tatpipТехника и технология пищевых производствFood Processing: Techniques and Technology2074-94142313-1748Кемеровский государственный университет10.21603/2074-9414-2023-3-2447https://elibrary.ru/NLQENQtatpip-200Research ArticleСтатьиВлияние ультразвукового воздействия на эффективность процесса обезжиривания жидких лецитиновEffect of Ultrasonic Exposure on the Efficiency of De-Oiling Fluid Lecithinshttps://orcid.org/0000-0001-7296-6582ЛисоваяЕ. В.LisovayaEkaterina V.

Краснодар.

Krasnodar.

e.kabalina@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7517-3684ВиктороваЕ. П.ViktorovaElena P.

Краснодар.

Krasnodar.

https://orcid.org/0000-0002-4837-1447СвердличенкоА. В.SverdlichenkoAnastasia V.

Краснодар.

Krasnodar.

https://orcid.org/0000-0003-1822-0805ЖанеМ. Р.ZhaneMariet R.

Краснодар.

Krasnodar.

Краснодарский научно-исследовательский институт хранения и переработки сельскохозяйственной продукции филиал ФГБНУ «Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия»РоссияKrasnodar Research Institute of Storage and Processing of Agricultural Products branch of the North-Caucasian Federal Scientific Center of Horticulture, Viticulture and WinemakingRussian Federation202326082026533445454Copyright © Лисовая Е.В., Викторова Е.П., Свердличенко А.В., Жане М.Р., 20262026Лисовая Е.В., Викторова Е.П., Свердличенко А.В., Жане М.Р.Lisovaya E.V., Viktorova E.P., Sverdlichenko A.V., Zhane M.R.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.fptt.ru/jour/article/view/200

Получение фосфолипидного изолята с высоким содержанием фосфолипидов путем обезжиривания жидкого лецитина является ресурсо- и энергозатратным процессом. Исследование эффективности применения различных методов интенсификации этого процесса актуально. Метод ультразвукового воздействия один из наиболее эффективных и простых в реализации физических методов интенсификации химико-технологических процессов. Цель работы исследование влияния ультразвукового воздействия на эффективность процесса обезжиривания жидких лецитинов. Объектами являлись образцы соевого лецитина (жидкий, частично обезжиренный, фосфолипидный изолят). Обезжиривание жидкого соевого лецитина с применением в качестве растворителя ацетона осуществляли в три стадии при температуре 40 °С. Продолжительность каждой стадии составила 10 мин. Соотношение лецитин: ацетон (по массе) на I стадии обезжиривания составило 1:7, на II стадии 1:6, на III 1:5. Системы «жидкий лецитин ацетон» и «частично обезжиренный лецитин ацетон» в процессе обезжиривания подвергали ультразвуковому воздействию при различной удельной мощности и продолжительности воздействия. Разделение фаз на раствор нейтральных липидов в ацетоне и фосфолипиды осуществляли фильтрованием. Фосфолипидный изолят высушивали в вакуум-сушильном шкафу под вакуумом 5 кПа при температуре 40 °С. После каждой стадии обезжиривания определяли содержание фосфолипидов в частично обезжиренных лецитинах и фосфолипидном изоляте, а также степень извлечения нейтральных липидов после отгонки растворителя из ацетоновой мисцеллы.

Установили эффективность ультразвукового воздействия при обработке систем «лецитин ацетон» на I стадии обезжиривания с удельной мощностью 0,28 Вт/см[3] , на II и III стадиях 0,36 Вт/см[3] . Применение ультразвукового воздействия на I и II стадиях обезжиривания в течение 3 мин, а на III стадии в течение 2 мин позволяет сократить расход ацетона в 1,2 раза и получить фосфолипидный изолят с содержанием фосфолипидов на 3,3 % выше по сравнению с обезжириванием контрольного образца (без обработки ультразвуковым воздействием).

В работе была показана эффективность применения ультразвукового воздействия для интенсификации процесса обезжиривания жидкого соевого лецитина в три стадии со снижением расхода растворителя. Разработали технологические режимы получения фосфолипидного изолята с высоким содержанием целевого компонента собственно фосфолипидов (98,6 %), который может быть рекомендован в качестве пищевой добавки в технологиях продуктов питания.

