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. 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.
- Макарова Н.В. Современные аспекты научных исследований антиоксидантных свойств цитрусовых фруктов, ягод и косточковых плодов: монография. — Самара: Самар, гос. техн. ун-т, 2013.
- Источник силы/ Сара Оуэн; [Текст].- СПб.: Амфора. ТИДАмфора,2012.-С.16,41.
- 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.
- Мануковская М.В. Использование современных технологий в приготовлении настоек /М.В.Мануковская, М.В.Серченя// Экономика. Инновации. Управление качеством. – 2015. — №2. – 130-133.
- Многофункциональные ультразвуковые аппараты и их применение в условиях малых производств, сельском и домашнем хозяйстве: — Барнаул: Изд – во АлтГТУ, 2001.
- Яшин А.Я., Яшин Я.И. Применение жидкостных хроматографов «ЦветЯуза» с электрохимическими детекторами в медицине, экологии и для контроля пищевых продуктов // Приборы. 2009[schema type=»book» name=»УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ЭКСТРАГИРОВНИЕ В ПРИГОТОВЛЕНИИ НАПИТКОВ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ» description=»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.» author=»Родионова Наталья Сергеевна, Мануковская Марина Валерьевна, Серченя Маргарита Валерьевна» publisher=»Басаранович Екатерина» pubdate=»2016-12-14″ edition=»euroasia-science_6(27)_23.06.2016″ ebook=»yes» ]