автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.06, диссертация на тему:Создание усовершенствованной технологии получения гидратированных масел и фосфолипидов, устойчивых к окислению

РГ6 Oil На правах рукописи

2 з ■г ■;

АРТЕМЕНКО ИВАН ПЕТРОВИЧ

СОЗДАНИЕ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРАТИРОВАШШХ МАСЕЛ И ФОСФОЛИПИДОВ, УСТОЙЧИВЫХ К ОКИСЛЕНИЮ

Специальность 05.18.06 - Технология жиров, эфирных масел и парфюмерно-косметических продуктов

АВТОРЕФЕРАТ, на соискание ученой степени кандидата технических наук

Краснодар -1997

Работа выполнена в Кубанском государственном технологическом университете. •» •

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Е.П.Корнена.

Официальные оппоненты: Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор В.Г.Щербаков; кандидат технических наук Т.М.Багалий

Ведущая организация: Северо-Кавказский филиал ВНИИжиров.

Защита состоится 25 июня 1997 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 063.40.01 при Кубанском государственном технологическом университете по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2.

С диссертации можно ознакомится в библиотеке университета (ул. Московская, 2).

Автореферат разослан 24 мая 1997 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат технических наук

доценг

*

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1. Актуальность темы. Расширение ассортимента продуктов питания, улучшение их качества, значительное увеличение производства специальных продуктов - диетических, лечебно-профилактических, обогащенных витаминами, белками и другими биологически ценными компонентами является основной задачей пищевой промышленности России в настоящее время. Необходимость в таких продуктах обусловливается усилившимся в последнее время действием неблагоприятной экологической обстановки на организм человека. В числе чужеродных веществ, попадающих в организм с продуктами питания, содержащими жиры и масла, особое негативное воздействие на организм оказывают перехисные соединения.

Среди продуктов, вырабатываемых масло-жировой отраслью особое место в свете поставленных задач занимают фосфолипиды. Установлена высокая эффективность применения фосфолипидов в качестве незаменимых добавок в пищевые продукты, медицинские и косметические препараты. Однако, в России широкое разностороннее использование фосфолипидов было ограничено низким качеством выпускаемых промышленностью фосфолипидных концентратов. Одной из основных причин, не позволяющих получать фосфолипиды в виде физиологически ценного продукта является их высокая реакционная способность, приводящая при воздействии жестких технологических режимов к потери биологической активности фосфолипидных молекул, в той числе в результате окислительной порчи.

Вопрос окислительной порчи липидов сегодня особенно актуален, как в связи с выявлением резко отрицательного воздействия перекисных продуктов на организм, так и в результате возросшей интенсивностью процессов окисления липидов в семенах и маслах под влиянием неблагоприятной экологической обстановки. При этом проблема осложняется использованием для получения растительных масел и фосфолипидов семян новых селекционных сортов, которые являются трудноперераба^ызаемым сырьем с высоким проокислительным потенциалом.

Таким обрI зом, разработка усовершенствованной, технологии получения пищевых растительных фосфолипидов и гидратированных масел, устойчивых к

Автор выражает особую благодарность к.т.н., с.н.с. Бутиной Е.А. и к.т.н., с.н.с. Герасименко Е.О. за оказание помсцци в выполнении работы.

окисленню и обладающих повышенной физиологической ценностью, является актуальной.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с программой МНТП «Товары народного потребления», направление № 6 «Разработка технологии и изготовление оборудования для биотехнологических процессов, фармации, пищевых продуктов и бытовой химии».

1.2. Цель работы. Целью настоящей работы является совершенствование технологии и линии получения пищевых растительных гидратнрованных масел и фосфолипидов, устойчивых к окислению.

1.3. Основные задачи исследования:

- изучение состава и основных физико-химических свойств промышленных образцов нерафинированных растительных масел и фосфолипидов, получаемых из семян современных селекционных сортов, с целью выявления качественного и количественного состава сопутствующих веществ, являющихся катализаторами процесса перекисного окисления;

- выбор способа инактивации выявленных катализаторов перекисного окисления с целью повышения антиоксидантной устойчивости гидратированного масла и фосфолипидов;

- выбор и обоснование технологии получения растительных фосфолипидов и гидратированного масла с повышенной устойчивостью к окислительной порче, определение оптимальных режимов;

- выявление возможности использования на стадии разделения фаз «масло-фосфолипидная эмульсия» седиментационного метода и разработка исходных требований для создания модернизированного непрерывнодействующего тонкослойного отстойника;

- изучение физико-химических свойств фосфолипидной эмульсии с целью определения оптимальных режимов процесса ее подготовки к сушке и непосредственно процесса сушки;

- разработка усовершенствованной технологии и линии гидратации масел и получения пищевых растительных фосфолипидов повышенной физиологической ценности и антиоксидантной активности;

- изучение физиологической ценности фосфолипидов и разработка рекомендаций по их использованию в качестве оснсеы и биологически ценной добавки при создании диетических и лечебно-профилактических продуктов нового поколения.

