UNIVERSITATEA DIN BUCURETIFACULTATEA DE CHIMIE

TEZ DE DOCTORAT

STUDIUL INTERACIILOR COLOIZILORNATURALI CU COLORANI ALIMENTARI

REZUMAT

Conductor tiinific,

Prof. dr. MIHAELA OLTEANUDoctorand,

CREU ROMIC

2009

1

CuprinsCUPRINSUL TEZEI DE DOCTORAT 3

INTRODUCERE. ACTUALITATEA TEMEI CERCETATE 7

OBIECTIVELE TIINIFICE ALE TEZEI 8

6. MATERIALE I METODE EXPERIMENTALE 106.1. Materiale folosite n experimente 106.2. Metode i mijloace de cercetare 11

6.2.1. Prepararea emulsiilor colorate 116.2.2. Metode de caracterizare a emulsiilor preparate 156.2.3. Evaluarea solubilitii i stabilitii coloranilor iemulsiilor

15

6.2.5. Determinarea potenialului zeta 166.2.6. Determinarea parametrilor reologici ai emulsiilorcolorate

17

6.2.7. Sisteme pentru determinarea culorii 176.2.8. Determinarea indicatorilor chimici ai degradriioxidative

19

6.2.10. Prelucrarea statistic a rezultatelor 207. CERCETRI EXPERIMENTALE PRIVIND CARACTERISTICILECOLORANILOR ALIMENTARI UTILIZAI N EMULSII

20

7.5. Concluzii 238. CERCETRI EXPERIMENTALE PROPRII PRIVIND STABILITATEAEMULSIILOR COLORATE

25

8.1. Observarea vizual a emulsiilor preparate 258.2. Observarea microscopic a emulsiilor preparate 258.3. Determinarea conductanei i conductivitii emulsiilor 268.4. Cercetri privind turbiditatea emulsiilor 278.5. Efectul concentraiei emulgatorului asupra stabilitiiemulsiilor

28

8.6. Efectul raportului ulei/ap asupra stabilitii emulsiilor 298.10. Cercetri privind indicele de ecremare 298.11. Cercetri privind indicele activitii emulgatoare 308.12. Cercetri privind distribuia picturilor dup dimensiuni 318.13. Potenialul electrocinetic i stabilitatea emulsiilor colorate 338.14. Efectul triei ionice asupra formrii i stabilitii emulsiilorcolorate

34

8.15. Efectul pH-ului asupra stabilitii emulsiilor colorate 368.15.1. Relaia dintre pH i stabilitatea la ecremare 368.15.2. Influena pH-ului asupra distribuiei picturilor 368.15.3. Potenialului electrocinetic al emulsiilor colorate nfuncie de pH

37

8.16. Concluzii cu privire la stabilitatea emulsiilor 379. CARACTERIZAREA REOLOGIC A EMULSIILOR COLORATE 39

9.4. Concluzii privind comportarea reologic a emulsiilor 4010. EVALUAREA CULORII EMULSIILOR 41

2

10.2. Influena caracteristicilor picturilor asupra proprietilorfizico-chimice ale emulsiilor colorate

42

10.3. Evaluarea cromatic n sisteme de culoare neuniforme iuniforme

43

10.4. Relaia pH colorant n emulsii alimentare 4610.5. Concluzii 47

11. STUDIUL INDICATORILOR CHIMICI AI DEGRADRII OXIDATIVEA EMULSIILOR

48

11.2. Evaluarea activitii antioxidante a unor colorani n emulsiilealimentare

48

11.2.2. Evaluarea activitii antioxidante a unor coloraniutiliznd metoda electrochimic

48

11.3. Concluzii (selectiv) 4912. CERCETRI STATISTICE PRIVIND EVOLUIA CULORIIEMULSIILOR

49

13. APLICAII ALE ANALIZEI TRICROMATICE PE SISTEMEALIMENTARE REALE

52

13.1. Studiul afinitii unor colorani alimentari fa de fraciilemajore ale laptelui

52

13.2. Efectul condiiilor de depozitare asupra evoluiei unorparametri fizico-chimici ai margarinei

53

13.3. Studiul corelaiei dintre culoarea produselor alimentare pebaz de coloizi naturali i formarea de acrilamid

54

13.4. Concluzii (selectiv) 5514. CONCLUZII GENERALE 56Bibliografie selectiv 60Anexa publicaii 61

Teza de doctorat cuprinde 323 pagini fr anexe, 176 figuri, 124 tabele inumeroase referine bibliografice, prezentate dup ultimul capitol. Numerotareatitlurilor, figurilor i a tabelelor din rezumat corespund cu cele din lucrare.Rezumatul lucrrii de doctorat Studiul interaciilor coloizilor naturali cu coloranialimentari prezint ntr-o form succint rezultatele cercetrilor personale,concluziile aferente fiecrui capitol, precum i concluziile generale. Lucrareaeste nsoit de 7 anexe i de un Curriculum Vitae, care cuprinde i listacomplet a lucrrilor tiinifice elaborate i publicate, respectiv participrile laconferine/simpozioane ca rezultat al cercetrilor personale realizate n aceasttez.

3

CUPRINSUL TEZEI DE DOCTORAT

Introducere. Actualitatea temei cercetate 7

Obiectivele tiinifice ale tezei 9

Index termeni 12

1. SISTEME COLOIDALE ALIMENTARE 141.1. Consideraii privind coloizii alimentari 141.2. Clasificarea sistemelor coloidale alimentare 14

2. EMULSII ALIMENTARE 162.1. Definiie, clasificare, formare 162.2. Stabilitatea emulsiilor 25

2.2.1. Consideraii generale privind stabilitatea emulsiiloralimentare

25

2.2.2. Factorii care influeneaz stabilitatea emulsiilor 302.2.3. Sisteme HLB i stabilitatea emulsiilor 32

2.3. Emulgatori ca aditivi alimentari 332.3.1. Clasificarea emulgatorilor 342.3.2. Alegerea i utilizarea emulgatorilor 39

2.4. Consideraii asupra unor alimente de tip emulsii 403. CULOAREA I COLORAREA SISTEMELOR COLOIDALEALIMENTARE

43

3.1. Noiuni generale despre culoare 433.1.1. Parametrii luminii emise de o surs 433.1.2. Caracteristicile culorii 45

3.2. Consideraii privind colorarea sistemelor coloidale alimentare 483.3. Relaii ntre structur i culoare 483.4. Determinarea culorii emulsiilor alimentare 54

4. COLORANI UTILIZAI N EMULSIILE ALIMENTARE 584.1. Aspecte privind folosirea coloranilor n alimente 584.2. Condiii de folosire a coloranilor alimentari 594.3. Proprieti tinctoriale ale coloranilor 604.4. Clasificarea coloranilor utilizai n emulsii alimentare 60

4.4.1. Colorani naturali 614.4.1.1. Coloranii polienici 614.4.1.2. Coloranii calconici i chinonici 654.4.1.3. Coloranii heterociclici 664.4.1.4. Ali colorani 674.4.1.5. Principalii pigmeni de natur microbian 674.4.1.6. Proprietile funcionale ale coloranilornaturali

68

4.4.2. Colorani sintetici 694.4.2.1. Colorani azoici 694.4.2.2. Colorani triarilmetanici i heterociclici 70

4

5. SISTEME DE CULOARE 715.1. Sistemul de culoare aditiv RGB 715.2. Sistemul de culoare CMY 745.3. Cubul de culori 755.4. Sistemele de culoare CIE: modele i spaii de culoareasociate

75

5.4.1. Iluminanii standard CIE 765.4.2. Sistemul CIERGB 805.4.3. Sistemul CIEXYZ 825.4.4. Spaiul de culoare CIELUV 865.4.5. Sistemul de culoare CIELAB 875.4.6. Spaiul de culoare CIELCH 885.4.7. Diferenele de culoare 90

5.5. Alte sisteme de culoare 915.5.1. Sistemul Munsell 915.5.2. Sistemul Hunter 92

6. MATERIALE I METODE EXPERIMENTALE 936.1. Materiale folosite n experimente 93

6.1.1. Colorani 936.1.1.1. Rou Carmin 936.1.1.2. Caroten 946.1.1.3. Rou de vin 946.1.1.4. Colorani fungici 946.1.1.5. Colorani sintetici 95

6.1.2. Materiale pentru prepararea emulsiilor 956.1.2.1. Ulei de floarea soarelui 956.1.2.2. Ap deionizat 956.1.2.3. Emulgatori 95

6.1.3. Reactivi 976.2. Metode i mijloace de cercetare 98

6.2.1. Prepararea emulsiilor colorate 986.2.1.1. Prepararea soluiilor 986.2.1.2. Prepararea emulsiilor de referin 986.2.1.3. Colorarea emulsiilor 99

6.2.2. Metode de caracterizare a emulsiilor preparate 1036.2.3. Evaluarea solubilitii i stabilitii coloranilor iemulsiilor

103

6.2.3.1. Determinarea turbiditii i a indiceluirelativ de refracie

104

6.2.3.2. Msurarea indicelui de ecremare 1056.2.3.3. Determinarea indicelui activitiiemulgatoare

105

6.2.4. Determinarea pH-ului 1066.2.5. Determinarea potenialului zeta 1066.2.6. Determinarea parametrilor reologici ai emulsiilorcolorate

107

6.2.7. Sisteme pentru determinarea culorii 1096.2.7.1. Sistemul CIEXYZ 110

5

6.2.7.2. Sistemul de culoare CIELUV 1116.2.7.3. Sistemul de culoare CIELAB 1126.2.7.4. Sistemul de culoare CIELCH 1136.2.7.5. Sistemul Hunter 1136.2.7.6. Determinarea diferenelelor de culoare 1136.2.7.7. Corelaii ntre parametrii tricromatici 1146.2.7.8. Determinarea culorii utiliznd metodaComputer Vision

116

6.2.7.9. Atribute ale sistemelor de culoare: gradulde alb, indicele de rou, indicele de galben,capacitatea colorant

117

6.2.8. Determinarea indicatorilor chimici ai degradriioxidative

119

6.2.8.1. Determinarea indicelui de nesaturare 1196.2.8.2. Determinarea indicelui de peroxid 1196.2.8.3. Determinarea indicelui TBA 1196.2.8.4. Determinarea voltamogramelor ciclice 120

6.2.9. Analiza senzorial 1206.2.10. Prelucrarea statistic a rezultatelor 120

7. CERCETRI EXPERIMENTALE PRIVIND CARACTERISTICILECOLORANILOR ALIMENTARI UTILIZAI N EMULSII

123

7.1. Solubilitatea i stabilitatea coloranilor alimentari 1237.2. Puterea tinctorial i factorul de pant al coloranilor 1307.3. Sensibilitatea coloranilor la pH 1317.4. Stabilitatea termic a coloranilor 1327.5. Concluzii 133

8. CERCETRI EXPERIMENTALE PROPRII PRIVIND STABILITATEAEMULSIILOR COLORATE

135

8.1. Observarea vizual a emulsiilor preparate 1358.2. Observarea microscopic a emulsiilor preparate 1378.3. Determinarea conductanei i conductivitii emulsiilor 1388.4. Cercetri privind turbiditatea emulsiilor 1408.5. Efectul concentraiei emulgatorului asupra stabilitiiemulsiilor

145

8.6. Efectul raportului ulei/ap asupra stabilitii emulsiilor 1468.7. Efectul intensitii de agitare asupra stabilitii emulsiilor 1468.8. Efectul temperaturii asupra stabilitii emulsiilor 1478.9. Efectul timpului de agitare asupra stabilitii emulsiilor 1498.10. Cercetri privind indicele de ecremare 1508.11. Cercetri privind indicele activitii emulgatoare 155

8.11.1. Emulsii cu emulgatori neionici 1558.11.2. Emulsii stabilizate cu cazeinat de sodiu 157

8.12. Cercetri privind distribuia picturilor dup dimensiuni 1588.13. Potenialul electrocinetic i stabilitatea emulsiilor colorate 174

8.13.1. Potenialul electrocinetic al emulsiei incolore 1758.13.2. Potenialul electrocinetic al emulsiilor colorate 176

8.14. Efectul triei ionice asupra formrii i stabilitii emulsiilorcolorate

181

6

8.14.1. Tria ionic i dimensiunile picturilor de emulsie 1818.14.2. Corelaia dintre tria ionic i potenialul zeta alsuprafeei picturilor emulsiilor colorate i stabilizate cusurfactani neionici

186

8.15. Efectul pH-ului asupra stabilitii emulsiilor colorate 1898.15.1. Relaia dintre pH i stabilitatea la ecremare 1908.15.2. Influena pH-ului asupra distribuiei picturilor 1918.15.3. Potenialului electrocinetic al emulsiilor colorate nfuncie de pH

