Пищевые добавки

Поверхностно-активные вещества пищевых продуктов с растительными добавками

В пищевой практике диспергирование одной жидкости или воздуха в другой осуществляется с помощью механической энергии и при наличии специального вещества — эмульгатора или пенообразователя, для которого характерна дифильная структура, вследствие чего они являются поверхностно-активными веществами (ПАВ).

Одной из основных проблем в физикохимии дисперсных систем является проблема устойчивости эмульсий и пен; она связана с выяснением условий, необходимых для длительного сохранения равномерного распределения тонкодиспергированной фазы в дисперсионной среде. Устойчивость пены или эмульсии является такой же важной функцией пенообразователя или эмульгатора, нежели облегчение первоначального диспергирования.

Существует пять основных состояний, в результате которых пена или эмульсия становятся неустойчивыми: расслаивание (седиментационная или кинетическая неустойчивость); флокуляция; коалесценция (агрегативная неустойчивость); фазовая инверсия; созревание по Оствальду. Практически в системах одновременно происходят два или более процесса, один из которых обычно доминирует в течение определенного периода.

В стабилизации пен и эмульсий участвует ряд факторов и не существует универсального фактора устойчивости.

Устойчивость пищевых дисперсных систем к агрегации, седиментации, коалесценции и расслоению на макроскопические фазы, а также их реологические свойства (прочность, пластичность, эластичность, вязкость) определяются не столько объемными макроскопическими свойствами фаз, сколько энергетическими и реологическими свойствами жидких микроскопических пленок дисперсионной среды, возникающих в области контакта между дисперсными системами. Поскольку свойства таких пленок определяются межфазным взаимодействием, а также энергетическим и стерическим контактом между собой ПАВ, то оказывая на межфазный адсорбционный слой (МАС) физико-химические воздействия, можно в широких пределах регулировать макроскопические свойства дисперсной системы.

Этим обстоятельством объясняется важная роль и необходимость изучения прочности МАС в дисперсных системах для направленного регулирования и контроля их технологических свойств. Поэтому большинство полученных экспериментальных данных склоняется в пользу структурно-механического фактора, особенно для эмульсий и пен, образованных растворами высокомолекулярных ПАВ.

Структурно-механический фактор обеспечивает полную устойчивость системы, если при одновременном снижении поверхностного натяжения формируются прочные МАС. Рядом исследователей показана корреляция между пенообразующими и эмульгирующими свойствами различных систем и механическими свойствами МАС, ими образуемыми.

Для обоснования целесообразности использования в технологии пищевых продуктов с пенной или эмульсионной структурой в качестве добавки природной растительной ткани был обобщен имеющийся отечественный и зарубежный опыт о ПАВ, содержащихся в таких продуктах, с учетом закономерностях формирования ими МАС.

Анализируя химический состав добавок из растительного сырья, используемых в пищевой технологии в качестве пенообразователей и эмульгаторов, следует отметить, что практически все они имеют в своем составе белки и пектины. Вместе с тем, можно выделить целую группу растительных добавок, которые наряду с этими ПАВ имеют в своем составе сапонины, известные своей высокой поверхностной активностью.

В целом, различные белки и пектиновые вещества достаточно широко изучены с позиций технологии приготовления пищевых продуктов.

Что касается сапонинов, то их физико-химические свойства изучались в различных областях: физической химии, фармакологии, растениеводстве, пожаротушении, производстве сахара из свеклы и др.

Сведений о их технологических свойствах для приготовления пищевых продуктов не обнаружено ни в отечественной, ни в зарубежной литературе. Поэтому целесообразно привести сведения о распространенности, физико-химических и биологических свойствах этих веществ.

