Фракционный состав (%) фосфолипидов сои и яичного желтка

Основные фракции фосфолипидов	Соя	Яичный желток
Фосфатидилхолин (лецитин) Фосфатидилэтаноламин Фосфатидилсерин Фосфатидилинозит Фосфатидная кислота Плазмологен Сфингомиелин Другие фосфолипиды Фитогликолипиды	31,7 20,8 3,0 17,5 2 - - 10,2 14,8	78,8 17,1 Следы 0,6 Следы 1 2,5 - -

На базе растительных фосфолипидов сои и яичного желтка получают продукты различного состава и свойств, которые делят на три группы:

• стандартизованные и модифицированные лецитины в масляном состоянии;

• обезжиренные лецитины в порошкообразном и гранулированном виде;

• фосфолипидные фракции в масляном и порошкообразном виде.

В странах Европы, Соединенных Штатах Америки и Японии лецитины имеют статус GRAS, их применение в пищевых продуктах не лимитируется.

Специфические критерии чистоты кроме содержания фосфолипи-дов включают ряд других показателей. Перечень этих показателей и их регламентируемые значения представлены ниже

Внешний вид	Коричневая вязкая жидкость или порошок
Содержание веществ, нерастворимых:
в толуоле, %, не более	0,3
в ацетоне, %, не менее	56*—60
Влажность, %, не более	2
Кислотное число, мг КОН/г, не более	35—45*
Перекисное число, ммоль 1/2 акт. О/кг, не более	10

*3начения для гидроксилированного лецитина

Принципиально возможны два способа модификации стандартных фосфолипидов: ферментативный и химический.

Продукты ферментативной модификации фосфолипидов могут быть различны. В зависимости от природы используемой фосфолипазы А происходит направленное отщепление ацила высших жирных кислот из первого или второго положения с образованием соответствующих лизоформ: лизофосфатидилхолина, лизофосфатидилэтаноламина и т.д. Под действием фосфолипазы В деэтерификация идет и в первом, и во втором положении, а фосфолипазы С и D, не затрагивая ацилов высших жирных кислот, осуществляют гидролиз в фосфорнокислой группе и приводят к образованию диацилглицеринов (фосфолипаза С) или фосфатидных кислот (фосфолипаза D):

Ф осфолипаза a₁ Фосфолипаза В

Фосфолипаза А2 Фосфолипаза В

Фосфолипаза С Фосфолипаза D

Во всех случаях конечный продукт ферментативной модификации не должен проявлять ферментативной активности.

Химическая модификация может протекать по двум направлениям:

• обработка пероксидом водорода с образованием гидроксилиро-ванГюго лецитана:

Стандартный лецитин Гидроксилированный лецитин

где R —алкил; r₁ — ацил кислоты.

• получение ацетилированных производных:

Стандартный лецитин

Ацетилированный лецитин

где R₁, R₃ — ацилы кислот.

Все приемы модификации фосфолипидов приводят к изменению ГЛБ, а следовательно, и к поверхностной активности, определяющей технологические функции фосфолипидов в различных пищевых системах. Значения ГЛБ для различных модификаций лецитинов приведены ниже.

Вид лецитина Стандартный Ацетилированный Гидролизованный Гидроксидированный

ГЛБ 4 6 8 10

В основе получения синтетических аналогов лежит глицеролиз растительных масел и жиров с последующим фосфорилированием образовавшихся неполных ацилглицеринов фосфорным ангидридом и нейтрализацией кислотных форм газообразным аммиаком.

где R — ацилы кислот

В отличие от своих природных аналогов аммониевые фосфатиды не имеют статуса GRAS, применение их в пищевых продуктах регламентируется соответствующими директивами.

Коммерческие препараты природных и синтетических фосфоли-пидов, как и других эмульгаторов, выпускаются под различными фирменными названиями.

Использование пищевых добавок этой группы связано с их технологическими функциями — функциями эмульгаторов, обладающих антиоксидантным эффектом.

Особенности эмульгирующих свойств фосфолипидов обусловлены способностью образовывать и поддерживать в однородном состоянии как прямые, так и обратные эмульсии, что расширяет возможности их использования: от майонезов и различных соусов для салатов (прямые эмульсии) до аналогов сливочного масла и маргаринов различного жирнокислотного состава (обратные эмульсии).