De-oiling fluid lecithin is a resourceand energy-intensive process that provides a phospholipid isolate with a high content of phospholipids. Ultrasonic exposure is one of the most effective and easy-to-implement physical methods that intensify this chemical-technological procedure. This article describes the effect of ultrasonic exposure on the efficiency of de-oiling fluid lecithins.

The research featured soy lecithin (fluid, partially de-oiled, phospholipid isolate). The de-oiling process involved acetone as a solvent and included three 10-min stages at a temperature of 40°C. The ratio of lecithin:acetone (by weight) was as follows: stage I 1:7, stage II 1:6, stage III 1:5. The systems of fluid lecithin acetone and partially de-oiled lecithin acetone underwent ultrasonic treatment during the de-oiling process at different specific power and exposure time. As a result of filtration, phases separated into an acetone solution of neutral lipids and phospholipids. The phospholipid isolate was dried in a vacuum oven at 5 kPa and 40°C. Each stage ended with the following measurements: the content of phospholipids in partially de-oiled lecithins, the content of phospholipids in the phospholipid isolate, and the extraction degree of neutral lipids after distilling the solvent from the acetone miscella.

The specific power in the lecithin acetone system was 0.28 W/cm[3] at de-oiling stage I and 0.36 W/cm[3] at stages II and III. Three minutes of ultrasonic exposure at stages I and II and two minutes at stage III reduced the acetone consumption by 1.2 times. The resulting phospholipid isolate yielded by 3.3% more phospholipids than the control sample, which presupposed no ultrasonic treatment.

Ultrasonic exposure proved to be an effective and solvent-saving three-stage method that intensified the process of de-oiling fluid soy lecithin. The study specified the optimal technological modes for obtaining a phospholipid isolate with a high content of phospholipids (98.6%), which can be recommended as a food additive.