Белки

Достаточно хорошо исследованы пенообразующие и эмульгирующие свойства многих белков животного происхождения, входящих в состав традиционных пенообразователей и эмульгаторов (яичный, сывороточный альбумины, желатин, казеин и др.). Данных об аналогичных свойствах белков растительного происхождения значительно меньше. Как пенообразователи и эмульгаторы исследованы белки сои, кукурузный и пшеничный глютен и некоторые др. В работах П.А. Ребиндера, В.Н. Измайловой достаточно хорошо изучены МАС растворов желатина, яичного и сывороточного альбуминов, казеина, лизоцима, поливинилового спирта и его производных.

На границе с углеводородами (толуолом, бензолом, циклогексаном, тридеканом, н-гептаном, растительным маслом) прочность МАС сывороточного альбумина, казеина, желатина, поливинилового спирта и его производных возрастает на 2-3 порядка, чем на границе с воздухом. Это связано с более полной развернутостью макромолекул и образованием большого числа межмолекулярных связей. При этом прочность МАС белковых растворов выше на границе с теми углеводородами, которые лучше солюбилизируются, т.е. проникают в глубь глобул белка по гидрофобным участкам в объеме водного раствора. Известно, что энтропия поверхностной денатурации, гибкость, поверхностные вязкость и дипольный момент на границе с маслом на порядок больше, чем на границе с воздухом. Это является дополнительным доказательством соответствующих различий в конформационном состоянии молекул высокомолекулярных ПАВ на разных границах раздела фаз.

Зависимости предельных прочностей МАС рассматриваемых веществ от концентрации, по мнению авторов, позволяет разделить их на две группы.

Первая группа макромолекул (желатин при 40°С, поливиниловый спирт и его производные) обнаруживает вначале увеличение прочности с ростом концентрации, а затем, выше некоторой определенной концентрации, прочность перестает от нее зависеть.

Вторая группа макромолекул (сывороточный и яичный альбумины, казеин, лизоцим) также вначале обнаруживает увеличение прочности МАС, но выше определенной концентрации этот показатель резко уменьшается. Максимумы прочности не наблюдаются для очень разбавленных растворов.

Эти две группы отличаются по конформационному состоянию макромолекул в водном растворе. В первом случае при больших концентрациях молекул в МАС, конформация которых практически не отличается от конформации в объеме водного раствора, возникает большое число нековалентных связей, что является причиной образования пространственной структуры в слое. Уменьшение прочности МАС во втором случае происходит либо вследствие агрегирования макромолекул в растворе, либо в результате их меньшей развертываемости на границе раздела фаз. Агрегирование в растворе, обусловленное гидрофобными взаимодействиями неполярных участков макромолекул, приводит к значительному уменьшению их поверхностной активности и проявляется при концентрациях, меньших, чем критическая концентрация гелеобразования в объеме.

По температурному коэффициенту прочности МАС можно судить о связях, участвующих в их образовании.

Для растворов яичного альбумина разных концентраций с ростом температуры с 22 до 40°С наблюдается упрочивание МАС примерно вдвое. Наибольший интерес представляют результаты, полученные при температуре 55°С, т.е. близкой к температуре денатурации яичного альбумина в объеме раствора. При такой температуре не только увеличивается скорость образования МАС, но и резко увеличивается его прочность — в 10 раз по сравнению с аналогичным показателем при 22°С. При этом под микроскопом наблюдаются складки и морщины, которые не исчезают при снижении температуры, что свидетельствует о необратимости процесса. При добавлении денатурирующих агентов наблюдается такой же эффект. Это свидетельствует о том, что причиной упрочивания МАС при данной температуре является денатурация белка, которая ведет к разрушению его нативной структуры, т.е. развертыванию глобул и изменению гидрофильногидрофобного баланса молекул в целом.

Зависимость прочности МАС от температуры для раствора казеина на границах с бензолом носит более сложный характер. Прочность сначала резко возрастает с ростом температуры с 20 до 32°С, а затем снижается при увеличении температуры до 50°С. Учитывая данные изменения удельного оптического вращения казеина в тех же интервалах температур, повышение прочности МАС, по мнению авторов, связано с переходом структуры молекул от более упорядоченной к менее, что способствует возникновению дополнительных межмолекулярных связей. Снижение прочности связано с образованием агрегатов молекул казеина в растворе, которые образуются не только при повышенных температурах, но и при больших концентрациях, которым также сопутствует снижение данного показателя.

