CC BY
1
УДК 663.91 DOI 10.24412/2311-6447-2024-4-122-129
Практическое обоснование использования арктического растительного сырья для приготовления функциональных ганашей с повышенным содержанием антиоксидантов
Practical substantiation of the use of Arctic vegetable raw materials for preparation of functional ganache's with increased
content of antioxidants
Аспирант Ш.А. Шамилов (ORCID 0009-0004-1508-0768), профессор Н.В. Заворохина (ORCID 0000-0001-5458-8565)
Уральский государственный экономический университет, кафедра технологии питания,
тел. +7 (343) 221-26-72
науч. сотрудник А.В. Тарасов (ORCID 0000-0001-7642-6532) Уральский государственный экономический университет, научно-инновационный цент сенсорных технологий, тел. +7 (343) 283-10-69 tarasov_a. v@bk. ru
Postgraduate student Sh.A. Shamilov (ORCID 0009-0004-1508-0768), professor N.V. Zavorokhina (ORCID 0000-0001-5458-8565),
Ural state university of economics, chair of nutrition technology, tel. +7 (343) 221-26-72 [email protected].
Researcher A.V. Tarasov (ORCID 0000-0001-7642-6532) Ural state university of economics, research and innovation centre of sensor technologies, tel. +7 (343) 283-10-69 tarasov_a. v@bk. ru
Аннотация. Цель исследования - изучение антиоксидантной активности ягод облепихи, произрастающей в Тюменской области, в сравнении с ягодами облепихи из других регионов России и разработка рецептуры ганаша для населения, проживающего на Арктических территориях. Приведены результаты общей антиоксидантной емкости (ОАЕ) облепиховых ганашей. Наибольший показатель у образца с облепихой, произрастающей на территории Тюменской области, - 3850±274 ОАЕ, мг-экв ГК/100 г, а наименьший - у образца с облепихой, произрастающей в Свердловской области, -3157±205 ОАЕ, мг-экв ГК/100 г. Разработанная рецептура облепихового ганаша содержит витамина С от суточного потребления - 28,85 % и пищевых волокон - 30,46 %, что подтверждает ее функциональную направленность. Рецептура может быть рекомендована к применению в условиях Арктики. Результаты микробиологических исследований подтверждают безопасность разработанного опытного образца начинки-ганаша. Срок хранения составляет 90 сут при соблюдении температурного режима не выше 20 °С.
Abstract. The purpose of the present research is to study the antioxidant activity of sea buckthorn berries growing in Tyumen region in comparison with sea buckthorn berries from other regions of Russia, and to develop a recipe of ganache for the population living in the Arctic territories of the Russian Federation. The authors of the research have given the results of the total antioxidant capacity (TAC) of sea-buckthorn ganache, the highest TAC is in the sample with sea-buckthorn growing in the Tyumen region 3850±274 TAC, mg-eq GC/100 g, and the lowest in the Sverdlovsk region 3157±205 TAC, mg-eq GC/100 g. The developed recipe of sea buckthorn ganache contains 28,85% of daily consumption of vitamin C and 30,46 % of dietary fibre, which confirms its functional orientation and can be recommended for the population of the Arctic of the Russian Federation. The results of microbiological studies confirm the safety of the developed prototype of stuffing-ganache, the true shelf life is 90 days at observance of the temperatureregime not higher than 20 °С.
© Ш.А. Шамилов, Н.В. Заворохина, А.В. Тарасов, 2024
Ключевые слова: Арктические зоны, общая антиоксидантная активность, облепиха, население, разработка, начинка-ганаш
Keywords: Arctic zones, total antioxidant activity, sea buckthorn, population, development, stuffing-ganache
Арктические территории РФ, в последние годы активно расширяются и превращаются в промышленные зоны, на данных территориях распложено большое количество нефтегазовых, металлургических, нефтехимических и энергетических предприятий [1, 2]. Суровые климатические условия данных регионов оказывают серьезное воздействие на здоровье людей, приводя к различным заболеваниям (иммунной, пищеварительной, сердечно-сосудистой системы) и увеличивая риски развития сезонных депрессий [2]. Установлено, что из-за негативных факторов среды наблюдаются нарушения в системе антиоксидантной защиты организма, что и усиливает свободно-радикальное окисление [3, 4]. Разработка функциональных продуктов питания с антиоксидантной активностью позволит снизить риски развития болезней, связанных с климатогеографическими и экологическими проблемами данной среды.
