ВведениеСущественную долю в современной структурепитания занимают эмульсионные пищевые продукты.Водно-жировые системы, стабилизированныеприродными и синтезированными поверхностно-активными веществами, обладают лучшейусваиваемостью организмом человека, чем нативныемасла и жиры. Изменение в определенном диапазонедоли водной и жировой фазы, концентрации исоотношений поверхностно-активных веществпозволяет создавать продукты с необходимымсоставом и свойствами. Стабильность эмульсионныхпродуктов зависит от различных факторов: видаи химической структуры эмульгатора, способапроизводства пищевых эмульсий, степенимодификации и очистки составляющих липиднойфазы эмульсии [1, 2].Выбор эмульгаторов для создания эмульсион-ных продуктов обусловлен многими факторами,характеризующими как ожидаемые свойстваконечного продукта, так и особенности технологи-ческого процесса его изготовления. Большое значениеимеют тип и свойства эмульсионной системы,возможное взаимодействие эмульгатора с другимирецептурными ингредиентами, а также его влияниена органолептические свойства продукта, в том числевкус, аромат и сенсорные ощущения во рту приупотреблении продукта в пищу. Технологическиепараметры перемешивания, гомогенизации, взбивания,перекачивания и др. влияют на выбор эмульгатора [3].Поверхностно-активные вещества являютсянезаменимым компонентом в производстве пищевыхэмульсий. Использование эмульгаторов в рецептурахспредов, маргаринов и майонезной продукцииулучшает дисперсность и стойкость готовогопродукта, способствует легкому усвоению масели жиров, входящих в состав продукта, организмомчеловека. Таким образом, эмульгаторы проявляютне только технологические, но и функциональныесвойства. Изучение состава эмульгаторов с цельюустановления критериев их действия являетсянеобходимым и важным этапом в производствепродуктов питания.Важнейшим показателем качества эмульсионныхпродуктов является их стойкость при термическоми механическом воздействии. Она зависит отразличных факторов: соотношения гидрофильныхи липофильных групп в химической структуреэмульгатора; состава и концентрации твердых ижидких фаз в триацилглицеринах как создаваемыхэмульсий, так и используемого эмульгатора;технологических условий кристаллизации пищевыхэмульсий [4–7]. Основными показателями липиднойфазы эмульсионных масложировых продуктов,включающей природные масла и их смеси смодифицированными жировыми компонентами,а также с эмульгаторами, является пластичность,хорошая намазываемость и легкоплавкость. Этипоказатели зависят от правильно подобранногокомплекса поверхностно-активных веществ,компонентного состава используемых эмульгаторов,их свойств и дозировки. При составлении рецептурылипидной фазы пищевых эмульсий, которые могутбыть низко- и высокожирными, в общем количествежиров учитывают жир, введенный с эмульгатором. Всвязи с этим важным является контроль показателейбезопасности вводимых эмульгаторов, в том числесодержание трансизомеров жирных кислот [8, 9].Следующей важной функцией эмульгаторовявляется управление процессом кристаллиза-ции жиров [10–12]. Эмульгаторы, участвуя вформировании структуры пищевых эмульсии,определяют размер кристаллов дисперсной фазы искорость их роста. От состава и свойств эмульгаторазависит формирование структуры и консистенциипродукта, его термоустойчивость. Именно техно-логические свойства правильно подобранногоэмульгатора определяют однородную и пластичнуюконсистенцию при замораживании и оттаиваниипродукта и оказывают влияние на длительностьхранения, способствуя предотвращению выделениякапель влаги или масла [13–15].Учитывая повышенный спрос на пищевыеэмульгаторы, применение находят не только широкораспространенные моно- и диглицериды жирныхкислот, но и их смеси с различными фосфолипидамии их синтетическими аналогами [16–18]. Из всехгрупп фосфолипидов наивысшей поверхностнойактивностью обладает фосфатидилхолин (лецитин),в меньшей – фосфатидилсерин, фосфатидилинозитоли фосфатидные кислоты. Разработаны комплексныеэмульгаторы (моноглицериды/лецитин) с исполь-зованием различных видов моноглицеридов (твердыхи мягких) и лецитинов (фракционированных,гидролизованных, ацетилированных), обладающиеэмулирующим и антиоксидантным действием дляразличных типов эмульсий в широком диапазонежирности. При смешивании эмульгаторов проявляетсясинергетический эффект усиления свойств отдельныхповерхностно-активных веществ, входящих вкомплекс [19–21].