Другой отличительной особенностью фосфолипидов от большинства пищевых эмульгаторов является их способность образовывать липосомы. липидные везикулы («пузырьки»), представляющие собой частицы, образованные концентрическими замкнутыми липидными бислоями с внутренним водным слоем, изолированным от внешней среды и содержащим в зависимости от назначения липосом различные включения, например пептиды или белки Использование липосомных систем в пищевых продуктах связано с функциями защиты отдельных пищевых компонентов от внешнего воздействия (защита дрожжевых клеток от охлаждения в замороженных мучных полуфабрикатах и пицце), сохранением влаги (мороженое) или органических, например вкусовых, веществ (хлеб и бисквиты), снижением точки замерзания продуктов, готовых к употреблению

Антиоксидантное действие фосфолипидов, как и большинства других пищевых антиокислителей, связано с подавлением реакций автоокисления непредельных органических соединений, прежде всего ненасыщенных жирных кислот, в составе липидов.

Антиоксидантные свойства фосфолипидов проявляются в трех случаях:

• при инактивации α-метиленовых групп в жирных кислотах за счет комплексного взаимодействия с кислотной фосфатной группой, образующейся при расщеплении фосфолипидов;

• при инактивации гидропероксидов в результате комплексного взаимодействия с образованием меланофосфолипидов;

• при ингибировании реакций расщепления токоферола в конкурирующей реакции фосфолипидов с пероксидными соединениями или радикалами.

Являясь эффективными антиоксидантами, фосфолипиды могут выступать и в качестве синергистов других антиокислителей. Эффективно, например, совместное использование фосфолипидов с эфирами аскорбиновой кислоты [(аскорбилпальмитатом (Е304) и аскор-билстеаратом (Е305)] и производными галловой кислоты [пропилгал-латом (Е310) и октилгаллатом (Е311)].

Эффекты антиоксидантного и синергического действий фосфолипидов неодинаковы и связаны с особенностями химического строения отдельных соединений. Например, в исследованиях синергического эффекта препаратов различных фосфолипидов и α-токоферола, применяемого для замедления процессов автоокисления в жирах, было установлено, что чистые фосфатидная кислота и фосфатидилэтаноламин гораздо более эффективны, чем фосфатидилхолин и фосфатидилсерин, а фосфатидилинозит практически не проявляет синергического эффекта.

Максимальная антиоксидантная эфективность может быть достигнута путем создания композиций фосфолипидов определенного состава.

Поверхностная активность фосфолипидов на различных межфазных границах (твердое вещество — жидкость; жидкость — газ и т. д.) обусловливает эффективность их действия в многокомпонентных дисперсных системах, включая структурированные, в которых функции этих добавок сводятся к изменению реологических свойств.

Величина технологического эффекта, связанная с химической природой отдельных фосфолипидов, для конкретной пищевой системы будет зависеть от фракционного состава фосфолипидной добавки. Примером, подтверждающим это общее положение, могут служить диаграммы, иллюстрирующие изменение вязкости трех типов шоколадных масс в присутствии различных по составу фосфолипидов (рис. 3.9).

В отличие от большинства других пищевых добавок препараты фосфолипидов обладают высокой физиологической эффективностью, связанной с уменьшением уровня холестерина в крови, улучшением функции печени и состояния центральной и периферической нервной систем, торможением процессов старения организма и нормализацией иммунобиологической реактивности организма. И хотя диетологи не относят фосфолипиды к незаменимым факторам пита ния, эти добавки являются физиологически ценными компонентами пищи, суточная потребность в которых составляет около 5 г. В связи с этим использование фосфолипидов выходит за рамки решения только технологических задач и создает предпосылки для создания новых видов продуктов питания, оказывающих положительное влияние на здоровье человека.

Рис. 3.9. Влияние 0,5% добавок различных фракций лецитина на вязкость шоколадных масс

Эфиры полиглицерина (Е475). Добавки этой группы представляют собой сложные эфиры жирных кислот с полиглицерином и могут быть представлены в виде общей формулы:

где R — углеводородный остаток высшей жирной кислоты.