192

8.16. Concluzii cu privire la stabilitatea emulsiilor 1959. CARACTERIZAREA REOLOGIC A EMULSIILOR COLORATE 199

9.1. Studiul reologic al unor emulsii fr colorani 1999.2. Efectul zaharozei asupra proprietilor vscozimetrice aleemulsiilor U/A

203

9.3. Studiul vscozitii unor emulsii colorate 2059.4. Concluzii privind comportarea reologic a emulsiilor 206

10. EVALUAREA CULORII EMULSIILOR 20710.1. Evaluarea culorii unor colorani utilizai n emulsiilealimentare

207

10.1.1. Determinarea parametrilor cromatici pentru CarmineErka 895 a

207

10.1.2. Determinarea parametrilor cromatici pentrutartrazin

214

10.1.3. Determinarea parametrilor cromatici pentru coloraniifungici

217

10.2. Influena caracteristicilor picturilor asupra proprietilorfizico-chimice ale emulsiilor colorate

219

10.2.1. Efectul fraciei de volum asupra coordonatelor deculoare

220

10.2.2. Efectul diametrului picturilor asupra coordonatelorde culoare

226

10.2.3. Indicele de refracie relativ i coordonatele deculoare

227

10.3. Evaluarea cromatic n sisteme de culoare neuniforme iuniforme

229

10.3.1. Culoarea emulsiilor n sistemele RGB i CMY 22910.3.2. Culoarea emulsiilor n sistemul CIEXYZ 23110.3.3. Culoarea emulsiilor n sistemul CIELUV 23510.3.4. Culoarea emulsiilor n sistemele CIELAB i CIELCH 23810.3.5. Culoarea emulsiilor n sistemul Hunter 245

10.4. Relaia pH colorant n emulsii alimentare 24710.4.1. Efectul pH-ului asupra deplasrilor cromatice alecoloranilor

247

10.4.2. Efectul pH-ului asupra evoluiei caracteristicilorcromatice ale emulsiilor colorate

250

10.5. Concluzii 25611. STUDIUL INDICATORILOR CHIMICI AI DEGRADRII OXIDATIVEA EMULSIILOR

258

7

11.1. Evaluarea comparativ a activitii antioxidante a -carotenului, propilgalatului i ali posibili inhibitori ai peroxidriilipidelor

258

11.2. Evaluarea activitii antioxidante a unor colorani n emulsiilealimentare

260

11.2.1. Studiul activitii antioxidante prin determinarea IN,IP, TBA

260

11.2.2. Evaluarea activitii antioxidante a unor coloraniutiliznd metoda electrochimic

267

11.3. Concluzii 27112. CERCETRI STATISTICE PRIVIND EVOLUIA CULORIIEMULSIILOR

273

13. APLICAII ALE ANALIZEI TRICROMATICE PE SISTEMEALIMENTARE REALE

294

13.1. Studiul afinitii unor colorani alimentari fa de fraciilemajore ale laptelui

294

13.2. Efectul condiiilor de depozitare asupra evoluiei unorparametri fizico-chimici ai margarinei

300

13.3. Studiul corelaiei dintre culoarea produselor alimentare pebaz de coloizi naturali i formarea de acrilamid

306

13.4. Concluzii 30914. CONCLUZII GENERALE 311Bibliografie 316Anexe 324CV. List lucrri publicate 344

INTRODUCERE. ACTUALITATEA TEMEI CERCETATE

Industria alimentar are rolul de a produce alimente de calitatesuperioar sub aspectul inocuitii, valorii nutritive, nsuirilor senzoriale iestetice. Produsele alimentare sunt obinute astzi cu ajutorul tehnologiilor iprocedeelor moderne, iar cererea tot mai mare care se nregistreaz duce lasupraproducie i o ofert variat din partea productorilor de alimente. La oraactual, consumatorii prefer alimente care promoveaz o bun sntate, darcare, n acelai timp, trebuie s se potriveasc stilului lor de via (Brad, 1985).Produse, precum iaurtul, kefirul i laptele acidofil conin o serie de compui careprovin din laptele utilizat ca materie prim, dar se deosebesc sub aspectcantitativ i calitativ datorit transformrilor biochimice care au loc n timpulfermentaiei lactice.

Analiza senzorial a produselor alimentare ca laptele, produselelactate, budinci, umpluturi, glazuri, sufleuri de cofetrie, jeleuri, dressing-uri,sosuri, maioneze etc. este descris n standarde naionale i care concord nmare msur cu normele ISO i AOAC. O serie de aspecte legate de relaiiledintre calitile senzoriale, compoziia chimic i inocuitatea produseloralimentare, n opoziie cu pericolele de intoxicaie microbian, sunt tratate deStone i Seidl (1993), Doyl, Steinhart i Cochrane (1994) n cteva lucrri dereferin. n analiza senzorial se apreciaz aspectul (ncepnd de la ambalarei pn la stabilitate n vasul de prob), textura, definit de Walstra (2003) i

8

calitile aromatice (gust i miros prin detecie oral, nazal i retronazal). Deasemenea, se apreciaz culoarea (uniform sau neuniform, brun sau maronieetc.), contracia, puritatea vizibil, prezena materiilor strine, separarea de fazeetc. Conferirea culorii produsului alimentar necesit o abordare aparte. n afaracolorrii artificiale cu colorani compatibili, tratamentele termice, hidrotermice,chimice, microbiologice i altele pot conferi produselor culori repulsive careconduc la inapeten. Deci, culoarea alimentelor nu este o proprietate banal, ciuna intrinsec.

Asemenea tuturor aditivilor, coloranii sunt supui unei reglementristricte care prevede expertize ale caracteristicilor fizico-chimice, tehnologice itoxicologice. Pentru unii dintre ei a fost stabilit o doz zilnic admis ce nutrebuie depit. Analiza problemei coloranilor alimentari nu poate fi dectbinevenit n condiiile n care n prezent practic nu exist nici o reet care snu conin colorani, conservani, antioxidani, s.a.m.d.

Astfel, putem conchide c numeroase produse alimentare sunt sistemeheterogene sub form de: emulsii, geluri, spume, suspensii n compoziia croraintr diferite clase de compui: proteine, zaharuri, lipide, sruri etc. Studiulacestor sisteme se realizeaz ntr-un cadru multidisciplinar, n care un locimportant l ocup tiina coloizilor (David, 2000 i Dickinson, 1995).

OBIECTIVELE TIINIFICE ALE TEZEI

Tema tezei se nscrie n ansamblul cercetrilor realizate pe planmondial cu privire la dezvoltarea alimentelor cu beneficii pentru sntate. Temapropus este rezultatul apariiei n societatea contemporan a unei probleme deactualitate privind rolul alimentelor n asigurarea sntii omului i reducereariscurilor de mbolnvire. n ultimele decenii, n lume, s-au aplicat numeroaseprograme de cercetare referitoare la rolul alimentelor att n meninereasntii, ct i n reducerea riscului de mbolnvire. Totui, n literatura despecialitate exist puine lucrri tiinifice care au ca obiect de studiu impactulcoloranilor alimentari asupra alimentelor.

n acest context, lucrarea de fa i propune un studiu privindformularea i caracterizarea proprietilor funcionale ale emulsiilor alimentare,n general, i al celor cu coninut redus de grsime, n special. Obiectivele tezeiurmresc, pe de o parte, dezvoltarea cercetrilor fundamentale n domeniultiinei coloizilor cu privire la relaia dintre structura componentelor, mecanismulproceselor interfaciale i stabilitatea emulsiilor alimentare colorate, ca sistemecoloidale complexe i, pe de alta parte, aplicarea rezultatelor acestor cercetrin determinarea proprietailor fizico-chimice i organoleptice ale unor produsealimentare pe baz de emulsie.

Astfel, teza de doctorat intitulat Studiul interaciilor coloizilor naturalicu colorani alimentari abordeaz o tem de actualitate i anume, cercetareainteraciilor dintre componentele sistemelelor coloidale naturale i coloraniialimentari. Are drept scop general abordarea studiului culorii emulsiilor n funciede interaciile dintre fraciile majore ale acestora i coloranii alimentari subaciunea diverilor factori, precum i n funcie de natura emulsiilor:determinarea culorii emulsiilor diluate pe baza transmisiei luminii.

Activitatea de cercetare din teza de doctorat este orientat pe doudirecii:

9

(1) cercetare cu caracter fundamental, specific tiintei coloizilor, cuprivire la influena surfactanilor i a biopolimerilor asupra stabilitatii iproprietilor funcionale ale emulsiilor alimentare U/A, cu continut redus degrasime, urmrind:

prepararea i caracterizarea fizico-chimic a unor emulsii model, cuconinut redus de ulei vegetal, proteine, oligozaharide, surfactani neionici,colorani, antioxidani, sruri;

determinarea stabilitii emulsiilor, prin metoda indicelui de ecremarei metoda turbidimetric, precum i analiza dimensiunii i distribuiilor dupdimensiuni a picturilor de emulsie;

evaluarea influenei biopolimerilor asupra proprietilor funcionale aleemulsiilor alimentare, studiind capacitatea emulgatoare a proteinelor, stabilitateacinetic i agregativ a emulsiilor; n acest context s-a determinat suprafaainterfacial (SI), respectiv indicele activitii emulgatoare (IAE) n cazul unoremulsii cu i fr adaos de colorani alimentari; astfel, n prezentul studiu estecercetat influena proteinelor (cazeinatului de sodiu) sau adaosurilor dehidrocoloizi (guma arabic) asupra stabilitii electrocratice ale emulsiilorconinnd diferii colorani alimentari, precum i examinarea unor factori majoricare influeneaz adsorbia proteinelor la interfaa ulei-ap a emulsiilor; deasemenea, s-a determinat implicarea proteinelor, n interacaiune cu celelaltecomponente din sistem, n stabilitatea emulsiilor, urmrindu-se:

relaia: structur, pH, trie ionic i stabilitatea electrostatic, cudeterminarea potenialului electrocinetic zeta; relaia: structur, grad de adsorbie, interaciune cu celelalte componentei stabilitatea steric (fore sterice, fore de depleie);

studiul comparativ al efectului triei ionice asupra formrii i stabilitiiemulsiilor alimentare model colorate cu diferii colorani naturali i artificiali;efectele adugarii unor sruri n sistemele coloidale asupra stabilitii laecremare i floculare fiind puin cunoscute s-a urmrit elucidarea efectului trieiionice asupra formrii i stabilitii unor emulsii alimentare naturale colorate;

investigarea experimental a efectelelor unor diferite variabile deproces asupra stabilitii emulsiilor, care includ: natura i dozarea emulgatoruluii colorantului, raportul ulei/ap, viteza agitrii, frecvena de ultrasonare,temperatura i timpul de emulsionare, stabilitatea n timpul depozitrii etc.;

evidenierea caracteristicilor reologice ale unor emulsii alimentaremodel, folosind ca ageni de ngroare guma arabic i glicerina; efectultemperaturii i concentraiei de zaharoz asupra comportrii la curgere istabilitii emulsiilor alimentare;

studiul relaiei indicelui de refracie cu proprietile optice aleemulsiilor n absena i prezena coloranilor alimentari;

interaciunea coloranilor alimentari cu componentele din emulsii, nprocesul de colorare, evaluarea variaiei culorii emulsiei n funcie de factoriimajori ce influeneaz culoarea emulsiilor ulei - ap: structura chimica, pH,temperatur, dimensiunea picturilor de ulei, fracia volumic de ulei,concentraia de colorant, compoziia sistemului etc.; de asemenea, s-a cercetatinfluena variaiei pH-ului asupra culorii emulsiilor alimentare la folosirea a doicolorani naturali hidrofili: rou carmin (Carmin Erka) i un colorant fungic obinut

10

pe o cultur selecionat din fungul Epicoccum nigrum prin fermentaie n fazsolid;

stabilirea dinamicii coloranilor alimentari imobilizai n emulsii; studiul comportrii unor colorani alimentari sintetici (tartrazin i

indigotin) n sistemele coloidale alimentare; selectarea condiiilor optime pentru evaluarea culorii emulsiilor

alimentare folosind metoda Tristimulus Colorimetry, cu evaluarea coordonatelortricromatice n sisteme de culoare CIE (Comission International dEclairage International Commission on Illumination) i Hunter;

stabilirea corelaiilor dintre parametrii de culoare i fixarea relaiilordintre parametrii de culoare i componentele emulsiilor sau diveri factori demediu; de asemenea, s-au urmrit i corelaiile dintre msurtorile vizuale iinstrumentale;

implementarea metodei computer vision pentru evaluarea culorii in studiul coloizilor alimentari prin selectarea setrilor iniiale ale imaginiipreluate i procesarea digital a imaginii;

(2) cercetare cu caracter aplicativ, referitoare la studiul unor emulsiialimentare comerciale, cu coninut redus de grsime, urmrind:

evaluarea caracteristicilor funcionale ale unor alimente pe baz deemulsii, potrivit directivelor uniunii europene;

selectarea materiilor prime, aditivilor i ingredientelor acceptate delegislaia n vigoare, necesare formulrii emulsiilor folosite n prepararea unorproduse alimentare;

prepararea i analiza fizico-chimic a unor alimente hipocalorice pebaz de emulsii (lapte/preparate din lapte, margarine, maioneze); n acestcontext, s-au evaluat parametrii de culoare n conformitate cu sistemele deculoare CIE i Hunter i evoluia indicatorilor chimici ai degradrii oxidative aemulsiilor colorate;

influena unor parametri fizico-chimici asupra efectului antioxidant alunor carotinoide, respectiv -carotenului din unele produse alimentare de tipemulsii alimentare colorate; n paralel, s-a studiat efectul antioxidant alpropilgalatului i al tartrazinei n emulsiile alimentare;

Obiectivele propuse rspund din punct de vedere conceptual,preocuprilor existente n ar i strintate cu privire la ntelegerea ifundamentarea unor principii specifice tiinei coloizilor n general i a coloiziloralimentari, n special, respectiv la contribuia acestei tiinte n dezvoltareacercetrilor din domeniul preparrii alimentelor.

