CC BY
6
УДК 664.8:665.3/7 DOI 10.24412/2311-6447-2024-4-46-52
Органолептическая оценка качества, антиоксидантная и антимикробная активность растительных масел и масляного экстракта Nigella sativa L.
Organoleptic quality assessment, antioxidant and antimicrobial activity of vegetable oils and oil extract of Nigella sativa L.
Студент М. Шахин,
Астраханский государственный университет им. В.Н. Татищева, кафедра биотехнологии, аквакультуры, почвоведения и управления земельными ресурсами, тел. +7-917-170-82-77 shaxin77@mail. ru
профессор Л.Т. Сухенко, Астраханский государственный технический университет, кафедра прикладной биологии и микробиологии, тел. +7-961-799-51-70 sukhenko@list. ru
доцент О.В. Новиченко Астраханский государственный университет им. В.Н. Татищева, кафедра биотехнологии, аквакультуры, почвоведения и управления земельными ресурсами, тел. +7-927-560-47-97 [email protected]
Student М. Shakhin,
Astrakhan State University name of V.N. Tatishchev, сhair of Biotechnology, Aquaculture, Soil Science and Land Management, tel. +7-917-170-82-77 shaxin77@mail. ru
Professor L.T. Sukhenko, Astrakhan State Technical University, сhaiг of Applied Biology and Microbiology, tel. +7-961-799-51-70 sukhenko@list. ru
Associate Professor O.V. Novichenko Astrakhan State University name of V.N. Tatishchev, сhair of Biotechnology, Aquaculture, Soil Science and Land Management, tel. +7-927-560-47-97 [email protected]
Аннотация. В последнее время широко применяются различные антиоксиданты природного происхождения, способные регулировать обменные процессы в организме. Возрос интерес к противо-микробным компонентам, источником которых является растительное сырье. Тмин черный (Nigella sativa L.) является перспективным и малоизученным сельскохозяйственным растительным сырьем для пищевой промышленности. Благодаря наличию большого количества биологически активных компонентов тмин и продукты его переработки имеют высокую пищевую и биологическую ценность. Представлены результаты сравнительных исследований масла оливкового, масла черного тмина, экстракта семян N. sativa на основе оливкового масла по органолептическим показателям, антиоксидантным и противо-микробным свойствам. Высокими органолептическими показателями обладает оливковое масло, общая оценка которого составила 92 балла. По противомикробным свойствам в отношении Staphylococcus saprophyticus наиболее активным оказалось масло черного тмина, менее активным - оливковое масло. Тминное масло показало преимущество в оценке антиоксидантной активности. Установлено, что выделенный стафилококк, являющийся причиной порчи продуктов, может подавляться маслом черного тмина, а значит препаратами на его основе. Разработанные продукты можно рекомендовать для защиты пищевой продукции от микробной и оксидантной порчи. Они представляют большой интерес как перспективные пищевые продукты. Создание купажированного растительного масла на основе оливкового с добавлением масла семян черного тмина и других растительных масел является целью получения продукта с высокой пищевой ценностью, сбалансированным жирнокислотным составом, большим содержанием БАВ с выраженными антиокислительными и противомикробными свойствами, и, как следствие, с длительным сроком хранения.
© М. Шахин, Л.Т. Сухенко, О.В. Новиченко, 2024
46
Abstract. Recently, the use of various antioxidants of natural origin that can regulate metabolic processes in the body has become widespread. At the same time, interest in antimicrobial components, the source of which is plant raw materials, has increased. Black seed (Nigella sativa L.) is a promising but poorly studied agricultural plant raw material for the food industry. Due to the presence of a large number of biologically active components, cumin and its processed products have high nutritional and biological value. The article presents the results of comparative studies of olive oil, black seed oil, and N. sativa seed extract based on olive oil in terms of organoleptic properties, antioxidant and antimicrobial properties. Olive oil has high organoleptic properties, with a total score of 92. The most effective antimicrobial agent against Staphylococcus saprophyt-icus was found to be black seed oil, whereas olive oil was less effective. The black seed oil has an advantage in assessing antioxidant activity. It has been established that isolated staphylococcus, which causes food spoilage, can be suppressed by black seed oil, and therefore by products based on it. The developed products can be recommended for protecting food products from microbial and oxidative spoilage, and are of great interest as promising food products. The creation of blended vegetable oil based on olive oil with the addition of black seed oil and other vegetable oils is the purpose of obtaining a product with high nutritional value, a balanced fatty acid composition, a high content of biologically active substances with pronounced antioxidant and antimicrobial properties, and, as a result, with a long shelf life.
