На сайте журнала ведутся технические работы. Старая версия сайта находится по адресу https://old-fptt.kemsu.ru
ISSN 2074-9414 (Print),
ISSN 2313-1748 (Online)

Влияние соединений полисахаридной природы на устойчивость прямых эмульсий при хранении

Аннотация
Имеются сведения о синергетическом характере взаимодействия полисахаридов в процессе образования устойчивых к седиментации эмульсий. Данные о влиянии комбинаций соединений полисахаридной природы на окислительную стабильность носят частный характер. Для жировых эмульсионных продуктов значимыми характеристиками являются седиментационная и окислительная устойчивость. Цель работы – изучение влияния полисахаридов и их комбинаций на окислительную и седиментационную устойчивость прямых эмульсий в процессе хранения.
Объектами исследования являются прямые эмульсии, включающие подсолнечное масло, стабилизированные полисахариды и их комбинации. Получение эмульсий проводили путем постадийного внесения дисперсной фазы в дисперсионную среду с растворенным полисахаридом при интенсивном перемешивании. Эмульсии хранили при температуре 60 °C в течение 8 суток. Оценку седиментационной устойчивости проводили визуальными методами по макро- и микропараметрам. Окислительную стабильность изучали с помощью стандартных методов определения перекисного числа и конъюгированных диенов.
В рамках проведенного эксперимента установлено, что эмульсии имели средний размер частиц: от 6,78 ± 2,50 до 12,67 ± 6,53 мкм. Наибольшую седиментационную устойчивость проявили эмульсии на основе ксантановой камеди и ее комбинаций с другими полисахаридами (доля отслоившейся жидкости от 0 до 5,3 %), кроме высокоэтерифицированного пектина. Наибольшую окислительную устойчивость продемонстрировали образцы на основе камеди рожкового дерева и ее комбинации с низкоэтерифицированным пектином (перекисное число 9,85 ± 0,45 мЭкв/кг). Худший результат окислительной стабильности выявлен в образце камеди рожкового дерева с высокоэтерифицированным пектином (перекисное число 15,44 ± 0,85 мЭкв/кг). Сочетание камеди рожкового дерева и ксантановой камеди обеспечивает удовлетворительную седиментационную (доля отслоившейся жидкости 2,2 %) и окислительную (перекисное число 11,8 ± 1,1 мЭкв/кг) устойчивость эмульсии.
Результаты проведенных исследований свидетельствуют о целесообразности комбинирования различных полисахаридов для повышения седиментационной и окислительной устойчивости прямых эмульсий. Полученные результаты могут быть использованы при разработке новых видов стабильных эмульсионных жировых продуктов.
Ключевые слова
Эмульсии , камедь рожкового дерева , ксантановая камедь , пектин низкоэтерифицированный , пектин высокоэтерифицированный , хранение
ФИНАНСИРОВАНИЕ
Работа выполнена в рамках государственного задания № 0529-2019-0055.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
  1. Kouhi M., Prabhakaran M. P., Ramakrishna S. Edible polymers: An insight into its application in food, biomedicine and cosmetics // Trends in Food Science and Technology. 2020. Vol. 103. P. 248–263. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2020.05.025
  2. Jindal N., Khattar J. S. Microbial polysaccharides in food industry // Biopolymers for food design / editors A. M. Grumezescu, A. M. Holban. Academic Press, 2018. P. 95–123. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-811449-0.00004-9
  3. Muthukumar J., Chidambaram R., Sukumaran S. Sulfated polysaccharides and its commercial applications in food industries – A review // Journal of Food Science and Technology. 2021. Vol. 58. № 7. P. 2453–2466. https://doi.org/10.1007/s13197-020-04837-0
  4. Delgado L. L., Masuelli M. A. Polysaccharides: concepts and classification // Evolution in Polymer Technology Journal. 2019. Vol. 2. № 2.