6. MATERIALE I METODE EXPERIMENTALE

6.1. Materiale

Materialele utilizate n cursul experimentelor i prezentate pe larg ntez sunt indicate succint n continuare: Carmin Erka type 895 a sau Cochineal, E 120/C.I. no. 75470 (Ringe &Kuhlmann, Germania); caroten, respectiv E 160.a/C.I. no. 40800 (Sigma-Aldrich Chemie GmbH,Germany);

11

Wine Red Instant Erka 748 (surs KUK Bucureti); Colorani fungici de origine natural, provenind din tulpina Epicoccum nigrumMIUG 2.15 (Departamentul de Bioinginerie, din cadrul Facultii de tiina iIngineria Alimentelor, Universitatea Dunrea de Jos din Galai); Acetia suntcolorani bogai n pigmeni flavonoidici (cap. 7 i anexele 4, 5). Coloranii aufost extrai att din miceliu, ct i din pulbere. Pulberea fungic brut a fostobinut prin fermentaie n sistem de stare solid (SSF), dup izolarea funguluiEpicoccum nigrum din aer i pregtirea culturii (mediu coninnd produse aleindustriei agroalimentare) n vederea biosintezei pigmentului, la ntuneric. Tartrazina (E 102; FD&C Yellow nr. 5), indigotina sau indigocarminul (E 132;FD&C Blue nr. 2) i eritrozina (E 127, IC 45430) (Sigma-Aldrich Chemie GmbH,Germany); Ulei de floarea soarelui (preluat de pe linia de producie a S.C. Prutul S.A.); Tween 60 - polyoxyethylen (20) sorbitan monostearat; Span 80 - sorbitan monooleat (Merck, Germany); Cazeinat de sodiu (Armor Proteins, France); Gum arabic (Vulgares-Senegal), pectin (Merck, Germany), GelatinRousselot 100 ps 30 (SKW Biosystems) zaharoz; Glicerin p.a. (Reactivul Bucureti); Ap deionizat, reactivi din clasa reactivilor analitici sau puri.

6.2. Metode i mijloace de cercetare

6.2.1. Prepararea emulsiilorn tabelul 6.5. sunt prezentate emulsii preparate.Tab. 6.5. Emulsii reprezentative ulei n ap i ap n ulei;

compoziie i condiii de obinere

Condiii deobinere

Nr.

Crt

.

Tip

em

uls

ie

Denum

ire

Ingrediente

Com

pozii

ag%

T* ,

0C

A**,

rpm

U**

* ,kH

zUlei floarea soarelui 5

Sol. Tween 60, 1% 51. U/A E1

Ap bidistilat 90Ulei floarea soarelui 5Sol. Span 80, 1 g% 52. A/U E2Ap bidistilat 90Ulei floarea soarelui 27Colorant fungic (CF1) 10Sol. Span 80, 1 g% 15

3. A/U E3

Ap bidistilat 48Ulei floarea soarelui 2,5Sol. Span 80, 1 g% 5Ap bidistilat 85Colorant fungic (CF2)(g%) 2,5

4. A/U E4

Sol. gum arabic 2 g% 5Ulei floarea soarelui 2,55. A/U E5Sol. Span 80, 1 g% 5

20 2

20

00

12

Ap bidistilat 85Carmin Erka 10-3 M 2,5Sol. gum arabic 2 g% 5Ulei floarea soarelui 5Sol. Tween 60 1 g% 5-caroten, g% 0,02

6. U/A E6

Ap bidistilat 89,98Ulei floarea soarelui 2,5Sol. Tween 60 1 g% 5Ap bidistilat 90

7. U/A E7

Carmin Erka 10-3 M 2,5Ulei floarea soarelui 10Tween 60 1% sol. 58. U/A E8Ap bidistilat 85Ulei floarea soarelui 30Tween 60 1% sol. 59. U/A E9Ap bidistilat 65Ulei floarea soarelui 60Sol. Tween 60 1 g% 510. U/A E10Ap bidistilat 35Ulei floarea soarelui 10Sol. Tween 60 1 g% 5-caroten 0,02

11. U/A E11

Ap bidistilat 84,98Ulei floarea soarelui 10Sol. Tween 60 1 g% 5

Colorant:(a) CF1

(b) CF2(c) Carmin Erka 10-3 M(d) Tartrazin 10-3 M

(a) 5(b) 5(c) 5(d) 5

12. U/A E12

Ap bidistilat 80Ulei floarea soarelui 10Tween 60 1% sol. 5-caroten 0,005

13. U/A E13

Ap bidistilat 84,995Ulei floarea soarelui 10Tween 60 1% sol. 5-caroten 0,01

14. U/A E14

Ap bidistilat 84,9Ulei floarea soarelui 10Tween 60 1% sol. 5-caroten 0,2

15. U/A E15

Ap bidistilat 84,8Ulei floarea soarelui 20Carmin Erka 10-3 M 10Cazeinat de sodiu 4,5NaCl 150 mM (w/v) 10

16. U/A E16

Ap bidistilat 55,5Ulei floarea soarelui 20Carmin Erka 10-3 M 10

17. U/A E17

Cazeinat de sodiu 3,5

35

13

NaCl 150 mM 10Ap bidistilat 56,5Ulei floarea soarelui 20Carmin Erka 10-3 M 10Cazeinat de sodiu 2,5NaCl 150 mM 10

18. U/A E18

Ap bidistilat 57,5Ulei floarea soarelui 20Carmin Erka 10-3 M 10Cazeinat de sodiu 1,5NaCl 150 mM 10

19. U/A E19

Ap bidistilat 58,5Ulei floarea soarelui 5Tween 60 1% sol. 5Colorant galben CF1 (m) 5

20. U/A E20

Ap bidistilat 85Ulei floarea soarelui 5Tween 60 1% sol 5Colorant fungic orange CF2 (m-miceliu)

521. U/A E21

Ap bidistilat 85Ulei floarea soarelui 5Tween 60 1% sol. 5Carmine Erka 10-3 M 5

22. U/A E22

Ap bidistilat 85

Ulei floarea soarelui 5

Tween 60 1% sol. 5Carmine Erka 10-3 M 2,5

23. U/A E23

Ap bidistilat 87,5Ulei floarea soarelui 5Tween 60 1% sol. 5Tartrazin 10-3 M 5

24. U/A E24

Ap bidistilat 85

20

2

20

00

Ulei floarea soarelui 5Carmin Erka 10-3 M 10Cazeinat de sodiu 2,5NaCl 150 mM 5

25. U/A E25

Ap bidistilat 77,5Ulei floarea soarelui 20Carmin Erka 10-3 M 10Cazeinat de sodiu 10NaCl 150 mM 10

26. U/A E26

Ap bidistilat 50Ulei floarea soarelui 20Cazeinat de sodiu 10NaCl 150 mM 10

27. U/A E27

Ap bidistilat 60Ulei floarea soarelui 5Cazeinat de sodiu 5Colorant CF1 sau CF2 5

28. U/A E28

Ap bidistilat 85

35

Ulei floarea soarelui 3029. U/A E29Ap bidistilat 68

202 00

14

Tween 60 2

E29 A 10E29 B 20E29 C

Gum arabic (pH = 5)30

Ulei floarea soarelui 49Ap bidistilat 49E30Tween 60 2

E30 A 10E30 B 20

30. U/A

E30 C

Gum arabic (pH = 5)30

Ulei floarea soarelui 68Ap bidistilat 30E31Tween 60 2E31 A 10E31 B 20E31 C

Gum arabic (pH = 5)30

E31 D Zaharoz 2E31 E Zaharoz 5

31. U/A

E31 F Zaharoz 10Ulei floarea soarelui 30Ap bidistilat 68E32Span 80 2

32. A/U

E32 A, B, C Gum arabic (pH = 5) 10/20/30

Ulei floarea soarelui 49Ap bidistilat 49E33Span 80 2

E33 A 10E33 B 20

33. A/U

E33 C

Gum arabic (pH = 5)30

Ulei floarea soarelui 68Ap bidistilat 30E34Span 80 2

E34 A 10E34 B 20

34. A/U

E34 C

Gum arabic (pH = 5)30

Ulei floarea soarelui 10Tween 60 1% 10Gelatin 1% 10Carmine Erka 10-3 M 10

35. U/A E35

Distilled water 60Ulei floarea soarelui 10Tween 60 1% 10Glicerin 5Carmine Erka 10-3 M 10

36. U/A E36

Distilled water 65Ulei floarea soarelui 20Cazeinat de sodiu 2,5-caroten 0,02Sol. gum arabic 2 g% 5

37. U/A E37

Ap bidistilat 72,48Ulei floarea soarelui 2038. U/A E38Cazeinat de sodiu 2,5

20

2

20

00

15

-caroten 0,01Ap bidistilat 77,48Ulei floarea soarelui 20Cazeinat de sodiu 2,5NaCl 150 mM 10

39. U/A E39

Ap bidistilat 67,5Ulei floarea soarelui 20Cazeinat de sodiu 2,5NaCl 150 mM 10

40. U/A E40

Sol. Carmin Erka 10-3 M 67,5Ulei floarea soarelui 20Cazeinat de sodiu 2,5NaCl 150 mM 10

41. U/A E41

Sol. Carmin Erka 210-3 M 67,5Ulei floarea soarelui 10Tween 60 1 g% 5Propilgalat, g% 0,01

42. U/A E42

Ap bidistilat 84,99Ulei floarea soarelui 10Tween 60, 1 g% 5Propilgalat 0,01-caroten 0,01

43. U/A E43

Ap bidistilat 84,98

*Temperatur; **Agitare; *** Ultrasonare (Transsonic T310 i Microson XL2000)

6.2.2. Caracterizarea emulsiilor preparate

Caracterizarea emulsiilor preparate s-a realizat prin: microscopieoptic, turbidimetrie, conductometrie. Emulsiile preparate au fost observate cuajutorul unui microscop optic (ZEISS, Germany), iar imaginile microscopice aufost transferate pentru analiz computerizat folosind o camer video (VP-L907,Samsung). Pentru determinarea turbiditii, a fost determinat transmitana,utilizndu-se un Spectrofotometru S 750 i (A.C.I.- Orssey-Paris, Frana).

Tipul emulsiei a fost identificat prin msurtori conductometrice(Conductivity Meter, Tip: OK 102, Budapest i un aparat staionarmultiparametru HI 255 Combined Meter pH/mV i EC/TDS/NaCl LV2, HANNA).

Dimensiunea, respectiv distribuia dimensiunii picturilor s-a determinatprin microscopie optic, utiliznd n acest sens un obiectiv gril - micrometru(Zeiss Microscope) i un instrument pentru difuzia luminii laser (Zetasizer nanoseries Nano-ZS- MALVERN, Instruments Ltd., United Kingdom). Toateexperienele au fost efectuate la temperatura camerei.

6.2.3. Evaluarea solubilitii i stabilitii coloranilor i emulsiilor

Determinarea turbiditii

Turbiditatea s-a calculat cu relaia (6.2):

)(cm,/100

%ln 1-L

T

(6.2)

unde:

16

- indicele de turbiditate; T - transmitana, citit la spectrofotometru; L -lungimea laturii cuvei spectrofotometrului, cm. Turbiditatea este msurat nuniti de turbiditate.