Таким образом, изучение состава и свойствэмульгаторов, их влияния на структурныехарактеристики пищевых эмульсий, разработкатехнологических решений по подбору эмульгаторови их смесей для пищевых эмульсии с различноймассовой долей жира является актуальнымнаправлением научных исследований [19–21].Одним из условий производства качественныхэмульсионных продуктов является проведениефундаментальных и прикладных исследований составаи свойств сырьевых компонентов пищевых эмульсий.Совокупность технологических и функциональныхсвойств правильно подобранных пищевых добавок и918Tereshchuk L.V. et al. Food Processing: Techniques and Technology, 2021, vol. 51, no. 4, pp. 915–929их комплексов обуславливает назначение конечногопродукта и обеспечивает его качество [22–25].Целью работы является исследование влиянияфизико-химических показателей различныхповерхностно-активных веществ на свойствапищевых эмульсий, а также разработка практическихрекомендаций по их подбору для созданияэмульсионных продуктов различных типов.Объекты и методы исследованияДля достижения поставленной цели былисмоделированы и изготовлены в лабораторныхусловиях пищевые эмульсии с варьируемымсоотношением липидной и водной фаз, а также сиспользованием нескольких поверхностно-активныхвеществ (ПАВ).В качестве объектов исследования выступалимодельные молочно-жировые эмульсии и сливочно-растительные спреды, изготовленные в лабораторныхусловиях. Также были исследованы физико-химические свойства используемых поверхностно-активных веществ: твердых и мягких моно- идиглицеридов жирных кислот и лецитинов.В работе были использованы моноглицеридыдистиллированные марки 2 (Е471), выработанные наоснове пальмового стеарина, и моноглицериды маркиПО-90. Они представляют собой дистиллированныемоноглицериды на основе рапсового масла(ГК «НМЖК, г. Нижний Новгород). Лецитин (Е322),использованный в работе, произведен компаниейООО «Ювикс-фарм».Выбор в качестве объектов исследованиймоно- и диглицеридов жирных кислот и лецитинов,полученных разными способами, обусловлен тем, чтоименно эти виды эмульгаторов зарекомендовали себякак эффективные в производстве молочно-жировыхэмульсионных продуктов, в том числе спредов сразличной массовой долей жира (от 39 до 82 %).В эмульгаторах была определена температураплавления, жирнокислотный состав, йодное число исодержание твердых триглицеридов при различныхтемпературах.Определение температуры плавления жирови эмульгаторов осуществлялось при постоянномпостепенном нагревании охлажденного жира(эмульгатора) до момента его расплавления,характеризующегося прозрачностью и подвижностью.Метод основан на фиксации температурыплавления по поднятию расплава эмульгатора вкапилляре, открытом с двух концов с диаметром0,1 мм. Определение проводили в трехкратнойповторности, т. к. температура плавления для каждоговида эмульгатора является точной величиной ичувствительна к присутствию примесей. В результатеэтого можно идентифицировать эмульгатор иопределить его чистоту.Жирнокислотный состав исследуемых эмуль-гаторов определяли методом, основанным наполучении хроматограммы метиловых эфиров жирныхкислот с последующей идентификацией разделяемыхкомпонентов и их количественным определением поплощади пиков. Каждый компонент смеси метиловыхэфиров жирных кислот характеризуется конкретнымвременем удержания – от момента ввода пробыдо появления максимума пика на хроматограмме.Время удержания является измеряемой величиной исоставляет, например, для пальмитата 16,886 мин, дляолеата 20,604 мин. Смеси жирных кислот, которыене способны димеризоваться, перед исследованиемпереводят в более легколетучие метиловые эфиры.Кроме этого, хроматографирование метиловыхэфиров насыщенных и ненасыщенных жирныхкислот с одинаковым количеством углеродныхатомов облегчается. Определение проводили нагазожидкостном хроматографе Agilent 7890A.Обработка данных выполнена системой Полихром.Исследование содержания твердых триглицеридовв эмульгаторах в определенном диапазоне температурпроводили методом ядерно-магнитного резонанса поГОСТ 31757-2012 на аппарате Bruker Minispec MQ20.Для измерения массовой доли твердыхтриглицеридов использовали радиоимпульс (диапазончастот от 20 до 40 МГц), который направляетсяотносительно магнитного поля под углом 90°.Магнитное поле создается постоянным магнитом.Однородность поля магнита должна обеспечитьполупериод спада намагниченности образца жидкогожира не менее 1000 мкС. Перед проведением анализапроводили пробоподготовку: эмульгатор расплавлялипри температуре на 5 °C выше его температурыплавления (присутствие влаги в образце недопустимо).