Прочность МАС для растворов яичного и сывороточного альбуминов, казеина обусловлена в основном гидрофобными взаимодействиями. Рост температуры упрочивает возникающую структуру, хотя водородные связи также имеют место, но не являются определяющими. Следует отметить, что подобное влияние температуры и денатурирующих агентов наблюдалось и при исследовании объемного структурообразования в водных растворах рассматриваемых полимеров, т.е. имеет место полная аналогия механизмов образования прочных МАС и трехмерных структур этих же высокомолекулярных ПАВ.

Для растворов желатина с увеличением температуры прочность МАС уменьшается, а на границе с воздухом значительнее, нежели на границе с бензолом. Аналогичная картина наблюдается и для растворов поливинилового спирта и его производных. Однако эту зависимость можно наблюдать лишь до температуры 40°С из-за помутнения вследствие агрегации макромолекул.

Прочность МАС как растворов желатины, так и поливинилового спирта и его производных уменьшатся не только с повышением температуры, но и при добавлении салицилата натрия. Это означает, что основными связями, скрепляющими пространственную структуру МАС этих полимеров, являются водородные.

У растворов рассматриваемых белков при отклонении от изоэлектрической точки заметно уменьшается скорость образования прочных МАС и иногда наблюдается уменьшение предельной прочности. Понижение межфазной прочности в кислой и щелочной областях, по сравнению с изоэлектрическим состоянием, объясняется электростатическим отталкиванием между молекулами.

Для растворов яичного и сывороточного альбуминов и казеина на границе и с воздухом и с углеводородами наблюдается ярко выраженная зависимость прочности МАС от рН среды при всех температурах и даже при добавлении 0,1Н раствора хлорида натрия. С ростом температуры предельное значение прочности в зависимости от рН среды наблюдается во времени гораздо быстрее, что связано с увеличением кинетической энергии молекул, но при 55°С эта зависимость сглаживается.

Эмульгирующая активность овальбумина относительно высока в кислой области значений рН. Данные, полученные с помощью ядерно-магнитного резонанса, при рН 3 и рН 8 предполагают, что конформация овальбумина обладает наибольшей гибкостью в кислой области рН, чем в нейтральной. Таким образом, более высокие эмульгирующие свойства овальбумина в кислой среде связаны с большей поверхностной гидрофобностью и большей гибкостью его молекул.

Для раствора казеина на границе с бензолом с возрастанием рН среды от 6 до 12 прочность МАС увеличивается в 6 раз. Учитывая при этом увеличение удельного оптического вращения казеина на 40°, авторы объясняют полученные данные развѐртыванием полипептидных цепей по мере накопления отрицательных зарядов на макромолекулах, что при адсорбции дает максимально возможное число межмолекулярных связей и соответственно упрочивает МАС при высоких значениях рН среды.

Для растворов желатина с рН от 2 до 9 максимальная прочность МАС также наблюдается в изоэлектрическом состоянии (рН 4,8) как на границе с бензолом, так и с воздухом. Если сравнивать по абсолютной величине, то прочность МАС в кислой области значительно выше, чем в щелочной. Авторы объясняют это повышенной жесткостью макромолекулы желатина в щелочных растворах, что в свою очередь связано с отсутствием протонизации имидных связей в молекулах и повышением гибкости их цепей в кислой области.

Как известно, объем и устойчивость эмульсий и пен белковых растворов достигают максимальных значений в области рН среды, соответствующей изоэлектрическому состоянию данного белка, при этом белковые растворы имеют минимальные значения поверхностного натяжения и образуют максимально прочные МАС. Смещение рН среды таких растворов в ту или иную сторону от изоэлектрической точки белка повышает их поверхностное натяжение и снижает прочность МАС.