Msurarea indicelui de ecremare

Au fost msurate nlimea total a emulsiilor (HE) i nlimea stratuluide ser (HS). Extinderea ecremrii a fost caracterizat prin indicele de ecremare(IE), calculat cu relaia (6.3):

IE (%) = (HS/HE)100 (6.3)

Determinarea indicelui activitii emulgatoare

O modalitate de apreciere a stabilitii termodinamice a unei emulsiiconst n determinarea ariei interfaciale a emulsiei respective, acest lucruputndu-se realiza utiliznd msurtori turbidimetrice. Datele acestor msurtoristau la baza determinrii indicelui de activitate emulsionant (IAE) carefurnizeaz n final informaii asupra stabilitii emulsiilor alimentare.

SI i IAE se calculeaz cu relaiile (6.4) i (6.5):

SI = 2 w/[C(1-)] (6.4)

IAE = SI/w = 2 /[C(1-)] (6.5)

unde: w - masa de emulgator din fiecare prob; C - concentraia de emulgator(g/mL); - fracia volumic de ulei din emulsie.

6.2.5. Determinarea dimensiunii picturilor i potenialului zeta ()

Potenialul electrocinetic , care apare la grania de alunecare apicturii mpreun cu stratul fix n raport cu stratul difuz, s-a calculat conformrelaiei Helmholtz-Smoluchowski (6.8.a), iar mobilitatea electroforetic s-adeterminat din relaia acesteia cu potenialul zeta dat de legea lui Henry(6.8.b). Diametrele medii ale picturilor emulsiilor (volum/suprafa) s-audeterminat prin relaia (6.8.c), n care ni reprezint numrul picturilor dediametru di

0

E

u(a) )( aKfuE

(b)

iii

iii

dn

dn

d2

3

32(c) (6.8)

unde: uE - viteza de deplasare a picturilor - mobilitatea electroforetic; -viscozitatea mediului; - permitivitatea electric; 0 - permitivitatea vidului(8,8510

-2F/m); H - gradientul de potenial; K parametru care caracterizeaz

viteza de scdere a potenialului i care este influenat de compoziia ionic aelectrolitului, constanta dielectric i temperatur; a raza picturii. f(Ka) funcie care poate fi exprimat prin relaia lui Ohshima: f(Ka) = 1 + 1/{2[1+(2,5/Ka[1 + 2exp(-Ka)])]

3.

n studiile prezente, am determinat dimensiunile picturilor (d32 diametrul volum-suprafa, relaia (6.8.c)) i potenialul electrocinetic cu ajutorulaparatului ZetaSizer nano series Nano-ZS- MALVERN, Instruments Ltd.,United Kingdom n laboratoarele Institutului de Chimie Fizic I.G. Murgulescu,Bucureti.

17

6.2.6. Determinarea parametrilor reologici ai emulsiilor colorate

n reologie, fora pe unitatea de arie este numit tensiune de forfecare(tangenial) (notat, n general, cu ), iar gradientul vitezei de curgere, rat

(vitez) de forfecare (notat cu .), 1/s; pentru determinarea acestora s-a folosit

ecuaia lui Newton:

dx

dv in

k

(6.10)

unde n este indicele de curgere care exprim caracterul nenewtonian alfluidului, iar k indicele de consisten.

Vscozitatea aparent a fost msurat, n cadrul laboratoarelorFacultii de tiina i Ingineria Alimentelor (FSIA) din Galai, cu unvscozimetru Brookfield, model DV-E VISCOMETER (Brookfield EngineeringLaboratories, Stoughton, Mass. USA), iar pentru extinderea domeniului minim (1cP) s-a folosind un adaptor pentru probe cu vscozitate sczut (UL Adapter).Viteza de rotaie a fost variat de la 0,3 pn la 100 rot/min, conform minimuluii maximului corespunztor domeniului scalei, folosind corpul rotitor cilindricnr.3. Tensiunea de forfecare exact i viteza de forfecare nu au putut fi obinutedatorit funciilor limitate ale aparatului. Pentru controlul temperaturii de lucru s-a folosit o baie de ap termostatic. De asemenea, s-a utilizat ireovscozimetrul VISCO STAR R, FUNGILAB S.A., Spania, echipat cu unadaptor pentru probe cu vscozitate sczut (LCP), pentru care s-a lucrat cucorpul rotitor nr. 2. n acest caz, viteza de forfecare se calculeaz n funcie deviteza de rotaie cu relaia:

Nk

(6.17)

unde, n cazul de fa, pentru corpul rotitor nr. 2, factorul de multiplicare furnizatde ctre productor este k = 1,2236, iar N reprezint viteza de rotaie (rpm).

6.2.7. Sisteme pentru determinarea culorii

Proprietile de culoare ale emulsiilor au fost studiate utiliznd metodaTristimulus Colorimetry. Utilizarea acstei metode ofer o msurare obiectiv aculorii emulsiilor alimentare datorit faptului c este bazat pe determinri nspectrul vizibil i permite obinerea unor imagini cromatice reale. Colorimetriatricromatic, care red coordonatele tricromatice, este o metod rapid i relativuor de aplicat, folosit pentru msurarea culorii multor alimente. n vedereaobinerii valorilor tricromatice, au fost aplicate recomandrile fcute de CIE(Comisia Internaional de Iluminare) sistemul CIE 1931, 1964 (x,y), (CIEXYZ),CIE 1976 (L*a*b*), (CIELAB), CIE 1986 i CIE 1995, folosind ca referin tipulde iluminant C sau D65 i ca solvent de referin apa bidistilat. Determinareatransmitanelor emulsiilor diluate s-a realizat cu ajutorul unui Spectrofotometru S750 i (A.C.I.- Orssey-Paris, Frana).

Proporia culorilor primare s-a determinat prin relaiile:

ZYX

Xx

ZYX

Yy

ZYX

Zz

(6.20)

18

n care x, y i z sunt coordonatele tricromatice.Valorile tristimulare s-au obinut, n cazul emulsiilor diluate, prin

determinarea transmitanei conform relaiilor (6.22):X = 0,21T445 + 0,35T550 + 0,42T625

Y = 0,17T445 + 0,63T550 + 0,20T625

Z = 0,94T445 + 0,24T495

(6.22)

unde T este transmitana msurat cu spectrofotometrul UV VIS S 750 i,atunci cnd este 445, 495, 550 i 625 nm.

Puritatea de excitaie i lungimea de und dominant, d au fostcalculate din diagrama cromaticitii.

Exprimarea mrimilor L*,

u*i v

*(CIE1976 (L

*u

*v

*)), s-a realizat prin

relaiile:L

*= 116(Y/Yn)

1/3 16, pentru Y/Yn> 0,008856 (a)

u*= 13L

*(u u0) (b) v

*= 13L

*(v v0) (c)

(6.25)

unde L* este luminozitatea, iar valorile mrimilor u, v, u0 i v0 sunt date derelaiile:

3122

4

315

4

yx

x

ZYX

Xu

3122

9

315

9

yx

y

ZYX

Yv

nnn

n

ZYX

Xu

315

40

nnn

n

ZYX

Yv

315

90

(6.26)

n expresiile (6.26) valorile mrimilor Xn, Yn i Zn sunt valoriletricromatice pentru iluminantul standard, cum este iluminantul standard C/2

o(Xn

= 98,074, Yn = 100 i Zn = 118,232) sau D65/10o

(Xn = 94,811; Yn = 100 i Zn =107,304), iar coordonatele u i v sunt rezultatul transformrii simplificate nvederea percepiei mai uniforme a spaiului de culoare, conform recomadrilorCIE.

Saturaia, s*uv este un parametru definit doar n spaiul CIELUV:s*uv = 13 [(u u0)

2+ (v - v0)

2]1/2 (6.27)

Ecuaiile care definesc sistemul de culoare CIELAB sunt:L* = 116(Y/Yn)

1/3- 16 (6.31)

a* = 500[(X/Xn)1/3

- (Y/Yn)1/3

] (6.32)

b* = 200[(Y/Yn)1/3

- (Z/Zn)1/3

] (6.33)

pentru (X/Xn) > 0,008856; (Y/Yn) > 0,008856; (Z/Zn) > 0,008856; X, Y , i Z auaceeai semnificaie de la sistemul CIEXZY, iar Xn, Yn i Zn sunt componentelestandardului de alb al aparatului pentru iluminantul specificat (valoriletristimulare ale iluminantului), cum ar fi, de exemplu, pentru iluminantul standardC (valori aproximative: Xn = 98; Yn = 100 i Zn = 118).

Pentru spaiul de culoare CIELCH valorile nuanei i cromei suntobinute prin transformarea coordonatelor carteziene a* i b* n coodonatepolare conform relaiilor:

*

*arctan

a

bhab

(6.39) 22* *)(*)( baCab (6.40)

Sistemul CIELCH a fost conceput pentru a identifica componenteleculorii n termeni corelai cu nuana perceput, croma i luminozitatea.

19

Diferena de culoare E*ab, att pentru spaiul CIELUV ct i pentruspaiul CIELAB, s-a determinat conform relaiilor (6.43) i (6.44) sau (6.45):

E*uv = [(L*)2

+ (u*)2

+ (v*)2]1/2 (6.43)

E*ab = [(L*)2

+ (a*)2

+ (b*)2]1/2

sauE

*ab = [(L

*)2

+ (C*ab)

2+ (H

*ab)

2]1/2

(6.44)(6.45)

n ambele cazuri pentru diferenele de luminozitate, grad de rou, gradde galben, crom i nuan, se folosesc relaiile:

L*= L

*1 L

*0; a

*= a*1 a*0; b

*= b*1 b*0;

C*ab = C

*ab, 1 - C

*ab, 0; hab = hab, 1 - hab, 0

(6.46)

(6.47)unde indicii 0 i 1 reprezint proba de referin (iniial) i, respectiv final.

Corelaia dintre valorile Hunter i unitile C.I.E. XYZ este dat deecuaiile (6.55.a), iar conversia coomponentelor tricromatice X, Y, Z ncoordonate Hunter L, a, b s-a fcut, n funcie de coeficienii cromatici ai tipuluide iluminant (tabelul 6.6), cu ajutorul relaiilor (6.55.b):

nY

YL 100

;

n

nna

YY

YYXXka

/

// ;

n

nnb

YY

ZZYYkb

/

//(6.55.b)

unde Xn, Yn (= 100) i Zn sunt valorile coordonatelor sursei de iluminare, iar ka ikb sunt coeficienii cromatici ai iluminantului.

Pe baza valorilor coordonatelor tricromatice, gradul de alb (W) secalculeaz cu relaiile propuse de diveri autori (illuminant C):

WTA = 3,388 Z 3 Y i WTA = 3,676 Z 3 Y (illuminant D65) (6.65)

YYZWHU /)11787,17( (6.66)

YYXZWST /)55,6455,53787,17( (6.67)

XZYWBE 831,3108,3 (6.68)unde: relaia (6.65) definete gradul de alb dup Taube fa de doi iluminani: Ci D65; (6.66) este relaia lui Hunter (indicele HU l difereniaz; este cea maifolosit relaie att pentru standardul CIE/1931, ct i pentru iluminantul Cstandardizat de CIE); (6.67) este relaia lui Stensy, cu aplicaii similare ecuaieilui Hunter, iar relaia (6.68) este relaia propus de Berger.

n cazul utilizrii metodei Computer Vision pentru determinareaculorii, imaginile au fost realizate cu o camer digital (Hewlett-Packard modelR507) la rezoluie maxim (204861536 pixeli). Aceasta a fost conectat, nvederea transferului imaginilor, printr-un port USB la un computer Pentium IV,1200 MHz. Pentru interpretarea culorii imaginilor am folosit softul programuluiMATLAB, versiunea 7.1. n acest scop, am utilizat un cod asociat programuluipentru msurarea culorii i un cod pentru segmentarea culorii, prezentate nanexa 3.

6.2.8. Determinarea indicatorilor chimici ai degradrii oxidative

n vederea determinrii indicatorilor chimici ai degradrii oxidative aalimentelor bogate n grsimi nesaturate (autooxidare, peroxidare, rncezire,etc.) cercetrile experimentale s-au efectuat dup metode standard. Astfel,peroxidarea lipidelor a fost determinat prin msurarea valorilor indicelui de

20

peroxid (I.P.) i a gradului de nesaturare (I.N.). Formarea peroxizilor n timpulperoxidrii lipidelor a fost exprimat prin indicele de peroxid (I.P.), folosindreacia cu KI urmat de titrarea cu Na2S2O3. Acidul 2-tiobarbituric (TBA) estereactiv specific pentru malondialdehida (MDA) ce se formeaz n grsimi ialimente cu coninut ridicat de grsime, prin autooxidare, rncezire, foto- itermodistrucie etc.

