Исследование свойств гуаровой камеди после ультразвукового воздействия при различной кислотности водных растворов

Введение: Применение гуаровой камеди в пищевой промышленности для создания низкокалорийных продуктов позволяет сохранить структурные характеристики традиционных аналогов. Для моделирования вязкости и стабилизации текстуры продукта применяют различные электрофизические методы, в т.ч. ультразвук. Влияние ультразвукового воздействия на стабилизацию гуаровой камеди мало изучено.

Цель: Изучение влияния ультразвуковой обработки на свойства полисахарида (гуаровой камеди) для ее дальнейшего использования при производстве пищевых продуктов (желейного мармелада, пастилы, зефира, мясных и рыбных студней, желе, пудингов, мороженого и т.д.) со стабильной текстурой.

Материалы и методы: Объектами исследования являлись образцы — водные растворы гуаровой камеди. В качестве растворителя использовали очищенную воду в соотношении 1:100 соответственно. Образцы подвергали ультразвуковому воздействию при различном диапазоне времени и рН. Изучали поведение полисахарида в водном растворе под воздействием ультразвука при разных значениях рН среды (3,9, 7,0 и 9,0).Стандартными методами определяли вязкость, активную кислотность, температуру водных растворов гуаровой камеди и прозрачность (коэффициент пропускания, Т %). Математическую обработку данных с использованием регрессионного анализа проводили с помощью программы Statistica 12. Для анализа органолептических свойств применяли дескрипторно-профильный метод.

Результаты: Проведенные исследования свойств гуаровой камеди по показателям «активная кислотность» и «вязкость» указывали на смещение к нейтральному диапазону рН, вне зависимости от начальной рН среды. При интенсивности воздействия ультразвука до 50 Вт/см2 не более 3 мин водный раствор гуаровой камеди сохранил свои стабилизирующие свойства при минимальной потере вязкости. Образцы с нейтральной средой отличались более плотным расположением частиц, чем образцы с кислой и щелочной средой.

Выводы: Исследование влияния ультразвука на свойства водного раствора гуаровой камеди показало, что при увеличении продолжительности обработки и интенсивности ультразвукового воздействия уменьшались как размер частиц гуаровой камеди, так и вязкость.

1. Абрамов, В. О., Баязитов, В. М., Камлер, А. В., Федулов, И. С., Никонов, Р. В., Симоненко, С. В., & Симоненко, Е. С. (2022). Исследование влияния ультразвука на процесс экстракции полифенолов из виноградных косточек. Пищевая промышленность, 11, 88-92. https://doi.org/10.52653/PPI.2022.11.11.020

2. Арисов, А. В., & Баурова, Я. Д. (2022). Разработка эмульсионных соусов в соответствии с запросами потребителей и оценка их качества. Промышленность и сельское хозяйство, 11(52), 6-14.

3. Ахмедов, О. Р., Сохибназарова, Х. А., & Шомуротов, Ш. А. (2017). Биологически активные соединения на основе модифицированной ксантановой камеди. Химия растительного сырья, 3, 227-231. https://doi.org/10.14258/jcprm.2017031729

4. Бойцова, Т. М., & Назарова, О. М. (2015). Обоснование условий экстракции полисахаридов из настоя семени льна. Фундаментальные исследования, 8(1), 14-18.

5. Брадис, М. И., & Бутова, С. Н. (2022). Влияние ксантановой камеди и гуаровой камеди на качественные показатели соевой соусной основы. Молодой ученый, 23(418), 68-71.

6. Быков, А. В., Рязанов, В. А., Нуржанов, Б. С., Шейда, Е. В., Левахин, Г. И., & Дускаев, Г. К. (2021). Изменение химического состава и переваримости сухого вещества подсолнечника при воздействии ультразвука. Вестник Курганской ГСХА, 4(40), 29-34. https://doi.org/10.52463/22274227_2021_40_29

7. Дзюбенко, Е. А., Сафронова, В. И., & Вишнякова, М. А. (2023). Селекция гуара в Российской Федерации в связи с перспективой производства отечественной камеди (обзор). Сельскохозяйственная биология, 58(1), 43-59. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2023.1.43rus

8. Елапов, А. А., Кузнецов, Н. Н., & Марахова, А. И. (2021). Применение ультразвука в экстракции биологически активных соединений из растительного сырья, применяемого или перспективного для применения в медицине. Разработка и регистрация лекарственных средств, 10(4), 96-116. https://doi.org/10.33380/2305-2066-2021-10-4-96-116

9.

10. Зибарева, Л. Н., & Филоненко, Е. С. (2018). Влияние ультразвукового воздействия на экстракцию биологически активных соединений растений семейства Caryophyllaceae. Химия растительного сырья, 2, 145-151. https://doi.org/10.14258/jcprm.2018023703

11. Калугина, О. И., Потанина, А. С., Курбанова, М. Г., & Крюк, Р. В. (2023). Реологические характеристики имитационного сыра. Ползуновский вестник, 2, 124-130. https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2023.02.016

12.

13. Калужина, О. Ю., Гусев, А. Н., Багаутдинов, И. И., Вохмин, В. С., Заграничная, А. Д., & Лукин, А. А. (2024). Влияние ультразвука на дрожжи-сахаромицеты. Пиво и напитки, 1, 28-32. https://doi.org/10.52653/PIN.2024.01.04

14. Кувшинова, О. А., & Репин, А. Д. (2019). Результаты осветления яблочного сока ультразвуком. Инновации в сельском хозяйстве, 2(31), 244-250.

