Обоснование способов переработки дикорастущего сырья для производства фитонапитков Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПРИКЛАДНАЯ ХИМИЯ И БИОТЕХНОЛОГИЯ Том 7 № 4 2017

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОДОВОЛЬСТВЕННЫХ ПРОДУКТОВ / FOOD TECHNOLOGY Оригинальная статья / Original article УДК 613.26

DOI: 10.21285/2227-2925-2017-7-4-102-109

ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБОВ ПЕРЕРАБОТКИ ДИКОРАСТУЩЕГО СЫРЬЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ФИТОНАПИТКОВ

© Н.В. Бабий

Амурский государственный университет,

Российская Федерация, 675027, г. Благовещенск, Ингатьевское шоссе, 21.

Целью исследований является определение параметров экстрагирования плодово-ягодного и лекарственно-технического сырья и оценка пищевой ценности полученных экстрактов. В качестве основных объектов исследования были выбраны: лимонник китайский, актинидия коломикта, элеутерококк колючий, родиола розовая, аралия маньчжурская, подорожник, брусника. Установлены оптимальные параметры экстрагирования: продолжительность - 40 ч, температура - 40 0С, гидромодуль - 1:10. В результате работы определены физико-химические показатели полученных экстрактов. Полученные результаты свидетельствуют, что при включении экстракта в состав напитка в количестве 10-20% позволит обеспечить 25 % суточной потребности витамина С при разовом потреблении 250 см3 напитка.

Ключевые слова: экстракты, растительное сырье, параметры, органолептические показатели, физико-химические показатели.

Формат цитирования: Бабий Н.В. Обоснование способов переработки дикорастущего сырья для производства фитонапитков // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. Т. 7, N 4. С. 102— 109. DOI: 10.21285/2227-2925-2017-7-4-102-109

SUBSTANTIATION OF PROCESSING METHODS OF WILD-GROWING RAW MATERIALS FOR THE PRODUCTION OF PYTHONPYTHON

© N.V. Babii

Amur State University

21, Ingatestone highway, Blagoveshchensk, 675027, Russian Federation

The aim of the research is to define parameters for extraction of fruit and medicinal and technical raw materials and assessment of the nutritional value of the obtained extracts. The main objects of study were selected: Chinese Magnolia vine, Actinidia kolomikta, Eleutherococcus senticosus, Rhodiola rosea, aralia Manchu, plantain, cranberries. The optimal parameters of extraction: duration - 40 h, temperature 40 C, the hydraulic module of 1:10. In the result of determined physico-chemical characteristics of the obtained extracts. The obtained results show that inclusion of extract in the beverage composition in an amount of 10-20 % will provide 25 % of the daily requirement of vitamin C when one-time consumption of 250 cm3 of the drink. Key words: extracts, vegetable raw materials, parameters, organoleptic parameters, physico-chemical parameters

For citation: Babii N.V. The influence of humate on the phytoremediation properties of wheat with increasing concentrations of lead nitrate. Izvestiya Vuzov. Prikladnaya Khimiya i Biotekhnologiya [Proceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology]. 2017, vol. 7, no. 4, pp. 102-109. (in Russian). DOI: 10.21285/2227-2925-2017-7-4-102-109

ВВЕДЕНИЕ

Загрязнение окружающей среды, огромная информационная и нервно-эмоциональная нагрузка, привело к возникновению конфликта между социальной жизнью общества и естественными условиями существования человечества как вида [1-3]. Активное внедрение промышленных технологий производства пи-

щи, рационализация питания в условиях постоянного дефицита времени привело к тому, что из меню были исключены важные компоненты, к которым организм человека адаптировался в течение веков, и впервые стали фактически естественной составляющей его организма [4].

Ситуация усугубилась проявляющимся в

течение многих десятилетий дефицитом продуктом питания. Сочетание воздействия указанных факторов и множественный характер дефицита компонентов питания являются причинами проявления психосоматической дезадаптации и как следствие - естественное увеличение численности групп населения, имеющих сформированы хронические заболевания (атеросклероз, диабет и т.д.) или относящихся к группе риска.

Одним из перспективных направлений исследований для решения вышеуказанной задачи является разработка и внедрение в производство напитков функционального назначения на основе источников растительных адап-тогенов, повышающих сопротивляемость организма к неблагоприятным факторам среды, ускоряющих достижение адаптации и повышающих скорость репаративных процессов.