Experimentele voltametrice ciclice au fost realizate utiliznd un sistemconvenional format din trei electrozi, constnd dintr-un electrod de lucru dinsticla, un electrod auxiliar de platin i un electrod de referin Ag/AgCl.Voltamogramele ciclice au fost realizate cu ajutorul sistem de AnalizElectrochimic Model 270 la o vitez de scanare de 100 mV/s.

6.2.10. Prelucrarea statistic a rezultatelor

Pentru calculul descriptorilor statistici i a coeficienilor de corelaiedintre diverse variabile (pentru nivelul semnificativ p < 0,05), determinate prinutilizarea metodei Tristimulus Colorimetry, ct i pentru analiza distribuiilor iregresiilor am utilizat n acest scop programele SPSS versiunea 8 i Statisticaversiunea 6.

7. CERCETRI EXPERIMENTALE PRIVIND CARACTERISTICILECOLORANILOR ALIMENTARI UTILIZAI N EMULSII

n vederea obinerii unor emulsii colorate au fost utilizai att coloranialimentari hidrofili, ct i lipofili. De asemenea, au fost folosii colorani alimentarinaturali, dar i sintetici. Mecanismul solubilizrii i stabilizrii coloraniloralimentari constituie un domeniu de actualitate datorit numeroilor factori carel pot determina i modifica (El-Galeel, 2002).

Cercetarea coloranilor n interacie cu componentele majore alealimentelor, ap, proteine, lipide i zaharuri, permite estimri calitative icantitative asupra eficienei acestora. Informaii asupra funciunilor colorantului,a reactivitii fa de suport (cum sunt proteinele prezente n emulsia alimentar)au fost obinute prin teste fizico chimice referitoare la solubilitatea n ap recei cald sau n diveri solveni.

Trasarea curbelor E = f(C) pentru soluiile apoase de coloranialimentari a permis obinerea informaiilor necesare studiului solubilitiiacestora. Verificarea respectrii legii Lambert-Beer pentru soluiile apoase decolorani hidrosolubili i n n-hexan sau acetat de etil pentru cei liposolubili,folosite pentru obinerea emulsiilor model colorate, a artat c acetia pot fianalizai cantitativ prin metod spectrofotometric.

Fig. 7.1. a i b prezint, spre exemplificare, dreptele dependeneiextinciei de concentraie pentru coloranii nscrii pe fiecare grafic.

Pentru caracterizarea difuziei la echilibru a coloranilor n sistemelepolifazice s-a folosit extracia cu solvent (acetat de etil, n-hexan, cloroform, eteretc.). Concentraia coloranilor extrai se determin din curbele de calibraresimilare celor din fig. 7.1.

21

max = 513 nm

Wine RedE

1,2

1,0

0,8

0,6

0,18 0,22 0,26 0,30 0,34

Concentraie molar x 103

0,18

0,16

0,14

0,12

lmax = 515 nm

Carmine Erka 895.a

Concentraie molar x 1030,18 0,22 0,26 0,30 0,34

E

(a) (b)Fig. 7.1. Variaia extinciei n funcie de concentraia coloranilor Wine Red i

Carmine Erka la valoarea max de pe grafice.

Pentru c Wine Red i Carmine Erka nu sunt substane unitare, s-aurefcut curbele de calibrare pentru extractele n solveni organici, nainte i dupdeshidratare pe Na2SO4 anh. i n acest caz s-a remarcat liniaritatea funciei E= f(C), dar pentru a stabili dac n extract se regsete acelai colorant sau altespecii moleculare s-au stabilit maximele de absorbie funcie de (fig. 7.2). nfelul acesta s-a stabilit c din Wine Red se extrage doar -carotenul (similitudinespectral cu reactivul pur), iar Carmine Red nu difuzeaz n masa organicnepolar. Figura 7.2 arat c acetatul de etil este un solvent mai eficient pentruextracia colorantului lipofil, dar cu afinitate redus, de exemplu, pentru grsimilelaptelui, de aceea, n acest caz, n cursul experimentelor ( 13), solventul deextracie de referin a rmas n-hexanul.

400 420 440 460 480Lungimea de und, nm

0,20

0,15

0,10

E Wine Red n acetat de etil i hexan

Fig. 7.2. Stabilirea maximului deabsorbie pentru extractul organicdin soluia apoas 10-3 M de WineRed cu: acetat de etil i repectiv,n-hexan la 25oC (dup uscare pesulfat de sodiu anhidru).

Relaia cantitativ dintre concentraia de colorant extras i volumul desolvent organic se deduce din fig. 7.3. a i b, care evideniaz saturaia n-hexanului (b) n -caroten la maximul corespunztor raportului volumic 1,5/1 ilipsa de afinitate fa de coenil (colorani 10

-3M). Acetatul de etil (fig. 7.3. a)

are afinitate mai mare fa de coenil pe care o extrage la echilibru derepartiie ce se deplaseaz liniar spre dreapta, pe msura creterii raportuluivolumic solvent/soluie de colorant 10

-3M pn la cca 3,5/1, care devine limit

de saturaie.Pentru studiul vitezei de difuzie a colorantului n grsimi este mai

recomandat n-hexanul, iar pentru msurtori de coeficieni de repartiie estepreferabil acetatul de etil cu funciune esteric similar grsimilor.

Valoarea max la probele de emulsii cu colorani alimentari se meninen jurul valorii lungimii de und dominante a colorantului imobilizat n faza ncare acesta este solubil, ceea ce denot o bun distribuie n faza respectiv aemulsiei.

22

0 0,5 1,0 1,5 2,0

0,56

0,55

0,54

0,53

Carmine Erka 895.a

Raport volumic: ml solvent/ ml colorant 10-3 M

E Wine Red;

0,6

0,8

E Wine Red; Carmine Erka 895.a

max = 513 nm

0,7

0 0,5 1,0 1,5 2,0Raport volumic: ml solvent/ ml colorant 10-3 M

(a) (b)

Fig. 7.3. Eficiena extraciei coloranilor din soluii apoase 10-3 M cu:acetat de etil (a) i n-hexan (b)

n figurile 7.1. 7.7 sunt prezentate spectrele de absorbie alecoloranilor utilizai la prepararea emulsiilor colorate, pentru concentraia decolorani utilizat n acest studiu ( 10, 12).

Fig. 7.1. Spectrul de absorbie al colorantului Carmin Erka type 895 a 10-3M. Spectrularat un maxim de absorbie pentru Cochineal, E120 la 515 nm

Fig.7.5. Spectrul de absorbie n UV-VIS a extractului n etanol absolut din pulberefungic brut obinut prin fermentaie n sistem SSF: 0,05 g pulbere+10 ml etanol

absolut; spectrul colorantului fungic galben arat un maxim de absorbie laaproximativ 429 nm

23

De asemenea, au fost determinate lungimea de und caracteristic,factorul de pant (f = ci/Ei, unde ci este concentraia colorantului (%), iar E-extincia) i, deci, i puterea tictorial a fiecrui tip de colorant.

Variaia culorii funcie de pH este o caracteristic important a multorcolorani alimentari naturali i sintetici. Pentru aceasta, s-a urmrit modificareaextinciei soluiilor apoase de colorani, naturali i sintetici, coninnd tamponacid citric-fosfat disodic. n figura 7.11 sunt prezentate rezultatele experimentalepe care le-am obinut privind variaia extinciei funcie de pH n cazul Wine Redpentru diverse concentraii molare.

4 5 6 7 8

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

E

pH

Fig. 7.11. Modificarea extincieisoluiilor apoase de Wine Red n

funcie de pH pentruurmtoarele concentraii: - 10-3

M, - 10-2 M i - 510-2 M

Date similare s-au obinut i pentru tartrazin, indigotin, eritrozin iCarmine Erka 895. De aici s-a tras concluzia c aceti colorani sunt stabili pnla pH 8,5, iar micile modificri de extincie n apropierea pH-ului 7,5 la Wine Redse datoreaz probabil unor combinaii colorate din caramelul matrice.

7.5. Concluzii

Determinrile spectrale n domeniul UV-VIS n soluii model decolorani alimentari au furnizat cele mai importante informaii referitoare lastructura, puritatea, solubilitatea, coeficientul de repartiie la extracie cu solveniorganici (acetat de etil, cloroform, n-hexan etc.), stabilitatea acestora n soluieapoas n funcie de pH i de tratamentele termice etc.

Analiza spectrofotometric a evideniat lungimea de undcorespunztoare maximului de absorbie specific fiecrui colorant utilizat. Aufost analizate spectrele de absorbie ale soluiilor de colorani cu diferiteconcentraii de colorant. n vederea comparrii influenei caracteristicilorpicturilor unor emulsii, care conin diferii colorani, asupra parametrilorcromatici (cap. 10) a fost necesar determinarea concentraiei optime acolorantului utilizat. S-au folosit concentraiile de colorant care au dat cele maibune corelaii (r > 0,9, 12).

Soluiile apoase de colorani hidrofili cercetai respect legea Lambert-Beer pe domeniul de concentraie 10

-3 0,510

-2M, semn c solubilitatea lor

este corespunztoare, chiar la pH apropiat de neutru. n pH slab bazic, roulcarmin prezint solubilitate bun n soluie amoniacal, cnd prin ionizare areloc deplasare batocrom de la max= 495 nm la 518 nm, spre deosebire de

24

Carmine Erka cu max= 515 nm (deplasarea hipsocrom se poate datoramodificrilor structurale induse de pretratamentele roului carmin destinatproduselor lactate acide, ca de exemplu, deplasarea echilibrului oxociclic dinpoziia 7). n domeniul de pH al emulsiilor alimentare (pH = 4 8), nu au locmodificri semnificative de culoare, aa cum se va observa din studiulparametrilor cromatici din cap. 8, 9 i 10.

Wine Red Instant (max= 513 nm ) este un amestec de -caroten icarmin (rou de coenil sau Chochineal). n spectrul UV-VIS al -carotenului nciclohexan i n-hexan se remarc banda larg de la 452 456 nm datoritprezenei simultane a amestecurilor de izomeri cis-trans n amestec cu all-trans.Roul de coenil prezint aceleai benzi ca i Carmin Erka tip 895. Prinliofilizare cu maltodextrine rezult nanocapsule instant, stabile tinctorial lavariaii mici de pH i temperatur. Colorantul imit roul de vin, respectiv,malvidina n amestec cu cianidina. Extracia cu solvent organic foarte slab polar(acetat de etil) i nepolar (n-hexan), difereniaz net cei doi colorani (fig. 7.11),ceea ce confirm caracterul de colorant lipofil al -carotenului (distribuitpreferenial n faza uleioas sau cu afinitate pentru interacii hidrofobe cucatenele proteice ale cazeinatului de sodiu i glicoproteice ale gumei arabice).

Coloranii sintetici prezint spectre caracteristice substanelor de naltpuritate. De exemplu, tartrazina are un maxim perfect conturat, fr benzisuplimentare, la max= 426 nm, eritrozina la 527 nm i indigotina la 610 nm(soluii 10

-3M n ap). Extractibilitatea n acetat de etil crete de la indigotin la

tartrazin i eritrozin. Aceeai ordine se menine la scderea pH-ului de la 7,5la 4,0.

Spectrele UV-VIS ale celor dou fracii ale colorantului fungic (separateprin eluie cromatografic, CF1 i CF2) evideniaz prezena unui amestec desubstane bogate n grupe cromofore (benzi multiple i intense la > 380 nmspre deosebire de Carmin Erka la care cromoforul chinonic este dominant njurul lui = 480 nm, sextetul aromatic al inelelor fenolice apare la < 280 nm).Eluiile cu eter de petrol, acetat de etil, aceton, metanol etc., nu separ fraciistrict unitare, fapt confirmat de plasarea absorbanelor n spectrele UV-VIS.Totui, pentru colorantul CF1 s-a stabilit lungime de und caracteristic (c) la434 nm i pentru CF2 la 488 nm. Prin alte metode ((anexa 4), s-a confirmatprezena cromoforilor chinonici, calconici i polienici. n soluii model, acestefracii, ca i extractul brut, au comportarea unor colorani stabili n timp latemperatura camerei, puin sensibili la modificarea pH-ului (E = 0,018 pentrupH de la 4 la 8,0 n concentraie 10 mg/1000 ml soluie).

Factorul de pant, f (f = Ci/DOi) arat variaia densitii optice la c pemsura creterii concentraiei (Ci), n procente masice, a colorantului. Cu ctfactorul de pant este mai mic, cu att colorantul este mai sensibil la cretereaconcentraiei. Astfel, colorantul fungic CF2 i acidul carminic pur sunt cel maipuin afectai prin f, iar tartrazina i CF1, cei mai sensibili la cretereaconcentraiei. Puterea tinctorial (PT) ofer aceleai informaii ca i f, numai cse folosesc msurtori la lungimea de und dominant (n sisteme model d c), iar PT= DO(d)F (unde, F este factorul de diluie). Aceasta nseamn c pemsur ce PT crete, capacitatea tinctorial se amplific. Ordinea este aceeaica i pentru f, cu observaia c puterea coloristic a colorantului din miceliu

25

fungic (143,67 uniti de culoare) este superioar celei din pulbere (3,27 unitide culoare).