1.4.Научная новизна. Установлено, что нерафинированные масла семян овременных селекционных сортов характеризуются низкой гидратируемостью за чет высокой массовой доли негидратируемых фосфолипидов, представленных в сновном комплексными соединениями с поливалентными металлами. Теоретиче-ки обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность исполъзова-ия в качестве гидратирующего агента смеси лимонной и янтарной кислот, что по-воляет максимально вывести из масла ионы поливалентных металлов и инакти-ировать их путем образования устойчивых комплексных соединений. Экспериментально установлено наилучшее соотношение лимонной и янтарной кислот в идратирующем агенте. Выявлены закономерности и экспериментально определе-ы оптимальные режимы гидратации масел с применением химического реагента и етода электромагнитной активации с последующим седиментационным разделе-ием системы «триацнлглицерины-фосфолипиды». Установлено, что при опреде-енных параметрах магннтного воздействия на систему «триацилглицерины-осфолипиды-гидрагирующий агент» интенсифицируется процесс коагуляции осфолипидной эмульсии и ее седиментационное отделение от масла. Установле-ы режимы магнитной обработки фосфолипидной эмульсии перед сушкой, при ко-эрых интенсифицируется процесс удаления из нее влаги. Теоретически обоснова-о и экспериментально доказано, что гидратированное_масло и фосфолипидная лульсия, получаемые по разработанной технологии, обладают высокой окисли-гльной стойкостью и повышенной физиологической ценностью.На основании роведенных медико-биологических исследований показано, что фосфолипиды, олучеиные по разработанной технологии обладают повышенными гипохолесте-инемическими, гиполипидемическими, радиопро-текторными, иммунномодели-/ющими и антиоксиданткыми свойствами. Указанные свойства защищены 2 пактами РФ, а основные технические и технологические решения защищены 4 пактами РФ.

1.5. Практическая значимость. Разработаны исходные данные для проек-фования модернизированной модели тонкослойного непрсрывнодействующего гстойника. Разработана усовершенствованная технология с использованием ме->дов электромагнитной и химической активации и линия получения гидратиро-шных масел и пищевых растительных фосфолипидов, устойчивых к окислению и Зладающих повышенной физиологической и биологической ценностью. На про-|водство гидратированного масла и пищевых растительных фосфолипидов размотан комплект нормативной документации, включающий технологический

регламент, технологическую инструкцию и технические условия ТУ 9146-01 'i 00370470-97 «Фосфолипиды растительные пищевые». На основании исследовани физико-химических, технологических и медико-биологических свойств фосфол!! пидов разработаны рекомендации по их использованию в производстве диетиче ских и лечебно-профилактических продуктов нового поколения. Разработаны р; целгуры и технические условия на производство диетического маргарина (Т 9143-005-00333428-95 ), диетической колбасы (ТУ 9149-016-00370470-97), и кондн терских изделий (ТУ 9146-015-00370470-97). Эти продукты и способы их получени защищены 5 патентами РФ

1.6. Реализация результатов исследования. Предлагаемые технология и т ния проверены в опытно-промышленных условиях и внедрены на Лабинском МЗ Зе. Экономический эффект от внедрения технологии составил в 1996 году более 50 млн. р. В 1997 году ожидаемый экономический эффект составит более 700 млн.{ Рецептура получения шоколадной глазури с использованием пищевых раститель пых фосфолипидов внедрена на АОЗТ «Первый кондитерский комбинат - АЗАРТ в Санкт-Петербурге, экономический эффект от внедрения составил в 1996 году бс лее119млн.р.

1.7. Апробация работы. Материалы работы были представлены на Россий ской научно-технической конференции РНТК "Совершенствование технологиче ских процессов пищевой промышленности и АПК", г. Оренбург, 1996 г.; II Меж дународном симпозиуме : "Питание и здоровье: биологически активные добавки пище", г. Москва,, 1996 г.; на Международной конференции, посвященной 65 летию МГАПП "Научное и инженерное обеспечение пищевых и перерабатываю щих отраслей АПК", Москва,1996; на Международном симпозиуме "Натуральны биокорректоры: питание, здоровье, экология", г.Москва, 1996 г.

1.8. Публикации. По материалам выполненных исследований опубликова но 3 статьи, 6 тезисов докладов, получено 7 патентов и положительных решений н выдачу патентов Российской Федерации.

1.9. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, анали тического обзора, методической части, экспериментальной части, содержаще; 8 разделов, раздела по опытно-промышленным испытаниям, выводов и предложе ний, списка литературы и 16 приложений. Основная часть работы выполнена н; 112 страницах машинописного текста, включая 2-1 таблиц. 11 рисунков. Списо литературы включает 124 наименований, из них 47 на иностранных языках.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Методы исследования. При проведении аналитических исследований «пользовали стандартные методики, рекомендуемые ВНИИЖиров, а также со-¡ременные физико-химические методы, позволяющие получить наиболее полную сарактеристику изучаемых фосфолипидов и масел. В частности, были исполь-юваны методы спектрального анализа (УФ-, атомно-абсорбционный), хроматографии (ТСХ и ВЭЖХ), определения комплексообразукмцей способности применяемых реагентов. Медико-биологические исследования проводили совместно с Институтом питания РАМН по утвержденным методикам.

2.2. Характеристика объектов исследования. В качестве объектов исследо-!ания использовали образцы прессовых подсолнечных масел, выработанные на 1абинском МЭЗе по типовым технологическим режимам из производственных :месей семян современных селекционных сортов, таких как «Березанский», (Краснодарский», «Лидер», «Юбилейный», «Передовик улучшенный» урожая 993-1996 годов. В табл. 2.1 приведены усредненные физико-химические показате-[и для нерафинированных масел семян указанных сортов в сравнении с литературами данными по сорту «Передовик».

