Технология получения пищевых добавок – гидролизованных лецитинов

Введение. Пищевые добавки – гидролизованные лецитины Е322 (ii), отличаются от стандартных лецитинов повышенным содержанием лизофосфолипидов (лизоФЛ).

Специфическое химическое строение молекул лизоФЛ обусловливает не только их уникальную биологическую активность – детергентное действие, способность изменять механические свойства липидных мембран, взаимодействовать с сопряженными G-белками и рецепторами [1, 2], но и технологические свойства, в первую очередь – эмульгирующие [3–5].

Более высокие эмульгирующие свойства гидролизованных лецитинов, по сравнению со стандартными лецитинами, обусловлены более сильным гидрофильным характером молекул лизоФЛ по сравнению с молекулами фосфолипидов (ФЛ) [4].

Известно, что чем выше содержание лизоФЛ в гидролизованных лецитинах, тем выше значение их гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ), а следовательно, и способность стабилизировать эмульсии «масло в воде». Это значительно расширяет область применения таких лецитинов в пищевых системах, содержащих преимущественно водную фазу [5, 6].

Так, значение ГЛБ стандартного жидкого лецитина не превышает 4, а значение ГЛБ частично гидролизованных лецитинов может варьироваться от 5 до 8 в зависимости от содержания лизоФЛ [7, 8].

В связи с этим гидролизованные лецитины, по сравнению со стандартными лецитинами, имеют значительные перспективы для широкого применения в качестве ПАВ и натуральных эмульгаторов в технологиях продуктов питания, так как в зависимости от количественного содержания в их составе лизоФЛ, обусловливаю- щих ГЛБ гидролизованных лецитинов, можно регулировать их растворимость в масляной и/или водной фазе пищевых систем [9].

Гидролизованные лецитины получают в промышленном масштабе с применением ферментов – фосфолипазы А1 (PLA1) и фосфолипазы А2 (PLA2), гидролизующих сложноэфирную связь в молекуле ФЛ в положении sn-1 или sn-2 соответственно, с образованием лизоФЛ и свободных жирных кислот (СЖК) [10].

Схематичное изображение реакции гидролиза с применением указанных фосфолипаз приведено на рисунке 1.

Рис. 1. Схематичное изображение реакции гидролиза ФЛ с применением фосфолипазы А1 (PLA1) и фосфолипазы А2 (PLA2): R 1 , R 2 – ацилы жирных кислот; Х – фосфатная группа с остатком холина/этаноламина/инозитола/ и др.

Schematic representation of the reaction of PL hydrolysis using phospholipase A1 (PLA1) and phospholipase A2 (PLA2): R1, R2 - fatty acid acyls; X - phosphate group with a choline/ethanolamine/inositol residue, etc.

Следует отметить, что в настоящее время на российском рынке присутствуют только импортные гидролизованные лецитины (в основном индийского и китайского производства), что связано с отсутствием отечественных, эффективно масштабируемых технологий их получения.

Это обусловлено многими факторами, в том числе и выбором экономически доступного фермента, выпускаемого в промышленных масштабах, а также достаточно трудно достижимой эффективностью процесса гидролиза ФЛ, который осуществляется на границе раздела фаз «ФЛ-вода», из-за низкой растворимости лецитина в воде.

Необходимо отметить, что в настоящее время широкий выпуск фосфолипаз для применения в промышленных целях преимущественно осуществляется за рубежом [11]. В нашей стране ГК «Эфко» сравнительно недавно налажен выпуск PLA2, которая обеспечивает внутренние потребности указанной компании в обработке яичного желтка при производстве майонеза.

Некоторые коммерчески доступные ферментные препараты с активностью PLA1 и PLA2 представлены в таблице 1.

Коммерческие ферментные препараты не только эффективны для проведения ферментативной гидратации растительных масел, обработки яичного желтка и т. д., но и могут быть использованы для получения гидролизованного лецитина.

В частности, в работе [12] показана эффективность применения ферментного препарата Lecitase Ultra с активностью PLA1 для гидролиза подсолнечного лецитина с получением гидролизованного лецитина.

Однако известно, что при гидролизе ФЛ с применением PLA1 возможна миграция ацила в молекуле лизоФЛ из положения sn-2 в положение sn-1 с последующим гидролизом и образованием нежелательных глицерилфосфорильных соединений [13].