8. CERCETRI EXPERIMENTALE PROPRII PRIVIND STABILITATEAEMULSIILOR COLORATE

8.1. Observarea vizual a emulsiilor preparate

Aspectul emulsiilor preparate a fost studiat n primul rnd vizual. Pentruexemplificare, n figura 8.1. sunt prezentate emulsii preparate n conformitate cumetodele prezentate n 6. Emulsiile preparate au un aspect tulbure, omogencolorat (n funcie de tipul emulsiei obinute i de concentraia colorantuluiutilizat), lptos ca urmare a difuziei luminii, fapt pus pe seama dimensiunilormari ale globulelor. Timp de o or nu s-a semnalat nicio modificare a turbiditiii distribuiei mrimii picturilor probelor.

Fig. 8.1. Aspectul vizual al unor exemple de emulsii studiate: emulsii simple iemulsii colorate cu diferii colorani alimentari, la diferite rapoarte ulei-ap-colorant;colorani: fungic (1), rou carmin (2), -caroten (3), tartrazin (4)

8. 2. Observarea microscopic a emulsiilor preparate

Aspectul microscopic al emulsiilor preparate conform 6 esteprezentat n figura 8.2 i anexa 6.

(a) (b)

(3) (2)(4) (1)

26

(c) (d)

(e) (f)

Fig. 8.2. Fotomicrografii ale emulsiilor secundare: (a) Emulsie cu 10% Tween 60, 1%i 5% rou carmin 10-3M, la 24 ore dup preparare; (b) aceeai emulsie cu 10%

Tween 60, 1% i 5% rou carmin 10-3M, dup 3 sptmni de depozitare latemperatura camerei; (c) Emulsie cu 2,5% cazeinat de sodiu i 0,02% -caroten, la24 ore dup preparare; (d) aceeai emulsie cu 2,5% cazeinat de sodiu i 0,02% -caroten, dup 3 sptmni de depozitare la temperatura camerei; (e) i (f) emulsiisecundare rezultate din emulsiile de la punctele (c) i (d), la 24 ore de la preparare

8.3. Determinarea conductanei i conductivitii emulsiilor

Valorile conductanelor determinate n vederea confirmrii tipului deemulsie preparat sunt prezentate n tabelul 8.1.

Tabelul 8.1. Exemple de conductiviti n cazul unor emulsii

Proba Emulgator ColorantConductana,

STip emulsie

E1 Tween 60 - 110 U/AE2 Span 80 - 25 A/UE4 Span 80 CF2 35 A/UE5 Span 80 Carmin Erka 28 A/UE6 Tween 60 -caroten 56 U/A

E7 Tween 60 Carmin Erka 120 U/AE8 Tween 60 - 60 U/AE22 Tween 60 Carmin Erka 59 U/AE35 Tween 60 Carmin Erka 102 U/A

Modul n care fracia volumic a fazei interne a emulsiilor influeneazconductivitatea fa de temperatur este artat n figurile 8.3 8.5.

27

10 20 30 40 50 60

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

105

110

115

Co

ndu

ctivita

teaS

/cm

Temperatura, 0C

Fig. 8.3. Variaia conductivitii cutemperatura n funcie de fraciavolumic a fazei uleioase pentruemulsiile directe primarestabilizate cu Tween 60 (1 g%)(E8, E9, E10) la 24 ore duppreparare

8.4. Cercetri privind turbiditatea emulsiilor

Studiul stabilitii n timp a unor emulsii a fost realizat prin citireaextinciei, respectiv transmitanei, la Spectrofotometrul S 750 i (A.C.I.- Orssey-Paris, Frana) pentru determinarea turbiditii, urmrindu-se modificareaacesteia la lungimea de und maxim, max. Turbiditatea s-a calculat cu relaia6.2. Pentru aceasta, aproximativ 2 mL prob de emulsie diluat (1:100, v/v) aufost introdui n cuve spectrofotometrice de sticl cu capac, avnd lungimealaturii cuvei spectrofotometrului de 1 cm, i care au fost depozitate latemperatura camerei (circa 20

0C) timp de 9 zile.

Din graficul prezentat n figura 8.7, se observ o reducere important astabilitii emulsiilor E1, E12 i E6 chiar din prima zi de pstrare. Totui, se poateobserva o descretere mai uoar a stabilitii emulsiilor dup aproximativ 144de ore de la formarea emulsiilor.

Din fig. 8.7 se observ c pentru concentraii mai reduse de gumarabic (5%) turbiditatea emulsiei studiate scade n primele cinci zile duppreparare, dup care se stabilizeaz. Totui, se remarc o turbiditate mairidicat dect n cazul emulsiei colorate cu Carmin Erka.

0 50 100 150 200 250

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

Turb

iditate

,cm

-1

Timp, ore

Emulsia E12

Emulsia E6

Emulsia E1

(a)

20 40 60 80 100 120 140 160 180

0,150

0,175

0,200

0,225

0,250

0,275

0,300

0,325

0,350

0,375

0,400

0,425

0,450

0,475

Timp, ore

Tu

rbid

itate

,cm

-1

(b)

28

0 50 100 150 200 250 300 350

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

Tu

rbid

itate

,cm

-1

Timp, ore

Emulsia E4

Emulsia E5

(c)

Fig. 8.7. Graficele variaiei stabilitiin timp a emulsiilor cu i fr adaosde colorant: (a) studiu comparativntre emulsia fr colorant (E1) i

emulsiile colorate E6 (-caroten) iE12 (CF1); (b) E2; (c) studiu

comparativ ntre emulsiile coloratecu colorantul fungic (E4) i coenil

(E5)

8.5. Efectul concentraiei emulgatorului asupra stabilitiiemulsiilor

Determinarea concentraiei optime a emulgatorului introdus n emulsieeste foarte important pentru stabilitatea emulsiilor.

Figura 8.9. arat c volumul relativ al emulsiilor baz (de tipul E1) acrescut pe msur ce concentraia emulgatorului (Tween 60) a crescut de la0,5% la 1%. Pe msur ce concentraia acestuia a continuat s creasc,stabilitatea emulsiei a scazut. Acest lucru a avut loc deoarece atunci cndconcentraia emulgatorului este mic, emulsia devine instabil, datoritaglomerrii picturilor de ulei de floarea soarelui; cnd concentraiileemulgatorului devin relativ ridicate, instabilitatea emulsiilor se produce carezultat al coalescenei rapide ( 2). Rezultatele obinute au fostnesatisfctoare n cazul concentraiilor de 1,5 i 2% emulgator. Rezultatesimilare au fost obinute i n cazul emulsiilor stabilizate cu Span 80 (de tipulE2). Se observ c exist un interval al concentraiei emulgatorului utilizat nafara cruia stabilitatea emulsiei scade rapid.

Astfel, n cazul emulsiilor studiate, concentraia optim de emulgator afost de 1% pentru cei doi emulgatori utilizai: Tween 60 i Span 80. nexperimentele ulterioare s-a utilizat aceasta concentraie pentru emulgatoriineionici.

70

75

80

85

90

95

100

Vo

lum

ul

rela

tiv

(%)

0 1 4 8 24 48Timp (ore)

0,50%

1%

1,50%

2%

Fig. 8.8. Efectul concentraieiemulgatorului (Tween 60)

asupra emulsificrii;concentraiile procentuale aleemulgatorului sunt prezentate

n legend

29

8.6. Efectul raportului ulei/ap asupra stabilitii emulsiilor

n figura 8.9 sunt prezentate rezultatele experimentale referitoare laefectul raportului ulei/ap asupra stabilitii emulsiilor primare (de tipul E1), prinvariaia volumului relativ al emulsiei. Experimentul a fost realizat pentru oconcentraie de Tween 60 de 1%. Cnd raportul ulei/ap a sczut progresiv dela 0,6 la 0,03 volumul relativ al emulsiei a crescut considerabil. Dup 24 orevolumul relativ al emulsiei a fost de 78% la un raport de 0,6.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Vo

lum

ul

rela

tiv

(%)

0 1 4 8 24 48

Timp (ore)

0,03

0,06

0,3

0,6

Fig. 8.9. Efectul raportului ulei/ap asupra emulsificrii; raportul mu/ma este artat nlegend

8.10. Cercetri privind indicele de ecremare

Proprietile fizico-chimice ale unei emulsii sunt influenate de naturaemulgatorului i interaciunile acestuia la interfaa ulei ap. Indicele deecremare este o msur a stabilitii emulsiilor (McClements, 1998), care arattendina de separare a fazelor n timp.

Studiul microscopic al probelor prelevate din diferite zone ale emulsiilorcu cazeinat de sodiu, preparate prin ultrasonare (tabelul 6.5), a artat cstabilitatea acestora la ecremare este mai redus, dect a celor obinute prinagitare mecanic. Stabilitatea mai sczut a emulsiilor preparate prinultrasonare se datoreaz fenomenului de floculare, determinat de cazeinatul desodiu neadsorbit, existent n faza apoas sub forma de submicele cazeinice.

Determinrile efectuate n aceast direcie arat c o stabilitate bunse regsete n cazul n care emulsionarea s-a efectuat cu cazeinat de sodiu2,5%.

91

92

93

94

95

96

97

98

99

IE

Timp, zile1 5 9 14

Fig. 8.15. Dinamica ecremriipicturilor n emulsii (E16 - E19)

stabilizate cu cazeinat desodiu de concentraii diferite:

1,5%; 2,5%; 3,5%;4,5% i la un raport volumicconstant Vulei/Vap = 0,33 la

temperatura camerei; indicelede ecremare, IE = (HS/HE)100(semnificaia identic cu cea

indicat n tabelul 8.3)

30

8.11. Cercetri privind indicele activitii emulgatoare

Rezultatele experimentale i valorile calculate ale indicelui activitiiemulgatoare (m

2suprafa interfacial pe gram de emulgator) i ale suprafeelor

interfaciale sunt cuprinse exemplificat (datele privind analiza anumitor tipuri deemulsii) n tabelul 8.4.

Tabelul 8.4. Rezultate experimentale privind indicii activitii emulgatoare (IAE) i aisuprafeelor interfaciale (SI)

Tip emulsie DOmax *) w (g) SI (m2) IAE (m2/g)

Emulsie A/U cuCF1 (E3)

0,27 0,985 2,2684 0,15 136,227 613,081

Emulsie A/U cuCF2 (E4)

0,025 0,251 0,578 0,05 5,928 118,564

Emulsie A/U cuCarmin Erka 10-3M (E5)

0,025 0,477 1,098 0,05 10,749 214,974

Emulsie U/A cu0,005% -caroten (E13)

0,05 0,273 0,6287 0,1 13,236 132,36

Emulsie U/A cu0,01% -caroten (E14)

0,05 1,319 3,3766 0,1 71,086 710,86

Emulsie U/A cu0,02% -caroten (E11)

0,05 1,520 3,5006 0,1 73,697 736,97

*) Concentraia de emulgator: 0,01 g/mL

n cazul utilizrii unor fracii volumice de ulei n emulsie identice,precum i concentraii identice de colorant, s-a constatat c valoarea mai marepentru IAE a fost obinut n cazul emulsiei colorate cu Carmin Erka. Seconfirm astfel, stabilitatea superioar a acestei din urm emulsii, care a fostdeterminat i prin observaiile microscopice. S-a artat c stabilitateaagregativ (dar i intensitatea culorii, 10) depinde de concentraiilecomponentelor: ulei, surfactant, colorant i gum arabic, dar i valoarea pH-ului.

Rezultatele experimentale privind eficiena emulgatoare a cazeinatuluide sodiu, respectiv valorile calculate ale IAE (m

2suprafa interfacial pe gram

de emulgator) sunt prezentate, exemplificat, n figura 8.21.

Fig. 8.21. Dependena indiceluiactivitii emulgatoare (IAE) defracia volumic () de ulei din

emulsiile de tip E15 - E19, darcolorate cu -caroten 0,02%

(cazeinat de sodiu: 0,025g/mL)

n conformitate cu datele experimentale, densitatea optic i indicelede turbiditate scad cu fracia volumic de ulei din emulsie; n acelai timpindicele activitii emulgatoare, repectiv suprafaa interfacial prezint o valoare

31

minim n cazul n care = 0,05. Din figura 8.21 reiese c stabilitatea emulsiilorcolorate depinde de suprafaa interfacial. Cu ct IAE este mai mare, cu atteficiena emulgatoare a cazeinatului de sodiu crete, n acelai sens cucreterea suprafeei interfazice, corespunztoare fraciei volumice de ulei dinemulsie. Conform datelor prezentate n figura 8.21, se constat c n cazulemulsiilor cu -caroten, stabilitate relativ bun se obine la o fracie volumiccuprins n intervalul 0,2 0,3 pentru o concentraie a colorantului de 0,02% i aemulgatorului de 0,025 g/mL.