Технология их получения основана на полимеризации глицерина с последующей этерификацией пищевыми жирами или высшими жирными кислотами (пальмитиновой, стеариновой и олеиновой).

Эфиры полиглицерина — неионогенные ПАВ. Они могут проявлять как гидрофильные, так и липофильные свойства со значениями ГЛБ от 5 до 13, что зависит от степени полимеризации глицерина (преимущественно п= 1, 2, 3, 4) и степени этерификации гидроксильных групп. Согласно Директиве Европейского Союза критерии чистоты эфиров полиглицерина включают.

общее содержание эфиров жирных кислот — не менее 90%, свободные жирные кислоты (в пересчете на олеиновую) — не более 6 %, общее содержание глицерина и полиглицерина — соответственно не менее 18% и не более 60%,

свободный глицерин и полиглицерин — не более 7 %

Их применение в пищевой промышленности связано с технологическими функциями эмульгаторов, пеногасителей, смазочных материалов, замугнителей. Основные объекты использования — хлебопекарные и кондитерские изделия, а также маргариновая продукция. ДСД эфиров полиглицерина в общем случае не должна превышать 25 мг/кг массы тела человека.

Эфиры сахарозы (Е473). По химической природе они представляют собой смесь преимущественно моно-, да- и триэфиров сахарозы с природными высшими жирными кислотами:

Получение этих добавок основано на реакции между сахарозой и метиловыми или этиловыми эфирами пищевых кислот жирного ряда в среде органического растворителя (диметилсулъфоксида или диметилформамида), остаточное содержание которого в пищевой добавке не должно превышать 1 или 2 мг/кг (соответственно для диметилформамида и диметилсульфоксида).

Общее содержание эфиров должно составлять не менее 80% при контролируемом уровне содержания сахарозы не более 5 % и свободных жирных кислот не более 3 %. ДСД эфиров сахарозы может достигать 25 мг/кг массы тела человека. Добавки этой группы, отличающиеся содержанием моноэфиров, являются неионогенными эмульгаторами и характеризуются различной гидрофильностью: например, при содержании моноэфира, равном 10%, ГЛБ эмульгатора соответствует 2, а при содержании 70% равно 15 (табл. 3.29).

Таблица 3.29

Гидрофильность эфиров сахарозы в зависимости от содержания моноэфира

Содержание моноэфира, %	10	30	40	50	60	70
ГЛБ	2	6	8	И	13	15

Применение эфиров сахарозы в пищевой промышленности связано с их технологической функцией эмульгаторов, образующих и поддерживающих в однородном состоянии смеси несмешиваемых фаз в широком диапазоне качественного и количественного составов. В связи с этим спектр применения этих добавок очень широкий — от пищевых эмульсий до структурированных систем.

Моноэфиры:

триэфиры:

Эмульгирующие и влагоудерживающие свойства эфиров сахарозы эффективны в технологиях майонезов, маргаринов, соусов, диетических молочных продуктов и мороженого. Введение этих добавок в рецептуры хлебобулочных и мучных кондитерских изделий замедляет процессы их черствения, улучшает структуру продукта. Поверхностная активность эфиров сахарозы в пищевых суспензиях проявляется в изменении реологических свойств последних и влиянии на консистенцию продукта. Введение добавки эфиров сахарозы, например в расплавленную шоколадную массу, приводит к снижению вязкости и структурной прочности массы, облегчает процесс конширования.

Эфиры сорбитана (Е491—Е496). Эта группа пищевых добавок представляет собой сложные эфиры шестиатомного спирта сорбита в моноангидроформе (моноангидросорбита, или сорбитана) с природными высшими жирными кислотами — лауриновой, пальмитиновой, стеариновой и олеиновой. Сложные эфиры ангидросорбита и жирных кислот иногда называют сокращенно СПЭНами.

Моноэфиры

Триэфиры

В Codex Alimentarius включены шесть эфиров сорбитана (табл. 3.30).

