Различные способы получения лецитина из продуктов растительного и животного сырья | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 5 февраля, печатный экземпляр отправим 9 февраля.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: , ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №17 (359) апрель 2021 г.

Дата публикации: 20.04.2021

Статья просмотрена: 851 раз

Библиографическое описание:

Вольнова, Е. Р. Различные способы получения лецитина из продуктов растительного и животного сырья / Е. Р. Вольнова, А. С. Козырева, А. Е. Ляшенко. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2021. — № 17 (359). — С. 28-32. — URL: https://moluch.ru/archive/359/80197/ (дата обращения: 23.01.2022).



В настоящий момент российская пищевая промышленность испытывает потребность в качественных натуральных эмульгаторах, в частности в лецитинах. Создание современных масложировых, кондитерских и хлебопекарных продуктов подразумевает использование эмульгаторов. В России практически отсутствуют предприятия, вырабатывающие пищевые эмульгаторы, что приводит к острой проблеме — импортозависимости сегментов пищевой индустрии. В нашей стране пытаются решить этот вопрос, разрабатывая собственные отечественные технологии получения пищевых эмульгаторов. В ходе данной работы была поставлена следующая цель: изучение состава, свойств и разновидностей лецитина, а также различных способов его получения в пищевой промышленности. выполнен анализ современных технологий производства лецитинов из различного вида растительного сырья. Проведена сравнительная оценка их технологических свойств и рассмотрены сферы применения. В результате можно сказать, что огромное влияние на свойство лецитина оказывает источник его получения.

Ключевые слова: лецитин, масличные культуры, эмульгаторы, сырье, соя, фосфатиды, фракционирование, вторичные продукты, продукты с добавленной стоимостью.

Введение

Лецитин — это смесь фракций фосфолипидов, полученных из животных или растительных пищевых веществ. Сегодня лецитины популярные и эффективные эмульгаторы различных отраслей народного хозяйства. Отсутствие отечественных лецитинов негативно отражается на себестоимости готовых продуктов, созданных на их основе. Исходя из этого, разработка, создание и внедрение российских технологий производства лецитинов, особенно путём глубокой переработки вторичного сырья, является перспективным и актуальным направлением.

Цель настоящей работы: изучение состава, свойств и разновидностей лецитина, а также различных способов его получения в пищевой промышленности. В рамках поставленной цели решались следующие задачи:

— анализ отечественных и зарубежных библиотечных фондов;

— исследование современных технологий получения лецитинов;

— сравнительная характеристика лецитинов из различного растительного сырья;

— обобщение полученной информации, выводы.

В начале обратимся к вопросам происхождения и химического строения лецитинов.

Особое внимание уделяется яичному, соевому, подсолнечному, рапсовому и кукурузному. Также лецитин является пищевой добавкой (Е322), эмульгатором и стабилизатором. В 1845 году французский химик Теодор Гобле впервые получил его из яичного желтка. Лецитин широко распространён в таких отраслях промышленности как: масложировая, кондитерская, молочная и косметическая. Он является сложноэфирным производным фосфатидной кислоты. Продуктами его ферментативного гидролиза являются высшие жирные кислоты, глицерин, фосфорная кислота и холин [2,7]. Структурная формула лецитина отражена на рисунке 1.

Структурная формула лецитина

Рис. 1. Структурная формула лецитина

Далее рассмотрим наиболее распространенные виды лецитинов.

В начале обратимся к лецитину, полученному методом гидратации из растительного масла, который называется стандартным. По физическим свойствам он является вязким, жидким и состоит только из фосфолипидов [3].

Следующий, это гидролизованный лецитин (лизолецитин). Его получают методом гидролиза в присутствии фосфолипазы. Пищевые ферменты действуют на жирные кислоты, связанные со средним атомом углерода в глицерине. Лизолецитин имеет ряд преимуществ такие как: большая гидрофильность, зависящая от степени гидролиза и способность образовывать комплексы со спиралью крахмала [3].

Обезжиренный лецитин является еще одним видом интересующего нас вещества. Он имеет свои преимущества: порошок удобен в использовании, имеет нейтральный вкус, более гидрофилен, чем стандартный лецитин [3].