Таблица 1

Коммерческое название	Тип фос-фоли-пазы А	Источник (организм/ штамм-продуцент)	Производитель (страна производства)	Применение в пищевой промышленности
Lecitase 10 L	PLA2	Поджелудочная железа свиньи	Novozymes A/S (США)	Ферментативная гидратация растительных масел
Lecitase Ultra	PLA1	Aspergillus oryzae	Novozymes A/S (США)	Ферментативная гидратация растительных масел
Rohalase PL-XTRA	PLA2	Trichoderma reesei	AB Enzymes GmbH (США)	Ферментативная гидратация растительных масел, модификация лецитинов
Purifine PLA1	PLA1	Aspergillus niger	DSM Food Specialties (США)	Ферментативная гидратация растительных масел
YieldMax	PLA1	Aspergillus oryzae	Novozymes A/S/Christian Hansen A/S (Дания)	Ферментативный гидролиз молочного жира в производстве сыра
Maxapal A2	PLA2	Aspergillus niger	DSM Food Specialties (Нидерланды)	Ферментативная обработка яичного желтка в производстве майонеза
CAKEZYME SMART 5D	PLA2	Aspergillus niger	DSM Food Specialties-Firmenich (Германия)	Снижение вязкости теста в производстве хлебобулочных и мучных кондитерских изделий

Коммерчески доступные ферментные препараты фосфолипаз А1 и А2 Commercially available enzyme preparations phospholipases A1 and A2

Учитывая это, PLA1 преимущественно используются в комбинации с липазами для ферментативной переэтерификации ФЛ с определенными жирными кислотами (например, полиненасыщен-ными жирными кислотами) с целью получения гидролизованных лецитинов, предназначенных для фармацевтической промышленности.

Для получения пищевых добавок – гидролизованных лецитинов с улучшенными эмульгирующими свойствами наиболее широко приме- няются ферментные препараты, содержащие PLA2.

PLA2 гидролизует ФЛ в водном растворе только на поверхности раздела фаз «ФЛ–вода». Наиболее простым представлением механизма гидролиза ФЛ с применением PLA2 является представление воздействия указанного фермента на липидный бислой, организованный молекулами ФЛ на границе раздела фаз «ФЛ– вода» (рис. 2) [14].

Рис. 2. Схематичное изображение механизма гидролиза ФЛ в бислое с применением PLA2: I – первая стадия: фермент связывается с липидным бислоем, захватывает и гидролизует ФЛ с высвобождением продуктов реакции – лизоФЛ и жирной кислоты; II – вторая стадия: продукты гидролиза распределяются в липидном бислое; III – третья стадия: разрушение бислоя в результате накопления продуктов гидролиза

Schematic representation of the mechanism of PL hydrolysis in the bilayer using PLA2: I – first stage: the enzyme binds to the lipid bilayer, captures and hydrolyzes PL with the release of reaction products – lysoPL and fatty acid; II – second stage: second stage: hydrolysis products are distributed in the lipid bilayer; III – third stage: destruction of the bilayer as a result of accumulation of hydrolysis products

Однако имеются исследования, показывающие, что на активность PLA2 влияет вид надмолекулярной организации, заряд и упорядоченность упаковки молекул ФЛ на границе раздела фаз «ФЛ – вода» [15]. Кроме того, скорость гидролиза для разных групп ФЛ может отличаться, что также является особенностью фосфолипаз, в том числе PLA2 (субстратная специфичность) [15].

Помимо этого, большинство PLA2 являются кальцийзависимыми ферментами, однако в настоящее время имеется обширная группа ферментов внутри семейства PLA2, на активность которых не оказывают влияние ионы кальция [10].

Температура, дозировка фермента, рН реакционной среды, а также ее состав, например, введение в реакционную смесь органических растворителей для лучшего растворения ФЛ, и продолжительность ферментативной реакции являются определяющими факторами для получения гидролизованных лецитинов с различным содержанием лизоФЛ.

Следует отметить, что в пищевых технологиях наиболее широко применяются частично гидролизованные лецитины со степенью конверсии (гидролиза) ФЛ от 30 до 60 %, гидролиз ФЛ в лецитине менее 30 % не будет оказывать существенного влияния на изменение значения ГЛБ лецитина, а следовательно, является нецелесообразным [8].