Таблица 3.30

Эфиры сорбитана, разрешенные к применению при производстве пищевых продуктов

Е-номер	Эфиры сорбитана	Х1	Х2 и Х3
Е491	Сорбитанмоностеарат		Н
Е492	Сорбитантристеарат
Е493	Сорбитанмонолаурат		Н
Е494	Сорбитанмоноолеат		Н
Е495	Сорбитанмонопальмитат		Н
Е496	Сорбитантриолеат

Добавки этой подгруппы служат липофильными неионогенны-ми эмульгаторами. ГЛБ для сорбитанмоностеарата составляет 4,7.

Области использования этих добавок в пищевых продуктах связаны с технологическими функциями эмульгаторов, стабилизаторов и пеногасителей. ДСД для этих добавок составляет 0—25 мг/кг массы тела человека.

Эфиры сорбитана используются в производстве мучных кондитерских изделий, сухих дрожжей и забеливателей для кофе. В производстве маргаринов они применяются для модификации кристаллов жира.

Эфиры полиоксиэтиленсорбитана (Е432—Е436). Представляют собой оксиэтилированные эфиры сорбитана — эфиры моноангидросор-бита с жирными кислотами, в молекулах которых свободные ОН-группы замещены оксиэтилированными группами:

Моноэфиры:

лаурат (Е432), олеат (Е433), пальмитат (434), стеарат (Е435).

Триэфиры:

тристеарат (Е436).

В эфирах пищевого назначения степень оксиэтилирования — п равна 20, т. е. добавки этой подгруппы представляют собой эфиры полиоксиэтилен(20)сорбитана.

Коммерческие препараты добавок этой группы получили название «Полисорбаты» или «Твины».

В перечень добавок, разрешенных к применению в производстве пищевых продуктов, включены пять Полисорбатов.

Эти неионогенные эмульгаторы получают взаимодействием окиси этилена с эфирами ангидросорбита и жирных кислот в среде 1,4-ди-оксана. При этоксилировании гидрофильность эфиров сорбитанов, зависящая от числа ацилов жирных кислот в их молекулах, значительно повышается:

Тип сорбитана Сорбитан моностеарат Полиоксиэтилен (20) сорбитан моностеарат

ГЛБ 4,7 14,9

Тип сорбитана Полиоксиэтилен(20)сорбитан тристеарат Полиоксиэтилен(20)сорбитан моноолеат

ГЛБ 10,5 15,0

В зависимости от особенностей пищевой системы ПАВ этой подгруппы могут проявлять технологические функции эмульгатора, стабилизатора, пеногасителя, смачивающего агента и добавки, контролирующей пенообразование. Допустимая суточная доза Полисорбатов составляет 0—25 мг/кг массы тела человека. Эфиры полиоксиэтилен-сорбитана применяются при производстве мороженого, сливок для кофе, замороженных десертов, кексов и других кондитерских изделий.

Эфиры молочной кислоты — лактилаты (Е481 и Е482). В эту подгруппу ПАВ, разрешенных к применению при производстве пищевых продуктов, входят производные молочной кислоты с высшими жирными кислотами (стеариновой или олеиновой) в виде натриевых или кальциевых солей:

• лактилаты натрия (Е481);

стеароиллактилат (Е481i); олеоиллактилат (Е481ii);

• лактилаты кальция (Е482).

Общая формула, описывающая структуру основного вещества, имеет вид

где R — ацил стеариновой или олеиновой кислоты, Me — Na или Са, п — степень полимеризации молочной кислоты (от 1 до 4)

В основе получения этих добавок лежит взаимодействие карбоксильной группы стеариновой (или олеиновой) кислоты с гидроксильной группой пищевой молочной кислоты с последующей нейтрализацией гидроксидом натрия или кальция свободных карбоксильных групп в молекулах синтезированных эфиров Поскольку в коммерческих концентрированных растворах молочная кислота находится преимущественно в полимеризованной форме, переходящей в свободную молочную кислоту в водной среде, в условиях описанной реакции наряду с монолактилатами (п = 1) могут образовываться некоторые количества эфиров ди-, три- и тетрамеров. В связи с этим критерии чистоты лактилатов имеют интервалы значений, которые представлены в табл. 3.31.

Таблица 3.31