23 Июн

УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ЭКСТРАГИРОВНИЕ В ПРИГОТОВЛЕНИИ НАПИТКОВ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ




Номер части:
Оглавление
Содержание
Журнал
Выходные данные


Науки и перечень статей вошедших в журнал:

В настоящее время в пищевой промышленности среди существующих групп функциональных продуктов наибольшее развитие получили функциональные напитки. Напиток — это оптимальная форма пищевого продукта, направленно регулируемый состав которого способен оказывать положительный эффект на организм человека. С технологической точки зрения напиток — наиболее удобная форма для создания новых продуктов, в том числе  с использованием натурального растительного сырья – источника широкого спектра биологически активных соединений. При  производстве функциональных напитков в большинстве технологий используются традиционные методы экстрагирования, которые имеют ряд недостатков: длительны, трудоемки, протекают при воздействии высоких температур, что приводит к потере функциональных свойств сырья, термолабильных биологически  активных веществ, изменения вкуса и аромата,   снижению биологической ценности.

В этой связи актуальным направлением совершенствования технологических решений в данной области является применение метода ультразвуковой интенсификации процесса экстрагирования. Известно, что ультразвук позволяет значительно сократить продолжительность процесса, увеличить выход биологически активных целевых компонентов и  улучшить органолептические характеристики напитков-экстрактов [5, с.130-133].

В качестве исходного сырья были выбраны ягоды клюквы (Oxycóccus) и черной смородины (Ribes nigrum L). В состав ягод входят биологически активные компоненты – витамины, минеральные вещества, микроэлементы повышающие адаптивные возможности организма человека (таблица 1).  Ягоды клюквы тонизируют, освежают, повышают умственные и физические способности. Ягода богата эллаговой кислотой, которая эффективно разрушает канцерогены и предотвращает развитие сердечно – сосудистых заболеваний. Клюква обладает антибактериальными свойствами, повышает иммунитет, нормализует артериальное давление, устраняет изжогу. Ягоды черной смородины понижают кровяное давление, улучшают состояние сердечно-сосудистой системы, повышают аппетит, оказывают витаминное, общеукрещее, противоатеросклитическое, противовоспалительное, болеутоляющее действие, усиливают функции желудка, кишечника и печени [3, с.16].  Напитки (морсы) готовили двумя способами: по традиционной технологии — настаивание при температуре 90оС в течение 20 мин, и с применением метода ультразвукового воздействия  в диапазоне частот 20 – 20,5  кГц, при температуре 20-22 оС в течение 15 мин. В полученных напитках контролировали массовую долю сухих веществ (ГОСТ 28562-90), антиоксидантную активность (АОА) (ГОСТ Р 54037-2010), органолептические показатели определяли профильным методом.

Таблица 1.

Химический состав  ягод черной смородины и клюквы

Химический состав черной смородины ( на 100 г продукта)
Витамины Макроэлементы Микроэлементы Пищевая ценность
PP — 0,3 мг Кальций — 36мг Железо — 13 мг Калорийность-44кКал
Бета –каротин — 0,1 мг Магний — 31мг Цинк — 0,13 мг Белки — 1 гр
А — 17 мкг Калий — 350 мг Йод — 1 мкг Жиры — 0,4 гр
В1 — 0,003мг Фосфор — 33мг Медь — 130 мк Углеводы — 7,3 гр
В2 — 0,004мг Хлор — 14мг Марганец — 0,18 мг Пищ. влокна — 4,8 гр
В5 — 0,4 мг Сера — 2 мг Фтор — 17 мкг Вода — 83,3 гр
В6 — 0,1мг   Молибден — 24 мкг Орг. Кислоты — 2,3 гр
В9 — 5 мкг   Бор — 55 мкг Зола — 0,9 гр
С — 200 мг   Кобальт — 4 мкг Моно- и дисах — 7,3 гр
Е — 0,07 мг      
Н — 2,4 мг      
Химический состав клюквы ( на 100 г продукта)
 A —  0.02 мг Фосфор- 11  мг Железо —  0.6 мг Калорийность -17.7 ккал
B1 —  0.02 мг Калий — 119 мг Йод – 0,06 мг Вода —  88.9 г
 B2 —  0.02 мг Кальций- 14мг Марганец- 324 мкг Белки —  0.5 г
B6 —  0.08 мг Магний — 8 мг Рубидий -44 мкг Жиры —  0.2 г
B9 — 1.0 мкг Натрий — 12 мг Свинец – 0,24мкг Углеводы —  3.7 г
C — 15.0 мг   Фтор – 10мкг Моно- и дисахариды-3.7 г
 PP — 0.2 мг   Хром -0,11 мкг Пищевые волокна — 3.3 г
    Цинк -100мкг Орг. кислоты — 3.1 г
      Зола — 0.3 г

В процессе экспериментальных исследований были получены зависимости изменения содержания сухих веществ в экстракте  в зависимости от продолжительности процесса  (рис. 1).

