ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОДНОГО ЭКСТРАКТА ТОПИНАМБУРА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ МАРГАРИНА

АННОТАЦИЯ

В статье представлены результаты анализа возможности добавления в рецептуру маргарина водного экстракта топинамбура вместо воды. Изучены физические и коллоидно-химические свойства водного экстракта топинамбура и сопоставлены со свойствами водного раствора инулина. На основании полученных результатов было определено, что экстракт может быть использован для получения эмульсионных продуктов.

ABSTRACT

The article presents the results of the analysis of the possibility of adding an aqueous extract of Jerusalem artichoke instead of water to the margarine formulation. The physical and colloidal-chemical properties of an aqueous extract of Jerusalem artichoke were studied and compared with the properties of an aqueous solution of inulin. Based on the results obtained, it was determined that the extract can be used to obtain emulsion products.

Ключевые слова: маргарин, топинамбур, коллоидно-химические свойства, водный экстракт клубней топинамбура, пищевые волокна, динамическая вязкость, концентрация, плотность.

Keywords: margarine, Jerusalem artichoke, colloidal-chemical properties, aqueous extract of Jerusalem artichoke tubers, dietary fiber, dynamic viscosity, concentration, density.

Маргарин представляет собой эмульсию воды в жире, содержащую до 60-82% жира, а в низкокалорийных марках - до 20-40% . Было проведено много исследований для улучшения рецептуры маргарина, его приготовления и обработки. Сегодня проводятся обширные исследования по уменьшению содержания жира в маргарине, замене части жира заменителями жира, обогащению его различными функциональными добавками[2, 3, 6, 7]. Рецепт таких маргаринов содержит мальтодекстрины, модифицированный крахмал, сок растений ксантана и другие желирующие массообразующие вещества, которые имеют функцию замены части жира, тем самым снижая калорийность на грамм маргарина. В некоторых патентах такая проблема частично решена введением инулина в рецепт [5].

Инулины относятся к классу пищевых волокон, называемых фруктанами, который относится к типу растворимой клетчатки. Растворимые волокна в воде образует гелеобразный материал. Некоторые растворимые волокна помогают снизить уровень холестерина и глюкозы в крови. Инулин чаще встречается в растениях, но его состав и степень полимеризации могут быть разными. В настоящее время основным сырьем для получения инулина является корень сахарина. Содержание инулина в сахарине достигает до 20% [4].

Из природных источников инулина наиболее перспективным является топинамбур (Hellanthus tuberosus L.). Он имеет следующие преимущества: дешевле выращивать, урожайность высокая, устойчива к холоду и засухе, не накапливает вредные вещества. Топинамбур содержит около 22% инулина относительно сырого веса[1].

Рисунок 1. Зависимость поверхностного натяжения водного раствора инулина (1) и экстракта топинамбура (2) от концентрации сухого вещества

При разработке рецептур и технологий производства пищевых продуктов, особенно продуктов на масляной основе, потребуется коллоидно-химические свойства используемых добавок. Знание этих параметров позволяет нам прогнозировать наилучшую совместимость веществ в продукте, а также его органолептические свойства. Данных о коллоидно-химических свойствах водного экстракта топинамбура недостаточно. Поэтому была изучена зависимость поверхностного натяжения водного экстракта топинамбура, полученного в лабораторных условиях и ее результаты были сопоставлены со значениями водного раствора инулина. Полученные результаты показаны на рисунке 1.

На рис. 1 представлена кривая поверхностного натяжения на границе воздуха в зависимости от концентрации исследуемых веществ. На основании полученных результатов было обнаружено, что водный экстракт, полученный из топинамбура, обладает высокой поверхностной активностью. Высокое поверхностное натяжение позволяет сделать вывод, что содержащиеся в нем вещества являются поверхностно-активными веществами, и поэтому его молекулы способны образовывать ассоциации в растворе. Благодаря этой способности водный экстракт топинамбура может использоваться как стабилизатор для различных эмульсий.