Ключевые слова: тмин черный, Nigella sativa, масляный экстракт, биологические активные вещества, антиоксидантная активность, антимикробная активность, масло оливковое
Keywords: black seed, Nigella sativa, oil extract, biologically active substances, antioxidant activity, antimicrobial activity, olive oil
Известные растительные масла используются в агропромышленной технологии во многих странах Средиземноморья, Азии и Африки [1]. Наиболее актуальным в пищевой технологии является, как известно, оливковое масло [2]. Однако в настоящее время широко известно и перспективно в пищевой промышленности, медицине и в быту масло черного тмина (масло семян Nigella saliva L., тминное масло), полученное способом холодного отжима [3]. Семена N. saliva содержат в своем составе компоненты, относящиеся к различным классам органических соединений, включая незаменимые жирные кислоты, белки, алкалоиды, сапонины, терпены и флавоноиды [4, 5]. Тминное масло содержит уникальный биологически активный компонент - фе-нольное соединение тимохинон, который обладает широким спектром действия: противовоспалительным, антиоксидантным, противораковым, диабетическим, противовирусным и противомикробным.
Антиоксиданты природного происхождения способны регулировать обменные процессы в организме, прерывать развитие свободно-радикальных патологий, образуя малоактивные радикалы, которые легко выводятся из организма. Проблема химической регуляции окислительного стресса, ускоренный поиск новых растительных антиоксидантов [6], использование их в рецептуре приготовления функциональных продуктов в последнее время активно изучаются учеными различных направлений: пищевого, фармацевтического, биомедицины и др.
В то же время возрос интерес к противомикробным компонентам, источником которых является растительное сырье. Высокое содержание в растениях фенольных соединений, в частности, дубильных веществ, флавоноидов, простых фенолов и их гликозидов, антоцианов предопределяет их антимикробную активность. Масляные экстракты растений обладают выраженной антимикробной активностью и могут иметь синергетический эффект [7]. Антимикробные свойства проявляют некоторые растительные пищевые масла [8].
Цель исследования - выделение биологически активных веществ из семян N. sativa, сравнение органолептических показателей качества, антиоксидантных и противомикробных свойств с маслом черного тмина и оливковым маслом холодного отжима. Для проведения исследований семена тмина черного N. saliva (Сирия) измельчали до размера частиц 1 -2 мм. Извлечение биологически активных веществ проводили методом экстрагирования при нагревании до 40 °С в оливковом масле при постоянном перемешивании на шейкере в течение 5 дней. После экстрагирования проводили пастеризацию и ферментацию 3-кратной экспозицией при температуре
80 °С по 20 мин. Экстракты фильтровали и помещали в стерильные флаконы из темного стекла.
Были разработаны критерии оценки органолептических характеристик исследуемых образцов, выраженные в баллах, и их весовые коэффициенты. В число учитываемых показателей входили вкус, аромат и внешний вид. Для проведения дегустации были разработаны положительные и отрицательные термины характеристик масел.
Установлено, что наиболее весомым является вкус, затем аромат и внешний вид. Следовательно, дальнейшая органолептическая оценка растительных масел и масляного экстракта будет основана на сравнении данных критериев [9]. Коэффициент весомости каждого показателя рассчитывается как отношение суммы рангов, присвоенных ему всеми экспертами, к общей сумме рангов, присвоенных всеми экспертами по всем показателям:
^ а--
I }=1™-1],
где гп{ - коэффициент весомости; ау - ранг г-го показателя качества у у-го эксперта; п - количество показателей качества; Ы - количество экспертов.
В табл. 1 приведены результаты экспертной оценки, которые определяются расчетом коэффициентов весомости.