Растительные адаптогены содержат значительное количество биологически активные соединения: катехины, антоцианы, лейкоциа-ны, относящиеся к фенольным соединениям, витамины С, Е, Р, группы В [5,6]. Напитки содержащие такие экстракты, улучшают обменные процессы, повышают активность и сопротивляемость организма, оказывают благотворное влияние на состояние здоровья [7,8,9,10].

Цель проведенного исследования - определение параметров экстрагирования растительного сырья и оценка пищевой ценности полученных экстрактов.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

В качестве основных объектов исследования были выбраны: лимонник китайский, актинидия коломикта, элеутерококк колючий, роди-ола розовая, аралия маньчжурская, подорожник, брусника.

В работе использовались стандартные и общепринятые методы исследования, принятых в пивобезалкогольных и консервной промышленности. Органолептическую оценку экстрактов проводили по ГОСТ ISO 13299-2015. Содержание полифенольных веществ методом Еруманиса, основанный на реакции этих веществ с лимоннокислым железо-аммонием (III) в щелочной среде. Определение витамина С в экстрактах определяли согласно ГОСТ 24556-89. Гранулометрический состав измельченного определяют рассевом 100 г сухой смеси через сито из сетки проволочной тканной № 1,2-1,4, со стандартными диаметрами ячеек по ГОСТ 15113.1-77. Массовую долю растворимых веществ определяли ГОСТ ISO 2173-2013 Продукты переработки фруктов и овощей. Рефрактометрический метод определения растворимых сухих веществ. Микробиологическое благополучие продуктов оценивалось исходя из требований, изложенных в Техническом регламенте Таможенного союза

021/2011 «О безопасности пищевой продукции». В статье приведены средние данные, обработанные методами математической статистики.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Экстракты из плодово-ягодного и ЛТС широко используются для различных видов напитков. Они могут быть получены в концентрированной форме для длительного хранения и в виде водных вытяжек непосредственно на предприятиях перед изготовлением напитков. Одним из важнейших факторов при выборе параметров и режимов получения растительного экстракта является максимальное сохранение активности биологически активных веществ.

Из высушенного дикорастущего растительного сырья биологически активных веществ извлекаются в основном экстракцией. Экстракция осуществляется водно-спиртовым раствором, водой, углекислотой, фреоном и рядом других экстрагентов. Для извлечения масел используются жирорастворяющие экс-трагенты. Для получения пихтового масла и флоренты в качестве экстрагента используют острый пар. Однако в абсолютном большинстве случаев для извлечения БАВ из дикорастущего растительного сырья достаточным экс-трагентом является вода.

Для экстрагирования сухих некоторых видов дикорастущего растительного сырья использовали метод диффузии с последующим концентрированием. Гранулометрический состав некоторых видов измельченного растительного сырья представлен в табл. 1. Представленные данные табл. 1 свидетельствуют о том, что 61,5-64,6% гранул имеют размер 0,5 мм.

Известно, что основными факторами, существенно влияющих на процесс экстрагирования, являются продолжительность процесса, температура.

Достоверно установлено, что при высоких температурах экстрагирования могут усилиться процессы полимеризации фенольных соединений, приводящие к помутнению вытяжки, а также могут инактивироваться биологически активные вещества растительного сырья, то процесс экстрагирования проводили при температуре с интервалом от 30 до 45 0С.

В качестве растворителя использовали воду, поскольку полифенольные вещества, входящие в состав анализируемого сырья являются водорастворимыми соединениями.

Экстрагирование проводили в течение 45 ч при соотношении сырье: экстрагент 1:10 с периодическим перемешиванием смеси с интервалом в 30 мин.

В процессе экстрагирования контролировали массовую долю сухих веществ (рис. 1).