—Таблица 2.1 Физико-химические показатели промышленных образцов нерафинированных подсолнечных масел семян современных сортов

Показатель Образцы нерафинированных масел

сорта современной селекции | сорт«Передовик»

Сислотное число, мг КОН/г 1,96-3,72 1,85

1ерекисное число, /2 ммольО/кг Лассовая доля, %: 5,21-5,76. 3,17

фосфолипидов 0,72-0,80 0,68

из них негидратируемых 0,23-0,36 0,15

неомыляечых липидов 0,51-0,95 0,41

золы 0,10-0,17 . .0,03

воскоподобных веществ 0,12-0,27 . V* . 0,08

коричневых пигментов 0,07-0,09 0,08

"идратируемость, % 55-68 78

Как видно из табл. 2.1, масла семян современных сортов отличаются от масла "Передовик" более высокими перекисными числами, высокой массовой долей негидратируемых фосфолипидов, неомыляемых липидов, восков и золы.

Учитывая высокую массовую долю негидратируемых фосфолипидов в маслах, которая свидетельствует о низкой гидратируемости последних, был изучен групповой состав гидратируемых и негидратируемых фосфолипидов.

Показано, что в составе фосфолипидов семян современных сортов содержится больше фосфатидных и полифосфатидных кислот. Эти группы являются наиболее реакционноспособными к взаимодействию с ионами тяжелых металлов и металлов переменной валентности, поэтому логично предположить, что высокая массовая доля золы {табл. 2.1) в нерафинированных маслах объясняется повышенным содержанием ионов металлов, связанных в комплексные соединения с фосфо-липидами. Учитывая, что многие из ионов металлов являются катализаторами окислительных процессов, представляло интерес изучить состав металлов исследуемых нерафинированных масел и фосфолипидов (табл. 2.2 и 2.3).

Таблица 2.2

Состав металлов нерафинированных подсолнечных масел

Наименование металла Массовая доля металлов, %• Ю2

семян современных сортов семян сорта «Передовик»

Натрий 0,337 0,198

Калий 0,378 0,216

£Ме+1 0,715 0,414

Кальций 0,226 0,161

Магний 0,491 0,308

Железо (общее) 0,289 0,195

Медь 0,006 0,005

ГМе+п 1,012 0,669

I Ме (общие) 1,727 1,083

Анализ данных табл. 2.2 показывает, что массовая доля суммы ионов металлов, содержащихся в нерафинированных маслах семян современных сортов, превосходит этот показатель для масла сорта "Передовик", при этом соотношение массовых долей ионов меди и железа составляют в исследуемом образце 1:47, а в базовом - 1:39, что говорит о высоком проокислительном потенциале данных металлов.

Таблица 2.3

Состав металлов фосфолипидов

Массовая доля металлов, %

Наименование металла Фосфолипиды масел Фосфолипиды масла се-

семян современных мян сорта "Передовик"

сортов

Гидрати- Негидрати- Гидрати- Негидрати-

руемые руемые руемые руемые

Натрий 0,074 1,002 0,100 0,498

Калий 0,346 0,503 0,170 0,315

2Ме+1 0,410 1,505 0,270 0,813

Кальций 0,129 0,450 0,100 0,149

Магний 0,445 0,787 0,299 0,500

Железо (общее) 0,015 0,119 0,010 0,083

Медь 0,003 0,018 0,003 0,015

Г Ме+П 0,592 1,347 0,412 0,747

Е Ме (общие) 1,002 2,877 0,682 1,560

Учитывая роль ионов железа и меди в интенсификации протекания окислительных реакций в липидсодержащих объектах, особый интерес представляет анализ массовых долей и их соотношений в фосфолипидах. Соотношение массовых долей ионов меди и железа для гидратируемых фосфолилидов исследуемого и базового образцов составляют 1,0:5,0 и 1,0:3,3, а для негидратируемых - 1,0:6,6 й 1,0:5,5 соответственно. Хотя эти соотношения меньше критического (1:15), но они достаточно велики и свидетельствуют об интенсивной проокислительной активности этих металлов.

Принимая во внимание, что разработанная ранее нами и внедренная на Лабинском и Кропоткинском МЭЗах технология получения пищевых растительных фосфолипидов не предусматривает связывание ионов металлов в неактивные прочные комплексные соединения, перед нами стояла задача так усовершенствовать данную технологию, чтобы стало возможным дополнительно разблокировать активные цеитрй^ фосфолипидов, разрушив их комплексы с металлами, и одновременно связать металлы в прочные неактивные безвредные, комплексные соединения. Это позволило бы не только повысить устойчивость к окислению гидратиро-занных масел и фосфолипидов, но и обеспечило бы их лучшую гндратируемость, а также усилило технологические свойства и физиологическую ценность фосфолипидов.

2.3. Выбор способа инактивации ионов металлов, инициирующих процессы окисления. Анализ научно-технической литературы и патентной информации показал, что наиболее эффективным способом, позволяющим увеличить гидрати-руемость фосфолипидов и инактивировать ионы металлов является использование в качестве гидратирующего агента растворов электролитов.

При выборе гидратирующего агента в качестве критериев его эффективности использовали данные о рН реагента, его комплексообразующей силе, устойчивости комплексов, образуемых реагентом с металлами, входящими в состав фосфолипидов (табл. 2.4), а также о физиологической ценности реагента и его солей. На основании литературных данных и предварительных экспериментов в качестве гидратирующих агентов были выбраны лимонная и янтарная кислоты.

Показано, что лимонная кислота образует наиболее устойчивые комплексы с ионами меди и железа, а янтарная - с ионами магния. Учитывая это, а также исходя из того, что каждая из исследованных кислот обладает своими преимуществами, перспективным является использование в качестве гидратирующего агента комплексного реагента на основе смеси янтарной и лимонной кислот.

