК, в процессе окисления образуются первичные и вторичные продукты, в том числе реактивные альдегиды, свободные радикалы, приводящие к появлению неприятного, прогорклого вкуса и сокращению срока хранения майонеза [10]. Для замедления процессов окисления и гидролиза липидов традиционно используются как природные, так и синтетические антиоксиданты. Источником натуральных антиоксидантов в основном является растительное сырье, в том числе и некоторые морские водоросли, характеризующиеся высоким содержанием специфичных биологически активных веществ, обладающих свойствами, влияющими на устойчивость пищевых продуктов к окислению в сторону улучшения. Кроме того, эти антиоксидантные вещества обладают широким спектром преимуществ, способствующих укреплению здоровья [11]. Исходя из этого, поиск новых эффективных природных безопасных антиоксидантов для пищевых жиров является актуальной задачей, решить которую пытаются многие ученые [12–14].
Сверхкритические экстракты морских водорослей содержат высокие концентрации веществ с антиоксидантными свойствами – фенольных соединений, ксантофиллов [15] и должны проявлять антиоксидантные свойства, в том числе замедлять процессы окисления липидов. Сверхкритический экстракт бурой водоросли Ascophyllum nodosum описан в [16].
Цель исследования – обоснование возможности пролонгирования хранения специализированных масложировых эмульсионных пищевых систем (майонезов и соусов майонезных), обогащенных эссенциальными жирными кислотами семейства омега-3 (эйкозапентаеновой и докозагексаеновой), путем использования натурального антиоксиданта – сверхкритического экстракта бурой водоросли Ascophyllum nodosum.
Материалы и методы. Сверхкритический экстракт бурой водоросли Ascophyllum nodosum получали методом сверхкритической углекислотной экстракции на оборудовании TharSCF SFE-500 (Waters, Pittsburgh, США). Основные условия получения: этанол в качестве модификатора в массовой доле 5 %, используемое давление – 300 бар, время экстракции – 60 мин, температура процесса – 60 °С. Масложировые эмульсионные пищевые системы с сверхкритическим экстрактом бурой водоросли Ascophyllum nodosum получали стандартным «полугорячим» методом [17]. Определение кислотного числа осуществляли нейтрализацией свободных жирных кислот, содержащихся в навеске, спиртовым раствором гидрооксида натрия, перекисного числа по ГОСТ 31762-2012 «Майонезы и соусы майонезные. Правила приемки и методы испытаний».
Эксперименты проводили 3-кратно, полученные данные представлены в виде М ± m. Статистическая обработка осуществлялась с использованием программы MS Excel. Достоверность различий оценивали по критерию Стьюдента при 95 %-м уровне значимости.
Результаты и их обсуждение. В таблице 1 представлены рецептуры липидных купажей для дальнейшего использования в качестве жировой фазы масложировых эмульсионных пищевых систем с сверхкритическим экстрактом бурой водоросли Ascophyllum nodosum, состоящие из 4 и 5 компонентов, контрольная система не содержит сверхкритический экстракт.
Таблица 1
Компонентный состав липидных купажей, %
|
Компонент |
Номер рецептуры |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
Контроль |
|
|
Сверхкритический экстракт бурых водорослей |
2 |
2 |
2 |
2 |
– |
|
Масло льняное |
30 |
20 |
45 |
20 |
20 |
|
Масло рыжиковое |
– |
20 |
– |
30 |
27 |
|
Масло низкоэруковое рапсовое |
63 |
53 |
48 |
43 |
45 |
|
Масло микроводорослей Schizochytrium sp |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
Представленные в таблице 1 рецептуры липидных купажей отличаются содержанием основных растительных масел. Рапсовое низкоэруковое масло является основным в липидных купажах, на его основе спроектированы 4- и 5-компонентные системы. Масло микроводорослей Schizochytrium sp в составе представленных липидных купажей обеспечивает заданное содержание уникальных ПНЖК – эйкозапентаеновой и докозагексаеновой. Липидные купажи использованы как жировая основа для масложировых эмульсионных пищевых систем со сверхкритическим экстрактом бурой водоросли Ascophyllum nodosum, рецептуры которых приведены в таблице 2.
