Реология гетерогенных пищевых систем на основе биополимеров

Аннотация

Обоснование. Проблема трансформации сложных пищевых систем является неполноценно решенной. В рамках этой проблемы имеет место не до конца решенная проблема трехмерной структуры белков, в том числе коллагена. В связи с этим авторы предлагают решение данной проблемы на основе изучения структурно-реологических свойств полидисперсных гетерогенных систем на основе природных намеренно модифицированных биополимеров, в том числе их микроструктур. В качестве методов исследования использованы ротационная вискозиметрия и анализ изображений, полученных с помощью сканирующей электронной микроскопии. В результате были получены зависимости динамической вязкости от скорости сдвиговой деформации. Они показали относительно регулярное изменение показателей вязкости. Данные электронной микроскопии позволяют диагностировать структуру сырья и специально подготовленного полуфабриката с преобладанием биополимеров для дальнейшей переработки в промышленности.

Цель. Учитывая актуальность проблемы, представленной в первой части статьи, нами была установлена характерная зависимость между динамической вязкостью раствора типичного полимера – альгината (полуфабриката для производства искусственной икры) и скоростью сдвиговой деформации.

Материалы и методы. Актуализированы направления решения вопроса о микроструктуре и свойствах биополимеров различных групп. В частности, исследованы биополимеры альгинатного типа и белки из группы коллагена.

Особенности денатурации нативных белков обуславливают необходимость их дальнейшего изучения (анализ исходной архитектоники молекул, их изменений при химических и/или термических воздействиях) при подготовке сырья для производства продуктов, кормов и т.д. Общая направленность организации процесса заключается в том, чтобы избежать денатурационных превращений.

Однако предполагается обработка в средах с регулируемым уровнем pH. Примером может служить обработка растворами электролитов (OH^-), которые ослабляют комплекс поперечных связей, что вызывает некоторое нарушение исходной гистологической структуры тканей, но не приводит к денатурации, сохраняя в целом молекулярную структуру основных структурных молекулярных единиц (цепей) протеидов.

Результаты. Первый участок реограммы, «трудность» сдвига системы, а затем, относительно равномерный ход графика, что может свидетельствовать о том, что данный раствор «стабилизирован» структурообразователями на основе природных биополимеров. Коэффициент достоверности аппроксимации R2 = 0,98 свидетельствует о высокой степени приближения линии тренда к экспоненциальной модели уравнения.

Следует отметить исследование Е.Ю. Агарковой с соавторами, которое позволило выявить экспоненциальную зависимость динамической вязкости полидисперсных пищевых систем на основе молока от массовой доли псиллиума в них. Полученные реограммы выявили нелинейные и неаддитивные зависимости между вязкостью и содержанием в них псиллиума.

Усиливая собственные результаты, мы указали, что в состав исследуемых добавок марки «Коллаген» также входят цветообразующие и вкусообразующие добавки. Сравнительный анализ реологических данных затруднен отсутствием публикаций в отечественных источниках. Некоторая информация о механических параметрах (например, модуль Юнга и др.) для белковых гидрогелей есть в зарубежных источниках, Ф. Линглан. Однако для характеристики гидрогелей используется модуль упругости.

Эти результаты согласуются с исследованиями биополимеров, проведенными Ху Шиао и соавт., которые выявили особую реологию биополимеров с углеводным компартментом. Так, было выявлено их тиксотропное поведение.

Заключение.  Неньютоновский характер течения растворов биополимеров можно охарактеризовать как вязко-пластический, наблюдались свойства тиксотропной среды.

На основании полученных результатов пополняется база данных по рациональным направлениям переработки различных биополимеров, играющих, прежде всего, роль структурообразователей. Возможна комбинация тех или иных биополимеров in vitro с целью дальнейшего вовлечения в производство пищевых продуктов и биологически активных добавок к пище.

Использование принципов комбинаторики, более эффективных и функциональных пищевых систем, позволит установить соответствие разрабатываемых продуктов принципам здорового питания. Особенно это расширяет возможности восстановления тканей из группы опорных тканей, оптимизирует функции желудочно-кишечного тракта человека и/или животных.

Таким образом, открываются перспективы для развития системы питания, создания новых кормов, материалов медицинского назначения и т.д.

EDN: OLCPZI