Таким образом, учитывая, что в России промышленный выпуск гидролизованных лецитинов отсутствует, в связи с чем в технологиях продуктов питания используются только импортные гидролизованные лецитины, исследования в области разработки технологий получения пищевых добавок – гидролизованных лецитинов с заданной степенью конверсии ФЛ, а следовательно, и с различным содержанием лизоФЛ, являются перспективными и актуальными в настоящее время.

Цель исследования – разработка технологии получения пищевых добавок – гидролизованных жидких лецитинов с заданным содержанием лизофосфолипидов.

Задачи: выявить эффективность применения ферментного препарата ROHALASE PL-XTRA, содержащего PLA2, для получения гидролизованных лецитинов с различным содержанием лизоФЛ; изучить влияние основных факторов на эффективность гидролиза ФЛ, содержащихся в обезжиренном лецитине; разработать технологические режимы получения гидролизованных жидких лецитинов.

Объекты и методы. Объекты исследования: гидролизованные жидкие лецитины, полученные из обезжиренного лецитина.

Обезжиренный лецитин, полученный в лабораторных условиях из подсолнечного жидкого лецитина по разработанной нами технологии [16], представляет собой порошок светложелтого цвета с массовой долей веществ, нерастворимых в ацетоне, – 96,9 %, в том числе ФЛ – 76,4, из них фосфатидилхолинов (ФХ) – 22,1; фосфатидилинозитолов (ФИ) – 16,2; фос-фатидилэтаноламинов (ФЭА) – 9,7; фофатид-ных кислот (ФК) – 7,5 %.

Ферментативный гидролиз ФЛ, содержащихся в обезжиренном лецитине, осуществляли с помощью выпускаемого в промышленных объемах и широко применяемого для ферментативной гидратации растительных масел пищевого ферментного препарата ROHALASE PL-XTRA (AB Enzymes, Германия), содержащего фосфолипазу А2 (PLA2) микробного происхождения с активностью 10 000 ед/г, представляющего собой жидкость светло-коричневого цвета. Отличительной особенностью данного ферментного препарата является проявление его активности при низких значениях рН (от 3,5 до 4,5).

Процесс гидролиза ФЛ, содержащихся в обезжиренном лецитине, проводили следующим образом: обезжиренный лецитин и дистиллированную воду, предварительно нагретую до 50 °С, в соотношении, равном 1 : 4 (по массе), интенсивно перемешивали с применением верхнеприводной мешалки Eurostar 200 Control P4 в течение 15 мин. В эту смесь вносили расчетное количество буферного раствора с получением реакционной среды с заданным значением рН. Затем в реакционную среду вносили ферментный препарат ROHALASE PL-XTRA, дозировку которого рассчитывали с учетом содержания ФЛ в лецитине (т. е. субстрата) и заявленной производителем активности фермента. Процесс гидролиза осуществляли при постоянном перемешивании и поддержании температуры на заданном уровне.

После проведения процесса гидролиза инактивацию фермента, содержащегося в ферментированной массе, проводили путем нагревания образцов до температуры 100 °С в течение 15 мин. Затем ферментированную массу сушили при температуре 60 °С под вакуумом до содержания влаги в высушенном продукте, представляющем собой гидролизованный жидкий лецитин, не более 1 %.

Эффективность процесса гидролиза оценивали по степени конверсии субстрата, т. е. ФЛ, содержащихся в обезжиренном лецитине, при этом учитывали степень конверсии индивиду- альных групп ФЛ, а именно ФХ, ФЭА, ФИ и ФК, (КФЛi), в %, по формуле (1), а также степень суммарной конверсии указанных индивидуальных групп ФЛ (К∑ФЛ), в %, по формуле (2)

КФЛ. = СФЛих^Ф^ ,100,(1)

где СФЛ  – содержание i-й индивидуальной группы ФЛ в лецитине до гидролиза, %; СФЛ – содер жание i-й индивидуальной группы ФЛ в лецитине после гидролиза, %.

к  = (СФХисх^ЗАжСИм^                           100,.

^ ФЛ                        ( СФХисх + СФЭАисх + СФИисх + СФКисх )

где С фх_{ис х}, С фЭА_{ис х}, С ф_{Иис х>}С ф_Кис - содержание ФХ, ФЭА, ФИ и ФК соответственно в лецитине до гидролиза, %; С ф_Хги ,с С фЭА_ги ,с С ф_Иги СС фк_ги—- содержание ФХ, ФЭА, ФИ и ФК соответственно в лецитине после гидролиза, %.