Таблица 2
Рецептуры специализированных масложировых эмульсионных пищевых систем
со сверхкритическим экстрактом бурой водоросли Ascophyllum nodosum, %
|
Компонент |
Номер рецептуры |
|||
|
1 |
2 |
3 |
Контроль |
|
|
Жировая фаза |
67 |
50 |
40 |
67 |
|
Вода |
24,35 |
41,35 |
51,35 |
41,35 |
|
Сахар-песок |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
1,5 |
|
Соль поваренная пищевая |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
|
Кислота лимонная пищевая |
0,4 |
0,4 |
0,4 |
0,4 |
|
Горчичный порошок |
0,75 |
0,75 |
0,75 |
0,75 |
|
Яичный порошок |
5,0 |
5,0 |
5,0 |
5,0 |
Рецептуры масложировых эмульсионных пищевых систем с сверхкритическим экстрактом бурой водоросли Ascophyllum nodosum в таблице 2 различаются между собой содержанием жировой фазы (рецептуры 1 и 2 – майонез, рецептура 3 – соус майонезный, контроль – майонез). Вкусовые добавки введены в одном и том же количестве.
Наличие высоконепредельных ПНЖК (эйкозапентаеной и докозагексаеновой), являющихся легкоокисляемыми соединениями, в разработанных специализированных масложировых эмульсионных системах с сверхкритическим экстрактом бурой водоросли Ascophyllum nodosum способствует снижению устойчивости системы к окислению. Оценка устойчивости к окислению проведена путем исследования изменения перекисного числа липидов, выделенных из разработанных масложировых эмульсионных систем с сверхкритическим экстрактом бурой водоросли Ascophyllum nodosum (рис. 1). Масложировые эмульсионные системы хранили в закрытых емкостях без доступа света и кислорода при температуре 4–5 °С.
Рис. 1. Изменение перекисного числа липидов жира, выделенного из масложировых эмульсионных систем с сверхкритическим экстрактом бурой водоросли Ascophyllum nodosum
(номера рецептур соответствуют табл. 2)
Данные рисунка 1 демонстрируют, что сверхкритический экстракт бурой водоросли Ascophyllum nodosum оказывает существенное влияние на скорость окисления липидов в сторону замедления, что демонстрирует снижение перекисного числа жира, выделенного из специализированных масложировых эмульсионных систем. Первичные продукты окисления – перекиси и гидроперекиси в липидах специализированных масложировых эмульсионных систем со сверхкритическим экстрактом бурой водоросли Ascophyllum nodosum накапливаются гораздо медленнее, чем в контрольной системе, которая не содержит дополнительных антиоксидантов. Срок хранения контрольного образца на основании значений перекисного числа липидов, выделенных из масложировой эмульсионной системы, составляет не более 4 месяцев, срок хранения специализированных масложировых эмульсионных систем с сверхкритическим экстрактом бурой водоросли Ascophyllum nodosum – на 3 месяца больше, не более 7 месяцев. Полученные результаты объясняются наличием в сверхкритическом экстракте бурой водоросли Ascophyllum nodosum биологически активных соединений с антирадикальными и антиоксидантными свойствами – фукоксантина и других ксантофиллов, фенольных соединений.
В пищевых липидах, кроме процессов окисления, на их качество и безопасность влияют процессы гидролиза, которые косвенно характеризует кислотное число. Динамика гидролиза липидов жира, выделенного из масложировых эмульсионных систем со сверхкритическим экстрактом бурой водоросли Ascophyllum nodosum, представлена на рисунке 2.
Рис. 2. Изменение кислотного числа жира, выделенного из масложировых эмульсионных систем со сверхкритическим экстрактом бурой водоросли Ascophyllum nodosum
(номера рецептур соответствуют табл. 2)
Данные рисунка 2 демонстрируют, что сверхкритический экстракт бурой водоросли Ascophyllum nodosum замедляет процессы гидролиза, о чем свидетельствует изменение кислотного числа жира, выделенного из специализированных масложировых эмульсионных систем. Свободные жирные кислоты в липидах специализированных масложировых эмульсионных систем с сверхкритическим экстрактом бурой водоросли Ascophyllum nodosum демонстрируют тенденцию к накоплению существенно ниже, чем контрольный образец.
Срок хранения специализированных масложировых эмульсионных систем с сверхкритическим экстрактом бурой водоросли Ascophyllum nodosum на основании изменений кислотного числа составляет не менее 6 месяцев, срок хранения контрольного образца – не менее 4 месяцев.
1. Volodina S.S., Lipatova L.P. Issledovanie mirovogo rynka gotovykh sousov promyshlen-nogo proizvodstva // Innovatsii: perspektivy, problemy, dostizheniya. M.: Ros. ehkon. un-t im. G.V. Plekhanova, 2022. S. 22–25.
2. Bronnikova V.V., Kir'yanova G.P. Rynok maioneza i maioneznykh sousov: sostoyanie i per-spektivy // Fundamental'nye i prikladnye isledovaniya kooperativnogo sektora ehkonomiki. 2023. № 2. S. 110–117.