Таблица 1

Гранулометрический состав измельченных сухих видов растительного сырья

Table 1

Granulometric composition of the crushed dry plant materials

Показатель Размер фракции, мм

3,0 2,0 1,0 0,5 < 0,5

Лимонник китайский, % 0,9 1,5 5,7 64,6 27,3

Актинидия коломикта, % 1,1 2,5 8,4 61,5 26,5

Элеутерококк колючий, % 1,2 1,8 5,9 63,9 27,2

Родиола розовая, % 1,3 2,1 7,8 62,1 26,7

Аралия маньчжурская, % 1,1 2,3 6,2 61,8 28,6

Подорожник, % 1,0 2,2 6,5 62,0 28,3

Брусника,% 0,9 1,9 6,1 59,6 31,5

I-1 2,6

2,8

I-1 3,0

I-1 3,2

I-1 3,4

I-1 3,6

I-1 3,8

I-1 4,0

I-1 4,2

d

g

Рис. 1. Зависимость изменения массовой доли сухих веществ от продолжительности экстрагирования и температуры: a - лимонника китайского (у= -1,64+0,01х1+0,31х2- 0,0044 х22, r2=0,78); b - актинидии коломикта (у=22,87+0,0234х1 - 1,168х2+0,0167 хr2=0,91); c - элеутерококка колючего (у=3,1+0,0277х1+0,0142х2- 0,005 х?, r2=0,87); d- корней родиолы розовой (у=18,81+0,02345х1- 0,888х2+ 0,0127х?, r2=0,77); e - корней аралии маньчжурской (у=-6,533+0,02345х1+0,56 х- 0,008 х22, r2=0,90); f- подорожника (у=18,95+0,0223х1- 0,888х2- 0,00127 х?, r2=0,92); g -брусники (у=8,853+0,0172х1- 0,0256х2+0,043 х?, ?=0,94) Fig. 1. The dependence of the mass fraction of dry substances the duration of extraction and temperature: a schisandra (I= -1,64+0,01 х1+0,31х2- 0,0044 х22, r2=0,78); b - Actinidia kolomikta (=of 22.87+0,0234х1 - 1,168х2+0,0167 х22, r2=0,91); c - Eleutherococcus senticosus (=3,1+0,0277х1+0,0142х2- х22 0,005, r2=0,87); d- roots of Rhodiola rosea (=18,81+0,02345х1- 0,888х2+ 0,0127 х22, r2=0,77); e - the roots of aralia (у=-6,533+0,02345х1+0,56 x2- 0,008 х22, r2=0,90); f - plantain (у=18,95+0,0223х1- 0,888х2- 0,00127х22, r2=0,92); g -the cranberries (у=8,853+0,0172х1- 0,0256х2+0,043 х22, r2=0,94) Полученные результаты позволили опре- вания являются оптимальными, поскольку со-

делить оптимальные параметры экстрагирова- храняют максимальное количество биологиче-

ния: продолжительность - 40 ч, температура ски активных веществ (85-91%) по всем ана-

40 0С, гидромодуль 1:10. лизируемым показателям. Концентрирование

Экстракты, полученные при данных режи- полученных экстрактов проводили с помощью

мах экстрагирования, были проанализированы роторно-распылительного аппарата до содер-

по основным физико-химическим показателям жания массовой доли сухих веществ 55%, ра-

(табл. 2). бочем давлении в аппарате 4,9 кПа и темпера-

Полученные данные позволяют утвер- турой греющего агента (вода) 85-90 0С. Ис-

ждать, что выбранные параметры экстрагиро- пользование данного оборудования позволяют

проводить концентрирование в щадящих температурных режимах, позволяющих благотворно влиять на сохранность БАВ в дикорастущем сырье.

Полученные экстракты оценивали по ор-ганолептическим показателям после разбавления их водой. Вкусоароматические дескрипторы полученных экстрактов приведены на рис. 8-14.

Экстракты на основе аралии маньчжурской, лимонника китайского, родиолы розовой, элеутерококка колючего имел терпкий вкус, это объясняется переходом достаточно большого количества полифенольных веществ из сырья. Жгучий вкус экстракта из лимонника китайского

объясняется повреждением семян при дроблении. Поскольку плоды лимонника китайского содержат достаточно большое количество кислот и низкое содержание сахаров, то полученный экстракт характеризуется достаточно кислым вкусом. Экстракт на основе актинидии коломикта имеет более высокие органолепти-ческие показатели. Данный экстракт имел более сладкий вкус, что объясняется достаточно высоким содержанием сахаров в исходном сырье. В аромате присутствовали нотки крыжовника. Экстракты из корней родиолы розовой и элеутерококка колючего характеризуются очень терпким вкусом, и достаточно выраженным ароматом.