   

А

Б

Рисунок 1. Изменение содержания сухих веществ в экстрактах: А –  экстракт из клюквы (I – опыт  II —  контроль), Б – экстракт из черной смородины (I – опыт  II —  контроль).

Установлено, что  равновесное состояние  при ультразвуковом воздействии достигается в течение 15 мин. За это время происходит более полное, чем в контроле истощение сырья и максимальное насыщение экстрагента. Концентрация сухих веществ в опытном экстракте значительно превышает контроль  ( 4,9%. и 5,5%)  и составляет 7% и 7,2% для  клюквы и черной смородины соответственно.

Экспериментальные данные  (рис. 2) по определению антиоксидантной активности полученных экстрактов также свидетельствуют о лучшем сохранении данного показателя при применении ультразвукового воздействия в процессе экстрагирования, что является подтверждением сохранения биологически активных  веществ клюквы и черной смородины  и соответствующего повышения функциональных свойств напитков на их основе.

Известно, что антиоксидантная активность клюквы и черной смородины  определяется  наличием  в них природных флавоноидов, в частности, катехинов (вещества группы флавана); кверцетина, дигидрокверцетина (вещества группы флавона), рутина,  витаминов и других соединений, способных связывать свободные радикалы. Повышение антиоксидантной активности опытных экстрактов составило более 50 % и возросло с 0.22 до 0,35  и с 0,25 до 0,39 АОА мг/г для клюквы и черной смородины соответственно.

Также было установлено что, при применении ультразвукового воздействия содержание сахаров выросло на 15%, количество антоцианов увеличилось на 50%, кислотность изменилась на 2-3% (табл. 2). Полученные данные еще раз подтверждают положительный эффект ультразвукового экстрагирования.

Таблица 2.

Физико – химические показатели напитков

Образец Показатели
Экстракт из черной смородины
  Сахар, г/100см3 Кислотность,

г/см3

СА (количество антоцианов)

мг/100 см3

I – опыт 57,8 0,28 0,293
II — контроль 49,2 0,25 0,174
Экстракт из клюквы
I – опыт 53,4 0,3 0,284
II — контроль 45,3 0,27 0,167

Цветность полученных напитков изучали методом компьютерной цветометрии, основанной на использовании цифровых изображений, получаемых с помощью планшетного сканера со слайд — адаптером и специальной насадкой. Контролировали изменение цвета проб взятых через каждые 3 минуты экстрагирования в течение 23 минут экстракции. Используя кювету с толщиной оптического слоя 5,020 мм. Для анализа цветности использован пакет программ в среде MathCAD 11. Графический файл данных, содержащий изображения всех образцов, формировали в программе Adobe Photoshop полуавтоматически с использованием встроенной функции формирования листа уменьшенных копий из меню Файл–Автоматизация–Contact Shet II. Этот прием позволяет анализировать за один раз всю серию изображений образцов, что существенно ускоряет процесс получения калибровочной зависимости и обработки большого количества анализируемых проб. Программа автоматически рассчитывала средние значения кодов цветности в выбранной области анализируемых участков изображения. Полученные значения цветности вносили в таблицу, по данным которой автоматически по трём цветовым компонентам (R, G, B) строили три калибровочные кривые (рис.3). Анализ всех трёх составляющих цвета даёт дополнительную информацию: если наблюдаются отклонения соответствующих точек и по нескольким цветовым компонентам, можно с большой долей вероятности предположить ошибку определения цветности. Разработанная программа автоматически формировала файл данных в формате МS Excel.

 

Как показали исследования – ультразвуковое воздействие значительно сокращает время достижения равновесного состояния в системе. Об этом  свидетельствует анализ кривых цветности исследуемых образцов  (рис.3) который показал, что в течение исследуемого периода приготовления экстрактов  окраска образца I достигла более высокого насыщения цвета, чем   образец II,  за более короткий срок времени. Аналогично и с образцами экстракта из клюквы.