Последний лецитин, получение которого основано на различной растворимости отдельных фракций в органических растворителях, называется фракционированным [3].

Разновидности источников лецитина и их применение в отраслях промышленности

Лецитин в чистом виде содержится в большом количестве продуктов. Лидером по содержанию этого вещества является желток куриного яйца. Яичный лецитин обладает эмульгирующими и смазывающими свойствами и является поверхностно-активным веществом.

Если сравнивать домашние яйца и яйца промышленного производства по содержанию лецитина, вторые уступают первым на 14,2 %. Количество лецитина составляет около 10 % от массы желтка. Его содержание в яйце зависит от липидной питательности кормов, количества в них растительных и животных жиров, а также различных жировых добавок. Лецитин из яиц обычно экстрагируется химическим способом с использованием различных растворителей (этанола, ацетона, петролейного эфира).

Обратим внимание на один из способов получения лецитина, включающий измельчение гомогенизацией в ацетоне при температуре от минус 20 до минус 25°С в течение 3 минут. Процесс повторяют 6 раз. Затем яичный желток экстрагируют этанолом при 24–28°С в атмосфере инертного газа в течение 1,5 ч. Полученный после фильтрации прозрачный раствор осаждают хлоридом кадмия. Осадок переосаждают 5 раз содержащим хлорид кадмия этанолом. Растворяют в хлороформе. Затем обрабатывают 30 %-ным раствором этанола. Необходимо подчеркнуть, что химический состав яичного лецитина вступает в качественную реакцию с хлоридом кадмия. В результате выпадает хлопьевидный осадок белого цвета [3,6,8].

Следующим сырьевым источником лецитина являются семена масличных культур. Все семена растений имеют в своем составе лецитин. Первым по его количеству является соя. Самое наименьшее количество наблюдается в семенах кунжута. Также выпускаются лецитины из семян подсолнечника, рапса и кукурузы.

Соевый лецитин отличается большим количеством линоленовой кислоты, которая относится к классу антиатерогенных жирных кислот. Она определяет более низкую стабильность соевого лецитина к окислительной порче и особые требования к технологии его производства и условиям хранения.

В состав соевого лецитина входят масла, фосфолипиды, витамины А и Е, а также изофлавоны. Он изготавливается из очищенного соевого масла, обработанного при низких температурах. Стоит заметить, что, около 95 % выращиваемой в мире сои является генетически модифицированной. Соевый лецитин — это пищевая добавка, которую получают из соевых бобов. Их доставляют из Северной Америки, очищают, частично лущат, перемалывают и расплющивают для получения тонких хлопьев. Затем эти хлопья вымачивают в больших количествах растворителя. В результате получают «мисцеллу» -смесь с растворителем, содержащая масло и лецитин. Далее происходит фильтрование, в результате которого растворитель отделяется путем дистилляции в вакууме. Остается красновато-желтое масло, содержащее около 2–3 % сырого (необработанного) лецитина. Чтобы отделить этот лецитин от сырого соевого масла, его нагревают примерно до 60–80°С, а затем смешивают с водой. Лецитин впитывает воду, набухает и осаждается. Благодаря этому, его можно легко выделить из масла путем центрифугирования. Этот осадок, имеющий цвет от бледно-желтого до коричневатого, содержащий порядка 33 % фосфолипидов, 12 % масла и 55 % воды, немедленно высушивается в вакууме при умеренных температурах [3,4].