Для оценки эффективности использования исследуемых реагентов при гидратации фосфолипидов подсолнечных масел проводили пробную гидратацию на лабораторной стендовой установке. Смешение нерафинированного масла с гидратирующим агентом проводили в электромагнитном активаторе (ЭМА).

Показано, что использование кислотных реагентов не только значительно увеличивает степень гидратации по сравнению с водой, но и повышает их стабильность к окислению, а также снижает содержание перекисных соединений. При этом наибольшая степень проявления указанных эффектов характерна для образца, гидратированного смесью лимонной и янтарной кислот. Особый интерес представляют данные по массовой доле металлов. Использование комплексного реагента, состоящего из лимонной и янтарной кислот в соотношении 1,2:1,0, позволяет, по-видимому, наиболее эффективно разрушить комплексные соединения фосфолипидов с металлами с образованием более устойчивых комплексов, что и обусловливает наименьшие массовые доли ионов металлов и фосфолипидов в этом образце.

Для определения наиболее эффективного соотношения лимонной и янтарной кислот в реагенте был проведен ряд эксперименюи. Пслугенные данные (рис. 2.1) показывают, что использование в качестве гидратирующего агента водного раствора смеси лимонной и янтарной кислот всоотношении 1,5:1,0

Рис. 2.1. Влияние соотношения кислот в реагенте на степень связывания ионов металлов в комплексы: 1 -железо; 2 - магний; 3 -медь; 4 - сумма металлов

50:40 мас.%) позволяет наиболее эффективно увеличить гидратируемость фосфо-ипидов за счет разрушения их комплексов с металлами и связывания последних в рочные комплексы с кислотами.

На следующем этапе работы путем последовательной двухфакторной оп-имизации были определены оптимальные технологические режимы процесса поучения гидратированного масла и фосфолипидов, устойчивых к окислительной орче:

Количество гидратиругощего агента, % к массе масла 2,4Ф*

Количество смеси кислот, % к массе масла (0,08-0,11)Ф*

Температура гидратации, °С 70-75

Индукция магнитного поля, Тл 0,30 - 0,35

2.4. Влияние магнитной обработки на седименгационную устойчивость 1стсмы «гидратированное масло - фосфолипидная эмульсия». Установлено, что оработка системы г«масло - фосфолипидная эмульсия» в постоянном маг-итном поле увенчивает скорость разделения фаз.В связи с этим нами были про-здены исследования по изучению влияния магнитной обработки..'на эффектив-эсть разделения системы «гидратированное масло - фосфолипидная эмульсия».

Нерафинированное подсолнечное масло гидратировали на лабораторной ;тановке кислотным реагентом при ранее определенных режимах. Полученную

*0,3

30,2

?>.1

* о

0,4

0,3

§0,2

«0,1

\ /

\ 4 ✓ у, с

/

- ¿г. /

0 20 40 60 80 100 Массовая дом янтарной кислоты, %

100 80 60 40 20 О Массовая доля лимонной кислоты, %

"где Ф - массовая доля фосфолипидов в нерафинированном масле.

систему обрабатывали в постоянном магнитном поле в аппарате ЛМО-Ф при различных значениях магнитной индукции и изучали кинетику осаждения фосфоли-пидной эмульсии в системе. Показано, что наилучшие результаты достигаются при значениях индукции магнитного поля 0,6-0,8 Тл. Это можно объяснить, по-видимому, большей поляризацией образующихся мицелл фосфолипидов, обусловленной находящихся в их составе комплексных соединений кислот с металлами, и увеличением за счет этого общей магнитной восприимчивости системы.

В целях дальнейшего эффективного проведения процесса отделения фос фолипидной эмульсии от гидратированкого масла методом отстаивания были проведены исследования по определению времени, необходимого для полной коагуляции и агрегации фосфолипидной эмульсии. Показано, что полное структуро-образование фосфолипидной эмульсии проходит за 12-15 минут.

2.5.Разработка исходных требований дл« создания установки разделения фаз «гидратированное масло - фосфолипидная эмульсия» и отработка технологических режимов. На основании проведенных экспериментов нами показана возможность использования метода седиментации для отделения фосфолипидной эмульсии от гидратированкого мама. С целью практической реализации метода были исследованы условия удаления фосфолипидной эмульсии с осадительных пластин. Проведенные эксперименты показали, что конструктивно и технологически целесообразно проводить разделение фаз «гидратированное масло -фосфолипидная эмульсия» при угле наклона тонкослойных элементов к горизонту 45°. Были сформулированы исходные требования (табл. 2.4) для разработки и изготовления экспериментального тонкослойного полочного отстойника.

Таблица 2.4

Исходные данные для проектирования отстойника

Показатели

Величина

Скорость потока в тонкослойном элементе, V, мм/с Скорость осаждения фосфолипидной эмульсии, и, мм/с Толщина тонкослойных элементов, Ь, мм Угол наклона тонкослойных элементов к горизонту, а, ° Коэффициент запаса, К

Длина тонкослойных элементов, Ь, мм, рассчитанная по уравнению: Ь = К-Ь-У/и-сою

4,0 0,1 20,0 45 1,2

»

2.6. Определение режимов сушки фосфолигтинной эмульсии. Заключительным этапом при производстве фосфолнпищных концентратов является процесс удаления влаги из указанных объектов. Технологические режимы сушки, особенно температура, существенно влияют на качестао получаемых продуктов.

