Разработка технологии получения модифицированных лецитинов

В последние годы наблюдается тенденция увеличения мирового производства семян рапса. Данная тенденция справедлива и для Российской Федерации, где также происходит увеличение объемов производства рапсового масла и продуктов его переработки. Это связано с принятием на федеральном уровне программ и стратегий, направленных на увеличение в севообороте удельной доли масличных культур, улучшающих структурный и химический состав почв, а также более эффективный в производстве по сравнению с традиционной для России масличной культурой — подсолнечником [1,2].

Фосфолипидные концентраты (лецитины) являются продуктом переработки растительных масел. Содержание фосфолипидов в рапсовом масле составляет в среднем от 1,0 до 1,8%, что позволяет рассматривать его как перспективное сырье для получения лецитинов [3].

Современные технологии предусматривают использование лецитина (Е322) в качестве пищевой добавки в производстве таких продуктов питания, как маргарины, майонезы, соусы, шоколад, кондитерские и хлебобулочные изделия [4]. Широкая область применения лецитинов обусловлена их основными технологическими свойствами: эмульгирующими, стабилизирующими, разжижающими, водопоглощающими.

Основными показателями качества лецитинов являются: массовая доля веществ, нерастворимых в ацетоне; содержание веществ, нерастворимых в толуоле, и вязкость. Технологически функциональные свойства лецитинов определяются групповым составом фосфолипидов. В целях изучения особенностей потребительских свойств лецитинов, полученных из рапсового масла, была проведена оценка физико-химических показателей рапсовых лецитинов, полученных на предприятиях РФ.

Результаты исследований по оценке физико-химических показателей качества рапсовых лецитинов приведены в таблице 1.

Данные таблицы 1 свидетельствуют о том, что вырабатываемые на отечественных предприятиях рапсовые лецитины характеризуются широкими пределами варьирования показателей качества и не соответствуют требованиям ГОСТ Р 53 970−2010 по показателям «Массовая доля веществ, нерастворимых в толуоле» и «Цветное число», что затрудняет их использование в технологических целях [4].

лецитин фосфолипид модифицированный Таблица 1. Физико-химические показатели качества рапсовых лецитинов.

Для определения технологически функциональных групп фосфолипидов, содержащихся в рапсовых лецитинах, изучали их групповой состав. Усредненные данные по групповому составу рапсовых лецитинов представлены в таблице 2.

Таблица 2. Средние данные по групповому составу рапсовых лецитинов.

Анализ данных таблицы 2 свидетельствует о том, что в рапсовых лецитинах в значительных количествах содержатся фосфатидилхолины, фосфатидилэтаноламины, фосфатидные и полифосфатидные кислоты.

Таким образом, рапсовые лецитины являются перспективным сырьем для получения лецитинов с повышенным содержанием функциональных групп фосфолипидов, а разработка технологии их получения — актуальной.

В качестве селективного растворителя для получения лецитинов с повышенным содержанием фосфатидилхолинов был выбран этиловый спирт [5].

Для определения режимов получения лецитина с повышенным содержанием фосфатидилхолинов изучали влияние соотношения «рапсовые лецитины — этиловый спирт» на выход спирторастворимый фракции. Установлено, что выход получаемой спирторастворимой фракции зависит от количества растворителя, израсходованного на фракционирование. На рисунке 1 приведена зависимость выхода спирторастворимой фракции рапсовых лецитинов от соотношения «рапсовые лецитины — этиловый спирт». Показано, что с увеличением соотношения «рапсовые лецитины — этиловый спирт» возрастает выход спирторастворимой фракции. Увеличение указанного соотношения выше 1:12 практически не влияет на увеличение выхода спирторастворимой фракции.

В ходе дальнейших исследований изучали влияние времени экстракции спирторастворимый фракции рапсовых лецитинов на содержание в ней фосфатидилхолинов. Экспериментально установлено, что максимальное содержание фосфатидилхолинов в спирторастворимой фракции достигается при проведении фракционирования в течение 11−14 минут. При увеличении времени фракционирования возрастает содержание в спирторастворимой фракции других групп фосфолипидов.

Рисунок 1. Зависимость выхода спирторастворимой фракции рапсовых лецитинов от соотношения «рапсовый лецитин — этиловый спирт».

На следующем этапе исследования изучали зависимость содержания фосфатидилхолинов в полученной спирторастворимой фракции рапсовых лецитинов от температуры экстракции. Установлено, что увеличение температуры фракционирования способствует повышению содержания фосфатидилхолина в спирторастворимой фракции, причем проведение процесса при температуре 70⁰С обеспечивает получение фракционированных рапсовых лецитинов с повышенным содержанием фосфатидилхолинов На рисунке 2 приведены данные, характеризующие изменение содержания фосфатидилхолинов в спирторастворимой фракции от температуры фракционирования.