Определение содержания индивидуальных групп ФЛ в лецитинах до и после гидролиза осуществляли методом тонкослойной хроматографии (ТСХ) с обработкой полученных хроматограмм с помощью денситометра SORBFIL (Россия) в программе Sorbfil TLC View, при этом в качестве неподвижной среды использовали пластинки «Sorbfil», а в качестве подвижной фазы – систему растворителей хлороформ : метанол : вода (65 : 25 : 4). Идентификацию индивидуальных групп ФЛ (ФХ, ФИ, ФЭА и ФК), а также лизоФЛ (лизоФХ, лизоФИ, лизоФЭА и лизоФК) на хроматограммах осуществляли по стандартам-метчикам (производитель Larodan).

Экспериментальные данные обрабатывали с применением пакета программ MS Excel и Statistica 9.0.

Результаты и их обсуждение. На первом этапе исследовали степень конверсии основных индивидуальных групп ФЛ, содержащихся в лецитине, а именно ФХ, ФЭА, ФИ и ФК, в результате гидролиза с применением ферментного препарата ROHALASE PL-XTRA. На рисунке 3 приведены полученные данные.

Следует отметить, что гидролиз проводили при температуре 50 °С, значении рН реакционной среды 4,0 и дозировке ферментного препарата 0,2 % к массе лецитина в течение 60 мин. Через каждые 15 мин осуществляли отбор ферментированной массы с последующим ее нагреванием для инактивации фермента и сушкой под вакуумом до содержания влаги не более 1,0 %.

Продолжительность гидролиза, мин

Рис. 3. Степень конверсии ФЭА (  ), ФХ (  ), ФК (  ) и ФИ (  ), содержащихся в лецитине, в результате гидролиза с применением ROHALASE PL-XTRA в течение 60 минут

The degree of conversion of PE (  ), PC (  ), PA (  ) and PI (  ) contained in lecithin as a result of hydrolysis using ROHALASE PL-XTRA for 60 minutes

Из приведенных данных видно, что наибольшей конверсии в течение исследуемой продолжительности гидролиза подвергаются ФЭА. Степень конверсии ФХ в результате гидролиза в течение 60 мин несколько ниже по сравнению с ФЭА. Степень конверсии ФК практически в 2 раза ниже степени конверсии ФЭА на каждом временном участке процесса гидролиза.

Наиболее низкая степень конверсии по сравнению с ФЭА, ФХ и ФК наблюдается у ФИ. Полученные результаты согласуются с данными, приведенными в работе [17], в которой гидролиз подсолнечного лецитина осуществляли с применением ферментного препарата LysoMax Oil (Danisco), содержащего PLA2 микробного происхождения.

Различную степень конверсии основных индивидуальных групп ФЛ, содержащихся в лецитине, а именно ФХ, ФЭА, ФИ и ФК, в результате гидролиза с применением ферментных препаратов, содержащих PLA2, можно объяснить из- бирательностью (специфичностью) PLA2 по отношению к полярной группе молекулы ФЛ.

Учитывая, что на степень конверсии ФЛ, содержащихся в лецитине, а следовательно, и на эффективность гидролиза лецитина будут оказывать влияние такие факторы, как рН реакционной среды, температура, продолжительность гидролиза, а также, в случае PLA2, наличие в реакционной среде кофактора – ионов кальция, то исследовали влияние указанных факторов.

На этапе исследования влияния значения рН реакционной среды на степень конверсии индивидуальных групп ФЛ, а именно на степень конверсии ФЭА, ФХ, ФК и ФИ, содержащихся в лецитине, а также на степень их суммарной конверсии, значения рН реакционной среды образцов обезжиренного лецитина с дистиллированной водой варьировали в диапазоне от 3,0 до 5,0, при этом процесс гидролиза проводили при дозировке ферментного препарата 0,2 % к массе лецитина и температуре 50 °С в течение 60 мин. Полученные данные приведены в таблице 2.

