Пищевые добавки

Роль компонентов химического состава овощных соков и пюре в пенообразовании и эмульгировании

Сравнительная характеристика пеноообразующих и эмульгирующих свойств овощных соков и пюре моркови, капусты, столовой и сахарной свеклы, рассматриваемых в качестве растительных добавок в технологии пищевых продуктов, показала, что овощные соки обладают пенообразующей способностью, а пюре из того же сырья не образуют пену (таблица 1). В то же время овощные пюре обладают более выраженными эмульгирующими свойствами, чем соки. Считаем, что такие отличия добавок из одного и того же сырья связаны с их структурно-механическими свойствами, поскольку количество ПАВ в них практически находится на одном уровне (таблица 2).

С позиций структурно-механического фактора устойчивости пен и эмульсий анализировали динамику показателей, характеризующих пенообразование и эмульгирование овощных соков при взбивании.

Динамика относительной вязкости при взбивании свидетельствует о переходе в состав пен и эмульсий овощных соков значительного количества растворенных в них веществ; динамика поверхностного натяжения и прочности МАС на различных границах раздела — о наличии у этих веществ поверхностной активности, динамика активной кислотности — о том, что в совокупности эти вещества являются кислыми.

Таблица 1 - Химический состав овощных соков и пюре, %
Таблица 1 — Химический состав овощных соков и пюре, %
Таблица 2 - Пенообразующие и эмульгирующие свойства овощных соков и пюре
Таблица 2 — Пенообразующие и эмульгирующие свойства овощных соков и пюре

Изучено участие отдельных компонентов овощных соков в пенооборазовании и эмульгировании. Анализ химического состава пенных и эмульсионных фракций показал, что активнее всего в них переходят сапонины, далее следуют белки и другие компоненты овощных соков, которые по уменьшению степени перехода можно расположить в следующей последовательности: сапонины, белки, пектины, сахара, азотистые небелковые соединения, бетанины (рисунок 1).

Рисунок 1 - Степень перехода различных веществ в пенные и эмульсионные фракции овощных соков, % от общего содержания в соках
Рисунок 1 — Степень перехода различных веществ в пенные и эмульсионные фракции овощных соков, % от общего содержания в соках

Соки и пюре сахарной и столовой свеклы по способности к пенообразованию и эмульгированию занимают приоритетное место. Это связано не только с преобладающим суммарным количеством белковых и пектиновых веществ, но и с наличием в них сапонинов, которые в моркови и капусте отсутствуют. Количество сапонинов в соке и пюре сахарной свеклы больше, чем в соке и пюре столовой свеклы.

При уточнении роли белков в пенообразовании и эмульгировании их основную часть (в среднем 77-86 %) удалили из составов овощных соков. Содержание же сапонинов и пектинов в них практически не изменилось (таблица 3). В результате относительная вязкость соков несколько снизилась, а значения рН среды сместились в кислую сторону. Поверхностное натяжение всех овощных соков возросло, в большей степени для соков моркови и капусты, в меньшей — для соков столовой и сахарной свеклы. Прочность МАС для соков моркови и капусты резко снизилась, причем на границе с воздухом в большей степени нежели на границе с маслом; для соков столовой и сахарной свеклы значения этого показателя изменились мало.

Таблица 3 - Физико-химические показатели овощных соков после удаления основной части белков
Таблица 3 — Физико-химические показатели овощных соков после удаления основной части белков

Пенообразующая способность морковного и капустного соков уменьшилась почти в 4 раза, устойчивость пен — в большей степени, соответственно в 7 и 5 раз; эмульгирующая способность и устойчивость эмульсий — в среднем в 1,7 — 2,0 раза. Снижение значений этих показателей для соков столовой и сахарной свеклы мало заметно.

Согласно полученным данным, основными пенообразователями и эмульгаторами свекольных соков являются сапонины. Очевидно, что белки этих соков принимают участие в пенообразовании и эмульгировании, но не определяют эти процессы. В соках моркови и капусты белки являются основными пенообразователями и эмульгаторами.

Пектиновые вещества, присутствуя во всех овощных соках, самостоятельной пенообразующей функции не выполняют. Так, после удаления основной части белков из морковного и капустного соков массовая доля пектиновых веществ в них почти не изменилась, а пенообразующая способность и устойчивость пены снизилась значительно.

В присутствии сахара значительно меняется дисперсность пены яичного белка. В нем без сахара средний диаметр частиц воздушной фазы составляет 80-100 мкм, а в белково-сахарных пенах с массовой долей сахара 70 % и более 3-5 мкм. При этом, независимо от количества сахара, частицы воздушной фазы при ее объемной доле в пене менее 0,74 имеют сферическую форму, а при объемной доле более 0,74 — форму многогранников.

Отмечено, что вязкость белково-сахарной пены (соотношение яичного белка и сахара 1:2) возрастает по сравнению с данным показателем пены яичного белка без сахара в 10-12 раз.

В целом рост устойчивости пены яичного белка в присутствии сахара авторы объясняют частичной дегидратацией и денатурацией пенообразователя, увеличением вязкости дисперсионной среды в пленках белковой пены.

Минеральные вещества могут влиять на структуру растворенных ПАВ, тем самым изменяя свойства раствора в целом. При исследовании синерезиса пен мицеллярных растворов додецилсульфита натрия с добавками хлорида натрия доказано, что рост массовой доли электролита в растворе вызывает значительное снижение синерезиса пен и увеличение их устойчивости. По мнению авторов, это объясняется ростом мицеллярного веса мицелл, изменением их формы и размеров под действием хлорида натрия.

Увеличение ионной силы растворов приводит к повышению прочности МАС всех изученных белков, что объясняется экранирующим действием ионов электролита по отношению к зарядам макромолекул. Так, добавление 0,5 % электролита в водный раствор желатина при рН от 2,0 до 8,8 приводит к увеличению межфазной прочности на границе с бензолом. Особенно велико влияние электролита при рН 8,8 — прочность увеличивается на порядок.

Добавление триполифосфата натрия и пирофосфата натрия повышает стойкость мясных эмульсий. Порядок введения солей и их физическое состояние (сухие соли или растворы) не влияют на стабильность исследуемых эмульсий и растворимость белков.

Добавление небольших концентраций поваренной соли в растворы глобулинов соевых белков улучшало их эмульсионные свойства.

Большие концентрации, напротив, их снижали. Аналогичные зависимости получены и с другими солями: хлоридом калия и кислым фосфатом натрия.

Белок свиной плазмы крови при рН 3,0 в присутствии поваренной соли и при рН 7,0 обладает более высокой эмульгирующей способностью по сравнению с яичным белком, белком желтка, белком цельного яйца, казеином и белком молочной сыворотки.

Значительное присутствие сахаров в пенных и эмульсионных фракциях овощных соков, с учетом их поверхностной неактивности, свидетельствует о их стабилизирующей роли. Сахара способствуют образованию в дисперсионной среде гидратированных частиц, которые при формировании структур пен и эмульсий располагаются между МАС, образуют объемную структуру среды, повышают ее вязкость, за счет которой снижается скорость истечения жидкости.