Соевый лецитинфосфолипидыобезжириваниеультразвукинтенсификацияфосфолипидный изолятFluid soy lecithinphospholipidsde-oilingultrasoundintensificationphospholipid isolateИсследование выполнено за счет средств гранта № 22-26-20122 Российского научного фонда (РНФ) и Кубанского научного фонда.The research was supported by the Russian Science Foundation (RSF) and the Kuban Science Foundation, grant No. 22-26-20122.ReferencesAlhajj MJ, Montero N, Yarce CJ, Salamanca CH. Lecithins from vegetable, land, and marine animal sources and their potential applications for cosmetic, food, and pharmaceutical sectors. Cosmetics. 2020;7(4). https://doi.org/10.3390/cosmetics7040087Alhajj MJ, Montero N, Yarce CJ, Salamanca CH. Lecithins from vegetable, land, and marine animal sources and their potential applications for cosmetic, food, and pharmaceutical sectors. Cosmetics. 2020;7(4). https://doi.org/10.3390/cosmetics7040087Gutiérrez‐Méndez N, Chavez‐Garay DR, Leal-Ramos MY. Lecithins: A comprehensive review of their properties and their use in formulating microemulsions. Journal of Food Biochemistry. 2022;46(7). https://doi.org/10.1111/jfbc. 14157Gutiérrez‐Méndez N, Chavez‐Garay DR, Leal-Ramos MY. Lecithins: A comprehensive review of their properties and their use in formulating microemulsions. Journal of Food Biochemistry. 2022;46(7). https://doi.org/10.1111/jfbc. 14157Arepally D, Reddy RS, Goswami TK, Datta AK. Biscuit baking: A review. LWT. 2020;131. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2020.109726Arepally D, Reddy RS, Goswami TK, Datta AK. Biscuit baking: A review. LWT. 2020;131. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2020.109726Wang M, Yan W, Zhou Y, Fan L, Liu Y, Li J. Progress in the application of lecithins in water-in-oil emulsions. Trends in Food Science and Technology. 2021;118:388–398. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2021.10.019Wang M, Yan W, Zhou Y, Fan L, Liu Y, Li J. Progress in the application of lecithins in water-in-oil emulsions. Trends in Food Science and Technology. 2021;118:388–398. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2021.10.019Robert C, Couëdelo L, Vaysse C, Michalski MC. Vegetable lecithins: A review of their compositional diversity, impact on lipid metabolism and potential in cardiometabolic disease prevention. Biochimie. 2020;169:121–132. https://doi.org/10.1016/j.biochi.2019.11.017Robert C, Couëdelo L, Vaysse C, Michalski MC. Vegetable lecithins: A review of their compositional diversity, impact on lipid metabolism and potential in cardiometabolic disease prevention. Biochimie. 2020;169:121–132. https://doi.org/10.1016/j.biochi.2019.11.017Küllenberg D, Taylor LA, Schneider M, Massing U. Health effects of dietary phospholipids. Lipids in Health and Disease. 2012;11. https://doi.org/10.1186/1476-511X-11-3Küllenberg D, Taylor LA, Schneider M, Massing U. Health effects of dietary phospholipids. Lipids in Health and Disease. 2012;11. https://doi.org/10.1186/1476-511X-11-3Robert C, Vaysse C, Michalski M-C. Vegetable lecithins: Their metabolic impacts as food-grade ingredients. Cahiers de Nutrition et de Diététique. 2021;56(6):360–367. https://doi.org/10.1016/j.cnd.2021.06.002Robert C, Vaysse C, Michalski M-C. Vegetable lecithins: Their metabolic impacts as food-grade ingredients. Cahiers de Nutrition et de Diététique. 2021;56(6):360–367. https://doi.org/10.1016/j.cnd.2021.06.002Bot F, Cossuta D, O’Mahony JA. Inter-relationships between composition, physicochemical properties and functionality of lecithin ingredients. Trends in Food Science and Technology. 2021;111:261–270. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2021. 02.028Bot F, Cossuta D, O’Mahony JA. Inter-relationships between composition, physicochemical properties and functionality of lecithin ingredients. Trends in Food Science and Technology. 2021;111:261–270. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2021. 02.028Lehri D, Kumari N, Singh RP, Sharma V. Composition, production, physicochemical properties and applications of lecithin obtained from rice ( Oryza sativa L.) A review. Plant Science Today. 2019;6(sp1):613–622. https://doi.org/10.14719/pst.2019.6.sp1.682Lehri D, Kumari N, Singh RP, Sharma V. Composition, production, physicochemical properties and applications of lecithin obtained from rice ( Oryza sativa L.) A review. Plant Science Today. 2019;6(sp1):613–622. https://doi.org/10.14719/pst.2019.6.sp1.682Lisovaya E, Viktorova E, Zhane M, Vorobyova O, Velikanova E. Research of the chemical composition peculiarities of food additives vegetable lecithins for the development of methods for assessing their quality. BIO Web of Conferences. 2021;34. https://doi.org/10.1051/bioconf/20213406009Lisovaya E, Viktorova E, Zhane M, Vorobyova O, Velikanova E. Research of the chemical composition peculiarities of food additives vegetable lecithins for the development of methods for assessing their quality. BIO Web of Conferences. 2021;34. https://doi.org/10.1051/bioconf/20213406009Лисовая Е. В., Викторова Е. П., Лисовой В. В. Анализ ассортимента лецитинов, представленных на российском рынке // Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК продукты здорового питания. 2019. Т. 28. № 2. С. 51–55.]