Расплавленным жиром (эмульгатором) заполнялиампулы (диаметром 10 мм) на высоту 2–2,5 см.Ампулы помещали в термостат при температуре80 °C и выдерживали 30 мин. Затем ампулыохлаждали в металлическом блоке при температуре0 °C в течение 30 мин. Далее помещали ампулы вметаллические блоки термостатов с температурой 5,10, 15, 20, 25, 30 и 35 °C и выдерживали 20 мин.Далее пробирки переносили в измерительную ячейкуЯМР-анализатора. Результаты измерения фиксировалина приборе дисплея после нажатия клавиши Enter.Расхождение между параллельными измерениямине превышало 0,5 %.Йодное число в эмульгаторах определяли поГОСТ ISO 3961-2020.Сведения о гидрофильно-липофильном балансе(ГЛБ) исследуемых эмульгаторов были получены изспецификаций производителей. Для исследованийбыли отобраны следующие образцы: гидролизованныйлецитин (ГЛБ 8); мягкие моно- и диглицериды(ГЛБ 4); твердые моно- и диглицериды (ГЛБ 3);фракционированный лецитин (ГЛБ 2). Гидрофильно-липофильный баланс смоделированных комплексныхэмульгаторов был определен путем сложения ГЛБ919Терещук Л. В. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2021. Т. 51. № 4 С. 915–929отдельных эмульгаторов, умноженных на массовуюдолю эмульгатора в смеси.Результаты и их обсуждениеВ таблице 1 представлена характеристикаразличных пищевых эмульсий. Молоко и маслосливочное являются эмульсиями, стабилизированнымиприродными фосфолипидами (сфингомиелинами),содержащимися в молочном жире. Сливочно-растительные спреды, произведенные с правильноподобранными поверхностно-активными веществами,отличаются не меньшей, а иногда даже большейстабильностью, чем эмульсии, содержащиеестественные поверхностно-активные вещества.Многокомпонентность водной и жировой фаз,природа и концентрация эмульгатора, технологическиеусловия диспергирования оказывают влияниена стойкость получаемых эмульсий [26, 27]. Нарисунке 1 представлена модель поведения различныхэмульгаторов на границе раздела водной и жировойфаз в зависимости от преобладания в эмульгатореколичества липофильных или гидрофильныхгрупп [28].Значение гидрофильно-липофильного балансаэмульгатора определяет возможность его применениядля эмульсий различных типов. Для эмульсии водав масле (обратного типа) необходимо использоватьэмульгатор с ГЛБ от 2 до 6, где доля гидрофильныхгрупп составляет от 10 до 30 %. Эмульгатор с такимзначением ГЛБ необходимо растворять в масле илимногокомпонентной жировой фазе. При производствеэмульсий типа масло в воде, относящихся к прямомутипу, необходимо подбирать эмульгатор с высокимзначением ГЛБ (в интервале от 10 до 14). В составетаких эмульгаторов доля гидрофобных группсоставляет от 30 до 50 %. Для получения стойкихэмульсии данного типа эмульгатор необходимодиспергировать в водной или молочной фазах.Зависимость типа получаемой эмульсии отсоотношений гидрофильных и гидрофобных группТаблица 1. Характеристика природных и искусственных пищевых эмульсийTable 1. Natural and artificial food emulsionsПоказатели качестваэмульсионных продуктовМолоко Спред низкожирный Масло сливочное СпредвысокожирныйМассовая доля жира, % 2,8–4,8 39–60 60–82 60–80Тип эмульсии Прямая Обратная Обратная ОбратнаяВид эмульсии Тонкодисперсная Тонкодисперсная Грубодисперсная ТонкодисперснаяРазмер частиц дисперснойфазы, мкм5–7 3–5 20–30 3–5Эмульгаторы БелкиФосфолипидыМоно- и диглицеридыЛецитинФосфолипиды Моно- и диглицеридыЛецитинРисунок 1. Поведение дифильного эмульгатора на границе масло – вода:a – с преобладающими гидрофильными свойствами; b – с преобладающими липофильными свойствами;c – со сбалансированными гидрофильными и липофильными свойствамиFigure 1. Diphilic emulsifier at the oil-water interface: a – with predominant hydrophilic properties;b – with predominant lipophilic properties; c – with balanced hydrophilic and lipophilic propertiesЖироваяфазаМолочный жирТвердые природные масла:пальмовое маслококосовое маслоФракционированные масла:пальмовый олеинпальмовый стеаринПереэтерифицированные жирыЭмульгаторыТпл 30–32 °CТпл 33–39 °CТпл 24–39 °CТпл 21–24 °CТпл 50–52 °CТпл 27–36 °CТпл 27–65 °CВоднаяфазаВодаВодорастворимые белкиЛактозаВодорастворимые ПАВа b c920Tereshchuk L.V. et al. Food Processing: Techniques and Technology, 2021, vol. 51, no. 4, pp. 915–929в химической структуре эмульгатора представленав таблице 2.Система выбора эмульгатора на основе ГЛБвключает три этапа:– определение оптимального значения ГЛБ дляпланируемого продукта;– определение лучших видов эмульгаторов;– окончательная корректировка ГЛБ.