Результаты экспертной оценки значимости показателей качества
Таблица 1
Номер эксперта Ранги и коэфс эициенты значимости показателей качества
1 Внешний вид 3 Вкус 5 Аромат
1 2 5 3
2 3 5 4
3 1 5 3
4 3 5 4
5 1 5 4
«I ау 3=1 10 25 18
пК II ау г=13=1 53 - -
Коэффициент весомости 0,19 0,47 0,34
Для дегустации оливкового масла и масла черного тмина, а также масляного экстракта семян тмина очень важно правильно соблюдать последовательность действий. После утреннего (по возможности легкого) приема пищи должно пройти не менее часа. В этот промежуток времени желательно не курить, по крайней мере, за 30 мин до дегустации, избегать контакта с парфюмерией, косметикой, зубной пастой и мылом. Далее берется стакан, желательно синий или зеленый, наполняется 15 мл масла, предварительно нагретого до 28 °С, накрывается ладонью на полминуты, после чего резко вдыхается непосредственно аромат. Первое впечатление получено. Далее следует проба масла на вкус. Для этого требуется сделать маленький глоток, одновременно вдыхая воздух сквозь слегка стиснутые зубы. Необходимо убедиться, что масло прошло через верхнее и среднее небо. Перед тем как дегустировать другое
масло следует съесть кусочек яблока. За 1 раз не рекомендуется пробовать больше 4 видов масел, особенно если речь идет о свежем масле [9].
Исследование антиоксидантных свойств было проведено спектрофотометриче-ским методом с ДФПГ-тестом на однолучевом спектрофотометре Unico 2800. Для приготовления рабочих растворов применяли этиловый спирт. Степень обесцвечивания раствора ДФПГ при добавлении экстрактов определяли при длине волны 517 нм. В результате статистических испытаний измерения были проведены через 60 мин для полноты проведения реакции обесцвечивания. В качестве контроля (без присутствия антиоксиданта) использовали спиртовый раствор ДФПГ и этиловый спирт [10]. Были взяты рабочие пробы объемами 10, 50 и 100 мкл исследуемого образца. Определения проводили в 3 повторностях.
Для исследования противомикробной активности исследуемых образцов были выделены микроорганизмы, участвующие в порче сельскохозяйственной продукции и пищевых продуктов. Staphylococcus saprophyticus имел стандартные культуральные и морфологические характеристики. Суспензию готовили с оценкой мутности 5 (10-105). Экстрактивные вещества вносили в питательную среду ГРМ с концентрацией 4 % (0,04 мг в 1 мл среды ГРМ) и 10 % (0,1мг в 1мл среды ГРМ). Все исследования проводили в 3 повторностях для достоверности среднестатистических результатов.
Сенсорная оценка является одним из важнейших параметров для определения качества растительного масла и для фальсификации и дифференциации высококачественного масла от низкокачественного. В связи с этим существует особая процедура для органолептического анализа оливкового масла во всем мире, разработанная Международным советом по оливковому маслу (IOOC) [9] (табл. 2).
Таблица 2
Органолептические показатели качества растительных пищевых масел _и экстракта семян Nigella sativa__
Исследуемое вещество Аромат Вкус Сочетаемость Общая оценка масла
Масло оливковое 32 43 17 92
Масло черного тмина 30 41 16 88
Экстракт семян Nigella sativa на оливковом масле 33 42 15 90
Допустимые значения по коэффициенту весомости 35 45 20 100
Результаты проведенных исследований показали, что высокими органолепти-ческими показателями обладает оливковое масло, общая оценка которого составила 92 балла. Оливковое масло имеет сладкий оливково-фруктовый вкус, с приятным привкусом зелени, хорошей сочетаемостью аромата и вкуса. Таким образом, в качестве основного сырья для пищевого функционального продукта выбрано оливковое масло.
В результате проведенного спектрофотометрического анализа растительных масел и экстракта тмина на основе оливкового масла была определена оптическая плотность (А), после чего рассчитывали антиоксидантную активность (АОА, %) (табл. 3).
Таблица 3
Антиоксидантная активность растительных пищевых масел _и экстракта семян Nigella sativa__
Исследуемое вещество 10 мкл 50 мкл 100 мкл
Масло оливковое 38,86±0,01 25,61±0,01 31,53±0,01
Масло черного тмина 72,16±0,04 79,26±0,02 84,07±0,02
Экстракт семян Nigella sativa на оливковом масле 17,22±0,02 24,30±0,03 32,48±0,01
Представлены среднестатистические результаты 3 повторностей (p < 0,5)
Экспериментальные данные показали, что все образцы обладают антиокси-дантной активностью. Однако наиболее выражена АОА масла черного тмина при всех исследуемых концентрациях. Экстракт семян N. ваИиа на оливковом масле не проявил высокую АОА по сравнению с коммерческим маслом тмина черного. Это можно объяснить двумя причинами. Во-первых, экстрагирование БАВ, а именно ан-тиоксидантов, оливковым маслом явилось неэффективным, поскольку наилучшим растворителем для антиоксидантов является полярный растворитель. Во-вторых, в антиоксидантный эффект масляного экстракта тмина могут быть вовлечены и другие механизмы, например, комплексообразующая способность некоторых БАВ.