Оптимальную пенообразующую способность яичный белок проявляет при рН среды 5,8-6,5. Он представляет собой совокупность различных протеинов, каждый из которых имеет свою собственную изоэлектрическую точку, например, овоальбумин — 4,5-4,8; овокональбумин — 5,6-5,8; овоглобулин — 10,0-10,5. Очевидно, проявление оптимальной пенообразующей способности яичным белком в указанной области рН среды объясняется превалирующим содержанием в нем, до 75 %, овоальбумина.

Практически снижение рН среды яичного белка (нативный белок имеет рН 7,9-9,3) на предприятиях пищевой промышленности достигается добавлением ферментных препаратов (глюкооксидазы, каталазы), или различных органических и неорганических кислот (яблочной, фумаровой, лимонной, янтарной, фосфорной и др.), или путем выстаивания яичного белка в течение 6-8 часов при температуре 37-38°С. Увеличение пенообразующей способности яичного белка при подкислении объясняется не только приближением значений рН среды к изоэлектрической точке белка, но и гидролизом овомуцина, который придает большую вязкость плотной части яичного белка.

Известно, что лимонная кислота в количестве до 0,6 % способствует росту пенообразующей и эмульгирующей способностей яичных продуктов. В таких условиях рН среды яичного белка достигает значения 5,25, а плотность пены составляет 0,113 г/см3 против 0,200 г/см3 для пены яичного белка без кислоты (рН 8,2). Дальнейшее увеличение массовой доли лимонной кислоты в системе снижает пенообразующую способность яичного белка.

Согласно практическим рекомендациям и действующей нормативно-технической документации, в ряде пищевых продуктов с пенной и эмульсионной структурой лимонная кислота вводится в продукт на заключительных этапах взбивания (заварной белковый крем, бисквит, майонез и др.). Причина такого ведения технологического процесса в литературе не обоснована. Известно лишь то, что при снижении рН среды и приближении значений к изоэлектрическим точкам большинства яичных протеинов, они образуют более прочные МАС в силу приобретения электронейтральности. В то же время многие авторы стабилизирующую роль растительных добавок связывают с образованием белково-пектиновых комплексов, не обосновывая это экспериментально.

О растительных белках известно, что их большинство относится к глобулярным и изоэлектрическая точка многих из них лежит в кислой области рН среды. Анализ данных литературы свидетельствует, что растительным белкам присущи все свойства, которыми обладают полимеры этой группы, в том числе и поверхностная активность.

Пектины

Достаточное число работ свидетельствует о заметных эмульгирующих свойствах пектиновых веществ.

А.В. Думанский рассматривал пектиновые вещества как пенообразователи, включая их в ряд пенообразователей. Его ряд представляет собой последовательность различных веществ, расположенных по мере уменьшения пенообразующей способности: сапонин > пептон > желатин > яичный альбумин > пектин > казеин.

По мнению других авторов, растворы пектиновых веществ не обладают пенообразующей способностью. Однако имеются данные, что в комплексе с другими веществами пектины проявляют пенообразующую способность. Исследованиями Хр. Крачанова и др. установлено, что при взаимодействии пектовых, соответственно и пектиновых кислот, в водной среде с a-аминокислотами получаются стойкие водорастворимые соли с выраженными поверхностно-активными свойствами. Пенообразующей способностью обладают, например, пектаты триптофана и дипептида глицил-Д, L- фенилаланина.

Этим же автором исследованы пенообразующие свойства этиловых эфиров яблочного пектина и доказана возможность его употребления в качестве пенообразователя для приготовления продуктов с пенной структурой.