Сущность профильного метода состоит в том, что сложное понятие одного из органолептических свойств (вкус, запах, консистенция и др.) представляется в виде совокупности простых составляющих, которые оцениваются экспертом по качеству, интенсивности и порядку проявления. Для оценки интенсивности ощущений, вызываемых каждым составляющим органолептического свойства, используют пятибалльные шкалы, которые откладывают на осях, число которых соответствует числу выделенных и оцениваемых составляющих.

· 0 – признак отсутствует;Сущность профильного метода состоит в том, что сложное понятие одного из органолептических свойств (вкус, запах, консистенция и др.) представляется в виде совокупности простых составляющих, которые оцениваются экспертом по качеству, интенсивности и порядку проявления. Для оценки интенсивности ощущений, вызываемых каждым составляющим органолептического свойства, используют пятибалльные шкалы, которые откладывают на осях, число которых соответствует числу выделенных и оцениваемых составляющих.

· 1– только узнаваемый или ощущаемый признак;

· 2 – довольно четкая интенсивность проявления признака;

· 3 – умеренная интенсивность;

· 4 – сильная интенсивность;

· 5 – очень сильная интенсивность.

Установлено что, напитки приготовленные с применением метода ультразвукового экстрагирования имеют ряд преимуществ: выраженный вкус, насыщенный цвет и аромат, продолжительное послевкусие.

Сопоставление характеристик цветометрической, физико-химической оценки качества полученых напитков и результаты профильного метода оценки органолептических свойств показали сопоставимость результатов.  Полученные данные свидетельствуют о том, что применение метода ультразвукового экстрагирования  способствует сокращению времени насыщения экстрагента, увеличению антиоксидантной активности и выхода экстрактивных веществ. Это способствует обеспечению более высоких органолептических и функциональных показателей напитков.

Список литературы

  1. 1. Донченко Г.В., Кричковская Л.В., Чернышов С.И., Никитченко Ю.В., Жуков В.И. Природные антиоксиданты (биотехнологические, биологические и медицинские аспекты): монография. — Харьков: «Модель Вселенной», 2011.
  1. Макарова Н.В. Современные аспекты научных исследований антиоксидантных свойств цитрусовых фруктов, ягод и косточковых плодов: монография. — Самара: Самар, гос. техн. ун-т, 2013.
  1. Источник силы/ Сара Оуэн; [Текст].- СПб.: Амфора. ТИДАмфора,2012.-С.16,41.
  1. Ипатова, Л.Г. Новые направления в создании функциональных пищевых продуктов/Л. Г. Ипатова, А.А. Кочеткова, А.П. Нечаев // Пищевая промышленность. – 2007. — №1. – С.12-14.
  1. Мануковская М.В. Использование современных технологий в приготовлении настоек /М.В.Мануковская, М.В.Серченя// Экономика. Инновации. Управление качеством. – 2015. — №2. – 130-133.
  1. Многофункциональные ультразвуковые аппараты и их применение в условиях малых производств, сельском и домашнем хозяйстве: — Барнаул: Изд – во АлтГТУ, 2001.
  1. Яшин А.Я., Яшин Я.И. Применение жидкостных хроматографов «ЦветЯуза» с электрохимическими детекторами в медицине, экологии и для контроля пищевых продуктов // Приборы. 2009
    УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ЭКСТРАГИРОВНИЕ В ПРИГОТОВЛЕНИИ НАПИТКОВ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
    Работа посвящена исследованию применения метода ультразвукового экстрагирования в приготовлении напитков функционального назначения. Актуальность темы обусловлена необходимостью совершенствования в пищевой промышленности процесса экстракции, с целью сохранения биологически активных веществ, высоких органолептических показателей, а также уменьшения времени экстрагирования. В качестве исходного сырья использовали ягоды клюквы и черной смородины. Полученные данные свидетельствуют о том, что применение метода ультразвукового экстрагирования способствует сокращению времени насыщения экстрагента, увеличению антиоксидантной активности и выхода экстрактивных веществ. Это способствует обеспечению более высоких органолептических показателей напитков.
    Written by: Родионова Наталья Сергеевна, Мануковская Марина Валерьевна, Серченя Маргарита Валерьевна
    Published by: Басаранович Екатерина
    Date Published: 12/14/2016
    Edition: euroasia-science_6(27)_23.06.2016
    Available in: Ebook