Показано (рис. 2.2.), что предварительная обработка фосфолипидной эмульсии перед сушкой в постоянном магнитном поле интенсифицирует процесс удаления влаги, что может быть объяснено тем, что при обработке системы «триацилглицерины-фосфолипиды-реагент» в магнитном поле за счет поляризации молекул фосфолипидов происходит перераспределение свободной и мицел-лярно связанной влаги в сторону уменьшения*последией, в результате чего облегчается процесс ее удаления при сушке. Необходимая индукция намагничивающего поля 0,6-0,8 Тл.

Рис. 2.2. Влияние интенсивности магнитной обработки на кинетику сушки фосфолипидной эмульсии: 1 - без обработки; 2 - 0,2 Тл; 3 -0,4 Тл; 4 - 0,6 Тл; 5 -0,8 Тл

15 30 45

Время сушки, мин.

2.1. Разработка технологии, технологической схемы и линии получения гидратированных масел и Фосфолипидов. устойчивых к окислению. Проведенные исследования позволили разработать технологию и определить технологические режимы проведения процесса гидратации растительных масел выбранным гидра-тирующнм агентом с применением метода электромагнитной. активации процесса (табл. 2.5).

Разработана схем.а получения гидрзтированных масел и пищевых растительных фосфолипидов, устойчивых к окислению, с применением методов электромагнитной и химической поляризации и седиментацнонного отделения

фосфолипидной эмульсии ог г)[драгированного масяа на модернизированном тонкослойном иепрерывнодействующем отстойнике (рис. 2.3).

Таблица 2.5

. Основные технологические режимы

Наименование операции и показателя

Величина показателя

Соотношение лимонной и янтарной кислот в гидратирую-щем агенте ' 1,5:1,0 Количество гвдратирующего агента, % к массе масла 2,4Ф Количество смеси кислот, % к массе масла (0,08-0,11 )Ф Температура гидратации, °С 70-75 Индукция вращающегося магнитного поля в электромагнитном активаторе ЭМА, Тл 0,30 - 0,35 Обработка системы в постоянном магнитном поле перед коагуляцией, индукция, Тл 0,6 - 0,8 Время коагуляции, мин. 10-15

Обработка фосфолипидной эмульсии в постоянном магнит- 0,6 - 0,8 ном поле перед сушкой, индукция, Тл

Температура сушки фосфолипидной эмульсии, °С 65-70

В цехе гидратации Лабинского МЭЗа были проведены испытания технологии и линии, результаты которых приведены в табл. 2.6. и 2.7.

Таблица 2.6

Качественные показатели гидратированных масел

Показатели Исходное масво Гидратированное масло

Контроль Разработанная технология

Кислотное число,

мг КОН/г 1,58 1,31 1,27

Массовая доля, %:

фосфолипидов 0,75 0,33 0,09

неомыляемых липидов 0,95 0,84 0,50

Цветность, мг I: 10 5 5

Массовая доля металлов,

%1(А 1,73 1,06 0,21

Массовая доля лимонной и

янтарной кислот, % - - 0,020

Лерекисное число,

1/2 ммоль О/кг 5,46 6,10 5,23

Коэффициенты поглощения

при длине волны, нм:

232 • 0,69 0,71 0,67

268 0,38 0,38 0,36

Нерафинированное масло

Фосфолипиды растительные пищевые на

; ( ' <!. фасовку

Рис. 2.3. Технологическая схема получения гидратированиых масел и пищевых растительных фосфолипидов, устойчивых к окислению: I - емкость нерафинированного масла; 2,10,14.17,19,22,24 - насосы; 3, И, 15, - теплообменники; 4,25 - ротаметры; 5 - электромагнитный активатор (ЭМА); 6,12,20 - аппараты магнитной обработки (АМО); 7 - экспознтор-коагулятор; 8 - нспрерыанодействующий тонкослойный отстойник; 9 - емкость влажного гидратированного масла; 13 - вакуум-сушильный аппарат для сушки гидратированного масла; 16 - емкость высушенного гидратированного масла; 18 - емкость фосфолипидной эмульсии; 21 - ротационно-пленочный сушильный аппарат для сушки фосфолипидной эмульсии; 23 - емкость рабочего раствора гидратирующего агента

Как видно из представленных данных, реализация предлагаемой технологии позволяет снизить массовую долю фосфолипидов и металлов. Гидратирован-ное масло, полученное по разработанной технологии, обладает повышенной устойчивостью к окислению и физиологической ценностью за счет низкого содержания продуктов окисления, повышенного содержания нативных природных витаминов, сопутствующих растительным маслам, и янтарной кислоты, являющейся природным адаптогеном и способствующей защите организма от неблагоприятного влияния окружающей среды.

Таблица 2.7

Качественные показатели фосфолипидов

Наименование показателя Фосфатидный Фосфолипиды по разра-

концентрат ботанной технологии

Цветное число, мг Ь 10 5

Массовая доля, %:

влаги и летучих веществ 0,95 0,32

фосфолипидов 56,40 66,1

масла 41,15 32,10

веществ, нераствори-

мых в этиловом эфире 1,50 1,49

продуктов окисления,

нерастворимых в 1Д8 0,79

этиловом эфире

Кислотное число масла, вы-

деленного из продукта, мг КОН / г 13,40 8,90

Перекисное число, 5,20 2,95

1/2 ммоль О/кг

Коэффициенты поглощения,

при длине

волны, нм: 0,70

232 0,45

268 0,50 0,40

Поверхностная активность,

(Н/м)/( моль/л) 912 624

Разработанная технология также позволяет улучшить качество фосфолипидов. Особенно следует отметить снижение такик пикчзатс.-.гй, как пергкимюе число и коэффициенты поглощения при длине волны 232 и 268 им, характеризующие содержание первичных и вторичных продуктов окисления, способных

вызывать рост злокачественных новообразований, атеросклероз, заболевания печени и крови. В процессе хранення в фосфолипидах, полученных по разработанной технологии, накапливается значительно меньше перекисиых соединений, что обусловлено инактивацией ионов металлов за счет образования устойчивых комплексных соединений последних с лимонной и янтарной кислотами.