3. Arisov A.V., Baurova Ya.D. Razrabotka emul'sionnykh sousov v sootvetstvii s zaprosami potrebitelei i otsenka ih kachestva // Promyshlennost' i sel'skoe khozyaistvo. 2022. № 11 (52). S. 6–14.
4. Makhmudov K. Povyshenie kachestva i rasshirenie assortimenta maioneza // Innovatsionnye resheniya v promyshlennoi inzhenerii: sb. mat-lov mezhdunar. nauch.-prakt. konf. Kursk, 2023. S. 117–119.
5. Zharova A.V., Kuznetsova K.N., Turkin V.N. Analiz sovremennogo proizvodstva i retseptur maionezov i maioneznykh sousov s ispol'zovaniem razlichnykh pishchevykh dobavok // Nauchnye prioritety razvitiya APK, lesnogo khozyaistva i sfery gostepriimstva, Ryazan', 28 fevralya 2023 g. / Ryazan': Ryazan. gos. agrotekhnol. un-t im. P.A. Kostycheva, 2023. S. 44–51.
6. Terekhina A.V., Zheltoukhova E.Yu., Shcherbakov M.N. Obosnovanie vybora recepturnyh sostavlyayushchih dlya proizvodstva maioneznogo sousa funktsional'nogo naznacheniya // Innovatsionnye tekhnologii v pishchevoi promyshlennosti: nauka, obrazovanie i proizvodstvo: mat-ly VIII Mezhdunar. nauch.-tehn. konf. Voronezh: Voronezh. gos. un-t inzhenernyh tehnologii, 2023. S. 49–52.
7. Baurova Ya.D., Arisov A.V. Perspektivy razvitiya recepturnyh sostavov sousov maioneznyh // Sovremennaya nauka i innovatsii. 2022. № 4 (40). S. 217–227.
8. Terehina A.V., Zheltouhova E.Yu. Razrabotka maioneza, sbalansirovannogo po zhirnokislotnomu sostavu // Polzunovskii vestnik. 2023. № 1. S. 123–128.
9. Shelf-life modeling of bakery products by using oxidation indices / S. Calligaris [et al.] // Agric Food Chem. 2007. DOI:https://doi.org/10.1021/jf063004h.
10. Anti- and pro-oxidative effect of fresh and freeze-dried vegetables during storage of mayonaise / V. Raikos [et al.] // J Food Sci Technol. 2015. DOI:https://doi.org/10.1007/s13197-015-1897-x.
11. Vliyanie soderzhaniya prirodnykh antioksidantov na srok godnosti maioneza / Sh.S. Gaipova [i dr.] // Razvitie sovremennoi nauki i obrazovaniya: aktual'nye voprosy, dostizheniya i innovatsii: sb. st. IV Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. Penza: Nauka i Prosveshchenie, 2022. S. 14–16.
12. Samoilov A.V., Nikiforova A.N., Nikolaeva Yu.V. Issledovanie natural'nykh rastitel'-nykh ehkstraktov v kachestve zameny sinteticheskogo antiokislitelya EHDTA v maioneznoi produkcii // Pishchevaya promyshlennost'. 2022. № 10. S. 42–45.
13. Otsenka kachestva maioneza v protsesse hraneniya. Dinamika izmeneniya pokazatelya okislitel'noi porchi zhirovoi fazy maioneza v protsesse khraneniya v kombinirovannykh usloviyakh / V.N. Grigor'eva [i dr.] // Vestnik Vserossiiskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta zhirov. 2022. № 1-2. S. 37–42.
14. Aver'yanova E.V., Shkol'nikova M.N., Chugunova O.V. Issledovanie antioksidantnykh svoistv triterpenoidov v sostave zhirosoderzhashchih produktov // Tehnika i tehnologiya pishchevyh proizvodstv. 2022. T. 52, № 2. S. 233–243.
15. Plants, seaweeds, microalgae and food by-products as natural sources of functional ingredients obtained using pressurized liquid extraction and supercritical fluid extraction / M. Herrero [et al.] // Trends in Analytical Chemistry. 2015. P. 26–38.
16. Qualitative and Quantitative Composition of Carotenoids in Extracts of the Brown Alga Ascophyllum nodosum / V.P. Razgonova [et al.] // Chem Nat Compd. 2023. P. 999–1001.
17. Nechaev A.P., Kochetkova A.A., Nesterova I.N. Maionezy. SPb: Giord, 2000. 80 s.
