Ученые Южно-Уральского государственного университета более тридцати лет разрабатывают инновационные технологии пищевых производств, изучают эффекты сонохимии, электрофизические воздействия при производстве и детоксикации продуктов. Одной из свежих разработок кафедры пищевых и биотехнологий стал запатентованный ЮУрГУ в рамках гранта РНФ способ получения пищевого ингредиента. Ученые научились извлекать полезные компоненты из одного продукта и вводить их в состав другого так, что они сохраняют все свои аутентичные свойства на всех технологических этапах производства.
Процесс смешивания ингредиентов эмульсии / © Пресс-служба ЮУрГУ
Под руководством доктора технических наук ЮУрГУ Ирины Потороко научный коллектив кафедры разрабатывает двойные эмульсии (двух типов «вода-масле-вода», «масло-вода-масло»), которые обогащены мощным антиоксидантом и изготовлены при воздействии низкочастотного ультразвука.
«Можно получить полезную эмульсию, состоящую только из масла и воды, тогда мы сначала вводим в воду полезный компонент, а затем соединяем полученную суспензию с жировой фракцией, в нашем случае с растительным маслом в присутствии поверхностно-активного вещества (соевый лецитин), – рассказывает директор высшей медико-биологической школы, заведующий кафедрой пищевых и биотехнологий ЮУрГУ Ирина Потороко.
– Возникает вопрос: будет ли лецитин удерживать эту систему, когда она наполнена полисахаридом? Вряд ли, потому что масса молекулы меняется, как и вес всей водной системы. Поэтому мы проводим обработку водной фракции ультразвуком, чтобы «расщепить» композицию на более мелкие частицы».
Для того, чтобы удерживать в тесной связи друг с другом все компоненты эмульсии, состоящей из жидкостей разной плотности, применяют эмульгатор. Но чтобы упростить и удешевить изготовление двойной эмульсии, ученые ЮУрГУ решили исключить эмульгатор из ее состава, увеличить долю полисахарида бурых водорослей – фукоидана, а затем обработать смесь низкочастотным ультразвуком.
В эмульсии этот полисахарид выполняет функцию гидроколлоида (повышает вязкость продукта и увеличивает его полезность), обеспечивает устойчивость растительного масла в ее составе к быстрому прогорканию и одновременно помогает сохранять в пищевом продукте однородность смеси из двух несмешивающихся фаз. В организме фукоидан работает как противоопухолевое и противораковое средство, запуская в злокачественных клетках механизм самоуничтожения.
Производить тщательное соединение всех компонентов эмульсии на молекулярном уровне помогает ультразвуковая обработка, обеспечивающая так называемое холодное бурление со схлапыванием образовавшихся воздушных пузырьков (эффект кавитации). Ученые отмечают: тесты на антиоксидантную активность показали, что обработка низкочастотным ультразвуком значительно повышает антиоксидантную активность фукоидана (88,9 — против с 65,3 процентов). Состав разрабатываемой двойной эмульсии включит в себя фукоидан, очищенную воду и кукурузное масло.
Сложность работы с фукоиданом состоит в том, что при простом внесении его в состав пищевого продукта, антиоксидант разрушится еще до употребления продукта человеком. Чтобы решить эту проблему, челябинские ученые применили способ доставки компонента в пищу через обратную эмульсию. Так, микроскопические капли водной фракции с растворенным в ней фукоиданом находятся в растительном масле, которое защищает обогащенные антиоксидантом капельки своей липидной оболочкой, предотвращая разрушение полисахарида на стадии изготовления продукта.
Такая двойная эмульсия является одним из перспективных средств доставки в продукт биологически ценных функциональных обогатителей. В вузовской лаборатории при ее изготовлении активно используют и способности искусственного интеллекта. Применяемое компьютерное молекулярное моделирование (метод молекулярного докинга) позволяет виртуально спрогнозировать и выявить из множества вариантов самый перспективный набор биоактивных компонентов, который войдет в состав пищевой эмульсии нового поколения, оказывающей позитивное влияние на иммунную систему человека.
Обогащенная фукоиданом двойная эмульсия может быть добавлена в любые продукты питания в процессе их изготовления. Полезная смесь никак не отражается на вкусе и аромате привычной пищи, но делает ее многократно полезнее для организма человека.