2.8. Исследование медико-биологических свойств фосфолипидов. Медико-биологические исследования фосфолипидов, полученных по новой технологии, проводили на базе Института Питания РАМН и Центра разгрузочно-диетической терапии РАМН.

Характер биологического действия фосфолипидов был изучен на белых крысах, получавших полноценные пищевые смеси, 25 % жировой части которых у первой группы обеспечивалось за счет пищевых растительных фосфолипидов, полученных по новой технологии, у второй - за счет фосфолипидов растительных пищевых, полученных по технологии с применением только метода электромагнитной активации, у третьей - за счет фосфатидных концентратов, получаемых по традиционной технологии (табл. 2.8.)

Таблица 2.8

Влияние фосфолипидов на процессы перекисного окисления липидов

Группа Содержание МДА, Содержание -даеио- Гемолиз эрит-

животных нмоль МДА вых коньюгатов, роцитов под

мл сыворотки действием

мл сыворотки Н2О2, %

Контрольная 4,27+0,09 0,48+.0,02 1,26 ±0,14

Первая группа 3,04+0,10 0,44 + 0,03 1,36 ±0,15

Вторая группа 3,75+0,12 0,45 + 0,04 1,34 ±0,22

Третья группа 4,22+ 0,08 0,48 + 0,02 1,28+0,14

Как видно из представленных данных, применение пищевых растительных фосфолипидов, полученных с использованием только метода электро-магнитной активации и по^новой технологии позволяет заметно повысить антиоксидантную сопротивляемость живого организма, при этом антиоксвдантный эффект последних более ярко выражен. На антиоксидантные свойства гвйцевь)х растительных фосфолипидов получено положительное решение о выдаче патента РФ.

Таблица 2.9

Влияние фосфолипидов на обмен холестерина

Группа животных Содержание холестерина • в сыворотке крови, мг/ 100 см3 Содержание холестерина в печени, % Содержание фосфолипидов в сыворотке крови, мг/100 см3

Контрольная Первая группа Вторая группа Третья группа

86,6+4,8 71,8+2,5 72,0+1,6 85,7+3,7

0,356+0,023 0,307+0,024 0,308+0,027 . 0,354+0,020

99+1,6 105+2,0 104+2,5 105+2,3

Согласно табл. 2.9, включение в рацион пищевых фосфолипидов привело к достоверному снижению содержания холестерина в сыворотке крови и достаточно выраженной тенденции к снижению его в печени крыс. В третьей группе животных эти показатели не отличались от показателей контрольной группы. Уровень фосфолипидов в сыворотке крови практически не изменялся. Гипохоле-стеринемические свойства пищевых растительных фосфолипидов защищены патентом РФ.

Таблица 2.10

Влияние фосфолипидов на относительную массу печени и содержание липидов

Группа Масса Относительная Липиды в Фосфолипиды в

животных тела, г масса печени, % печени, % печени,

% от X липидов

Контрольная 308+7,0 3,2 ±0,2 7,45+0,32 48,3 + 6,2

Первая группа 307+8,7 2,8+0,3 5,01+0,10 65,8 ±4,5

Вторая группа 307+9,3 2,9+0,3 5,29+0,09 64,4 + 4,4

Третья группа 308+2,0 3,2 ±0,5 7,15±0,12 58,7 ±5,0

Из данных табл. 2.10 следует, что крысы группы 1, получавшие пищевые растительные фосфолипиды по разработанной технологии, имели достоверно меньшее содержание липидов в печени за счет снижения массовой доли нейтральных липидов и холестерина, что может рассматриваться как высокая метаболическая активность органа. На гиполипидсмические свойства пищевых растительных фосфолипидов получено положительное решение на выдачу патента РФ.

На основании полученных данных, а также учитывая данные, приведен»

ные в научной литературе можно заключить, что пищевые растительные фосфо-

липиды оказывают мембранопротекториое и стабилизирующее действие, выражающееся в уменьшении активности процессов перекисного окисления липидов и значительной активации ферментного звена антиоксидантной защиты, а следовательно оказывают радиопротекторное действие на организм. Радиопротекторнсе действие пищевых растительных фосфолипидов защищено патентом РФ.

Нами ранее было показано, что пищевые растительные фосфолипиды, полученные по разработанной технологии, обладают высокой биологической активностью, так как способствуют выведению из организма холестерина, нейтральных липидов, нормализуют обменные процессы, проявляют антаоксидантное действие, поэтому данные фосфолипиды могут быть рекомендованы как иммуномодели-рующее средство в профилактических целях. Иммуномоделирующее действие пищевых растительных фосфолипидов защищено патентом РФ.

2.9. Разработка рекомендаций по применению растительных пищевых фосфолипидов. Растительные фосфолипиды, полученные по разработанной технологии, обладают повышенной устойчивостью к окислению, лучшими физико-химическими, технологическимии свойствами, биологической и физиологической ценностью. Это обусловливает перспективность их использования в качестве сырья для производства диетических и лечебно-профилактических продуктов нового поколения, а также биологически активных добавок.