15. Макаров, Д. В., Моргунова, Н. Л., Рудик, Ф. Я., Фоменко, О. С., & Семилет, Н. А. (2023). Разработка установки для инактивации зерна сои ультразвуком. Агропромышленные технологии Центральной России, 3(29), 116-128. https://doi.org/10.24888/2541-7835-2023-29-116-128

16. Муханова, М. А., Якубова, О. С., Бекешева, А. А., & Айзатулина, Н. Р. (2021). Сравнительная характеристика камедей и перспективы их применения для загущения соусов. Индустрия питания, 6(3), 58-68. https://doi.org/10.29141/2500-1922-2021-6-3-7

17. Неповинных, Н. В., Петрова, О. Н., Белова, Н. М., & Еганехзад, С. (2019). Исследование физико-химических и текстурных свойств желированных десертов без желатина. Техника и технология пищевых производств, 49(1), 43-49. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2019-1-43-49

18. Николаева, Ю. В., & Нечаева, А. В. (2023). Производство майонезного соуса на основе гуаровой камеди. Молодой ученый, 20(467), 128-130.

19. Нициевская, К. Н., Станкевич, С. В., & Бородай, Е. В. (2023). Влияние ультразвукового воздействия на свойства йота-каррагинана и гуаровой камеди. Техника и технология пищевых производств, 53(2), 357-367. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2023-2-2441

20. Пушкарь, А. А., Штепа, В. Н., Кулаковская, В. И., & Соловьев, В. В. (2020). Способ снижения белковой нагрузки на пивное сусло путем применения процессов электрокоагуляции и ультразвука. Пищевая промышленность: наука и технологии, 4(50), 70-79. https://doi.org/10.47612/2073-4794-2020-13-4(50)-70-79

21. Ситникова, П. Б. (2023). Исследование вязкости гуаровой камеди на разных этапах технологического процесса производства мороженого. Эффективное обеспечение научно-технического прогресса: исследование задач и поиск решений. Сборник статей Международной научно-практической конференции. Уфа: Аэтерна.

22. Слободскова, А. А., Семина, Е. С., Янгазитов, А. А., & Зинган, А. М. (2023). Применение ультразвука в сельском хозяйстве. Вестник Совета молодых ученых Рязанского государственного агротехнологического университета имени П. А. Костычева, 1(17), 90-95.

23. Стремин, А. А., & Федоренко, Б. Н. (2023). Использование ультразвука для ускорения экстракции в пищевой промышленности. Вестник науки, 5(62), 725-730.

24. Цугленок, Н. В. (2019). Анализ эффективного использования электрофизических методов обработки семян. Вопросы науки и образования, 21(68), 46-59.

25. Щербухин, В. Д., & Анулов, О. В. (1999). Галактоманнаны семян бобовых (обзор). Прикладная биохимия и микробиология, 35(3), 257-274.

26.

27. Ashokkumar M., Sunartio D., Kentish S., Mawson R., Simons L. & Vilkhu K., Versteeg C.(K.) Modification of food ingredients by ultrasound to improve functionality: A preliminary study on a model system. Innovative Food Science and Emerging Technologies, (9), 155-160. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2007.05.005

28. Berninger T., Dietz N. & González López Ó. (2021).Water‐soluble polymers in agriculture: xanthan gum as eco‐friendly alternative to synthetics. Microbial Biotechnology, 14(5), 1751-7915 https://doi.org/ 10.1111/1751-7915.13867

29. Carrillo-Lopez, L. M., Alarcon-Rojo, A. D., Luna-Rodriguez, L., & Reyes-Villagrana, R. (2017). Modification of food systems by ultrasound. Hindawi Journal of Food Quality, (3), 1-12. https://doi.org/ 10.1155/2017/5794931

30. Chudzikowski R.J. (1971). Guar gum and its applications. Journal of the Society of Cosmetic Chemists, 22, 43-60.

31. Dzah C. S., Duan Y., Zhang H., Wen C., Zhang J., Chen G. & Ma H. (2020) The effects of ultrasound assisted extraction on yield, antioxidant, anticancer and antimicrobial activity of polyphenol extracts: A review. Food Bioscience, 35:100547. https://doi.org/ 10.1016/j.fbio.2020.100547

32. Hasan A.M.A. & Abdel-Raouf M.E. (2018). Applications of guar gum and its derivatives in petroleum industry: a review. Egyptian Journal of Petrolium, 27(4), 1043-1050. https://doi.org/ 10.1016/j.ejpe.2018.03.005

33. Hosseini M., Habibi Najafi M. & Mohebbi M. (2014) Modification in the functional properties of sodium caseinate-based imitation cheese through use of whey protein and stabilizer. Journal of Agricultural Science and Technology, 6, 1313-1324.

34. John I., Pola J. & Appusamy A. Optimization of ultrasonic assisted saccharification of sweet lime peel for bioethanol production using box - behnken method. Waste and Biomass Valorization, 10, 441-453. https://doi.org/10.1007/s12649-017-0072-1

35. Mudgil D., Barak, S. & Khatkar B.S. (2014). Guar gum: processing, properties and food applications — a review. Journal of Food Science and Technology, 51, 409-418. https://doi.org/ 10.1007/s13197-011-0522-x

36. Pathak R. (2015). Clusterbean gum and by-product. Clusterbean: physiology, genetics and cultivation. Springer, Singapore, 33-60. https://doi.org/ 10.1007/978-981-287-907-3_3

37. Rana S. & Upadhyay LSB. (2020). Microbial exopolysaccharides: Synthesis pathways, types and their commercial applications. Int J Biol Macromol, 157(9), 577-583. https://doi.org/ 10.1016/j.ijbiomac.2020.04.084

38. Thombare N., Jha U., Mishra S. & Siddiqui M.Z. (2016). Guar gum as a promising starting material for diverse applications. International Journal of Biological Macromolecules, 88, 361-372. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2016.04.001