Изучены эмульгирующие свойства яблочного и подсолнечного пектинов и их производных с различной степенью этерификации совместно с СОМ. Показана целесообразность совместного использования среднеэтерифицированного яблочного пектина с СОМ. Отмечено, что вязкость полученных эмульсий увеличивалась по мере уменьшения степени этерификации использованного для их приготовления препаратов яблочного пектина. При изучении эмульгирующих свойств низкоэтерифицированного подсолнечного пектина и его производных было установлено, что наибольшей стабильностью обладала эмульсия, приготовленная с препаратом пектина с повышенной степенью этерификации. При определении прочности МАС на границе водных растворов пектинов, полученных из различных источников, с растительным маслом установлено, что данный показатель зависит от вида пектина, его концентрации в растворе, а также продолжительности контакта фаз.

Отмечено положительное влияние пектиновых веществ на устойчивость пен растворов метилцеллюлозы и белков. Имеются данные, что не пенятся неподкисленные растворы пектиновых веществ, в то время как подкисленные пенятся. Однако объяснения этому явлению авторы не дают.

Свойства МАС пектиновых веществ рассмотрены в работах Н.И. Козина, Б.Х. Дарчиева. Ими, при исследовании эмульгирующих свойств растворов свекловичного пектина с массовой долей 0,1-0,5 %, установлено, что прочность их МАС на границе с растительным маслом увеличивается с ростом количества пектина и практически не зависит от температуры в диапазоне 22-60°С и величины рН среды в интервале 3,2-8,0. При более высоких значениях рН среды растворов пектина прочность МАС резко падала, что является следствием гидролиза исследуемого полимера с образованием метилового спирта и пектиновой кислоты, которые, как известно, не обладают поверхностно-активными свойствами.

Авторы отмечают четкую корреляцию между изменением прочности МАС растворов пектинов и устойчивостью эмульсий, ими образуемых.

На сегодняшний день отмечается невысокая поверхностная активность пектинов, полученных из разных источников: яблочных выжимок, яблок, арбузов, свеклы.

Анализируя литературные данные о физико-химических свойствах пектиновых веществ, можно сделать вывод, что им в большей степени присуща роль стабилизаторов пены и эмульсии, нежели пенообразователя или эмульгатора.

Сапонины

Сапонины — это тритерпеновые и стероидные гликозиды, обладающие высокой поверхностной активностью, что связано с наличием в их молекулах гидрофильного и гидрофобного остатков. Они содержатся исключительно в растениях и лишь выделенные из определенного вида морских звезд имеют животное происхождение.

Сапонины содержат в молекуле олигосахаридную цепь, связанную с неуглеводной частью — агликоном, которая в данном случае называется сапогенином. Агликоны большинства стероидных сапонинов — производные спиростанола-3Я, отличающиеся конфигурацией асимметричных центров в положениях 5 и 25, а также наличием ОН-групп и двойных связей. Характерный агликон тритерпеновых сапонинов — олеаноловая кислота. В молекуле сапонина гликозидная связь образуется, как правило, с участием ОН-группы в положении 3 стероида.

Особенно распространены тритерпеновые сапонины. По последним данным они содержатся не менее чем в 70 семействах, причем они типичны более чем для 150 родов. Однако всего 26 сапонинсодержащих растений внесены в Оксфордскую книгу пищевых растений: люцерна, соевые бобы, маш, овес, баклажан, арахис, амарант, спаржа, вика, пажитник, фасоль, чеснок, женьшень, чечевица, лакричный корень, мускатный орех, сарспорилла, сахарная свекла, подсолнечник, чабрец, чай, ямс, кабачок зимний, новозеландский шпинат, лебеда, горох.

Из этого ряда только 17 растений регулярно используются в питании многих народов мира веками и даже тысячелетиями. Остальные являются травами и не играют определяющей роли в пищевом потреблении сапонинов. Такое ограниченное количество сапонинсодержащих растений используется в пищу, возможно, в связи с тем, что общее свойство всех сапонинов — их горький вкус, хотя растения могут содержать и другие, более сильные по горечи компоненты.

Наиболее многочисленной группой растений, являющейся главным ресурсом содержания «пищевых сапонинов», являются бобовые, мировое потребление которых достаточно высоко в мире.