Разработаны рецептуры и способы получения шоколадных изделий, ма'р-гарнна и диетических колбас с использованием указанных фосфолипидов. Разработанные рецептуры и способы получения указанных продуктов защищены 4 патентами РФ.

Учитывая высокую биологическую ценность полученных фосфолипидов, наряду с нх использованием в производстве диетических продуктов, перспективным является их применение в качестве основы лечебно-профилактических продуктов, так как есть достаточно оснований предполагать, что использование этих фосфолипидов в качестве сырья для производства лечебно-профилактических продуктов серии «'Генуе» и биологически активных добавок серии «Витол» позволит усилить их физиологическую и биологическую ценность, как за счет большей биологической активности получаемых фосфолипидов, так и за счет входящей в их состав янтарной кислоты. .

3. ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Выполненный комплекс исследований позволил определить особенности состава масел и фосфолипидов, получаемых из семян современных селекционных сортов, выбрать и обосновать технологические методы получения гидратирован-ных. масел и фосфолипидов, устойчивых к окислению, выявить возможность интенсификации процессов разделения фаз «гидратированное масло-фосфолипидная эмульсия», сушки фосфолипидной эмульсии, разработать исходные требования для создания модернизированного непрерывнодействующего тонкослойного отстойника, разработать усовершенствованную технологию и линию получения гид-ратированных масел и пищевых растительных фосфолипидов повышенной физиологической ценности и антиоксидантной активности, выявить особенности физиологического. действия получаемых фосфолипидов и разработать рекомендации по их использованию.

2. При исследовании особенностей химического состава нерафинированных масел и фосфолипидов, получаемых из семян подсолнечника современных селекционных сортов, было установлено, что масла семян современных сортов отличаются от масла "Передовик" более высокими перекисными числами, высокой массовой долей негидратируемых фосфолипидов, неомыляемых липидов, восков и золы, при этом в фосфолипидном комплексе масел семян современных сортов преобладает негидратированная фракция, которая в основном представлена комплексными соединениями с ионами поливалентных металлов, являющихся катализаторами окислительных процессов. _

3. При выборе технологических методов, позволяющих получить гидратированное масло и фосфолипиды, устойчивые к окислению, было установлено, что наилучшим является гндратирующий агент, состоящий из лимонной и янтарной кислот при соотношении 1,5:1,0 (60:40 мас.%), так как обеспечивает наиболее эффективное увеличение гидратируемости фосфолипидов за счет разрушения их комплексов с металлами и связывания последних в прочные неактивные и безвредные комплексы с кислотами.

4. При исследовании влияния магнитной обработки на седиментационную устойчивость системы "гидратированное масло - фосфолипидная эмульсия" установлено, что наилучшие результаты достигаются при значениях постоянного магнитного поля 0.6-0,8 Тл, что можно объяснить большей поляризацией образующихся мицелл за счет находящихся в их составе комплексных соединений кислот с

металлами и увеличением за счет этого общей магнитной восприимчивости системы, при этом время экспозиции системы «масло-фосфолипиды-гидратирующий агент» составляет 10-15 мин.

5. Сформулированы исходные требования для разработки и изготовления модернизированного тонкослойного отстойника, определен оптимальный угол наклона осадительных пластин - 45°, толщина тонкослойных элементов - 20 мм, длина тонкослойных элементов - 1352 мм, коэффициент запаса - 1,2, схорость потока в тонкослойном элементе - 4,0 мм/с, скорость осаждения фосфолипидной эмульсии-0,1 мм/с.

6. При выявлении возможности интенсификации процесса сушки фосфолипидной эмульсии, полученной по разработанной технологии установлено, что наилучшие параметры постоянного магнитного поля для предварительной подготовки фосфолипидной эмульсии к сушке составляют 0,6-0,8 Тл, что можно объяснить дополнительной химической поляризацией фосфолипидных молекул за счет вводимого кислотного гидратирующего агента.

7. Разработана технология и линия получения гидратированных масел и пищевых растительных фосфолипвдов, устойчивых к окислению, с применением методов электромагнитной и химической поляризации и седимеитационного отделения фосфолипидной эмульсии от гидратированного_масла на модернизированном тонкослойном непрерывнодействующем отстойнике

8. Определены оптимальные технологические режимы получения гидрати-рованного масла и фосфолипидов, устойчивых к окислению:

- гидратация фосфолипидов: количество гидратирующего агента,- 2,4Ф,% к массе масла; количество смеси кислот, - (0,08-0,10)Ф, % к массе масла; температура гидратации - 70 - 75°С; индукция вращающегося электромагнитного поля -0,30 - 0,35Тл;

- обработка системы «маслр-фосфлипиды-вода» перед коагуляцией в постоянном магнитном тюле: индукция поля - 0,6-0,8Тл; температура обработки 70-75°С; \

- коагуляция системы "масло-фосфолнпидьг-вода": температура коагуляции - 70-75°С;время коагуляции-12-15 минут; - -

- разделение системы "гидратированное масло - фосфолипидная эмульсия" в тонкослойном отстойнике: температура разделения - 70-75°С; угол наклона тон-

кослойных элементов к горизонту - 45°; линейная скорость движения потока разделяемой системы - 4 мм/с;

- обработка фосфолипидной эмульсии в постоянном магнитном поле перед сушкой: индукция паля - 0,6-0,8"Тл;

- сушка фосфолипидной эмульсии: температура - 65-70°С; остаточное давление - не более (-0,09)МПа.