В этой процедуре эмульгаторы и смеси созначениями ГЛБ вне установленного интерваламогут быть отброшены для сокращения количестваиспытаний при использовании метода проб и ошибок.Определение наилучшего значения ГЛБ включаетследующие шаги:1. Выбор подходящей пары эмульгаторов (одинлипофильный, другой гидрофильный) с известнымизначениями. Например, моно- и диглицеридыс ГЛБ 3 являются липофильными поверхностно-активными веществами, а гидролизованный лецитинс ГЛБ 10 – гидрофильным;2. Приготовление серии опытных эмульсий свыбранными эмульгаторами, которые смешиваютсятаким образом, чтобы получить различные значенияГЛБ, начиная от полностью липофильного изаканчивая полностью гидрофильным веществом. Длядвух поверхностно-активных веществ, предложенныхна первом шаге, интервал значений ГЛБ будетот 3 до 10. Смесь эмульгаторов должна использоватьсяв избыточном количестве или составлять около10–12 % от содержания жира в конечном продукте;3. Оценка полученной серии смесей эмульгаторовс использованием подходящих методов оценкифункциональной эффективности, основанных натребованиях к продукту. С одной или несколькимисмесями эмульгаторов будут получаться лучшиеэмульсии, чем с остальными. Но если все смесиоказываются хорошими, то нужно повторитьсерию испытаний с более низкой дозировкой смесиэмульгаторов. Если все смеси дают плохие результатынужно повысить дозировку и повторить серию;4. Окончательные результаты испытаний должныуказать с точностью до 2 единиц интервал ГЛБ,который будет наилучшим для конечного продукта.Более точное значение ГЛБ можно определить спомощью следующей серии испытаний со значениямиГЛБ, входящими в этот интервал.Подходящий химический тип поверхностно-активных веществ является столь же важным, каки значение ГЛБ. После установления значения ГЛБнужно определить, не будет ли какая-то другая смесьэмульгатора работать лучше, не будет ли она болееэффективной или более экономически выгодной притом же значении ГЛБ.Цель проведения этих испытаний заключается ввыборе нескольких пар эмульгаторов, охватывающихширокое разнообразие химических соединений.Оценка функциональной эффективности этих смесейявляется основой для выбора идеальной смесиэмульгаторов для конкретного продукта.Для производства спредов различной жирностипри помощи вышеприведенного алгоритма былиподобраны пары эмульгаторов с различнымзначением гидрофильно-липофильного баланса. Втаблице 3 представлены характеристики выбранныхэмульгаторов и подобранные дозировки дляэмульсионных продуктов с различной массовойдолей жира.Как отмечалось выше, понятие гидрофильно-липофильного баланса позволяет получитьполезную информацию, в том числе рассчитатьего значения для смесей эмульгаторов и составитьтаблицы экспериментально полученных значенийТаблица 2. Взаимосвязь между строением ПАВи типом получаемых эмульсийTable 2. Effect of surfactant structure on the type of emulsionsПАВ дляобратныхэмульсийПАВ длясмешанныхэмульсийПАВ дляпрямыхэмульсийДоля гидрофобныхгрупп, %90 70 60Доля гидрофильныхгрупп, %10 30 40Гидрофильно-липофильныйбаланс2 6 8Типы получаемыхэмульсииВодав маслеВода в маслеМасло в водеМаслов водеТаблица 3. Характеристика эмульгаторов для спредов различной жирностиTable 3. Emulsifiers for spreads of different fat contentСпред Эмульгатор ГЛБ Долялипофильных группКоличествоэмульгатора, %Спред сливочно-растительныйс м.д.ж. 40 %Гидролизованный лецитинМоно- и диглицериды8440200,30,6Спред сливочно-растительныйс м.д.ж. 80%Фракционированный лецитинМоно- и диглицериды2410200,20,4921Терещук Л. В. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2021. Т. 51. № 4 С. 915–929ГЛБ. Однако метод ГЛБ не является совершеннойсистемой выбора поверхностно-активных веществ,поскольку не учитывает другие важные факторы,в том числе молекулярную массу поверхностно-активного вещества, температуру плавления и условиярастворения. Например, по ГЛБ невозможно получитьинформацию о кристаллизационных свойствахмоноглицеридов и их производных. Тем не менеепонятие ГЛБ хорошо себя зарекомендовало какполезный инструмент для формирования общегопредставления о вероятных свойствах эмульгаторови их смесей.Соотношение твердых и жидких триглицеридовв композициях жиров и масел, входящих в составжировой основы пищевых эмульсий, а такжеприсутствие в смеси комплекса эмульгаторов вразличных соотношениях может оказать влияниена технологический процесс образования пище-вых эмульсий. В связи с этим были изученыжирнокислотный состав и свойства выбранныхэмульгаторов, а также их влияние на модификациюкристаллов в процессе переохлаждения пищевыхэмульсий.