Таблица 2

Физико-химические показатели и состав экстрактов некоторых видов

анализируемого сырья

Table 2

Physico-chemical parameters and composition of extracts of some species

analyzed raw materials

Массовая доля

Наименование сырья Растворимых Полифенольные Витамина С,

сухих веществ, % вещества, мг/100 г мг/100 г

Корни элеутерококка 4,1 ± 0,2 46,6 ± 0,1 0,83 ± 0,02

Корни родиолы розовой 4,2 ± 0,2 70,4 ± 0,2 1,68 ± 0,03

Лимонник китайский 4,5 ± 0,1 23,2 ± 0,2 4,82 ± 0,02

Актинидия коломикта 4,3 ± 0,2 14,8 ± 0,1 4,19 ± 0,03

Корни аралии маньчжурской 4,0 ± 0,2 104,1 ± 0,2 6,34 ± 0,02

Подорожник 4,1 ± 0,2 16,1 ± 0,1 2,31 ± 0,01

Брусника 4,2 ± 0,1 17,9 ± 0,1 3,18 ± 0,02

полнота вкуса

остаточное послевкусие

полнота вкуса

остаточное послевкусие

кислинка

аромат

сладость

цвет

полнота вкуса

"оречь

остаточное послевкусие

полнота вкуса

остаточное послевкусие

цвет

b

a

цвет

d

c

Н.В. Бабий

аромат

горечь

цве

полнота вкусе

остаточное послевкусие

аромат

сладость

цвет

полнота вкуса

горечь

остаточное послевкусие

терпкость

e

g

Рис. 14. Органолептический профиль экстракта: из a - лимонника китайского; b - актинидии коломикта; c- элеутерококка колючего; d - родиолы розовой; е - аралии маньчжурской; f- из подорожника; g- брусники Fig. 14. The organoleptic profile of the extract from a schisandra; b - Actinidia kolomikta; c- Eleutherococcus senticosus; d - Rhodiola rosea; e - aralia; f- psyllium husk; g- the cranberries Проанализирован химический состав по- продукта.

лученных экстрактов по основным показателям Далее были проанализированы микро-

(табл. 3). Данные, представленные в табл. 3, биологические показатели экстрактов в про-

свидетельствуют о том, что концентрирование цессе хранения при комнатной температуре

водной вытяжки увеличивает содержание фи- 18 ± 3 0С (табл. 4).

зиологически активных веществ в единице

Таблица 3

Химический состав полученных экстрактов

Table 3

The chemical composition of obtained extracts

Показатель

Показатель Массовая доля растворимых веществ, % Массовая доля полифенольных веществ, мг/дм3 Массовая доля витамина С, мг/100 г Плотность, г/см3

Лимонник китайский 55 ± 1,0 422,2 ± 0,1 57,84 ± 0,02 1,2645

Актинидия коломикта 55 ± 1,0 266,2 ± 0,2 50,28 ± 0,03 1,2571

Элеутерококк колючий (корни) 55 ± 1,0 845,8 ± 0,1 9,96 ± 0,02 1,2569

Родиола розовая (корни) 55 ± 1,0 1267,2 ± 0,1 20,16 ± 0,01 1,2572

Аралия маньчжурская (корни) 55 ± 1,0 1875,8 ± 0,2 75,95 ± 0,01 1,2588

Подорожник 55 ± 1,0 289,1 ± 0,1 27,72 ± 0,02 1,2579

Брусника 55 ± 1,0 324,3 ± 0,1 38,22 ± 0,03 1,2652

Таблица 4

Микробиологические показатели анализируемых экстрактов

Table 4

Microbiological parameters analyzed extracts

Срок хранения Показатель

КМАФАнМ, КОЕ/ см3, не более БГКП (колиформы), не допускаются в массе продукта, г E.coli, не допускаются в массе продукта, г Плесени КОЕ/г, не более

1 2 3 4 5

Лимонник китайский

в день выработки 0 Не обнаружены Не обнаружены 0

через 3 месяца 2 7

Актинидия коломикта

в день выработки 0 Не обнаружены Не обнаружены 0

через 3 месяца 1 8

Элеутерококк колючий (корни)

в день выработки 1 Не обнаружены Не обнаружены 0

через 3 месяца 2 9

Родиола розовая (корни)

в день выработки 1 Не обнаружены Не обнаружены 0

через 3 месяца 2 9

Аралия маньчжурская (корни)

в день выработки 0 Не обнаружены Не обнаружены 0

через 3 месяца 1 6

Подорожник

в день выработки 0 Не обнаружены Не обнаружены 0

через 3 месяца 1 7

Брусника

в день выработки 0 Не обнаружены Не обнаружены 0

через 3 месяца 2 9

Допустимые уровни по ТР ТС 021/2011 5104 0,1 1,0 100

Полученные экстракты по микробиологическим показателям соответствовали требованиям безопасности в соответствии с Техническим регламентом Таможенного союза 021/2011 «О безопасности пищевой продукции» приложение 2.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полученные результаты позволяют утверждать, при включении экстракта в состав

1. Авалиани, С.Л. Окружающая среда. Оценка риска для здоровья (мировой опыт). М., 1996. 159 с.