9. Разработанная технология получения гидратированных масел и пищевых растительных фосфолипидов, устойчивых к окислению, принята к внедрению Лабинским МЭЗом. Фактический экономический эффект от внедрения в 1996 г. составил более 500 млн. р., ожидаемый экономический эффект в 1997 г. составит более 700 млн .р.

10. В результате изучения медико-биологическх свойств пищевых растительных фосфолипидов, полученных по разработанной технологии, установлено, что они обладают повышенной антиоксидантной активностью, проявляют выраженное гипохолестеринемическое, гиполипидемическое, радиопротекторное и им-муномоделирующее действия.

11. На основании проведенных исследований физико-химических, технологических и физиологических свойств пищевых растительных фосфолипидов разработаны рекомендации по их использованию в составе кондитерских изделий, колбасных и маргариновых продуктов, а также в качестве основы для производства лечебно-профилактических продуктов серии «Тонус», «Супер-Тонус» и биологически активных добавок серии «Витол». Применение фосфолипидов, полученных по разработанной технологии позволило в 1996 г. получить на Санкт-Петербургском АОЗТ "Первый кондитерский комбинат - АЗАРТ" фактический экономический эффект 119 мян.р.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Разработка технологии гидратации подсолнечных масел и получения пищевых растительных фосфолипидов с разделением фаз на отстойниках. Известия вузов. Пищевая технология.- 1996,- № 5-6. (в соавторстве с Корненой Е.П., Герасименко Е.О. и др.).

2. Патент 1Ш 2041255 С1, 5 С 11 В 3/14 по заявке № 4930738/13; Заявл. 23.04.91; Опубл. 09.08.95; Бюл. № 22. Установка для гидратации растительных масел и получения концентратов фосфолипидов. (в соавшрствс с Арутюняном Н.С., Корненой Е.П и др.) 4

3. Новая технология гидратации растительных масел. Российская научно-техническая конференция РНТК "Совершенствование технологических процессов пишевой промышленности и АПК", г. Оренбург, 15-17 мая, 1996г. (в соавторстве с Бутиной Е.А., Жарко М.В. и др.)

4. New Method Of Phospholipids Manufacturing. 14th International Sunflower Conference, Beijing I Shenyang, China, 11-20 June, 1996. ( в соавторстве с Арутюня-ном Н.С., Корненой Е.П.).

5. Гидратация растительных масел с разделением фаз на тонкослойных отстойниках непрерывного действия. Международной конференции, посвященной 65-летию МГАПП "Научное и инженерное обеспечение пищевых и перерабатывающих отраслей АПК", Москва,1996 ( в соавторстве с Бондаренко И.Н., Герасименко Е.О.. и др.).

6. Интенсификация процесса сушки фосфолипидной эмульсии. Известия вузов. Пищевая технология, N 1-2, 1997 г. (в соавторстве с Бутиной Е.А., Жарко М.В. и др.).

7. Патент RU 2025479 С1, 5 С И В 3/14; по заявке № 4922178/13;3аявл. 28.03.91 г.; Опубл. 30.12.94 г.; Бюл. № 24. Устройство для получения концентрата фосфолипидов,( в соавторстве с Арутюняном Н.С., Корненой Е.П. и др.).

8. Положительное решение на выдачу патента РФ по заявке № 96-106467 от 02.04.96 г. Масложировой продукт, имеющий гиполипидемические свойства ( в соавторстве с Тимофеенко Т.И., Корненой Е.П. и др.).

9. Фосфолипидная биологически активная добавка "Витол" и поливитаминные комплексы на ее основе II Международный симпозиум : "Питание и здоровье: биологически активные добавки к пище", г. Москва, 25-27 апреля, 1996г. (в соавторстве с Герасименко Е.О., Бутиной Е.А. и др.).

10. Новая технология гидратации растительных масел и получение пище' вых растительных фосфолипидов. Тез докл. Международного симпозиума

"Натуральные биокорректоры: питание, здоровье, экология", г.Москва,3-4 декабря, 1996 г. (в соавторстве с Жарко М.В., Герасименко Е.О. и др.).

П. Положительное решение на выдачу патента РФ по заявке. № 96-108721 от 26.04.96 г. Масложировой продукт, имеющий антиоксидаитные'свойства (в соавторстве с Корненой Е...П., Бутиной Е.А. и др.).

12. Патент RU 2025079 С1, 5 А 23 G 1/00 по заявке № 5017036/13, Заявл. 06.09.91; Опубл. 30.12.94; Бюл. № 24. Способ приготовления шоколадных масс (в соавторстве с Арутюняном Н.С., Корненой Е.П. и др.).

13. Патент 1Ш 2038796 С А 23 О 1/00 по заявке № 94004556/13; Заявл. 09.02.94; Опубл. 10.07.95 г.; Бюл. № 19. Шоколадная глазурь. ( в соавторстве с Корненой Е.П., Арутюняном Н.С. и др.).

14. Положительное решение на выдачу патента РФ по заявке № 4930737/13 от 23.04.91 г.Способ получения маргарина (в соавторстве с Корненой Е.П., Арутюняном Н.С. и др.).

15. Разработка новых видов диетических колбас с использованием растительных фосфолипидов. Тезисы докл. Международной конференции, посвященной 65-летию МГАПП "Научное и инженерное обеспечение пищевых и перерабатывающих отраслей АПК", Москва, 1996 г. { в соавторстве с Бутиной Е.А., Корненой Е.П. и др.).

16. О новых лечебно-профилактических свойствах пищевых растительных фосфолипидов. Известия вузов. Пищевая технология, N 4-5, 1996 г. (в соавторстве с Бутиной Е.А., Жарко М.В. и др.)