  5. An overview of classifications, properties of food polysaccharides and their links to applications in improving food textures / X. Yang [et al.] // Trends in Food Science and Technology. 2020. Vol. 102. P. 1–15. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2020.05.020
  6. Polysaccharides-based bio-nanostructures and their potential food applications / M. Bilal [et al.] // International Journal of Biological Macromolecules. 2021. Vol. 176. P. 540–557. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2021.02.107
  7. Srivastava N., Richa, Choudhury A. R. Recent advances in composite hydrogels prepared solely from polysaccharides // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 2021. Vol. 205. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2021.111891
  8. Applications of mixed polysaccharide-protein systems in fabricating multi-structures of binary food gels – A review / X. Yang [et al.] // Trends in Food Science and Technology. 2021. Vol. 109. P. 197–210. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2021.01.002
  9. Li X., de Vries R. Interfacial stabilization using complexes of plant proteins and polysaccharides // Current Opinion in Food Science. 2018. Vol. 21. P. 51–56. https://doi.org/10.1016/j.cofs.2018.05.012
  10. Wang Y., Ghosh S., Nickerson M. T. Effect of pH on the formation of electrostatic complexes between lentil protein isolate and a range of anionic polysaccharides, and their resulting emulsifying properties // Food Chemistry. 2019. Vol. 298. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2019.125023
  11. Formation and characterization of oil-in-water emulsions stabilized by polyphenol-polysaccharide complexes: Tannic acid and β-glucan / R. Li [et al.] // Food Research International. 2019. Vol. 123. P. 266–275. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2019.05.005
  12. Petitjean M., Isasi J. R. Chitosan, xanthan and locust bean gum matrices crosslinked with β-cyclodextrin as green sorbents of aromatic compounds // International Journal of Biological Macromolecules. 2021. Vol. 180. P. 570–577. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2021.03.098
  13. Functional polysaccharides of carob fruit: a review / B.-J. Zhu [et al.] // Chinese Medicine. 2019. Vol. 14. № 1. https://doi.org/10.1186/s13020-019-0261-x
  14. Concentrated O/W emulsions formulated by binary and ternary mixtures of sodium caseinate, xanthan and guar gums: rheological properties, microstructure, and stability / K. Abdolmaleki [et al.] // Food Science and Biotechnology. 2020. Vol. 29. № 12. P. 1685–1693. https://doi.org/10.1007/s10068-020-00836-1
  15. Creaming and oxidative stability of fish oil-in-water emulsions stabilized by whey protein-xanthan-locust bean complexes: Impact of pH / C. Owens [et al.] // Food Chemistry. 2018. Vol. 239. P. 314–322.https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2017.06.096
  16. Zdunek A., Pieczywek P. M., Cybulska J. The primary, secondary, and structures of higher levels of pectin polysaccharides // Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 2021. Vol. 20. № 1. P. 1101–1117. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12689
  17. Protocols for isolating and characterizing polysaccharides from plant cell walls: a case study using rhamnogalacturonan-II / W. J. Barnes [et al.] // Biotechnology for Biofuels. 2021. Vol. 14. № 1. https://doi.org/10.1186/s13068-021-01992-0
  18. Pectins from fruits: Relationships between extraction methods, structural characteristics, and functional properties / J. Cui [et al.] // Trends in Food Science and Technology. 2021. Vol. 110. P. 39–54. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2021.01.077
  19. Muñoz-Almagro N., Montilla A., Villamiel M. Role of pectin in the current trends towards low-glycaemic food consumption // Food Research International. 2021. Vol. 140. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2020.109851
  20. Optimization of xanthan and locust bean gum in a gluten-free infant biscuit based on rice-chickpea flour using response surface methodology / S. Benkadri [et al.] // Foods. 2021. Vol. 10. № 1. https://doi.org/10.3390/foods10010012
  21. Prajapati V. D., Maheriya P. M., Roy S. D. Locust bean gum-derived hydrogels // Plant and algal hydrogels for drug delivery and regenerative medicine / editors T. K. Giri, B. Ghosh. Woodhead Publishing, 2021. P. 217–260. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-821649-1.00016-7
  22. Sworn G. Xanthan gum // Handbook of hydrocolloids. Third Edition / editors G. O. Phillips, P. A. Williams. Woodhead Publishing, 2021. P. 833–853. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-820104-6.00004-8
  23. Recent advances in improving stability of food emulsion by plant polysaccharides / P. Shao [et al.] // Food Research International. 2020. Vol. 137. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2020.109376
  24. Emulsion structure design for improving the oxidative stability of polyunsaturated fatty acids / C. Wang [et al.] // Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 2020. Vol. 19. № 6. P. 2955–2971. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12621
  25. Oxidative stability of sunflower oil flavored by essential oil from Coriandrum sativum L. during accelerated storage / D. Wang [et al.] // LWT. 2018. Vol. 98. P. 268–275. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2018.08.055
  26. Addition of anionic polysaccharides to improve the stability of rice bran protein hydrolysate-stabilized emulsions / X. Zang [et al.] // LWT. 2019. Vol. 111. P. 573–581. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2019.04.020
  27. Kishk Y. F. M., Al-Sayed H. M. A. Free-radical scavenging and antioxidative activities of some polysaccharides in emulsions // LWT – Food Science and Technology. 2007. Vol. 40. № 2. P. 270–277. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2005.11.004
  28. Physical and oxidative stability of fish oil-in-water emulsions stabilized with β-lactoglobulin and pectin / M. S. Katsuda [et al.] // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2008. Vol. 56. № 14. P. 5926–5931. https://doi.org/10.1021/jf800574s
  29. Effects of inulin on the gel properties and molecular structure of porcine myosin: A underlying mechanisms study / Y. Zhang [et al.] // Food Hydrocolloids. 2020. Vol. 108. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2020.105974
  30. Preparation of surfactant-free emulsions using amaranth starch modified by reactive extrusion / E. García-Armenta [et al.] // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2021. Vol. 608. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2020.125550
  31. Mcclements D. J. Critical review of techniques and methodologies for characterization of emulsion stability // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2007. Vol. 47. № 7. P. 611–649. https://doi.org/10.1080/10408390701289292.