8.12. Cercetri privind distribuia picturilor dupdimensiuni

Dimensiunile picturilor de ulei din emulsii le-am evaluat prindeterminarea diametrului volum suprafa, d32. Rezultatele sunt prezentate nfigurile 8.23 8.35. Pentru descrierea diferenelor dintre dimensiunile picturilordiferitelor emulsii, rezultatele sunt prezentate ca distribuii ale picturilor,calculate prin diferite modaliti, respectiv dup intensitatea luminii difuzate,volum i numr, acestea din urm fiind generate de ctre prima distribuie.

0

10

20

30

40

1 10 100 1000 10000

Num

ber

(%)

Size (d.nm)

Statistics Graph (3 measurements)

Mean w ith +/-1 Standard Deviation error bar

(a)

(b)

(1)

(2)

(3)

32

(c)Fig. 8.32. Histograma distribuiei numerice a picturilor dup diametre (a),

difereniala intensitii luminii difuzate de distribuie a picturilor dup diametre (b)i difereniala dup volumul picturilor pentru emulsia E23; diametrele medii ale

celor trei determinri:200,2 nm (1), 202,8 nm (2) i 210,8 nm (3) (diametrul mediu: 204,6 nm)

n toate cazurile sunt prezente mai multe populaii, a cror modificarede intensitate depinde relativ de parametrul determinrii. Probele supuseanalizei au fost diluate 1/10 (cap. 6).

Pentru a prezenta comparativ distribuiile picturilor calculate prindiferite metode (dup numr, intensitate i volum) n figura 8.35 sunt artaterezultatele pentru emulsia martor, fr colorani.

0

10

20

30

1 10 100 1000 10000

Nu

mbe

r(%

)

Size (d.nm)

Statistics Graph (3 measurements)

Mean w ith +/-1 Standard Deviation error bar

(a)

(b)

(1)

(2)

(3)

(1)(2) (3)

33

(c)Fig. 8.35. Histograma distribuiei numerice a picturilor dup diametre (a),

difereniala intensitii luminii difuzate de distribuie a picturilor dup diametre (b)i difereniala dup volumul picturilor pentru emulsia E1 dup 24 ore de depozitarela tempearatura camerei; diametrele medii ale celor trei determinri: 404,7 nm (1),

445,6 nm (2) i 465,0 nm (3)

Pentru determinrile dup intensitatea luminii difuzate, diametrul mediual picturilor este 404,7 nm pentru prima determinare, 445,6 nm n cazul celeide a doua i 465 nm pentru a treia determinare. Pentru proba prezentat aici,diametrul mediu efectiv a fost 438,43 nm (1673,2 nm la E27). Histogramadistribuiei numerice indic un diametru mediu pentru (E1) mic (maximul pentruprima populaie corespunde unui procent de 15% ntre aproximativ 7080 nm).

8.13. Potenialul electrocinetic i stabilitatea emulsiilorcolorate

Sarcina electric a picturilor emulsiilor de referin i secundare a fostevaluat prin determinarea experimental a potenialului zeta. Valorileexperimentale obinute sunt prezentate n figurile 8.36 8.40. Rezultateleobinute n cazul emulsiilor primare sunt n acord cu cele prezentate n unelelucrri din literatur, cercetri care ns au fost orientate doar asupra emulsiilorsimple i nu au evideniat i efectul coloranilor alimentari sau triei ioniceasupra emulsiilor. Evaluarea sarcinii electrice a picturilor emulsiei necoloratestabilizate cu Tween 60 la pH 7,00 (E1) prin determinarea potenialului zeta esteprezentat n figura 8.36. n absena oricrui colorant, sarcina electric apicturilor emulsiei a fost n jurul unei valori medii (rezultat n urma a treideterminri experimentale) de - 42,3 mV.

(1)

(2)

(3)

(1)(3)

(2)

34

Potenialul zeta Mobilitatea ConductivitateaNr.Det. mV mcm/Vs mS/cm

1 -42,7 -3,347 0,006552 -41,9 -3,284 0,007873 -42,3 -3,313 0,00667

Fig. 8.36. Potenialul zeta al suprafeei picturilor de ulei n emulsia martor (E1) la odiluie a probei analizate de 1/10

Rezultatele noastre arat c interaciunea dintre coloranii alimentari iemulsii poate fi evideniat i prin determinarea sarcinilor electrice ale picturiloremulsiilor. n acest context, n conformitate cu datele experimentale prezentaten figurile 8.37 8.40 rezult c, de exemplu, la introducerea coloranilor fungicin sistemul coloidal (avnd n compoziie flavonoide i hidroxiacizi, 4.4),potenialul electrocinetic scade de la -42,3 mV (emulsie fr colorant) la -46,76mV (emulsia E20), respectiv -44,66 mV (emulsia E21). Aceasta se poate explicaprin aportul flavonoidelor sau polifenolilor (de tip antociani) introdui n sistemodat cu colorarea emulsiilor cu coloranii de natur fungic.

Potenialul zeta Mobilitatea ConductivitateaNr.Det. mV mcm/Vs mS/cm

1 -47,1 -3,694 0,009572 -47,9 -3,755 0,033003 -45,3 -3,552 0,00956

Fig. 8.37. Potenialul zeta al suprafeei picturilor de ulei n emulsia E20 (CF1) la odiluie a probei analizate de 1/10 ( = -46,76 mV)

8.14. Cercetri privind impactul triei ionice asupra formriii stabilitii emulsiilor alimentare colorate

S-a studiat efectul triei ionice asupra unor emulsii colorate. Pentrustudii comparative a fost evaluat efectul triei ionice asupra emulsiilor primare,fr colorani. n acest scop s-a adugat n emulsii diferite concentraii de sare(NaCl, CaCl2 sau FeCl3). A fost msurat influena NaCl (0 200 mM) i CaCl2(0 8 mM) asupra diametrului mediu al picturilor. Rezultatele, prezentateexemplificat n figura 8.46, sunt n concordan cu cele indicate de McClementsasupra unor emulsii simple, fr colorani, stabilizate cu proteine. Astfel,cercetrile noastre au fost orientate doar pe un interval strict al triei ionicepentru care n literatur exist date favorabile studiului actual.

35

420

430

440

450

460

470

480

490

500

Dia

me

tru

lp

ic

turi

i(n

m)

0 50 100 150 200Concentraia de NaCl (mM)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

Dia

me

tru

lp

ic

turi

i(n

m)

0 2 4 6 8Concentra ia de CaCl2 (mM)

Fig. 8.46. Modificri ale dimensiunii picturilor unei emulsii de tip E1 cu concentraiade sare adugat

Analiza distribuiei dimensiunii picturilor prezentat n figura 8.47arat c pentru toate cele trei determinri emulsiile prezint dou populaii depicturi, dintre care una este principal, prezentnd picul maxim (17%intensitate) n jur de 250 nm. O populaie mai mic apare n jur de 70 nm.Rezultatele prezentate arat un diametru mediu al picturilor pentru cele treideterminri de 270,83 nm pentru emulsia n care s-a adugat NaCl.

(a)

(b)

Fig. 8.47. Diferenialaintensitii luminii difuzatede distribuie a picturilordup diametre (a) i curba

de corelaie ntre msurtori(b) pentru o emulsie tip E28(CF1) (diluie 1/10) cu NaCl150 mM; diametrele mediiale celor trei determinri:

291,5 nm (1), 263,8 nm (2) i257,2 nm (3)

(3)

(1)

(2)

36

8.15. Efectul pH-ului asupra stabilitii emulsiilor colorate

8.15.1. Relaia dintre pH i stabilitatea la ecremare

n tabelul 8.6 se prezint, comparativ, datele experimentale obinutepentru dou emulsii cu privire la dependena indicelui activitii emulgatoare devariaia pH-ului. Rezultate similare au fost prezentate i anterior n cazulemulsiilor stabilizate cu cazeinat de sodiu ( 8.10).

Tabelul 8.6. Valorile indicelui activitii emulgatoare n funcie de pH

Tip emulsie w(g) pH DOmax *) IAE**) (m2/g)

4,22 0,243 0,559629 114,7957

4,92 0,248 0,571144 117,1577

5,32 0,477 1,098531 225,3397

6,4 0,211 0,485933 99,67856

E12 cu CF1

7,15 0,134 0,308602 63,30297

4,22 0,052 0,119756 24,56533

4,88 0,099 0,227997 46,76862

5,74 0,228 0,525084 107,7095

6,38 0,104 0,239512 49,13067

E12 cuCarmin Erka

10-3M

0,025 0,05

7,4 0,081 0,186543 38,26523

*) Concentraia de emulgator: 0,01 g/mL**) IAE = 2/C(1-)

8.15.2. Influena pH-ului asupra distribuiei picturilor

Analiznd figura 8.56 se constat c picturile emulsiilor cu coloraniifungici i menin dimensiunile n aceeai plaj de valori n intervalele de pH 3-4i 6-8. Msurarea distribuiei picturilor emulsiilor (% volume) a artat c la pH7,00 nu apar aglomerri de picturi semnificative, ceea ce indic c picturile aufost stabile la agregare.

3 4 5 6 7 8

200

205

210

215

220

430

440

450

460

Dim

ensiu

ne

pic

atu

ra(d

.nm

)

pH

Fig. 8.56. Variaia dimensiuniipicturilor emulsiilor cu colorani

fungici (-fra colorant; -CF1(E20); -CF2 (E21))

Totui, n unele situaii, cum ar fi cazul unor emulsii stabilizate cucazeinat de sodiu, obinute la un timp mai mare de ultrasonare, s-a constatat omare aglomerare de picturi mari, indicnd agregarea considerabil a acestoracare apare aproape de punctul izoelectric al proteinei.

37

8.15.3. Potenialului electrocinetic al emulsiilor colorate n funciede pH

n aceast direcie s-a studiat influena pH-ului asupra variaieipotenialui electrocinetic zeta n cazul unei emulsii stabilizat cu cazeinat desodiu. (E25). Dependena sarcinii picturilor (potenialul ) de pH a fost determinat dup depozitarea emulsiei timp de 24 ore la temperatura camerei.Pentru emulsia cu cazeinat de sodiu i rou de coenil, valoarea absolut apotenialului picturilor a fost mai mare n prezena colorantului dect n absenaacestuia. Acest fenomen poate fi atribuit aportului suplimentar de grupri hidroxiln sistemul coloidal, provenit de la colorantul adugat. Excepie face intervalulrelativ mic corespunztor pH-ului izoelectric (pHi) al cazeinei (Figura 8.58).

Fig. 8.58. Influena prezeneicolorantului (Carmine Erka, 10-3 M)

asupra potenialului zeta alemulsiei stabilizate cu cazeinat de

sodiu (E25) n funcie de variaiapH-ului

Pentru emulsia direct cu CF1 (E20), n absena ionilor Na+

sarcinaelectric a picturilor emulsiilor a fost n jurul valorii de - 42 mV deoarecehidratarea din jurul picturilor emulsiei confer o sarcin electric negativ, ncondiiile de pH neutru. Adugarea NaCl promoveaz o scdere a potenialuluielectrocinetic negativ pentru toate valorile de pH cuprinse n intervalul 5,00 pH 7,00. La pH 4 potenialul ia valori pozitive indiferent de concentraia sriiadugate.

4

5

6

7

-40 -20 0 20 40 60

Potential (mV)

pH

(d)(c)(b)(a)

Fig. 8.59. Efectul concentraiei desare asupra potenialului

electrocinetic. Tria ionic a fazeiapoase a emulsiei a fost ajustat

cu NaCl adugat nainte deomogenizare: (a) emulsia E20 fr

Na+; (b) emulsia E20 cu Na+ 150

mM; (c) emulsia E20 cu Na+ 100

mM; (d) emulsia E20 cu Na+ 50 mM

8.16. Concluzii cu privire la stabilitatea emulsiilor (selectiv)

38

Studiile experimentale au demonstrat c se pot obine emulsii U/A iA/U simple i colorate cu diveri colorani alimentari admii de legislaianaional folosind tehnici obinuite cu costuri moderate. S-au selecionatcoloranii pentru emulsii alimentare stabile n raport de solubilitatea lor n fazacontinu.

n studiul stabilitii emulsiilor s-au abordat diveri parametri: parametriioperaiilor preparative i parametrii emulsiei, precum i stabilitatea n timpuldepozitrii n corelaie cu aceti parametri.