Анализ химического состава лекарственных растений, находящих все большее применение в технологии пищевых продуктов диетического и лечебно-профилактического направлений, свидетельствует о наличии сапонинов во многих из них: подорожнике, медвежьих ушках, рыльцах кукурузы, фиалке трехцветной, хвоще полевом, чистотеле, пустырнике сердечном, берѐзовых почках, боярышнике и др.

А растения женьшень и солодковый корень известны своими целебными свойствами как на Западе, так и на Востоке.

В основном сапонинсодержащие растения используются в качестве лекарственных препаратов как отхаркивающие, мочегонные, желчегонные и противовоспалительные средства. Но возможно, более важное свойство сапонинов — это снижение уровня холестерина в организме животных и человека.

Существует мнение, что сапонины образуют нерастворимые комплексы с холестерином в желудочно-кишечном тракте, этим предотвращая адсорбцию холестерина. Такое объяснение кажется маловероятным, поскольку по данным других исследователей, снижение уровня холестерина может быть достигнуто сапонинами, которые не образуют комплексов с холестерином.

Более реальное объяснение состоит в том, что сапонины стимулируют адсорбцию желчных кислот пищевыми волокнами, и эта потеря обязательно компенсируется увеличением перехода холестерина в желчные кислоты в печени. Вероятно, это связано с высокой поверхностной активностью сапонинов, но механизм процесса в деталях еще не ясен. Адсорбция желчных кислот пищевыми волокнами отражает общий механизм снижения холестерина многими продуктами растительного происхождения.

Большинство ученых России, Украины, США, Великобритании и Австралии классифицируют сапонины как практически нетоксичные для человека при оральном воздействии. В этих странах и в других нет контроля по использованию сапонинсодержащих добавок в питании. Возможно, это связано с тем, что концентрации токсичности для разных сапонинов изменяются в широких пределах.

Сапонины нормально усваиваются в желудочно-кишечном тракте, и лишь при попадании в систему кровообращения даже тысячные дозы могут вызвать тяжелейшие отравления, сопровождающиеся гемолизом красных кровяных тел, конвульсиями и даже комой. Оральная токсичность ряда сапонинов варьирует от 25 до 3000 мг/кг живого веса. Такие дозы несопоставимы с содержанием этих веществ в пищевых сапонинсодержащих растениях: столовой свекле — 0,05-0,10%; сахарной свѐкле — 0,14-0,3%, горохе — 2,2-3,4%. В целом, говоря об общей хронической токсичности сапонинов, можно сделать вывод, что опасности как таковой не существует.

Наибольшее количество сапонинов содержится в соевых бобах, люцерне, горохе, овсе — в среднем соответственно 5-6; 2-3; 3-6; 0,1-0,3 % от массы сухих веществ. Содержание сапонинов в бобах голубиного гороха и урда составляет соответственно 3952-4197 и 2700-2853 мг/100 г.

В последние годы за рубежом значительное внимание уделяется изучению состава, содержания и структуры сапонинов в соевых бобах в зависимости от сорта, года урожая и спелости. Установлено, что сапонины влияют на аромат соевых бобов при приготовлении из них различных блюд. Их аромат снижается с ростом количества сапонинов.

Состав сапонинов многообразен. Из соевых бобов выделено 10 различных сапонинов, 5 из которых идентифицировано. Из сахарной свеклы — 5 различных сапонинов, из которых идентифицировано 3. Особенности строения многих сапонинов не расшифрованы.

Тритерпеновые сапонины бывают нейтральными и кислыми. Для кислых сапонинов характерно присутствие карбоксильной группы в агликоне или уроновых кислот в углеводной цепи.

Для сапонинов нет строгого доказательства индивидуальности: их физико-химические свойства могут изменяться в широких пределах.