Результаты измерения поверхностного натяжения показывают различия в важных физических и химических параметрах, таких как вязкость и плотность. Концентрационная зависимость плотности и динамической вязкости исследуемых веществ представлена на рисунках 2 и 3 соответственно.

Рисунок 2. Зависимость плотности водного раствора инулина (1) и водного экстракта (2) топинамбура от концентрации сухого вещества

При всех концентрациях водного экстракта, полученного из топинамбура, плотность имеет значение больше 1 (рис. 2). При этом проявляются структурные свойства, связанные с накоплением молекул ПАВ в растворе, что подтверждается данными об изменении динамической вязкости (см. рисунок 3). Динамическая вязкость водного экстракта имеет высокие значения, что связано с полимерной природой инулина и объясняется резким увеличением кривой вязкости при концентрациях выше 30% - образованием молекулярных структур при взаимодействии полимерных цепей.

Рисунок 3. Зависимость динамической вязкости водного раствора инулина (1) и водного экстракта топинамбура (2) от концентрации сухого вещества

Полученные результаты позволяют сделать некоторые предположения об использовании водного экстракта, полученного из топинамбура, при производстве масляно-эмульсионных продуктов. Наличие в нем поверхностно-активных веществ позволяет использовать его в качестве стабилизатора при производстве маргарина. Из-за хорошей растворимости инулина и его способности связывать воду, коллоидная система теряет подвижность и изменяется ее консистенция. Таким образом, экстракт инулина можно использовать в качестве наполнителя и стабилизатора при производстве различных масляных эмульсий.

На основании экспериментов по изучению физико-химических свойств водного экстракта топинамбура были сделаны следующие выводы:

• изучена зависимость поверхностного натяжения полученного водного экстракта от границы воздуха, и ее результаты сопоставлены со значениями водного раствора инулина на основе литературных данных. На основании полученных результатов было установлено, что водный экстракт топинамбура обладает высокой поверхностной активностью;
• было замечено, что при всех концентрациях водного экстракта топинамбура плотность выше 1. При исследовании его динамической вязкости было обнаружено, что он имеет больше значений чем водный раствор инулина;
• полученные результаты позволяют сделать некоторые предположения об использовании водного экстракта клубней топинамбура при производстве масляно-эмульсионных продуктов. Благодаря наличию в нем поверхностно-активных веществ и хорошей растворимости инулина и его способности связывать воду, он может использоваться в качестве наполнителя и стабилизатора при производстве различных масляных эмульсий.

Список литературы:

1. Голубев В.И., Волкова И.В., Кушалаков Х.М. Топинамбур. Состав. Свойства, способы переработки, области применения. Астрахань: Изд. – полиграф. Комплекс «Волга», 1995. – 81 с.
2. Салижонова Ш.Д., Рузибоев А.Т. Исследования процесса получения маргарина на основе местных жировых сырья // Universum: Технические науки. Научый журнал. - Москва, 2017. –№10(43). – С.9-11.
3. Ходжаев С., Абдурахимов С., Акрамова Р. Снижение калорийности маргаринов //Химия и химическая технология. - 2020. - №. 3. - С. 76-79.
4. Шендеров Б.А. Пробиотики и функциональное питание. М,2001.-95с.
5. Patent US2006051485 Buttini Roberto, Gazzola Gianluca, Righi Aldo. Margarine-like food composition with reduced fat content. 30 Jun 2005
6. Rahimov D.P., Salijanova SH.D., Ruzibaev A.T., Achilova S.S., Sanaev E.SH. Opredeleniye optimalnogo temperaturnogo rezhima pri okhlazhdenii kristallizacii v proizvodstve margarina dlya sloenogo testa. Universum: himiya i biologiya. 2019;66(12):95-100.
7. Sh. Salijanova, A. Ruzibayev, D. Rakhimov, Z. Xusanov. Water-soluble jerusalem artichoke extracts as fat replacer in dietary margarine recipe // Chemistry and chemical engineering. 2020. – №. 3. – С. 11.