ПРИКЛАДНАЯ БИОХИМИЯ И МИКРОБИОЛОГИЯ, 2004, том 40, № 6, с. 699-703
УДК 543.544:547.464
СВЯЗЫВАНИЕ КОМПОНЕНТОВ СМЕСИ ЛЕТУЧИХ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ КУКУРУЗНЫМ КРАХМАЛОМ
© 2004 г. Т. А. Мишарина, А. Л. Самусенко, М. А. Калинченко
Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН, Москва 119991;
e-mail: Tmish@rambler.ru Поступила в редакцию 09.07.2003 г.
Методом капиллярной газовой хроматографии изучено влияние состава смеси органических веществ на степень связывания отдельных компонентов в водных дисперсиях нативных и желатини-зированных кукурузных крахмалов с различным содержанием амилозы. Установлено, что степень связывания из смеси спиртов была больше, чем индивидуальных соединений. Для многокомпонентной смеси соединений различных классов обнаружена конкуренция за места связывания. Состав смеси и природа крахмала в меньшей степени влияли на связывание одорантов в водных дисперсиях нативных крахмалов по сравнению с желатинизированными.
Взаимодействие низкомолекулярных летучих органических веществ (одорантов) с пищевыми биополимерами играет важную роль в стабильности и интенсивности аромата продуктов, так как отвечает за процессы связывания и высвобождения одорантов [1, 2]. Ранее нами изучено связывание одорантов из водных растворов полисахаридами нормального кукурузного крахмала (25% амилозы) в его криотропных гелях (криотексту-ратах) [3-8], индивидуальных спиртов нативными и желатинизированными кукурузными крахмалами с различным составом полисахаридов, установлен ряд общих закономерностей в поведении одорантов [9, 10]. Однако аромат пищевых продуктов формируют многокомпонентные смеси одорантов. Сложным составом обладают и пищевые ароматизаторы, которые широко используются в производстве различных продуктов. Большая часть исследований по связыванию веществ полисахаридами относится, в основном, к индивидуальным соединениям и лишь в некоторых из них было изучено связывание смесей [11-16]. Показано, что Р-циклодекстрин связывал алкилаце-таты из смеси в меньшей степени, чем индивидуальные соединения [12]. При связывании крахмалом смеси деканаля, ментона и 1-нафтола наблюдали явления конкуренции за места связывания, а также увеличение связывания одного из веществ в присутствии другого [14, 15]. Аналогичные явления найдены при связывании смеси двух веществ: изоамилацетата, этилгексаноата или линалоола [16].
Цель работы - изучение влияния состава смесей веществ-одорантов на степень их связывания из водных дисперсий нативных и желатинизиро-ванных кукурузных крахмалов с различным составом полисахаридов.
МЕТОДИКА
Использовали три вида кукурузных крахмалов, различающихся составом полисахаридов. Нормальный крахмал содержал 25% амилозы (ВНИИ крахмалопродуктов, г. Коренево, Россия), высокоамилозный - 70% амилозы и амило-пектиновый - 1% амилозы ("National Starch and Chemical", США). Для определения связывания веществ готовили две смеси. Смесь 1 состояла из спиртов (%): н-гексанола - 23.0, н-гептанола -23.2, н-октанола - 26.8 и линалоола - 27.0. Смесь 2 содержала 12 компонентов и имела следующий состав (%): н-гексанол - 8.86, гексилацетат - 8.36, лимонен - 8.52, н-октанол - 8.95, линалоол -7.74, 3-гексенилбутират - 8.45, октилацетат - 8.14, не-раль - 8.70, гераниаль - 8.30, метилантранилат -8.08, Р-дамаскон - 8.64, у-декалактон - 7.32. Количественное содержание компонентов в смесях определяли хроматографически.
В стеклянные конические колбы помещали по 20 г водной 5%-ной дисперсии крахмалов и при интенсивном встряхивании добавляли по 20, 40 или 80 мг смеси спиртов, а также по 60 или 120 мг смеси 2. Образцы крахмалов с добавками одорантов перемешивали в течение 2 ч, выдерживали 24 ч при комнатной температуре, центрифугировали в течение 10 мин при 8000 g, после чего отбирали в стеклянные пробирки по 1 мл водной фазы, добавляли по 1 мл диэтилового эфира и 2 мкл 10%-ного раствора внутреннего стандарта н-гептанола.
Желатинизацию трех видов крахмала проводили нагреванием 3%-ной водной суспензии крахмалов до 100°С и выдерживанием при этой температуре в течение 15 мин при интенсивном перемешивании. Полученные образцы охлаждали до комнатной температуры и помещали в стеклянные конические колбы по 30 г в каждую. При ин-
%
100
80
60
40
20
0
100
80
60
40
20
0 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
Ж
(а)
Н
Ж
□ I и II в III
Н
2
Ъ
Ж
(в)
Н
2 3
Рис. 1. Сравнение степени связывания (%) индивидуальных гексанола (1), гептанола (2), октанола (3) и линалоола (4) и из двух смесей различного состава на-тивным (Н) и желатинизированным (Ж) амилопекти-новым (а), нормальным (б) и высокоамилозным (в) кукурузным крахмалом. I - индивидуальные вещества, II - смесь 1, III - смесь 2.