Все сапонины неустойчивы к кислым агентам, под действием которых расщепляются гликозидные связи. Тритерпеновые сапонины, этерифицированные карбоновыми кислотами, легко омыляются щелочами. Кислые сапонины образуют соли: растворимые с одновалентными и нерастворимые с двухвалентными и многовалентными металлами. Многие сапонины образуют молекулярные комплексы с белками, липидами, стеринами, танинами.

Сапонины устойчивы при высоких температурах и не разрушаются при пастеризации и варке продуктов.

Сапонины относятся к неионогенным ПАВ и их растворы в отсутствии других веществ хорошо пенятся в широком интервале значений рН среды, по различным данным от 3,0 до 9,6.

Растворы сапонинов обладают пенообразующей способностью, если массовая доля вещества в них составляет 0,0009 %. Максимально устойчивы пены растворов сапонинов с массовой долей 0,01- 0,2 % при пневматическом способе образования пены.

Сапонины являются одними из основных ПАВ в свеклосахарном производстве. Адсорбируясь поверхностью сахарного кристалла, они замедляют диффундирование сахара и затрудняют фильтрацию. Через два часа после приготовления пены из диффузионного сока в ней содержится сапонинов и белковых веществ соответственно в 6 и 2 раза больше, чем в выделившейся жидкой фракции. Эти данные позволяют утверждать, что белки по участию в процессе пенообразования диффузионного сока после сапонинов стоят на втором месте. Это наводит на мысль, что добавки из сахарной свеклы должны обладать высокими пенообразующими и эмульгирующими свойствами, что полностью подтвердилось дальнейшими исследованиями.

Возможность использования экстрактов столовой и сахарной свеклы как пенообразователей для приготовления пищевых продуктов была научно обоснована в первой половине 30-х годов прошлого века Реутовым и его сотрудниками. По их мнению, количество ПАВ, и в первую очередь сапонинов, в свекольных экстрактах достаточно для образования стабильной пены, но как пенообразователи они являются в 1,5 раза менее полноценными по сравнению с яичным белком.

Были осуществлены попытки получения из экстрактов порошкообразных пенообразователей. По органолептическим показателям экстракт из сахарной свеклы был значительно лучше, нежели из столовой.

Количество сапонинов в экстракте сахарной свеклы составляло 0,15 %, в порошкообразном пенообразователе из этого экстракта — 0,9 %; в пенообразователях из столовой свеклы сапонины не определялись.

В сгущенном до содержания сухих веществ 82 % диффузионном соке сахарной свеклы, запатентованном в качестве пенообразователя для кондитерской промышленности, массовая доля сапонинов составляет 0,05 %.

Однако широкого практического применения в технологии пищевых продуктов эти добавки не нашли из-за трудоемкости, длительности их получения и низких органолептических свойств.

В последнее время вновь возрос интерес к использованию добавок из сахарной свеклы в пищевой промышленности. Имеются рекомендации по применению в различных пищевых отраслях непосредственно сиропа из диффузионного сока сахарной свеклы, полученного на основе технологии, сочетающей традиционные стадии переработки сырья и нетрадиционный метод электрохимической активации жидких сред.

Примером используемых в пищевой промышленности сапонинсодержащих пенообразователей для приготовления кондитерской продукции, и в первую очередь халвы, являются экстракты лакричного и мыльного корней, в которых массовая доля сапонинов достигает соответственно 0,3; 0,5 % .

Для более широкого качественного и количественного представления о реологических свойствах МАС в растворах сапонина считали целесообразным привести их данные и аналогичные для МАС растворов желатина (таблица 1).

Более низкие значения мгновенного модуля упругости МАС желатина свидетельствуют об их эластичности по сравнению с МАС сапонина, имеющими хрупкие свойства. Предельное напряжение сдвига МАС желатина отражает обычное представление о нем как о напряжении сдвига, выше которого система течет. Пренебрегая течением систем при напряжениях ниже предельного напряжения сдвига, можно говорить о равной прочности структур, образуемых в поверхностных слоях сапонином и желатином

В своих работах по изучению механических свойств и поверхностного натяжения растворов сапонинов А.А. Трапезников и др. использовали два препарата сапонинов, условно названные ими как лондонский и чешский, с различными характеристиками, что, по мнению авторов, обусловлено их неодинаковым составом.