В результате микробиологических исследований через 24-48-72 ч изучали куль-туральные изменения выросшей на среде ГРМ суспензии йй. варгорНуИсыз и морфологические свойства бактериальных клеток (табл. 4).
Таблица 4
Антистафилококковая активность растительных пищевых масел: оливкового, масла черного тмина и экстракта семян Nigella sativa_
Исследуемое вещество Плотность роста St. saprophyticus кол/1см2
Через 24 ч Через 48 ч Через 72 ч
0,04* 0,1* 0,04* 0,1* 0,04* 0,1*
Масло оливковое Редкие колонии 10/1 см2 Белые колонии, 200/1 см2 Сплошной налет
Масло черного тмина Отсутствие роста Отсутствие роста Колонии, 15/1 см2 Отсутствие роста
Экстракт семян Nigella sativa на оливковом масле Колонии 30/1 см2 Редкие колонии 10/1 см2 Белые колонии, 200/ 1 см2 Белые колонии, 100/1 см2 Белые колонии, 200/1 см2
Контроль Редкие колонии 30/1 см2 Сплошной рост колоний 100/1 см2 Сплошной рост, колонии, > 200 /1 см2
* Концентрация образца мг/1мл среды
Так, в дозе препаратов 4 % (0,04 мг/мл) было обнаружено под влиянием оливкового масла сплошной белый налет слипшихся колоний стафилококка. Под влиянием масла черного тмина роста варгорНуИсыз обнаружено не было. В результате взаимодействия с масляным экстрактом обнаружен сплошной слой белых колоний (200 шт/1 см2). Под влиянием 10 % дозы исследуемых образцов (0,1 мг/мл) получены следующие результаты: в среде с оливковым маслом - белый сплошной налет, с маслом черного тмина - отсутствие роста. В результате влияния масляного экстракта семян тмина в питательной среде обнаружено множество белых колоний (100 шт/1 см2).
Результаты проведенных сравнительных исследований масла оливкового, масла черного тмина, экстракта семян тмина черного на основе оливкового масла показали, что по антиоксидантным свойствам наибольший эффект был достигнут у масла семян N. sativa. Как оказалось, этот же образец показал преимущество в оценке противомикробной активности. Оливковое масло и экстракт семян тмина на его основе обладали менее выраженной биологической активностью.
Таким образом, установлено, что выделенный стафилококк, являющийся причиной порчи продуктов, может подавляться маслом черного тмина, а значит препаратами на его основе. Разработанные продукты можно рекомендовать для защиты пищевой продукции от микробной и оксидантной порчи. Они представляют большой интерес как перспективные пищевые продукты с заданными свойствами.
Создание функционального пищевого продукта - купажированного растительного масла на основе оливкового с добавлением масла семян черного тмина и других растительных масел в определенных пропорциях является целью получения продукта с высокой пищевой ценностью, сбалансированным жирнокислотным составом, большим содержанием БАВ с выраженными антиокислительными и противомикробными свойствами, и, как следствие, с длительным сроком хранения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Kumar, A., Sharma A., Upadhyaya, K.C. Vegetable Oil: Nutritional and Industrial Perspective, Current genomics. - 2016. - № 17(3). - pp. 230-240. https://doi.org/10.2174/1389202917666160202220107.
2. Bilal, R.M., Liu C., Zhao H., et al. Olive Oil: Nutritional Applications, Beneficial Health Aspects and its Prospective Application in Poultry Production, Frontiers in pharmacology. - 2021, Vol. 12. - pp. 1-12. https://doi.org/10.3389/fphar.2021.723040.
3. Islam, M.T., Guha B., Hosen S., et al. Nigellalogy: A review on Nigella Sativa, MOJ Bioequiv Availab. - 2017. - № 3(6). - pp. 167-181. https://doi.org/10.15406/mo-jbb.2017.03.00056.
4. Anjum, A., Aslam M., Chaudhary S.S. A Review On Nigella sativa (Kalonji) Seeds: A Universal Healer, CELLMED. - 2020. Vol. 10. - № 2. - pp. 11-11. https://doi.org/10.5667/CellMed.2020.0011.
5. Rahim, M.A., Shoukat, A., Khalid, W., et al. A Narrative Review on Various Oil Extraction Methods, Encapsulation Processes, Fatty Acid Profiles, Oxidative Stability, and Medicinal Properties of Black Seed (Nigella sativa), Foods. - 2022. - № 18. https://doi.org/10.3390/foods11182826.