Deoarece n produsele alimentare de uz curent predomin emulsiiledirecte U/A, atenia noastr a fost centrat n special pe aceste sisteme. Totui,un volum consistent de date experimentale aparin emulsiilor indirecte, mai cuseam celor preparate prin colorare cu fracii (CF1 i CF2) sau extracte brute decolorant fungic din miceliu i pulberi dup fermentaie n faz solid (anexa 4).

Asupra stabilitii emulsiilor, ca urmare a efectelor primului grup deparametri, s-au formulat urmtoarele concluzii mai importante:

1. n absena electroliilor, n condiii obinuite de preparare prindispersare la temperatura camerei cu omogenizatorul Ultraturrax (2000-3000rot/min), emulsiile directe de ulei de floarea soarelui rafinat sunt mai stabile nprimele 24 h dect cele inverse; coloranii alimentari produc o uoarinstabilizare a emulsiilor colorate care separ n primele ore un strat de cremcu grosimea de 0,5 - 1% din nlimea stratului de emulsie. Introducereacoloranilor n emulsii la concentraii sub 10

-2M nu schimb tipul emulsiei de

referin, dovad c dispersarea i imobilizarea lor are loc prin solubilizaremolecular.

2. Aprecierea vizual este strict calitativ. Numai determinrile prinmicroscopie optic, conductometrie, turbidimetrie etc., furnizeaz informaiireale asupra tipului de emulsie, grad de dispersie, culoare i altele. Astfel, princonductometrie s-au difereniat emulsiile U/A cu conductan mai mare dectA/U. La emulsiile referin i colorate, conductivitatea scade cu creterea fracieivolumice de ulei de floarea soarelui dispersat (0,05 < < 0,6). Cu ct fraciavolumic a apei n faza continu crete, conductivitatea crete semnificativ njurul temperaturii de 25-35C. Pentru ambele tipuri de emulsie, conductivitatea,aproape se dubleaz n intervalul de temperatur 20 - 60C, indiferent de naturai concentraia emulgatorului neionic (Span 80 i Tween 60). La emulgatoriiionici (pectin, alginat, gum arabic, gelatin i cazeinat, contribuia poliionuluila conductibilitate devine dominant, nct interpretrile devin incerte. Princolorare, conductivitatea crete uor n raport cu referina (emulsia incolor)dac se folosesc concentraii de colorani sub 10

-2M (excepie -carotenul i

Carmine Erka). Efectul asupra creterii conductivitii este mai semnificativ lacoloranii hidrofili imobilizai n faza continu apoas.

3. Turbiditatea emulsiilor referin i a celor derivate din acestea princolorare se coreleaz n cea mai mare msur cu stabilitatea lor, indiferent denumrul i natura parametrilor care o determin. Emulsiile primare diluate 1/10 1/100 arat o creterea a transmitanei cu creterea n domeniul 380-780 nm.Colorantul fungic se comport diferit de toi ceilali datorit complexitiicompoziionale i cromatice. Determinarea indicelui de turbiditate s-a dovedit afi o metod rapid i relativ simpl pentru evaluarea stabilitii emulsiilorcolorate.

39

Asupra stabilitii emulsiilor, ca urmare a efectelor parametriloremulsiilor, s-au formulat urmtoarele concluzii mai importante:

1. S-au obinut emulsii directe i indirecte stabile, utiliznd attemulgatori hidrosolubili, ct i lipofili. Concentraia optim a emulgatoruluineionic utilizat (Tween 60 sau Span 80) a fost de 1%. Cu concentraii mai miciale emulgatorului emulsiile studiate au fost instabile. Instabilitatea emulsiilor laconcentraii mai mari ale emulgatorilor este rezultatul concentrrii rapide apicturilor i coalescenei. Emulsii stabile au fost obinute i atunci cnd s-afolosit cazeinat de sodiu drept emulgator.

2. Stabilitatea emulsiilor referin a crescut odat cu scderearaportului ulei/ap. Raportul ulei/ap optim raportat la mas a fost de 0,03.Intensitatea optim de agitare a fost de 2000 rot/min pentru sistemele deemulsie studiate. Temperatura ridicat a sczut stabilitatea emulsiei, chiar daco cretere a temperaturii face emulsifierea mai uoar. Temperatura optim deemulsifiere a fost de 30 C. Stabilitatea emulsiilor studiate a crescut cu timpul deagitare pn la 15 minute.

3. Stabilitatea emulsiilor naturale colorate depinde de suprafaainterfacial. Cu ct indicele activitii emulgatoare (IAE) este mai mare, cu atteficiena emulgatoare crete, n acelai sens cu creterea suprafeei interfazice(SI), corespunztoare fraciei volumice de ulei din emulsie.

4. Analiza distribuiei picturilor emulsiilor dup dimensiuni a artat cn cazul tuturor emulsiilor alimentare studiate acestea prezint o populaieprincipal a diametrelor picturilor. Totui, n unele emulsii sunt prezente dousau trei populaii de picturi comparabile, dintre care una este mai complex.Rezultatele obinute n urma determinrilor experimentale arat c picturiletuturor emulsiilor colorate cu colorani alimentari consacrai sunt bine dispersaten timpul experimentelor. n cazul emulsiilor n care s-au adgat coloranii fungiciCF1 i CF2 distribuia picturilor dup dimensiuni se regsete, de asemenea, naceeai plaj de valori. Domeniul diametrului efectiv al emulsiei colorate cu roucarmin (204,6 nm) fiind comparabil cu cel al emulsiei colorate cu tartrazin(203,46 nm) se poate conchide c diametrul mediu al picturilor nu variazsemnificativ cu tipul colorantului hidrofil introdus n emulsie, n condiiile unorvolume moleculare i concentraii apropiate (10

-3M). Distribuia dimensiuniii

picturilor emulsiilor este n general abrupt.5. Dependena potenialului de pH a artat, n cazul emulsiilor

colorate cu rou de coenil i stabilizate cu cazeinat de sodiu, un punctizoelectric n jurul valorii de 4,6. Pentru a produce o emulsie cu cazeinat desodiu, colorat cu coenil, de exemplu, care s fie stabil sub aspectulagregrii i, respectiv floculrii picturilor sale, este esenial ca pH-ul acesteias fie ajustat n domeniul 4,6 < pHi 7,00. n aceste condiii, emulsiilerespective rmn nc stabile atunci cnd concentraia ionilor Na

+este n jur de

150 mM. n cazul emulsiilor colorate cu coloranii fungici, domeniile de pHrecomandate, sub aspectul stabilitii emulsiilor la agregare sau floculare,corespund intervalelor [3-4], respectiv [6-7].

9. CARACTERIZAREA REOLOGIC A EMULSIILOR COLORATE

Msurtorile de vscozitate i reologice le-am realizat dup 24 de orede la prepararea emulsiilor. Pe baza msurtorilor realizate s-au trasat curbele

40

de curgere ale emulsiilor att n coordonate simple, ct i n coordonatelogaritmice. Am realizat studii experimente cu scopul determinriicaracteristicilor reologice ale unor emulsii colorate cu Carmine Erka n care amintrodus gelatin (E35) i glicerin (E36). Tabelul. 9.1 i figura 9.8 (a) i (b)prezint rezultatele caracteristicilor reologice pentru aceste tipuri de emulsii.

Tabelul 9.1. Vscozitatea dinamic pentru emulsiile cu adaosul unorageni de ngroare: gelatin (E35) i glicerin (E36)

, 10-3

Tip emulsie w*, rpm

cP** Pas m2.s-1

6 85 0,085 85,153312 38 0,038 38,068530 16 0,016 16,028950 15 0,015 15,027060 12 0,012 12,0216

E35

100 10 0,010 10,01806 227 0,227 227,409

10 222 0,222 222,40012 119 0,119 119,21520 74 0,074 74,133430 40 0,040 40,072150 32 0,032 32,058060 15 0,015 15,0271

E36

100 14 0,014 14,0252* viteza de rotaie, exprimat n rotaii pe minut; ** vscozitatea dinamic, exprimat ncentipoise

0 20 40 60 80 100 120 140

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

P

a.s

)

(1/s)

(a)

0 20 40 60 80 100 120 140

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

(1/s)

P

a)

.

(b)

Fig. 9.8. Variaia vscozitii dinamice (a) i tensiunii de forfecare (b) n funcie deviteza de forfecare pentru emulsiile E35 () i E36 (o) cu gelatin i glicerin.

9.4. Concluzii privind evoluia reologic a emulsiilor

S-a studiat comportamentul reologic al unor emulsii alimentare model(U/A i A/U). S-au evideniat factorii care determin creterea vscozitiiemulsiilor: raportul de amestecare ulei/ap, concentraia gumei arabice, pH-ul itipul de emulsie. Acest studiu confirm c adaosul unor ageni degelifiere/ngroare sau ageni de textur n emulsiile alimentare colorate are ca

41

rezultat efecte semnificativ pozitive asupra comportrii reologice ale acestora,precum i asupra stabilitii lor. S-au stabilit condiiile optime privind stabilitateaemulsiilor preparate fr sau cu colorani, evideniind rolul gumei arabice nprocesul de stabilizare (pH = 6, concentraie 30%). n acord cu legea puterii(6.10. b i fig. 9.8. b), adaosurile de glicerin i gelatin modific fundamentalalura curbelor reologice prin variaia factorului de putere (n) i a indicelui deconsisten (k). Pe cnd gelatina menine ansamblul geliform bine mpachetat

(variaii nesemnificative ale funcie de

), glicerina nu omogenizeazsistemul, i n raport cu distribuia ei n matrice apare rspunsul la solicitareamecanic.

10. EVALUAREA CULORII EMULSIILOR

Colorimetria tricromatic, care red coordonatele tricromatice definitede ctre sistemul CIE, este o metod rapid i relativ uor de aplicat, folosit ipentru msurarea culorii alimentelor. Din acest motiv am considerat oportunaplicarea acesteia n studiul coloranilor alimentari, precum i a sistemeloremulsii-colorani alimentari. n tabelele 10.1-31 sunt prezentate rezultateleexperimentale proprii referitoare la evaluarea obiectiv a culorii coloranilorutilizai n emulsiile studiate, n tabelul 10.12 fiind artate rezultatele obinutepentru Carmine Erka. Din tabelul 10.10 evideniem plaja de valori foarte puinvariabil pentru lungimea de und dominant (valori corespunznd lungimilor deund complementare) a soluiei de colorant dup aproximativ dou luni dedepozitare fa de valorile determinate iniial (tab. 10 1).

De asemenea, prin localizarea poziiei culorii n diagrama cromatic(prin coordonatele tricromatice x i z) deducem variabilitatea foarte mic aculorii soluiei de colorant n timp. Pe de alt parte, aceste rezultate sensumeaz n tabelul 10.12 prin diferenele de culoare calculate pentru fiecareparametru cromatic analizat. Observm c cea mai mare diferen de culoarecare apare n timp este la pH slab acid.

Tabelul 10.12. Valorile experimentale ale diferenelor de culoare1), pentru operioad de timp de 60 de zile, n cazul soluiei de Carmin Erka 10-3 M

pH L* a* b* C*ab hab H

*ab E

*ab

5,00 2,52529 -0,65967 1,91531 -0,9234 1,46 1,803 3,237

6,50 1,40915 -11,0594 3,07451 -11,3761 1,15 1,532 11,5657,00 2,0974 -7,97897 1,72220 -8,1191 0,65 0,843 8,428

7,50 3,52397 -5,44962 1,33981 -5,5714 0,51 0,673 6,626

8,00 2,4549 -6,45337 -0,80307 -6,3191 -1,23 -1,536 6,9518,25 4,51152 -5,12765 0,62152 -5,1650 0,03 0,043 6,858

1) L* = L*1 L*0; a

* = a1* - a0

*; b* = b1* - b0

*; C*ab = C*ab,1 - C

*ab,0; hab = hab,1 - hab,0, unde

indicii 0 i 1 reprezint proba iniial i, respectiv final; E*ab = [(L*)2 + (a*)2 + (b*)2]1/2

sau E*ab = [(L*)2 + (C*ab)

2 + (H*ab)2]1/2, aceste dou relaii ale E*ab fiind echivalente.

H*ab = [(E*ab)

2 - (L*)2 - (C*ab)2]1/2, unde E*ab se calculeaz conform ecuaiei subliniate

i H*ab (diferena tonalitii/nuanei n conformitate cu CIE 1976) are acelai semn ca ihab (diferena unghiului tonalitii/nuanei conform CIE 1976, 6)

42

10.2. Influena caracteristicilor picturilor asupra proprietilorf