Таблица 2

Влияние значения рН реакционной среды на степень конверсии индивидуальных групп ФЛ и на степень их суммарной конверсии в процессе гидролиза, %

The influence of the pH value of the reaction medium on the degree of conversion of individual PL groups and on the degree of their total conversion during hydrolysis

Значение рН реакционной среды	Степень конверсии				Степень суммарной конверсии ФЛ (К Ʃ ФЛ ), %
	ФЭА (К ФЭА )	ФХ (К ФХ )	ФК (К ФК )	ФИ (К ФИ )
3,0	38,8±0,9	33,8±0,7	30,4±1,1	21,0±0,9	30,5±1,0
3,5	48,7±0,7	45,7±0,9	34,9±0,8	20,9±1,2	38,0±0,9
4,0	53,5±0,8	50,4±1,0	31,7±0,7	19,7±0,7	38,1±0,8
4,5	31,3±0,9	34,6±0,8	18,7±1,0	17,8±0,9	27,0±0,7
5,0	26,0±0,9	26,3±0,7	11,2±0,9	11,4±0,8	20,0±1,2

Из приведенных данных видно, что значения рН реакционной среды в диапазоне от 3,0 до 4,5 оказывают влияние на степень конверсии ФЭА, ФХ и ФК, а степень конверсии ФИ в указанном диапазоне значений рН практически не изменяется. Наибольшая степень суммарной конверсии ФЛ в лецитине в процессе гидролиза наблюдается в диапазоне значений рН реакционной среды от 3,5 до 4,0, при этом повышение значений рН реакционной среды до 4,5 и более приводит к снижению степени конверсии как индивидуальных групп ФЛ, так и степени их суммарной конверсии.

Таким образом, оптимальным диапазоном значений рН реакционной среды для проведе- ния процесса гидролиза обезжиренного лецитина с применением исследуемого ферментного препарата является диапазон от 3,5 до 4,0. Дальнейшие исследования проводили при значении рН реакционной среды, равном 4,0.

На следующем этапе исследования изучали влияние внесения в реакционную среду хлорида кальция на степень суммарной конверсии ФЛ, содержащихся в лецитине.

Для этого было подготовлено два экспериментальных образца гидролизованного жидкого лецитина. Для подготовки 1-го образца гидролизованного жидкого лецитина обезжиренный лецитин и 0,1 М раствор хлорида кальция в дистиллированной воде, предварительно нагретый до 50 °С, в соотношении, равном 1 : 4 (по массе), интенсивно перемешивали с последующим доведением значения рН полученной реакционной среды до 4,0 и проводили процесс гидролиза при дозировке ферментного препарата 0,2 % к массе обезжиренного лецитина и температуре 50 °С в течение 60 мин.

Подготовку 2-го образца гидролизованного жидкого лецитина осуществляли аналогичным образом, с единственным отличием в том, что для получения реакционной среды вместо 0,1 М раствора хлорида кальция в дистиллированной воде брали 0,4 М раствора хлорида кальция в дистиллированной воде.

В качестве объекта сравнения служил контрольный образец гидролизованного жидкого лецитина, полученный без внесения в реакционную среду хлорида кальция.

На рисунке 4 приведены данные по влиянию хлорида кальция в реакционной среде на степень суммарной конверсии ФЛ, содержащихся в экспериментальных образцах лецитина, по сравнению со степенью суммарной конверсии ФЛ в контрольном образце лецитина.

Продолжительность гидролиза, мин

Рис. 4. Влияние хлорида кальция в реакционной среде на степень суммарной конверсии ФЛ, содержащихся в лецитине: □ – контрольный образец; п – 1-й образец ; к – 2-й образец The effect of calcium chloride in the reaction medium on the degree of total conversion of PL contained in lecithin: □ – control sample; п – 1st sample; – 2nd sample

Из приведенных данных видно, что внесение в реакционную среду хлорида кальция в виде его водного раствора различной концентрации не оказывает значимого влияния на эффективность гидролиза ФЛ с применением ферментного препарата ROHALASE PL-XTRA.

Кроме того, внесение в реакционную среду раствора хлорида кальция в избыточной концентрации (0,4 М водный раствор) приводит к некоторому расслоению реакционной среды, а также к увеличению времени сушки ферментированной массы после окончания процесса гидролиза.

Учитывая, что в спецификации ферментного препарата ROHALASE PL-XTRA конкретно не указана группа PLА2, можно сделать вывод о том, что входящая в ферментный препарат PLА2 является кальций-независимой.

На следующем этапе изучали влияние температуры на степень суммарной конверсии ФЛ в процессе гидролиза обезжиренного лецитина при значении рН реакционной среды 4,0, дозировке ферментного препарата 0,2 % к массе лецитина в течение 60 мин. Полученные экспериментальные данные приведены на рисунке 5.