  32. Hara A., Radin N. S. Lipid extraction of tissues with a low-toxicity solvent // Analytical Biochemistry. 1978. Vol. 90. № 1. P. 420–426. https://doi.org/10.1016/0003-2697(78)90046-5
  33. Nieto-Calvache J. E., Gerschenson L. N., de Escalada Pla M. F. Papaya by-products for providing stability and antioxidant activity to oil in water emulsions // Journal of Food Science and Technology. 2021. Vol. 58. № 5. P. 1693–1702. https://doi.org/10.1007/s13197-020-04679-w
  34. Oxidation of fish oil oleogels formed by natural waxes in comparison with bulk oil / H.-S. Hwang [et al.] // European Journal of Lipid Science and Technology. 2018. Vol. 120. № 5. https://doi.org/10.1002/ejlt.201700378
  35. Delineating the inherent functional descriptors and biofunctionalities of pectic polysaccharides / M. Kumar [et al.] // Carbohydrate Polymers. 2021. Vol. 269. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2021.118319
  36. Evelson L., Lukuttsova N. Some practical aspects of fractal simulation of structure of nano-modified concrete // International Journal of Applied Engineering Research. 2015. Vol. 10. № 19. P. 40454–40456.
  37. Nanoscale morphological analysis of soft matter aggregates with fractal dimension ranging from 1 to 3 / F. Valle [et al.] // Micron. 2017. Vol. 100. P. 60–72. https://doi.org/10.1016/j.micron.2017.04.013
  38. Dàvila E., Parés D. Structure of heat-induced plasma protein gels studied by fractal and lacunarity analysis // Food Hydrocolloids. 2007. Vol. 21. № 2. P. 147–153. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2006.02.004
  39. Goodarzi F., Zendehboudi S. A comprehensive review on emulsions and emulsion stability in chemical and energy industries // Canadian Journal of Chemical Engineering. 2019. Vol. 97. № 1. P. 281–309. https://doi.org/10.1002/cjce.23336
  40. Effects of droplet size on the oxidative stability of oil-in-water emulsions / K. Nakaya [et al.] // Lipids. 2005. Vol. 40. № 5. P. 501–507. https://doi.org/10.1007/s11745-005-1410-4
  41. Influence of whey protein-xanthan gum stabilized emulsion on stability and in vitro digestibility of encapsulated astaxanthin / N. Boonlao [et al.] // Journal of Food Engineering. 2020. Vol. 272. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2019.109859
  42. Продукты вторичного окисления пищевых масел и жиров. Оценка рисков для здоровья человека (сообщение 1) / М. А. Макаренко [и др.] // Вопросы питания. 2018. Т. 87. № 6. С. 125–138. https://doi.org/10.24411/0042-8833-2018-10074
  43. Impact of phosphatidylcholine and phosphatidylethanolamine on the oxidative stability of stripped peanut oil and bulk peanut oil / Q. Zhao [et al.] // Food Chemistry. 2020. Vol. 311. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2019.125962
  44. Free radical scavenging activity of carbonyl-amine adducts formed in soybean oil fortified with phosphatidylethanolamine / J. Goritschnig [et al.] // Molecules. 2020. Vol. 25. № 2. https://doi.org/10.3390/molecules25020373
  45. Hamdani A. M., Wani I. A. Guar and Locust bean gum: Composition, total phenolic content, antioxidant and antinutritional characterization // Bioactive Carbohydrates and Dietary Fibre. 2017. Vol. 11. P. 53–59. https://doi.org/10.1016/j.bcdf.2017.07.004
  46. Influence of anionic dietary fibers (xanthan gum and pectin) on oxidative stability and lipid digestibility of wheat protein-stabilized fish oil-in-water emulsion / C. Qiu [et al.] // Food Research International. 2015. Vol. 74. P. 131–139. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2015.04.022
  47. Effect of xanthan gum or pectin addition on Sacha Inchi oil-in-water emulsions stabilized by ovalbumin or tween 80: Droplet size distribution, rheological behavior and stability / J. Vicente [et al.] // International Journal of Biological Macromolecules. 2018. Vol. 120. P. 339–345. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2018.08.041
  48. Friberg S. E. Emulsion stability // Food Emulsions, 3rd edn. / editors S. E. Friberg, K. Larsson. New York: Marcel Dekker, 1997. P. 1–55.
  49. Effects of droplet size on the interfacial concentrations of antioxidants in fish and olive oil-in-water emulsions and nanoemulsions and on their oxidative stability / M. Costa [et al.] // Journal of Colloid and Interface Science. 2020. Vol. 562. P. 352–362. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2019.12.01
Как цитировать?
Влияние соединений полисахаридной природы на устойчивость прямых эмульсий при хранении. Техника и технология пищевых производств, 2022, vol. 52, no. 1, pp. 32-45
DOI
http://doi.org/10.21603/2074-9414-2022-1-32-45
Издатель
Кемеровский государственный университет
https://kemsu.ru
ISSN
2074-9414 (Print) /
2313-1748 (Online)
О журнале