. https://www.elibrary.ru/OHKTFSLisovaya EV, Viktorova EP, Lisovoy VV. Analysis of the range of lecithins represented on the Russian market. Technologies of the Food and Processing Industry of the Agro-Industrial Complex-Healthy Food Products. 2019;28(2):51–55. (In Russ.). https://www.elibrary.ru/OHKTFSvan Nieuwenhuyzen W, Tomás MC. Update on vegetable lecithin and phospholipid technologies. European Journal of Lipid Science and Technology. 2008;110(5):472–486. https://doi.org/10.1002/ejlt.200800041van Nieuwenhuyzen W, Tomás MC. Update on vegetable lecithin and phospholipid technologies. European Journal of Lipid Science and Technology. 2008;110(5):472–486. https://doi.org/10.1002/ejlt.200800041Cabezas DM, Madoery R, Diehl BWK, Tomás MC. Emulsifying properties of different modified sunflower lecithins. Journal of the American Oil Chemists’ Society. 2012;89(2):355–361. https://doi.org/10.1007/s11746-011-1915-8Cabezas DM, Madoery R, Diehl BWK, Tomás MC. Emulsifying properties of different modified sunflower lecithins. Journal of the American Oil Chemists’ Society. 2012;89(2):355–361. https://doi.org/10.1007/s11746-011-1915-8Miyasaki EK, Luccas V, Kieckbusch TG. Modified soybean lecithins as inducers of the acceleration of cocoa butter crystallization. European Journal of Lipid Science and Technology. 2016;118(10):1539–1549. https://doi.org/10.1002/ejlt.201500093Miyasaki EK, Luccas V, Kieckbusch TG. Modified soybean lecithins as inducers of the acceleration of cocoa butter crystallization. European Journal of Lipid Science and Technology. 2016;118(10):1539–1549. https://doi.org/10.1002/ejlt.201500093Bueschelberger HG, Tirok S, Stoffels I, Schoeppe A. Lecithins. In: Norn V, editor. Emulsifiers in food technology. John Wiley and Sons, Ltd; 2014. pp. 21–60. https://doi.org/10.1002/9781118921265.ch2Bueschelberger HG, Tirok S, Stoffels I, Schoeppe A. Lecithins. In: Norn V, editor. Emulsifiers in food technology. John Wiley and Sons, Ltd; 2014. pp. 21–60. https://doi.org/10.1002/9781118921265.ch2Joshi A, Paratkar SG, Thorat BN. Modification of lecithin by physical, chemical and enzymatic methods. European Journal of Lipid Science and Technology. 2006;108(4):363–373. https://doi.org/10.1002/ejlt.200600016Joshi A, Paratkar SG, Thorat BN. Modification of lecithin by physical, chemical and enzymatic methods. European Journal of Lipid Science and Technology. 2006;108(4):363–373. https://doi.org/10.1002/ejlt.200600016Способ получения фосфолипидного пищевого продукта: пат. 2184459C1 Рос. Федерация. № 2001120615/13 /Сипки Р. Р., Науменко Ю. Ю., Китаинов Б. В.; заявл. 23.07.2001; опубл. 10.07.2002. 5 с..Sipki RR, Naumenko YuYu, Kitainov BV. Method of preparing phospholipid food product. Russia patent RU 2184459C1. 2002.Способ выделения фосфолипидов из фосфатидного концентрата: пат. 54922 Украина. № u201007237 / Шульга С. М., Глух А. И., Глух И. С.; заявл. 11.06.2010; опубл. 25.11.2010.Shulʹga SM, Glukh AI, Glukh IS. Method for isolating phospholipids from a phosphatide concentrate. Ukraine patent 54922. 2010.Комплексная переработка фосфолипидных фракций нерафинированных растительных масел: анализ инновационных технических подходов / И. А. Глотова [и др.] // Пищевая промышленность. 2019. № 1. С. 32–36.]. https://www.elibrary.ru/YXHEVNGlotova IA, Vysockaya EA, Makarkina EN, Galochkina NA, Konstantinov VE, Shahov SV. Complex processing of phospholipide fractions of unrefined vegetable oils: Analysis of innovative technical approaches. Food Industry. 2019;(1):32–36. (In Russ.). https://www.elibrary.ru/YXHEVNRoselló-Soto E, Galanakis CM, Brnčić M, Orlien V, Trujillo FJ, Mawson R, et al. Clean recovery of antioxidant compounds from plant foods, by-products and algae assisted by ultrasounds processing. Modeling approaches to optimize processing conditions. Trends in Food Science and Technology. 2015;42(2):134–149. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2015.01.002Roselló-Soto E, Galanakis CM, Brnčić M, Orlien V, Trujillo FJ, Mawson R, et al. Clean recovery of antioxidant compounds from plant foods, by-products and algae assisted by ultrasounds processing. Modeling approaches to optimize processing conditions. Trends in Food Science and Technology. 2015;42(2):134–149. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2015.01.002Bredihin SA, Andreev VN, Martekha AN, Schenzle MG, Korotkiy IA. Erosion potential of ultrasonic food processing. Foods and Raw Materials. 2021;9(2):335–344. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2021-2-335-344Bredihin SA, Andreev VN, Martekha AN, Schenzle MG, Korotkiy IA. Erosion potential of ultrasonic food processing. Foods and Raw Materials. 2021;9(2):335–344. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2021-2-335-344Paymulina AV, Potoroko IYu, Naumenko NV, Motovilov OK. Sonochemical microstructuring of sodium alginate to increase its effectiveness in bakery. Food Processing: Techniques and Technology. 2023;53(1):13–24. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2023-1-2411Paymulina AV, Potoroko IYu, Naumenko NV, Motovilov OK. Sonochemical microstructuring of sodium alginate to increase its effectiveness in bakery. Food Processing: Techniques and Technology. 2023;53(1):13–24. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2023-1-2411

The authors declare that there are no conflicts of interest present.