На процесс кристаллизации эмульсии можетоказывать влияние несколько факторов, в том числеприсутствие в жировой фазе эмульгатора, который,являясь высокоплавким ингредиентом, выполняетфункцию центра кристаллизации, способствуяагломерации и росту кристаллов в дисперсионнойсистеме.В процессе производства эмульгаторов исполь-зуются твердые природные и модифицированныемасла, а также жиры или жирные кислоты разнойстепени чистоты.Идентификация липидной фазы эмульгатораможет быть проведена на основании изучения еежирнокислотного состава методом газожидкостнойразделительный хроматографии. Данная методикапозволяет быстро и качественно выполнитьколичественный анализ исследуемого сырья.Хроматограммы, характеризующие жирноки-слотный состав исследованных эмульгаторов,представлены на рисунках 2, 4 и 5.Данные хроматограммы, представленной нарисунке 2, свидетельствуют о том, что в составетвердых моно- и диглицеридов преобладаютнасыщенные жирные кислоты: количество пальми-тиновой кислоты составляет 30–40 %, стеарино-вой – 50–60 %.Особенности жирнокислотного составаэмульгатора обусловлены, с одной стороны,спецификой состава жирового сырья, используемогопри получении моноглицеридов, а с другой –химизмом и технологическими условиями процессапереэтерификации триацилглицеринов глицерином(глицеролизом) или этерификации глицеринажирными кислотами.При производстве моноглицеридов путемглицеролиза модифицированных жиров дистилли-рованным глицерином полученная смесь продуктовреакции центрифугируется и подвергаетсямолекулярной дистилляции. В качестве сырьяиспользуются твердые жиры, полученные гидри-рованием с температурой плавления от 55 до80 °C и йодным числом от 1 до 3 г I2/100 г. Вкачестве катализатора используют оксид кальция.Процесс переэтерификации триацилглицериновдистиллированным глицерином происходитследующим образом:CH2OCOR1 CH2OН CH2O-COR123| | kat |CH2OCOR2 + 2 CHOН → CHOН | | ← |CH2OCOR3 CH2OН CH2OНмодифицированныйжир (стеариноваяфракция)глицерин моноглицеридРисунок 2. Хроматограмма метиловых эфиров жирных кислот эмульгатора Е471 (твердые моно- и диглицериды)Figure 2. Chromatogram of methyl esters of fatty acids in emulsifier E471 (solid mono- and diglycerides)922Tereshchuk L.V. et al. Food Processing: Techniques and Technology, 2021, vol. 51, no. 4, pp. 915–929При получении эмульгатора этерификациейиспользуют дистиллированный глицерин идистиллированную стеариновую кислоту.CH2OН CH2O-COR123| kat |CHOН + RCOOН → CHOН + H2O| ← |CH2OН стеариновая CH2OН глицерин кислота моноглицеридНаряду с образованием моноглицеридовполучается определенное количество диглицеридов.Бо́льший избыток глицерина способствует бо́льшемуобразованию моноглицеридов.В связи с протеканием процесса при температуре210–220 °C в присутствии катализатора (0,3 %) иостаточном давлении 30–35 кПа образуется небольшоеколичество трансизомеризованых жирных кислот,содержание которых в готовом продукте составляетот 2 до 4 %.Определение количества элаидиновой кислоты,которая является трансизомером олеиновой кислоты,осуществляли методом ИК-Фурье спектроскопиидиффузионного отражения. Процесс каталитическойпереэтерификации и глицеролиза сопровождаетсятранс-изомеризацией и перемещением двойныхсвязей в молекулах жирных кислот. Эти химическиепревращения приводят к увеличению твердости итемпературы плавления липидной фазы. Характернойособенностью непредельных соединений сизолированный транс- этиленовой связью являетсяинтенсивная полоса поглощения области 968 см–1.Определение проводили на спектрометре ShimadzuFTIR8300, оснащенном приставкой диффузионногоотражения DRS 8000. ИК-спектры были записаны винтервале 400–6000 см–1, анализировали интервалчисла частот 900–1060 см–1 (рис. 3).Анализируемый образец смеси метиловых эфировжирных кислот (табл. 4) помещали на матовое зеркалокюветы приставки диффузионного отражения.Затем образец высушивали потоком воздуха дообразования равномерной пленки на поверхности.Данная методика позволяет уменьшить влияниерастворителя на оптическую плотность исследуемойсмеси. Оптическая плотность образца (Aob) в области966 см–1 выражается как сумма оптической плотноститранс C=C двойной связи (Atr) и оптической плотностивсех остальных компонентов в этой области (Aav).A = Aav + AtrДоля транс метил олеата в смеси рассчитываетсяпо формуле:Ctr = 0,37·(Aob/Aav – 1), мольная долягде 0,37 – множитель калибровки данных ИКС.Жирнокислотный состав мягких моноглицеридовхарактеризуется высоким содержанием ненасыщенныхжирных кислот. В образце присутствует олеиноваякислота, в том числе в транс-изомеризованнойконфигурации.