Таблица 1 - Реологические показатели МАС 1,0 % раствора сапонина
Таблица 1 — Реологические показатели МАС 1,0 % раствора сапонина

Авторами отмечено нарастание прочности и одновременно хрупкости МАС растворов, а не растворов в объеме, в ходе старения системы в течение суток. Со своей стороны, считаем возможным допустить, что в процессе разрушения МАС образуются компоненты или агрегаты компонентов, близкие к исходным, т.е. участвующие в формировании МАС в рассматриваемой системе связи разрушаются в процессе механического перемешивания.

Таблица 2 - Реологические показатели МАС раствора желатина
Таблица 2 — Реологические показатели МАС раствора желатина

Однако при увеличении времени старения систем до трех суток картина иная. Напряжение сдвига свежеобразованных МАС нестаревшего раствора и раствора, старевшего трое суток, для растворов с массовой долей 0,05 и 0,1 % значительно разнятся, видимо, вследствие различия их компонентов. Авторы указанное различие связывают со старением самой системы. Вместе с тем нельзя исключать и высокую упорядоченность компонентов сапонина в МАС при его массовой доле в растворе 0,05 и 0,1 %, которые образуются в процессе старениясистемы и частично сохраняются при ее разрушении, образуя при этом вновь МАС с повышенными значениями механических показателей. Такое предположение подтверждается результатами, представленными в табл.1.20. При увеличении толщины МАС раствора желатина в два раза, с 750 до 1500 А, предельное напряжение сдвига слоя  увеличилось не в два раза, а лишь в полтора, по нашему мнению, вследствие меньшей упорядоченности системы с ростом толщины МАС.

Значительный интерес представляют и результаты по определению времени достижения равновесного значения поверхностного натяжения в растворах обоих сапонинов, на основании которых авторы делают заключение, что высокая вязкость МАС растворов лондонского сапонина не является препятствием для более быстрого становления равновесного натяжения в этих растворах, так как различие в вязкости МАС 1,0 %-ных растворов обоих сапонинов на несколько порядков не влечет за собой различия во времени достижения ими равновесного значения поверхностного натяжения (таблица 3).

Таблица 3 - Время достижения равновесного значения поверхностного натяжения в растворах сапонинов, мин
Таблица 3 — Время достижения равновесного значения поверхностного натяжения в растворах сапонинов, мин

Устойчивость пен растворов лондонского и чешского сапонинов в некотором отношении изменяется параллельно механическим свойствам их МАС, но имеет и существенные отклонения от параллелизма. Старение растворов значительно повышает устойчивость пен.

Следует отметить, что механические свойства МАС растворов лондонского сапонина на границе раздела с толуолом ниже, чем на границе с воздухом. Для растворов чешского сапонина соотношение обратное. В случае с чешским сапонином более высокая вязкость МАС на границе с толуолом, чем на границе с воздухом объяснена преимущественной адсорбцией компонентов, образующих высоковязкие слои, и десорбцией в толуол компонентов, снижающих вязкость. Сложные изменения вязкости при старении слоя на границе раздела с толуолом авторами отнесены к образованию более толстой,видимой невооруженным взглядом пленки.

Следует отметить, что сапонины как пищевая добавка в чистом  виде на сегодняшний день не используются в технологии пищевых продуктов, подобно например, пектинам и белковым изолятам и концентратам. Это связано прежде всего с малоизученностью многообразия этих веществ с позиций использования в пищевых целях.

Представленный материал о физико-химических свойствах сапонинов позволяет говорить об их важной роли в проявлении растительными добавками пенообразующих и эмульгирующих свойств.

Отсутствие отечественных и зарубежных сведений о технологических свойствах сапонинов подчеркивает необходимость проведения исследований в данном направлении.