2. Агаджанян Н.А., Сусликов В.Л. Эколого-биохимические факторы и здоровье человека // Экология человека. 2002. N 1. С. 3-5.

3. Бакланов П.Я., Касьянов В.Л., Качур А.Н. Основные экологические проблемы Дальнего Востока России и направления их решения // Вестник ДВО РАН. 2003. N 5. С.109-118.

4. Тутельян В.А. Биологически активные добавки к пище как неотъемлемый элемент оптимального питания // Вестник Санкт-

напитка в количестве 10-20% позволит обеспечить 25% суточной потребности витамина С при разовом потреблении 250 см3 напитка. По-лифенольные вещества, содержащиеся в экстракте, обеспечивают дополнительную ценность для потребителей. Полученные экстракты могут быть использованы при производстве фитонапитков как функциональные составляющие.

КИЙ СПИСОК

Петербургской государственной медицинской академии И.И. Мечникова. 2001. № 1(2). С. 5-9.

5. Hollman P. C H.,Katan M.B. Dietary Flavonoids: intake health effects and bioavailability// Food Chem. Toxicol., 1999, 37(9-10), p. 937-942.

6. Marborne J.B., Mabry T.J. The flavonoids/ New York: Charmon and Hall., 1975. 1200 P.

7. Помозова В.А. Технология слабоалкогольных напитков: теоретические и практические аспекты. Кемерово, 2002. 152 с.

8. Беспалов, В.В. Взгляд в будущее безалкогольных напитков // Пиво и напитки. 2004.

N 1. С. 54.

9. Исаева В.С., Иванова Т.В., Свергуненко С.Л. Каждому времени - свои напитки // Пиво и напитки. - 2003. № 3. с. 38-41.

10. Platzman, A. Functional foods: figuring out the facts. Food Product Design. 1999. N 9. P.32-62.

1. Avaliani, S.L. environment. Assessment of health risk (world experience). Moscow, 1996, 159 p. (in Russian)

2. Agadzhanyan N.A. Suslikov V.L. Ecological-biochemical factors and human health [Human Ecology]. 2002, no. 1, pp. 3-5. (in Russian)

3. Baklanov P.Ya., Kasyanov V.L., Kachur A.N. The main environmental problems of the Russian Far East and the ways of their solution [Vestnik DVO RAN]. 2003, no. 5, pp. 109-118. (in Russian)

4. Tutelian V.A. Biologically active food Supplement, as an essential element of optimal nutrition [Vestnik of Saint Petersburg state medical Academy I.I. Mechnikov]. 2001, no. 1(2), pp. 5-9. (in Russian)

5. Hollman P.C H., Katan M.B. Dietary Fla-

vonoids: intake health effects and bioavailability// Food Chem. Toxicol., 1999, 37(9-10), pp. 937-942.

6. Marborne J.B., Mabry T.J. The flavonoids/ New York: Charmon and Hall, 1975, 1200 P.

7. Pomozova V.A. Technology of alcoholic beverages: theoretical and practical aspects. Kemerovo, 2002, 152 p. (in Russian)

8. Bespalov, V.V. Look into the future of soft drinks Beer and drinks [Food industry]. 2004, no. 1, pp. 54. (in Russian)

9. Isaeva, V.S. Each time, his drink Beer and drinks. [Food industry]. - 2003, no. 3, pp. 38-41. (in Russian)

10. Platzman, A. Functional foods: figuring out the facts. Food Product Design., 1999, no 9, pp. 32-62.

Критерии авторства

Бабий Н.В. выполнила экспериментальную работу, на основании полученных результатов провела обобщение и написала рукопись. Бабий Н.В. имеет на статью авторские права и несет ответственность за плагиат.

Конфликт интересов

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

Contribution

Babii N.V. carried out the experimental work, on the basis of the results summarized the material and wrote the manuscript. Babii N.V. have author's rights and bear responsibility for plagiarism.

Conflict of interestst

The author declare no conflict of interests regarding the publication of this article.

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ Принадлежность к организации

Наталья В. Бабий

Амурский государственный университет

к.т.н., доцент

[email protected]

Поступила 20.03.2017

AUTHORS'INDEX Affiliations

Natalia V. Babii

Amur State University Candidate of technical Sciences, associate Professor к.т.н., доцент кафедры

Received 20.03.2017