Композиционный эмульгатор «моноглицериды/лецитины» получали смешиванием двух фракцийв соотношении от 3:1 до 5:1 соответственно.Смесь тщательно перемешивали при температуре75–85 °C и охлаждали. Фосфолипидный комплекс,в котором преобладают лецитины (60 %), проявляетРисунок 3. ИК-спектр транс метил олеатаFigure 3. IR spectrum of trans methyl oleateТаблица 4. Компонентный состав метиловых эфиров мягких моно- и диглицеридов жирных кислотTable 4. Methyl esters of soft mono- and diglycerides of fatty acidsКомпонентный составВещество Время, мин Концентрация, % Площадь, мВ·мин Высота, мВ Ширина, мин1 Пальмитат 16,884 12,262075 4,661 43,654 0,452 Стеарат 19,515 6,946059 2,640 18,213 0,3383 Олеат 19,97 76,142850 28,944 107,07 0,5784 Линолеат 20,604 2,689341 1,022 4,256 0,4326 22,206 0,245211 0,093 0,142 0,7027 23,269 1,714464 0,652 0,844 1,625Итого 100,00000 38,012 174,45923Терещук Л. В. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2021. Т. 51. № 4 С. 915–929наилучшие гидрофильные свойства, хорошоудерживает влагу, переходя при взаимодействии сводой в гидратированные формы, что способствуетприобретению антиразбрызгивающих свойств.Кроме этого, композиционный эмульгатор улучшаетпластические свойства эмульсионных продуктов ипрочно удерживает влагу при повышении температурыокружающей среды. Результаты определенияжирнокислотного состава композиционного эмуль-гатора представлены на рисунке 5.В композиционном эмульгаторе из-за присутствияв нем фосфолипидов были идентифицированыненасыщенные жирные кислоты: олеиновая илиноленовая.На следующем этапе исследовали йодноечисло эмульгаторов. Оно является показателем,характеризующим степень непредельности жирныхкислот, входящих в состав жиров и масел, илилипидной части жиросодержащего компонента(эмульгатора). Йодное число показывает количествограммов йода, эквивалентное галогену, которыйприсоединяется по месту двойных связей к жирнымкислотам в 100 г жира.Создавая определенные условия, можно полностьюнасыщать непредельные связи жирных кислот.В лабораторных условиях в качестве галогеновиспользуют бром и йод. Реакция протекает в строгоопределенных условиях и требует избытка галогенаи ограниченного времени насыщения из-за высокойактивности реагентов и проведения реакции бездоступа света.При определении йодного числа эмульгаторовбыл использован метод Вийса, который основанна применении хлор йода в ледяной уксуснойкислоте в качестве галогенреагента. Следуетотметить, что хлористый йод в уксусной кислотеРисунок 4. Хроматограмма метиловых эфиров жирных кислот эмульгатора Е471 (мягкие моно- и диглицериды)Figure 4. Chromatogram of methyl esters of fatty acids of emulsifier E471 (soft mono- and diglycerides)Рисунок 5. Хроматограмма метиловых эфиров жирных кислоткомпозиционного эмульгатора «моноглицериды/лецитины»Figure 5. Chromatogram of methyl esters of fatty acids of the composite emulsifier “monoglycerides/lecithins”924Tereshchuk L.V. et al. Food Processing: Techniques and Technology, 2021, vol. 51, no. 4, pp. 915–929обладает наивысшей активностью по сравнению соспиртовым раствором. Данная активность галогенаобеспечивает полное насыщение непредельныхсвязей. В приготовленном реагенте недопустимизбыток свободного хлора, но необходимо, чтобыйод был в небольшом избытке. Это обеспечиваетпротекание реакции насыщения, а замещение водородав углеродной цепи не происходит. При методе Вийсапротекают следующие реакции:I2 + Cl2 → 2ClI…-CH=CH-…+ ClI → -CHCl-CHI – фрагментнепредельной жирной кислотыРезультаты определения йодного числаэмульгаторов представлены в таблице 6.Важной технологической характеристикойлипидных систем является содержание твердыхтриглицеридов. Эмульгаторы должны обладатьвысокой термической стабильностью, а гранулыдолжны быть однородными. Содержание твердойфазы при температуре 35 °C должно бытьне менее 5 %.На рисунке 6 представлено содержание твердыхтриглицеридов при различных температурах висследуемых эмульгаторах.Содержание твердых триглицеридов исследуемыхэмульгаторов при 35 °C составило от 10 % у мягкихмоноглицеридов до 80 % у твердых.