6. Черевач, Е.И. Растительные антиоксиданты для моделирования безалкогольных напитков биокоррегирующего действия / Е.И. Черевач, Л.А. Теньковская, М.Е. Панкова (Вдовченко). - Текст: непосредственный // Пиво и напитки. - 2013. -№ 4. - С.70-72.
7. Xuan, T.D., Gangqiang, G., Minh, T.N., et al. An Overview of Chemical Profiles, Antioxidant and Antimicrobial Activities of Commercial Vegetable Edible Oils Marketed in Japan, Foods (Basel, Switzerland). - 2018. Vol. 7. - № 2:21. https://doi.org/10.3390/foods7020021.
8. Патент РФ № 2803897. Салатное масло / Шахин М., Новиченко О.В., Долганова Н.В. - 2023. - Текст: непосредственный.
9. IOC. Sensory Analysis of Olive Oil Method for the Organoleptic Assessment of Virgin Olive Oil. C01/T.20/Doc. № 15/Rev. 10. 2018. Available online: https://www.in-ternationaloliveoil.org/wp-content/uploads/2019/11/COI-T20-Doc.-15- REV-10-2018-Eng.pdf
10. Тринеева, О.В. Методы определения антиоксидантной активности объектов растительного и синтетического происхождения в фармации (обзор) /
О.В. Тринеева. - Текст: непосредственный // Разработка и регистрация лекарственный средств. - 2017. - № 4. - С. 180-197.
REFERENCES
1. Kumar, A., Sharma A., Upadhyaya, K.C. Vegetable Oil: Nutritional and Industrial Perspective, Current genomics. - 2016. - № 17(3). - pp. 230-240. https://doi.org/10.2174/1389202917666160202220107.
2. Bilal, R.M., Liu C., Zhao H., et al. Olive Oil: Nutritional Applications, Beneficial Health Aspects and its Prospective Application in Poultry Production, Frontiers in pharmacology. - 2021, Vol. 12. - pp. 1-12. https://doi.org/10.3389/fphar.2021.723040.
3. Islam, M.T., Guha B., Hosen S., et al. Nigellalogy: A review on Nigella Sativa, MOJ Bioequiv Availab. - 2017. - № 3(6). - pp. 167-181. https://doi.org/10.15406/mo-jbb.2017.03.00056.
4. Anjum, A., Aslam M., Chaudhary S.S. A Review On Nigella sativa (Kalonji) Seeds: A Universal Healer, CELLMED. - 2020. Vol. 10. - № 2. - pp. 11-11. https://doi.org/10.5667/CellMed.2020.0011.
5. Rahim, M.A., Shoukat, A., Khalid, W., et al. A Narrative Review on Various Oil Extraction Methods, Encapsulation Processes, Fatty Acid Profiles, Oxidative Stability, and Medicinal Properties of Black Seed (Nigella sativa), Foods. - 2022. - № 18. https://doi.org/10.3390/foods11182826.
6. Cherevach, E.I. Plant antioxidants for modeling non-alcoholic beverages with biocorrective action / E.I. Cherevach, L.A. Tenkovskaya, M.E. Pankova (Vdovchenko). -Text: direct // Beer and drinks. - 2013. - No. 4. - P.70-72.
7. Xuan, T.D., Gangqiang, G., Minh, T.N., et al. An Overview of Chemical Profiles, Antioxidant and Antimicrobial Activities of Commercial Vegetable Edible Oils Marketed in Japan, Foods (Basel, Switzerland). - 2018. Vol. 7. - № 2:21. https://doi.org/10.3390/foods7020021.
8. Patent of the Russian Federation No. 2803897. Salad oil / Shakhin M., Novichenko O.V., Dolganova N.V. - 2023. - Text: direct.
9. IOC. Sensory Analysis of Olive Oil Method for the Organoleptic Assessment of Virgin Olive Oil. C01/T.20/Doc. № 15/Rev. 10. 2018. Available online: https://www.in-ternationaloliveoil.org/wp-content/uploads/2019/11/COI-T20-Doc.-15- REV-10-2018-Eng.pdf
10. Trineeva, O.V. Methods for determining the antioxidant activity of objects of plant and synthetic origin in pharmacy (review) / O.V. Trineeva. - Text: direct // Development and registration of drugs. - 2017. - No. 4. - P. 180-197.
