научная статья по теме СВЯЗЫВАНИЕ КОМПОНЕНТОВ СМЕСИ ЛЕТУЧИХ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ КУКУРУЗНЫМ КРАХМАЛОМ Химия

Текст научной статьи на тему «СВЯЗЫВАНИЕ КОМПОНЕНТОВ СМЕСИ ЛЕТУЧИХ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ КУКУРУЗНЫМ КРАХМАЛОМ»

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.

Показать целиком