Аннотация

Применение гидроколлоидов в пищевой промышленности позволяет создавать низкокалорийные продукты с сохранением структурных характеристик традиционных аналогов. C целью моделирования вязкости текстуры и стабилизации пищевых систем также применяют электрофизические методы. Влияние ультразвукового воздействия на стабилизацию пищевой системы в состоянии геля не изучено. Целью исследования являлось изучение влияния обработки гидроколлоидов (полисахаридов) ультразвуком для дальнейшего использования при производстве пищевых продуктов (мясных и рыбных студней, желейного мармелада, пастилы, зефира, желе, пудингов, мороженого и т. д.) со стабильной текстурой.
Объектами исследования являлись образцы коллоидных систем на основе пищевого гидроколлоида (йота-каррагинана или гуаровой камеди) и очищенной воды в соотношении 1:100. Образцы подвергались ультразвуковому воздействию при различном диапазоне времени и рН. Стандартными методами определяли вязкость, активную кислотность, температуру и прозрачность (коэффициент пропускания, Т, %) полученных коллоидных систем. Для анализа органолептических свойств применяли дескрипторно-профильный метод.
Изучили поведение гидроколлоидов под воздействием ультразвука при разных значениях рН среды (3,9, 7,0 и 9,0). Коллоидная система с йота-каррагинаном имела следующие показатели: вязкость при нейтральном рН – 47,6 мПа·с, при кислом рН – 45,7 мПа·с, при щелочном рН – 22,3 мПа·с. Вязкость гидроколлоидной системы с гуаровой камедью зависела от рН среды: в нейтральной среде снижалась в процессе обработки с 119,0 до 64,8 мПа·с, в кислой – не менялась и была в пределах 3,5 ± 0,2 мПа·с, в щелочной – незначительно увеличилась и составила 6,52 мПа·с. Максимальная температура коллоидной системы составила 46,5 °С в нейтральной среде.
При исследовании влияния ультразвука на свойства гидроколлоидов система с йота-каррагинаном показала лучший результат при кислотности среды в пределах 3,9–6,0 е.д. для получения текучей гелеобразной структуры. В качестве желирующего агента для получения продукции рекомендовано применение йота-каррагинана после воздействия ультразвука. Вязкость продукта с гуаровой камедью при использовании ультразвука будет снижаться, а необходимая структура не будет достигнута.

Ключевые слова

Пищевые системы, ультразвук, гидроколлоиды, полисахариды, структурообразователи, стабильность структуры, кислотность, вязкость

Вклад авторов

К. Н. Нициевская руководила работой. Все авторы принимали участие в исследованиях и обработке данных, написании текста.