Таким образом, были установлены режимы получения спирторастворимой фракции рапсовых лецитинов с повышенным содержанием фосфатидилхолинов: температура 68−72 ⁰С, время фракционирования 11−14 минут, соотношение «рапсовый лецитин: этиловый спирт» 1:12.

Рисунок 2. Изменение содержания фосфатидилхолинов в спирторастворимой фракции от температуры фракционирования.

Далее задачей исследования являлось получение обезжиренных лецитинов, соответствующих требованиям ГОСТ Р 53 970−2010. Получение обезжиренного лецитина основано на селективной растворимости нейтральных липидов и фосфолипидов в ацетоне [5].

Содержание веществ, нерастворимых в ацетоне, зависит от количества растворителя, использованного для экстракции. Для изучения оптимального соотношения «спирторастворимая фракция — ацетон» изучали влияние указанного соотношения на содержание в обезжиренном продукте веществ, нерастворимых в ацетоне.

Как следует из данных, представленных на рисунке 3, при увеличении соотношения «спирторастворимая фракция — ацетон» выше 1:12 не происходит существенного увеличения массовой доли веществ, нерастворимых в ацетоне.

Рисунок 3. Влияние соотношения «спирторастворимая фракция — ацетон» на изменение массовой доли веществ, нерастворимых в ацетоне.

Для проведения ацетоновой экстракции использовались следующие типовые режимы: температура 55⁰С, время 60 минут, соотношение «спирторастворимая фракция — ацетон», равное 1:12.

На основании проведенных исследований была разработана принципальная схема получения рапсовых лецитинов с повышенным содержанием физиологически и технологически функциональных групп фосфолипидов, представленная на рисунке 4.

Предлагаемая технология получения модифицированных рапсовых лецитинов, позволяет получать как фракционированные лецитины с массовой долей ацетоннерастворимых веществ не менее 60%, так и обезжиренные лецитины с массовой долей ацетоннерастворимых веществ не менее 95% с повышенным содержанием физиологически ценных групп фосфолипидов.

Рисунок 4. Схема получения рапсовых лецитинов с повышенным содержанием функциональных групп фосфолипидов

Технологические аспекты производства модифицированных рапсовых лецитинов заключается в следующем. К рапсовому лецитину добавляют расчетное количество этанола с дальнейшим фракционированием и разделением фаз с получением двух фракций: обогащенную фосфатидилхолинами, и обогащенную фосфатидилэтаноламинами.

Для получения порошковых продуктов предусмотрено обезжиривание каждой из фракций ацетоном. При этом для каждого продукта получают две фракции: ацетоннерастворимую и масляную мисцеллу. Ацетоннерастворимые фракции направляют на отгонку растворителя и сушку, после чего получают два вида обезжиренных лецитинов с содержанием веществ, нерастворимых в ацетоне, не менее 95%: обогащенный фосфатидилэтаноламинами, и обогащенный фосфатидилхолинами. Мисцеллу направляют на дистилляцию. Ацетон возвращается в производство на стадию экстракции, кубовый остаток рекомендуется использовать для технических целей в олифоварении.

Разработанная технология обеспечивает получение обезжиренных рапсовых лецитинов с повышенным содержанием функциональных групп фосфолипидов.

Как следует из данных, представленных в таблице 3, полученные модифицированные рапсовые лецитины содержат значительные количества функциональных групп фосфолипидов, что позволяет судить об успешном решении целевой задачи исследования.

Таблица 3. Групповой состав лецитинов с повышенным содержанием функциональных групп фосфолипидов.

Полученные по разработанной технологии лецитины соответствуют требованиям ГОСТ Р 53 970−2010 по физико-химическим показателям и показателям безопасности и могут быть рекомендованы для использования при производстве продуктов питания, а также в качестве БАД.

Таким образом, на основании проведенных исследований разработаны технологические режимы получения рапсовых лецитинов с повышенным содержанием фосфатидилхолинов, а также установлено, что полученные по установленным режимам лецитины по показателям качества соответствуют требованиям ГОСТ Р 53 970−2010.

• 1. Приказ Минсельхоза РФ от 08.04.2008 № 194 «Об утверждении целевой программы ведомства «Развитие производства и переработки рапса в Российской Федерации на 2008;2010 годы»
• 2. Государственная программа развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008;2012 годы
• 3. Ксенофонтов А. В. Совершенствование технологии гидратации масел семян рапса современной селекции: автореферат дисс. к-та техн. наук. — Краснодар, 2003. — 24 с.
• 4. Пащенко В. Н. Разработка инновационной технологии получения жидких лецитинов: автореферат дисс. к-та техн. наук. — Краснодар, 2013. — 25 с.
• 5. ГОСТ Р 53 970−2010 «Добавки пищевые. ЛЕЦИТИНЫ Е322. Общие технические условия»
• 6. Арутюнян Н. С., Корнена Е. П. Фосфолипиды растительных масел. М.: Агропромиздат, 1986, 256 с.