тенсивном встряхивании к каждой порции крахмала добавляли по 40 мг смеси спиртов или по 60 или 120 мг смеси 2. Образцы крахмалов с добавками одорантов выдерживали 24 ч при комнатной температуре, затем центрифугировали в течение 15 мин при 8000 после чего отбирали в стеклянные пробирки по 1 мл водной фазы, добавляли по 1 мл диэтилового эфира и по 2 мкл 10%-ного раствора внутреннего стандарта н-гептанола.
Образцы желатинизированного нормального крахмала после добавления смеси спиртов и смеси 2 помещали в полипропиленовые пробирки, замораживали при -18°С и выдерживали при этой температуре в течение 20 ч. Образцы оттаивали при комнатной температуре, выдерживали в
течение 16 ч, отделяли водный слой центрифугированием, отбирали в стеклянные пробирки по 1 мл водной фазы, добавляли по 1 мл диэтилового эфира и по 2 мкл 10%-ного раствора внутреннего стандарта н-гептанола. Каждый эксперимент проводили 2-3 раза.
Все полученные экстракты анализировали методом ГХ на оборудовании и по методике, приведенной в работе [9].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Ранее нами были изучены закономерности связывания индивидуальных спиртов из водных дисперсий трех видов нативных и желатинизиро-ванных кукурузных крахмалов с различным содержанием амилозы [9, 10]. Было установлено, что важнейшую роль в связывании спиртов играл фактор их гидрофобности и стерического строения. С увеличением концентрации спирта в исходных дисперсиях степень связывания увеличивалась линейно. Было установлено, что содержание амилозы в крахмале не коррелировало со связыванием спиртов, которое осуществлялось за счет гидрофобных неспецифических взаимодействий с обоими полисахаридами. В желатинизированных крахмалах связывание обеспечивали два основных процесса: образование супрамолекулярных ассоциатов спиртов с гидратированными молекулами полисахаридов и формирование спиральных комплексов включения с молекулами амилозы и боковыми цепями амилопектина [6-10, 17]. Однако реальные пищевые системы обычно содержат смеси одорантов с различными функциональными группами. Для оценки взаимного влияния компонентов мы изучили связывание двух смесей одорантов. Первая смесь состояла из четырех спиртов, вторая дополнительно содержала три алифатических сложных эфира, лимонен, нераль, герани-аль, метил антранилат, Р-дамаскон и у-декалактон. Такая смесь одорантов являлась моделью пищевых ароматизаторов с запахом фруктов.
Полученные величины степеней связывания каждого спирта из водных растворов двух смесей веществ нативными и желатинизированными кукурузными крахмалами с различным составом полисахаридов приведены на рис. 1. Для сравнения, там же даны полученные ранее результаты по связыванию индивидуальных спиртов при той же концентрации [9, 10]. Все желатинизирован-ные крахмалы (рис. 1, Ж) связывали спирты из смеси спиртов в большей степени, чем индивидуальные соединения. При этом, степень связывания амилопектиновым и высокоамилозным крахмалами гексанола, гептанола и линалоола увеличивалась в 1.1-1.5 раза по сравнению с индивидуальными спиртами. Связывание спиртов из смеси нормальным крахмалом также увеличивалось, но в меньшей степени. Таким образом, при связывании
спиртов из смеси желатинизированным крахмалом обнаружен синергизм, обусловленный тем, что сильно сорбируемые гидрофобные молекулы ок-танола модифицировали свойства молекул крахмала и увеличивали их сродство к менее гидрофобным молекулам гексанола.
Иные процессы протекали при связывании этих же спиртов из смеси 2, содержащей соединения различных классов. В основном, для всех же-латинизированных крахмалов степень связывания спиртов уменьшалась по сравнению с первой смесью, но была равной или на 2-5% больше по сравнению с индивидуальными спиртами. Аналогичные эффекты конкуренции за места связывания были отмечены при связывании смеси лина-лоола и этил гексаноата [16] и смеси ментона, ли-налоола, деканаля и 1-нафтола [14, 15].
Для нативных крахмалов влияние состава смеси одорантов на связывание спиртов наименее выражено для высокоамилозного крахмала (рис. 1, Н). Так, связывание из смеси спиртов этим крахмалом незначительно превышало связывание индивидуальных соединений, а из смеси 2 связывание увеличивалось только для линалоола. Связывание гексанола нативным нормальным крахмалом из двух смесей и октанола из смеси 2 было меньше, чем индивидуальных соединений. Синергети-ческое влияние компонентов двух смесей на связывание гексанола и линалоола найдено для ами-лопектинового крахмала. Конкуренция за места связывания в нативных крахмалах обнаружена для октанола в смеси 2. Таким образом, установлено, что состав смеси одорантов существенно влияет на степень связывания спиртов. В основном, при связывании спиртов из смесей одорантов отмечено увеличение степени связывания, и лишь в некоторых случаях присутствие соединений других классов сопровождалось конкуренцией между компонентами смеси за места связывания.
Влияние состава желатинизированных крахмалов на связывание всех компонентов смеси 2 можно оценить из данных, приведенных на рис. 2(а). Максимальной сорбционной активностью обладал нормальный крахмал с 25% амилозы. Он связывал из водной фазы более 80% всех сложных эфиров, лимонена, октанола, Р-дамаскона и у-де-калактона. Следует отметить, что наличие двойной связи в сложных эфирах (3-гексенилбутират), также как и в спиртах, приводило к уменьшению сте
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.