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Донченко Л. В., Сокол Н. В., Красноселова Е. А. Пищевая химия. Гидроколлоиды. М.: Юрайт, 2018. 180 с. https://elibrary.ru/ZGNSXR
2. Ивлева А. Р., Канарская З. А. Применение полисахаридов в качестве гидроколлоидов в пищевых продуктах // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. № 14. С. 418–422. https://elibrary.ru/STIBUX
3. Mi H, Li Y, Wang C, Yi S, Li X, Li J. The interaction of starch-gums and their effect on gel properties and protein conformation of silver carp surimi. Food Hydrocolloids. 2021;112. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2020.106290
4. Kim H, Hwang H-I, Song K-W, Lee J. Sensory and rheological characteristics of thickened liquids differing concentrations of a xanthan gum-based thickener. Journal of Texture Studies. 2017;48(6):571–585. https://doi.org/10.1111/jtxs.12268
5. Mirzaei M, Alimi M, Shokoohi S, Golchoobi L. Synergistic interactions between konjac-mannan and xanthan/tragacanth gums in tomato ketchup: Physical, rheological, and textural properties. Journal of Texture Studies. 2018;49(6):586–594. https://doi.org/10.1111/jtxs.12359
6. Faheid SMM, Rizk IRS, Kishk YFM, Ragab GH, Mostafa S. Carboxymethyl cellulose and psyllium husk in gluten-free pasta. Foods and Raw Materials. 2022;10(2):329–339. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2022-2-540
7. Nepovinnykh NV, Petrova ON, Belova NM, Yeganehzad S. Physico-chemical and texture properties of gelatin-free jelly desserts. Food Processing: Techniques and Technology. 2019;49(1):43–49. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2019-1-43–49
8. Шишкин А. А. Экология и эпидемиология прионной инфекции. Некоторые аспекты профилактики // Международный студенческий научный вестник. 2018. № 5. https://elibrary.ru/UZQNKU
9. Istihal theory in Islamic and scientific perspective in food industry [Internet]. [cited 2022 Aug 19]. Available from: https://www.halalcertificationturkey.com/2015/01/28/gelatin-transformation-istihala-in-science-and-fiqh
10. Gilsenan PM, Ross-Murphy SB. Rheological characterisation of gelatins from mammalian and marine sources. Food Hydrocolloids. 2000;14(3):191–195. https://doi.org/10.1016/S0268-005X(99)00050-8
11. Iakubova OS, Bekesheva AA. Scientific substantiation of physical properties of fish gelatin. Vestnik of Astrakhan State Technical University. Series: Fishing Industry. 2018;(3):132–140. (In Russ.). https://doi.org/10.24143/2073-5529-2017-3-132-140
12. Fagioli L, Pavoni L, Logrippo S, Pelucchini C, Rampoldi L, Cespi M, et al. Linear viscoelastic properties of selected polysaccharide gums as function of concentration, pH, and temperature. Journal of Food Science. 2019;84(1):65–72. https://doi.org/10.1111/1750-3841.14407
13. Habibi H, Khosravi-Darani K. Effective Variables on production and structure of xanthan gum and its food applications: A review. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology. 2017;10:130–140. https://doi.org/10.1016/j.bcab.2017.02.013
14. Alba K, MacNaughtan W, Laws AP, Foster TJ, Campbell GM, Kontogiorgos V. Fractionation and characterisation of dietary fibre from blackcurrant pomace. Food Hydrocolloids. 2018;81:398–408. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2018.03.023
15. Kurganova EV, Arseneva TP. Selection of the stabilizer type and dose for fermented frozen sherbet. Journal of International Academy of Refrigeration. 2017;(3):10–15. (In Russ.). https://doi.org/10.21047/1606-4313-2017-16-3-10-15
16. Cui H, Yang М, Shi С, Li С, Lin L. Application of хanthan-gum-based edible coating incorporated with Litsea cubeba essential oil nanoliposomes in salmon preservation. Foods. 2022;11(11). https://doi.org/10.3390/foods11111535
17. Dzionek А, Wojcieszyńska D, Guzik U. Use of xanthan gum for whole cell immobilization and its impact in bioremediation – A review. Bioresource Technology. 2022;351. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2022.126918
18. Santos JC, Coêlho DF, Tambourgi EB, da Silva GF, Souza RR. Production of xanthan gum by Xanthomonas campestris CCT 13951 submerged fermentation on hydrolysed agroindustrial by-products. 2021. https://doi.org/10.21203/RS.3.RS-158198%2FV1
19. Berninger T, Dietz N, González López Ó. Water‐soluble polymers in agriculture: xanthan gum as eco-friendly alternative to synthetics. Microbial Biotechnology. 2021;14(5):1881–1896. https://doi.org/10.1111/1751-7915.13867
20. Akhmedov OR, Sohibnazarova KhA, Shomurotov ShA. Biologically active compounds based on modified xanthan gum. Chemistry of Plant Raw Materials. 2017;(3):227–231. (In Russ.). https://doi.org/10.14258/jcprm.2017031729
21. Mukhanova MA, Iakubova OS, Bekesheva AA, Aizatulina NR. Guar comparative characteristics and prospects of their use for sauces gelation. Food Industry. 2021;6(3):58–68. (In Russ.). https://doi.org/10.29141/2500-1922-2021-6-3-7
22. Basiri S. Applications of microbial exopolysaccharides in the food industry. Avicenna Journal of Medical Biochemistry. 2021;9(2):107–120. https://doi.org/10.34172/ajmb.2021.16
23. Rana S, Upadhyay LSB. Microbial exopolysaccharides: Synthesis pathways, types and their commercial applications. International Journal of Biological Macromolecules. 2020;157:577–583. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.04.084
24. Moustafa M, Abu-Saied MA, Taha TH, Elnouby M, El Desouky EА, Alamri S, et al. Preparation and characterization of super-absorbing gel formulated from κ-carrageenan – potato peel starch blended polymers. Polymers. 2021;13(24). https://doi.org/10.3390/polym13244308
25. Liu B, Zhu S, Zhong F, Yokoyama W, Huang D, Li Y. Modulating storage stability of binary gel by adjusting the ratios of starch and kappa-carrageenan. Carbohydrate Polymers. 2021;268. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2021.118264
26. Abdillah AA, Lin H-H, Charles AL. Development of halochromic indicator film based on arrowroot starch/iota-carrageenan using Kyoho skin extract to monitor shrimp freshness. International Journal of Biological Macromolecules. 2022;211:316–327. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.05.076
27. Marín-Peñalver D, Alemán A, Montero MP, Gómez-Guillén MD. Entrapment of natural compounds in spray-dried and heat-dried iota-carrageenan matrices as functional ingredients in surimi gels. Food and Function. 2021;12(5):2137–2147. https://doi.org/10.1039/D0FO02922J
28. Fransiska D, Utomo BSB, Darmawan M, Gozali D, Iqbal MN. Physicochemical characterization of kappa-iota carrageenan gel with papain enzyme. Journal of Physics: Conference Series. 2021;1943. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1943/1/012175
29. Praseptiangga D, Rahmawati A, Manuhara GJ, Khasanah LU, Utami R. Effects of plasticizer and cinnamon essential oil incorporation on mechanical and water barrier properties of semirefined iota-carrageenan-based edible film. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021;828. https://doi.org/10.1088/1755-1315/828/1/012034
30. Campo VL, Kawano DF, da Silva DB, Carvalho I. Carrageenans: Biological properties, chemical modifications and structural analysis – A review. Carbohydrate Polymers. 2009;77(2):167–180. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2009.01.020
31. Carrillo-Lopez LM, Alarcon-Rojo AD, Luna-Rodriguez L, Reyes-Villagrana R. Modification of food systems by ultrasound. Journal of Food Quality. 2017;2017. https://doi.org/10.1155/2017/5794931
32. Цугленок Н. В. Анализ эффективного использования электрофизических методов обработки семян // Вопросы науки и образования. 2019. Т. 68. № 21. С. 46–59. https://elibrary.ru/AFGBPR
33. Zipaev DV, Kozhukhov AN, Tulina AА. Hopped lemonade production technology. Journal of International Academy of Refrigeration. 2020;(1):97–102. (In Russ.). https://doi.org/10.17586/1606-4313-2020-19-1-97-102