Из данных рисунка 5 видно, что температура играет важную роль в процессе ферментативного гидролиза. Так, повышение температуры с 40 до 50 °С способствует повышению степени суммарной конверсии ФЛ, что, по-видимому, обусловлено увеличением растворимости субстрата, т. е. ФЛ, и снижению вязкости среды, лучшему ее перемешиванию, а следовательно, и увеличению межмолекулярного контакта ФЛ с ферментом. Однако при повышении температуры до 60 °С фермент становится более восприимчивым к термической дезактивации, что приводит к снижению его каталитической активности.

Продолжительность гидролиза, мин

Рис. 5. Влияние температуры на степень суммарной конверсии ФЛ, содержащихся в лецитине: □ – 40 °С; ■ – 45 °С; s – 50 °С; ea – 55 °С; ■ – 60 °С Measuring the temperature by the degree of total conversion of PL contained in lecithin: □ – 40 °С; ■ – 45 °С;   – 50 °С; ^ – 55 °С; П – 60 °С

Для исследования влияния дозировки ферментного препарата ROHALASE PL-XTRA на степень суммарной конверсии ФЛ, содержащихся в обезжиренном лецитине, проводили процесс гидролиза образцов лецитина при следующих дозировках ферментного препарата: 0,2; 0,4; 0,8; 1,2; 1,6 и 2,0 % к массе лецитина, при этом значение рН реакционной среды – 4,0, температура – 50 °С и продолжительность гидролиза – 60 мин были одинаковыми для всех образцов лецитина.

На рисунке 6 приведены полученные данные по влиянию дозировки ферментного препарата на степень суммарной конверсии ФЛ, содержащихся в лецитине.

Продолжительность гидролиза, мин

Рис. 6. Влияние дозировки ферментного препарата ( % к массе лецитина) на степень суммарной конверсии ФЛ, содержащихся в лецитине: о – 0,2; ■ – 0,4;   – 0,8; – 1,2; – 1,6; – 2,0

The effect of the dosage of the enzyme preparation in % of the mass of lecithin, on the degree of total conversion of PL contained in lecithin: □ – 0.2; ■ – 0.4; к – 0.8; л – 1.2; ■ – 1.6;   – 2.0

Из данных рисунка 6 видно, что в течение 15 минут гидролиза увеличение дозировки ферментного препарата ROHALASE PL-XTRA с 0,2 до 2,0 % к массе лецитина обеспечивает повышение степени суммарной конверсии ФЛ, содержащихся в лецитине, в 2,2 раза. Дальней- шее увеличение продолжительности процесса гидролиза образца лецитина (30 мин и более) при дозировке ферментного препарата 2,0 % к массе лецитина не приводит к значительному росту степени суммарной конверсии ФЛ, содержащихся в лецитине.

Это, по-видимому, связано с высоким содержанием в реакционной среде продуктов гидролиза, а именно – свободных жирных кислот и лизоФЛ, затрудняющих захват PLA2 молекул ФЛ (см. рис. 2), в отличие от образцов лецитина с внесением ферментного препарата в меньших дозировках, в которых для увеличения содержания в реакционной среде продуктов гидролиза требуется большая продолжительность процесса гидролиза (рис. 7).

Рис. 7. Влияние продолжительности процесса гидролиза на степень суммарной конверсии ФЛ, содержащихся в лецитине, при дозировке ферментного препарата, % к массе лецитина:

1 – 0,2; 2 – 0,4; 3 – 0,8; 4 – 1,2; 5 – 1,6; 6 – 2,0

The influence of the duration of the hydrolysis process on the degree of total conversion of PL contained in lecithin at a dosage of the enzyme preparation in % of the lecithin mass:

1 – 0.2; 2 – 0.4; 3 – 0.8; 4 – 1.2; 5 – 1.6; 6 – 2.0

Таким образом, установлено, что наиболее значимыми факторами для проведения эффективного процесса гидролиза обезжиренного лецитина с применением ферментного препарата ROHALASE PL-XTRA являются дозировка ферментного препарата, температура и продолжительность процесса гидролиза. Варьирование значений рН реакционной среды в диапазоне от 3,5 до 4,0 и внесение в реакционную среду хлорида кальция в виде 0,1 и 0,4 М водных растворов не оказывают значимого влияния на сте- пень суммарной конверсии ФЛ, содержащихся в лецитине, а следовательно, и на эффективность процесса гидролиза.