Температура плавления эмульгатора имеет важноепрактическое значение в технологии производствапищевых эмульсий, в том числе для производстваспредов. Кроме того, подготовка эмульгатораосуществляется путем растворения его в масле притемпературе на 10–12 °C выше его температурыРисунок 6. Результаты исследования содержаниятвердых триглицеридов в эмульгаторахFigure 6. Composition of solid triglycerides in emulsifiersТаблица 5. Характеристика процесса переохлажденияэмульсии в процессе производства спредовс использованием различных эмульгаторовTable 5. Emulsion overcoolingin spreads production for various emulsifiersПродукт Температурапереохлажде-ния (кристал-лизации), °СВремя фазо-вого перехода(кристалли-зации), минСпред с мягкимимоноглицеридами(м.д.ж. 72 %)1221812Спред с твердымимоноглицеридами(м.д.ж. 72 %)1221410Спред с моноглицери-дами и лецитином(м.д.ж. 72 %)1221611Таблица 6. Показатели качества эмульгаторов, используемых в технологии производства спредовTable 6. Quality indicators of emulsifiers used in spread productionПоказатели Моно- и диглицеридыненасыщенные (Е471)Моно- и диглицеридынасыщенные (Е471)Композиции моно-и диглицеридов и ле-цитина (Е471/Е322)Функциональные группы,определяющие гидрофильность-СООН-ОН-СООН-ОН-NH2-СООН-ОНРастворимость эмульгатора Растворимы в липидной фазеСоотношение масло:эмульгатор при растворении 8:1 10:1 6:1Температура плавления эмульгатора, °C 40 80 50Йодное число (степень насыщенности), г I2/100 г 65 3 36Количество моноглицеридов, % 45 80 60Соотношений компонентов эмульгатора – – 3:1Гидрофильно-липофильный баланс 4 3 4925Терещук Л. В. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2021. Т. 51. № 4 С. 915–929плавления. Результаты определения температурыплавления исследуемых эмульгаторов представленыв таблице 6.На следующем этапе изучали влияние составаэмульгатора на кристаллизационные свойстваэмульсионных продуктов (спредов).В лабораторных условиях было получено6 образцов сливочно-растительных спредов, влипидной фазе которых использован молочный жир(50 %), пальмовое масло (10 %), заменитель молочногожира (20 %) и подсолнечное масло, рафинированноепо полному циклу (10 %). Продукт изготовленс жирностью 72 %. Дозировка эмульгаторов(моноглицериды мягкие, моноглицериды твердые,лецитины), вносимых в рецептуру спреда, составилаот 0,6 до 0,9 %.Процесс переохлаждение пищевой эмульсиипроводили в двух температурных режимах:– охлаждения холодной водой (12–13 °C);– охлаждение ледяным рассолом (0–2 °C).Результаты исследований представленыв таблице 5.Переход пищевой эмульсии из жидкого состоянияв твердое происходит не мгновенно, а в определенноминтервале времени и температур. Это обусловленомногокомпонентностью триацилглицеринов ли-пидной фазы, включающей природные масла ижиры, подвергнутые модификации. На образованиекристаллической структуры продукта влияниеоказывают специфические особенности глицеридов,жирнокислотный состав и количественное содержаниетвердой фазы в эмульгаторе. Самая высокая скоростькристаллизации наблюдалась в образцах спредовс использованием твердых моноглицеридов,характеризующихся высокой степенью насыщенностии наибольшим содержанием твердой фазы притемпературе 12 °С.Анализ данных по формированию кристалли-ческой структуры показывает, что время фазовогоперехода эмульсии в твердое состояние зависит иот температуры процесса.Исследование органолептических свойств(внешний вид, консистенция, намазываемость)полученных образцов спредов с различнымиэмульгаторами показало, что внесение в рецептурыпищевых эмульсий твердых моноглицеридов высокойстепени насыщенности, характеризующихся низкимйодным числом и высокой температурой плавления,способствовало образованию конденсационно-кристаллизационной структуры. В ней кристаллылипидной фазы, срастаясь между собой, образуюттвердый каркас. Также наблюдалось образованиенескольких кристаллов из одного центра. Образцы невосстанавливались после механического разрушения.Образованная эмульсия характеризоваласьповышенной твердостью, крошливой консистенциейи неудовлетворительной пластичностью.Использование при производстве пищевыхэмульсии в качестве эмульгатора мягкихмоноглицеридов обеспечило получение стабильнойкоагуляционной структурированной системы, гдекристаллы жира сцеплены между собой слабымвзаимодействием через тонкие пленки воднойсреды. Такая эмульсия имеет высокую степеньпластичности и достаточное количество тиксотропна.Использование мягких моноглицеридов обеспечиваетхорошую намазываемость спреда с массовой долейжира от 39 до 60 %.Использование композиционной эмульгирующейсистемы моноглицериды/лецитин позволило получитьсмешанные модификации с оптимальным балансомкоагуляционных и кристаллизационных структур.Это обеспечивает продукту достаточную плотностьи пластичность.