Chapter 11. Sunflower lecithin as an alternative to soy lecithin: technological approaches to improving its rheological, sensory and functional properties

Abstract

EN: Soy lecithin remains the primary industrial source of lecithin; however, increasing concerns regarding its GMO origin have driven interest toward alternative sources. Among them, non-GMO sunflower lecithin has emerged as a high-quality and eco nomically viable substitute. Despite its advantages, sunflower lecithin presents several technological drawbacks, including an intense flavor and odor, dark color, and high viscosity, which can lead to a plastic, non-flowable consistency. The objective of this study was to develop technological strategies to produce decolorized, deodorized, and liquid sunflower lecithin. Deodorization was achieved by dissolving lecithin in ethyl alcohol at concentrations ≥ 40% (w/w), resulting in the complete removal of characteristic fatty, sweet, and nutty notes, while caramel and f loral undertones became barely perceptible. This process led to the fractionation of lecithin into alcohol-soluble and alcohol-insoluble components. The use of ab solute ethanol significantly reduced the yield of the alcohol-soluble fraction (from 23% to 13%). Furthermore, it was found that the incorporation of specific diluents into wet gum prior to drying prevented the formation of a plastic consistency and ensured a stable liquid state during storage. Among the diluents tested, calcium salts proved to be the most effective. The optimal concentrations for maintaining lecithin liquidity were identified as follows: calcium acetate – 0.4%, calcium orthophosphate – 0.4%, and calcium chloride – 0.35%. Decolorization conditions were also optimized, with the most effective para meters being 0.7% hydrogen peroxide (calculated as 100% H2 O2 ), a temperature of 90°C, and a treatment time of 120 minutes. Under these conditions, the color value of sunflower lecithin decreased from 18 to 4–6 mgJ2 /100 cm3. To evaluate the role of individual phospholipid groups in thermal darkening, fractionation was performed. Results indicated that phosphatidylcholines were most susceptible to darkening upon heating, followed by phosphatidylinositols, while phosphatidylserines and phosphatidylethanolamines exhibited the least color change. No correlation was observed between the sugar content of phospholipid fractions and their tendency to darken under thermal treatment. /// UA: Соєвий лецитин залишається основним промисловим джерелом лецитину; однак зростаюче занепокоєння щодо його походження ГМО викликало інтерес до альтернативних джерел. Серед них соняшниковий лецитин без ГМО виявився високоякісним та економічно вигідним замінником. Незважаючи на свої переваги, соняшниковий лецитин має кілька технологічних недоліків, включаючи інтенсивний смак і запах, темний колір і високу в'язкість, що може призвести до пластичної консистенції, що не текуча. Метою цього дослідження була розробка технологічних стратегій виробництва знебарвленого, дезодорованого та рідкого соняшникового лецитину. Дезодорація досягалася шляхом розчинення лецитину в етиловому спирті в концентраціях ≥ 40% (w/w), в результаті чого спостерігалося повне видалення характерних жирних, солодких і горіхових нот, а карамельний і квітковий відтінки стали ледь відчутними. Цей процес привів до фракціонування лецитину на спирторозчинний і спирторозчинний компоненти. Використання абсолютного етанолу значно знижувало вихід спирторозчинної фракції (з 23% до 13%). Крім того, було виявлено, що включення специфічних розріджувачів у вологу гумку перед сушінням запобігало утворенню пластичної консистенції та забезпечувало стабільний рідкий стан при зберіганні. Серед протестованих розріджувачів найбільш ефективними виявилися солі кальцію. Оптимальні концентрації для підтримки рідкості лецитину були визначені такі: ацетат кальцію – 0,4%, ортофосфат кальцію – 0,4% та хлорид кальцію – 0,35%. Також були оптимізовані умови знебарвлення, при цьому найбільш ефективними параметрами були 0,7% перекису водню (в розрахунку 100% H2O2), температурою 90 °C, а час обробки 120 хвилин. У цих умовах колірне значення соняшникового лецитину знижувалося з 18 до 4-6 мгДж2/100 см3. Для оцінки ролі окремих фосфоліпідних груп у термічному затемненні було проведено фракціонування. Результати показали, що фосфатидилхоліни були найбільш сприйнятливі до потемніння при нагріванні, за ними йшли фосфатидилінозитоли, тоді як фосфатидилсерини та фосфатидилетаноламіни демонстрували найменшу зміну кольору. Не спостерігалося кореляції між вмістом цукру в фосфоліпідних фракціях і їх схильністю до потемніння при термічній обробці.