Для получения гидролизованных лецитинов с различной степенью конверсии ФЛ, а следовательно, и с различным содержанием лизоФЛ, был проведен полный факторный эксперимент с варьированием основных факторов, а именно – дозировки ферментного препарата, температуры и продолжительности гидролиза – на трех уровнях (табл. 3).

Таблица 3

Фактор и его код	Уровень варьирования факторов
	нижний	средний	верхний
Дозировка ферментного препарата, % к массе лецитина (C фп )	0,8	1,0	1,2
Продолжительность гидролиза, мин (т)	15	60	90
Температура гидролиза, °С (t)	45	50	55

Переменные факторы и уровни их варьирования

Variable factors and their levels of variation

Функцией отклика в данном эксперименте     Экспериментальные данные по влиянию пе- являлась степень суммарной конверсии ФЛ, со-  ременных факторов на функцию отклика пред- держащихся в лецитине (КƩФЛ).                   ставлены в таблице 4, а их графическая интер претация – на рисунке 8.

Таблица 4

Номер опыта Переменный фактор Функция отклика Сфп,% к массе лецитина т, мин t, °С КƩФЛ, % 1 0,8 15 45 34,8±0,9 2 1,0 15 45 37,7±1,1 3 1,2 15 45 40,0±1,0 4 0,8 60 45 46,8±1,2 5 1,0 60 45 50,2±1,0 6 1,2 60 45 52,7±0,9 7 0,8 90 45 52,3±1,3 8 1,0 90 45 55,9±0,9 9 1,2 90 45 58,1±1,1 10 0,8 15 50 37,9±1,4 11 1,0 15 50 41,1±0,9 12 1,2 15 50 42,9±1,2 13 0,8 60 50 49,9±0,9 14 1,0 60 50 53,2±1,1 15 1,2 60 50 54,7±0,8 16 0,8 90 50 56,9±0,9 17 1,0 90 50 59,7±1,3 18 1,2 90 50 61,5±1,3 19 0,8 15 55 38,7±1,2 20 1,0 15 55 40,7±1,0 21 1,2 15 55 43,6±1,2 22 0,8 60 55 51,4±0,8 23 1,0 60 55 54,3±0,9 24 1,2 60 55 56,3±1,2 25 0,8 90 55 57,5±1,4 26 1,0 90 55 60,4±1,1 27 1,2 90 55 62,2±1,6 а                                 б                              в

Рис. 8. Влияние температуры и продолжительности гидролиза на степень суммарной конверсии ФЛ, содержащихся в лецитине (К Ʃ ФЛ ), при дозировке ферментного препарата 0,8 % (а), 1,0 % (б) и 1,2 % (в) к массе лецитина

The effect of temperature and duration of hydrolysis on the degree of total conversion of PL contained in lecithin (K Ʃ PL) at a dosage of enzyme preparation of 0.8 % (a), 1.0 % (б) and 1.2 % (в) to the mass of lecithin

Влияние переменных факторов на функцию отклика The influence of variable factors on the response function

В результате математической обработки экспериментальных данных нами получено уравнение, адекватно описывающие процесс гидролиза обезжиренного лецитина с применением фер ментного препарата ROHALASE PL-XTRA:

K XФЛ = 10,235 СФП - 0,11022 С _ФП т + 0,083601 С_{Ф П}t - 38,746 С_{Ф П} - 0,0010338 с ФП т² + +0,00084464 С ФП Tt + 0,30108 С ФП т + 0,053275 С ФП t² - 5,797 С ФП t + 203,28 с ФП ⁺ +6,2054 ⋅ 10“⁷т³ -6,139⋅10 “⁵T²t + 0,002568т²-7,6516⋅10 -⁵Tt² + +0,013911Tt - 0,33346т - 0,0027431t³ + 0,28201t² - 6,9718t - 0,41701

где t – температура гидролиза, °С; т – продолжительность гидролиза, мин; С фп – дозировка ферментного препарата, % к массе обезжиренного лецитина.