Были выполнены микроскопические исследованияполученных образцов спредов в светлом поле. Нарисунке 7 изображены микрофотографии образцов,a b cРисунок 7. Микрофотографии образцов спредов, полученных с использованием твердых (a)и мягких моноглицеридов (b), а также смеси моноглицеридов и лецитина (c)Figure 7. Micrographs of spread samples obtained using solid monoglycerides (a), soft monoglycerides (b),and a mix of monoglycerides and lecithin (c)926Tereshchuk L.V. et al. Food Processing: Techniques and Technology, 2021, vol. 51, no. 4, pp. 915–929полученных с использованием твердых и мягкихмоноглицеридов, а также смеси моноглицеридов слецитином.На рисунке 7a видны большие неправильныеагломераты сросшихся кристаллов жировой фазы.На рисунках 7b и 7c видны отдельные сферическиекапли жировой фазы, равномерно распределенныев дисперсионной среде.Таким образом, состав и свойства эмульгаторадля пищевых эмульсий оказывает существенноевлияние на дисперсность, стойкость эмульсии иформирование кристаллической структуры.Твердые насыщенные моноглицериды с низкимйодным числом оказывают влияние на укреплениекристаллической структуры эмульсионного продукта,тем самым предотвращая отделение жидкихкомпонентов липидной фазы (растительного масла).Их рекомендуется использовать при производствеспредов высокой жирности (80–82 %). Мягкиемоноглицериды, в жирнокислотном составе которыхколичество ненасыщенных жирных кислот выше,чем в твердых моноглицеридах, рекомендуетсяиспользовать при получении спредов низкой жирностидо 60 %Для формирования рекомендаций по способуподготовки эмульгатора к внесению в составпищевой эмульсии опытным путем был осуществленподбор соотношений жидкого растительногомасла и эмульгатора. Эмульгаторы растворялись врафинированном дезодорированном растительноммасле при температуре на 5–7 °C выше температурыплавления эмульгатора при соотношениймасло:эмульгатор от 6:1 до 10:1.В таблице 6 систематизированы физико-хими-ческие показатели и показатели эмулирующейактивности, которые необходимо учитывать привыборе поверхностно-активных веществ дляпроизводства спредов.Таким образом, жирнокислотный состав,степень насыщенности, температура плавления исодержание твердых триглицеридов в эмульгаторахи их смесях определяют скорость роста кристаллови размер жировых шариков в эмульсии, т. е. степеньее дисперсности, а также полиморфную формужира. Владение информаций о физико-химическихпоказателях эмульгаторов позволяет варьироватьсоотношение компонентов эмульгирующихкомпозиций, а также их дозировки для достижениятребуемых свойств получаемых пищевых эмульсий.ВыводыНа основании проведенных исследованийпредложен перечень технологических и физико-химических показателей эмульгаторов, по которымследует их оценивать перед использованием впроизводстве пищевых эмульсий.В связи с использованием в производствеэмульгаторов различных модифицированных жиров, втом числе полученных методом гидрирования, нужноопределять содержание трансизомеров жирных кислотв эмульгаторах, т. к. они относятся к нормируемымпоказателям безопасности при определении качестваэмульсионных продуктов, в том числе спредов.Температуру плавления необходимо определять длякорректировки технологического этапа подготовкираствора эмульгатора. Предложено растворениеэмульгатора в рафинированном дезодорированномрастительном масле при температуре на 5–7 °C вышетемпературы плавления эмульгатора при соотношениймасло:эмульгатор от 6:1 до 10:1. Установлено влияниейодного числа, содержания твердых триглицеридови жирно-кислотного состава эмульгаторов и ихкомпозиций на образование кристаллизационныхструктур. В ходе проведенных исследований показано,что при выборе эмульгатора также необходимоучитывать показатель гидрофильно-липофильногобаланса, т. к. доля гидрофильных и гидрофобныхгрупп в поверхностно-активных веществах влияет натип получаемых эмульсий и позволяет корректироватьжирность готового продукта.Данные, полученные в результате исследования,позволяют расширить теоретические основысоздания пищевых эмульсий путем разработкинаучно обоснованных рекомендаций по подборуповерхностно-активных веществ и открываютперспективы дальнейших исследований свойствразличных эмульгаторов и их влияния на качествоготовых пищевых эмульсий.Критерии авторстваЛ. В. Терещук – общая редакция рукописи,разработка плана исследовании, получениефактического материала. К. А. Загородников иП. А. Вьюшинский – получение фактическогоматериала. К. В. Старовойтова – обзор литературыпо теме исследования, методология исследования,получение фактического материала.Конфликт интересовАвторы заявляют об отсутствии конфликтаинтересов.