Рассмотрим еще один источник лецитина — подсолнечник. Интересный факт, фосфолипиды подсолнуха обладают большим гепатопротекторными свойствами, нежели фосфолипиды сои, что помогает клеткам печени меньше подвергаться разрушению. И в отличие от сои, подсолнечник не является генномодифицированной культурой. Известен способ получения пищевого лецитина из фосфолипидов подсолнечного масла, включающий обработку подсолнечных фосфатидов растворителем, конкретно ацетоном, при организации обезжиривания в 5 ступеней, при температуре 55°С. Мы получаем обезжиренные фосфатиды, которые дальше фракционируют этиловым спиртом в 4 ступени, при температуре 45 °С. Недостатками данного способа являются многостадийность и влияние на фосфолипидный комплекс большого количества неблагоприятных факторов, которые приводят к изменениям структуры и функций данного комплекса. Лецитин из подсолнуха имеет в своем составе большое количество олеиновой, линолевой и высших насыщенных кислот. Подсолнечные лецитины олеинового ряда, являются востребованными, благодаря огромному содержанию фосфолипидов, а именно, фосфатидилэтаноламинов и фосфатидилсеринов, которые обладают антиоксидантной активностью. Так же в них содержатся витамины Е, В и β-каротин [3,5,9].

Рапс-масличная культура, которая так же богата лецитином. Основными фосфолипидами в рапсовом лецитине являются фосфатидилхолины, фосфатидилэтаноламины, фосфатидилсеринов. Благодаря наличию этих веществ, он является основным сырьем для получения модифицированных продуктов.

С практической точки зрения была найдена температурно-концентрационная зависимость компонентов в системе «рапсовые лецитины — этиловый спирт». Такое соотношение сохраняет гомогенность системы. Было установлено, что добавление этилового спирта к рапсовому лецитину снижает вязкость данной системы, что помогает повысить эффективность последующего фильтрования, для снижения содержания веществ, которые нерастворимые в толуоле. Рапсовый лецитин проявляет гипохолестеринемические свойства, что понижает количества холестерина в крови. Также мы можем отметить, что его кислотный состав более сбалансированный, в отличие от соевого и подсолнечного лецитина. Это обуславливается содержанием большого количества ненасыщенных жирных кислот и малого количества насыщенных жирных кислот, таких как пальмитиновая и стеариновая [1,3,4].

Остановимся на такой культуре, как кукуруза. В лецитине, полученном из неё, содержится в большом количестве: фосфатидилхолинов, β+ γ токоферолов, которые являются антиоксидантами, β-ситостерола (провитамина Д), обладающий антиканцерогенными и антисептическими свойствами и витамин К, который способен ускорять свертывание крови.

Способ получения кукурузного лецитина точно такой же, как и подсолнечного. Заключается он в обезжиривание фосфотидов и дальнейшем их фракционирование этиловым спиртом. То есть его можно легко экстрагировать химическим путем с использованием гексана, этанола, ацетона или бензола. Еще экстракция может производиться механически. Этот лецитин очень сильно влияет на изменения температуры, поэтому необходимо следить за ней, с целью дестабилизации связей между молекулами фосфолипидов и молекулами триацилглицеринов. Кукурузный лецитин обладает высокой пищевой ценностью. Его фосфолипиды являются ценным сырьем для производства фракционированных продуктов и БАД [3,6,8].

Далее в таблице 1 приведена сравнительная характеристика свойств ранее перечисленных лецитинов и их применение в отраслях промышленности

Таблица 1

Сравнительная характеристика лецитинов, полученных из растительного и животного сырья и их применение в отраслях промышленности.

Отрасли промышленности

Виды лецитина

Технологические свойства

Кондитерская

Соевый

  • Используется в качестве эмульгатора, заставляет смешиваться разнотипные субстанции, входит в состав продуктов, предназначенных для людей с непереносимостью глютена

Подсолнечный

  • Применятся для снижения вязкости шоколадных масс

Рапсовый

  • Используется для приготовления шоколадных батончиков «Перемена»

Масложировая

Соевый

  • Для производства маргаринов, спредов, кондитерских жиров, делая их консистенцию более мягкой, однородной

Кукурузный

  • Используется для конструирования диетических майонезных соусов

Хлебопекарная

Подсолнечный

  • Продлевают сроки годности хлебобулочных изделий. Также обеспечивают лучшую пропекаемость выпечки и не дают ей прилипать к формам.