Коэффициент детерминации (R2) уравнения (3) – 0,9957. С учетом уравнения (3) получено уравнение (4), характеризующее зависимость продолжительности процесса гидролиза от температуры и степени суммарной конверсии ФЛ, содержащихся в лецитинею:

т=   ( С ФП ^0, иб^1,9⋅10 ¹⁰t^5, 13 + 0,0141Kг ФЛ ^0, 35+22 +

+1,575 С ФП ^0, не ) (С ФП ^0, 458(5,2⋅10“⁵t^{4 ,} 184 - 1,787) - 223,478)+ + С ФП ° ^,458 (е^с ФП ^{0,     ,9⋅} 10^-10!^{5 , 13}+0 ^, 0141К_г ФЛ ° ^{, 35}₊22 ^, 081)+1 ^, 57523С ФП ° ^,₁₁₆( -1,53976 ×

×10 -⁶С ФП ° ^, 036087-1,14474⋅10 -⁶t° ^, 04647+1,04⋅10 -10 K X ФЛ ^1,2 + 2,692161 ⋅ 10 -6 ) - 3,2787t² + 224,21t + 224,207)С ФП ° ^, 458

Коэффициент детерминации (R2) уравнения (4) – 0,9668.

На основании уравнения (4) была определена продолжительность процесса гидролиза обезжиренного лецитина с применением ферментного препарата ROHALASE PL-XTRA при его дозировке 1,0 % к массе обезжиренного лецитина и температуре процесса гидролиза 50 °С для получения гидролизованных жидких леци- тинов с заданной степенью суммарной конверсии ФЛ, а именно – 40 и 60 %.

В результате реализации разработанных эффективных режимов гидролиза обезжиренного лецитина получены гидролизованные жидкие лецитины с заданной степенью суммарной конверсии ФЛ, соответствующей 40 и 60 %, и содержанием в готовых продуктах – гидролизованных жидких лецитинах лизоФЛ (22,4 ± 1,0) % и (32,9 ± 1,0) %, соответственно (табл. 5).

Таблица 5

Эффективные технологические режимы гидролиза ФЛ, содержащихся в обезжиренном лецитине, с применением ферментного препарата ROHALASE PL-XTRA* Effective technological modes of hydrolysis of PL contained in deoiled lecithin using the enzyme preparation ROHALASE PL-XTRA*

Заданное значение степени суммарной конверсии ФЛ (К Ʃ ФЛ ), %	Дозировка Ферментного препарата, % к массе обезжиренного лецитина	Температура процесса гидролиза, °С	Продолжительность процесса гидролиза, мин	Фактическое содержание лизоФЛ в полученном гидролизованном жидком лецитине, %
40	1,0	50	14	22,4±1,0
60			100	32,9±1,0

(*) – при значении рН реакционной среды, равном 4,0.

Заключение. В результате комплекса проведенных исследований показана эффективность применения ферментного препарата ROHALASE PL-XTRA, содержащего PLА2, для получения пищевых добавок – гидролизованных лецитинов с различным содержанием лизоФЛ. Установлено, что индивидуальные группы ФЛ, содержащиеся в обезжиренном лецитине, по степени конверсии в результате гидролиза с применением ROHA-LASE PL-XTRA можно расположить в ряд по убыванию: ФЭА→ФХ→ФК→ФИ.

Установлены наиболее значимые факторы, оказывающие влияние на степень суммарной конверсии ФЛ, содержащихся в обезжиренном лецитине, а именно: дозировка ферментного препарата, температура и продолжительность процесса гидролиза. Варьирование значений рН реакционной среды в диапазоне от 3,5 до 4,0 и внесение в реакционную среду хлорида кальция в виде 0,1 М и 0,4 М водных растворов не оказывают значимого влияния на степень суммарной конверсии ФЛ, содержащихся в обезжиренном лецитине, а следовательно, и на эффективность процесса гидролиза.

В результате трехфакторного эксперимента и математической обработки экспериментальных данных получены уравнения, позволяющие определить эффективные режимы процесса гидролиза обезжиренного лецитина с применением ферментного препарата ROHALASE PL-XTRA для получения гидролизованного жидкого лецитина с заданной степенью суммарной конверсии ФЛ.

При реализации разработанных эффективных режимов гидролиза обезжиренного лецитина получены гидролизованные жидкие лецитины со степенью суммарной конверсии ФЛ, соответствующей 40 и 60 %, и содержанием в готовых продуктах – гидролизованных жидких лецитинах лизоФЛ (22,4 ± 1,0) % и (32,9 ± 1,0) %, соответственно.

Дальнейшими перспективными исследованиями являются исследования в области оценки эффективности и особенностей проявления свойств полученными пищевыми добавками – гидролизованными лецитинами со степенью суммарной конверсии ФЛ, соответствующей 40 и 60 %, для обоснования их эффективного применения в технологиях продуктов питания.