Рапсовый

  • Улучшает хлебопекарные свойства муки, за счет повышения упругости клейковины. Еще может быть рецепторным компонентом

Молочная

Соевый

  • Текстура различных кисломолочных продуктов становится гладкой и однородной, а вкус — нежнее. Также ускоряет изготовление продуктов.
  • Дестабилизируют жировую фазу и способствуют образованию в мороженом кремообразной консистенции

Косметическая

Яичный

  • Используется для получения стабильных эмульсий масло / вода

Соевый

  • Является активным ингредиентом для восстановления зрелой кожи

Кукурузный

  • Проявляет поверхностно-активные свойства на границе раздела фаз «масло-вода»

Медицинская

Соевый

  • Проявляет антиоксидантные свойства. Применяется в фармакологии и входит в состав препаратов, обладающих седативными и снотворными свойствами

Подсолнечный

  • Поддерживает здоровье печени и суставов. Обладает выраженными антиоксидантными свойствами. Повышает биодоступность и адсорбцию витаминов

Кукурузный

  • Проявляет противовоспалительные и защитные свойства при воздействии токсических факторов

Яичный

  • Применяется в фармакологии, входит в состав препаратов, обладающих седативными и снотворными свойствами

Пищевые и биологически активные добавки

Кукурузный

  • Входит в состав БАДов

Из информации, представленной выше, вытекает, что лецитин широко используется во многих областях промышленности, в которых выполняет множество функций. Очевидно, что существует острая потребность в разработках отечественных технологий получения лецитинов

Заключение

Изучив некоторые способы получения лецитина из продуктов растительного и животного сырья, можно сделать вывод о том, что все они разнообразные и эффективны по-своему. Проанализировав все вышесказанное, установлено, что огромное влияние на свойство лецитина, в первую очередь, оказывает источник его получения. Основное применение — как эмульгатор. Лецитин используют в различных отраслях промышленности. В основном, в косметической — для получения стабильных эмульсий “масло-вода”, в кондитерской — для снижения вязкости шоколадных масс. Еще используются в хлебопекарном производстве, чтобы улучшить виды маргарина, для приготовления хлеба [4,10].

Литература:

  1. Белина Н. Н. Разработка технологии получения модифицированных рапсовых лецитинов: диссертация. кандидата технических наук. Краснодар, 2013. 130 с.
  2. Большая медицинская энциклопедия/ гл. ред. акад. Б. В. Петровский; — 3-е изд. Москва, 1970. Т.13. 526 с.
  3. Жаркова И. М., Рудаков О. Б., Полянский К. К., Росляков Ю. Ф. Лецитины в технологиях продуктов питания: монография. Воронеж, 2015. 257 с.
  4. Пащенко В. Н. Разработка инновационной технологии получения жидких лецитинов: диссертационной работы, на соискание ученой степени кандидата технических наук, Краснодар,2013.28 с.
  5. Пищевая химия / Нечаев А. П., Траубенберг С. Е., Кочеткова А. А. [и др.]. Издание 6-е, Санкт-Петербург, 2015. 669 с.
  6. Пищевые инновации и биотехнологии: Технологии пищевых производств, качество и безопасность / под общ. Просекова А. Ю. — Кемерово, 2019.Т.1.340 с.
  7. Химический портал [Электронный ресурс]. — Режим доступа https://www.chemport.ru/data/chemipedia/index_a.html, свободный. — (дата обращения: 03.04.2021)
  8. Emulsifying Properties of Different Modified Sunflower Lecithins /Cabezas, DM [and others]// View Web of Science ResearcherID and ORCID (provided by Clarivate). USA.2012. 361 p.
  9. Findpatent [Электронный ресурс]. — Режим доступа https://findpatent.ru/patent/230/2309757.html, свободный. -(дата обращения: 28.03.2021)
  10. Identification of IgE-binding proteins in soy lecithin /Beardslee, T [and others]// International archives of allergy and immunology.USA.2001. 225 p.
Основные термины (генерируются автоматически): лецитин, отрасль промышленности, свойство, соевый лецитин, этиловый спирт, получение, продукт, рапсовый лецитин, хлорид кадмия, животное сырье.


Ключевые слова

сырье, соя, лецитин, масличные культуры, эмульгаторы, фосфатиды, фракционирование, вторичные продукты, продукты с добавленной стоимостью
Задать вопрос