В последние десятилетия ученые многих стран, в т.ч. и российские, занимаются разработкой функциональных продуктов питания, снижающих оксидативный стресс, способствующих повышению иммунитета.
Основными источниками антиоксидантов являются растительные пищевые продукты, такие как: ягоды, овощи, злаки, бобовые, фрукты, чай, соки, алкогольные напитки. К пищевым антиоксидантам относят неферментативные антиоксиданты, витамины (С, ^-каротин, Е), минеральные вещества (Zn, Se), каротиноиды, полифенолы и фенольные кислоты [5, 6, 7]. Считается, что антиоксидантная активность пищевых продуктов является одним из главных показателей, определяющих биологическую ценность пищевых продуктов [7]. Отмечено, что растения Крайнего Севера обладают большей биологической активностью, чем произрастающие в центральной части РФ. Данный факт связан со сравнительно коротким временем вегетации, обусловленным, прежде всего, суровыми климатическими условиями произрастания. Кроме того, отмечено, что растения, произрастающие в суровых климатических условиях, используют различные защитные механизмы для противостояния холодному стрессу [8, 9, 10, 11].
Известны напитки на основе плодово-ягодного сырья, соусы, хлебобулочные изделия, желейно-фруктовый мармелад, напитки геронтолической направленности, имеющие антиоксидантную активность, с включением в состав рецептур дикоросов.
Цель исследования - изучить антиоксидантную активность ягод облепихи, произрастающей в Тюменской области в сравнении с ягодами облепихи из других регионов России; разработать рецептуру функционального ганаша (начинки для шоколадных конфет) с антиоксидантными свойствами. Объектами исследования были:
- пюре из плодов облепихи крушиновидной потребительской степени зрелости, без признаков порчи из трех регионов России (Уватский район Тюменской области, Свердловская область, Алтайский край);
- контрольный образец ганаша без добавок растительного сырья;
- опытные образцы ганашей с облепихой с добавлением и без добавления витамина С.
Для приготовления начинок-ганашей использовали следующие ингредиенты: пюре облепихи различных регионов произрастания, белый шоколад Callebaut (Бельгия), сливочное масло 82,5 % и сливки молочные 33 % Брянского молочного комбината, глюкозный сироп Laped (Италия), сорбитол Sosa (Испания), Витамин С (Россия), реагент Фолина-Чокальтеу (Индия), изобутанол 99 % (Индия), этанол 70 % (Россия), гидроксид натрия (Россия).
При проведении физико-химических исследований начинок-ганашей учитывали требования ГОСТ 4570-2014, микробиологические исследования проводили по ГОСТ 5904-2019, ГОСТ 32751-2014, ГОСТ 10444.12-2013, ГОСТ 10444.15-94, ГОСТ 26669-85, ГОСТ 26670-91, ГОСТ Р 52816-2007, ГОСТ Р 52814-2007,
ГОСТ 31747-2012, органолептическую оценку проводили балльным методом органо-лептического анализа по ГОСТ 5897-90, ГОСТ Р ИСО 22935-2-2011, ГОСТ ISO 3972-2014.
При определении общей антиоксидантной емкости (ОАЕ) образцов ганаша, на первом этапе готовили экстракты. Образцы ганаша не подвергали предварительному обезжириванию, поскольку целью исследования было определение ОАЕ, учитывающей вклад водо- и жирорастворимых антиоксидантов. Перед экстракцией образцы ганаша дополнительно гомогенизировали в ротационном четырехлопастном измельчителе КТ-1329 (ООО «Китфорт», Россия). Процедуру экстракции выполняли в соответствии с [12] с небольшими изменениями. В герметичную пробирку помещали 1 г образца, приливали 10 мл водного раствора этилового спирта (70 %) и закрывали крышкой. Пробирки с образцами помещали на водяную баню с температурой воды 50 °С и выдерживали в течение 2 ч, встряхивая их содержимое через каждые 10 мин. Затем содержимое пробирок пропускали через бумажный фильтр «черная лента». Полученные фильтраты рассматривали как экстракты ганашей и использовали в дальнейшем анализе.
Далее определяли ОАЕ модифицированным методом Фолина-Чокальтеу [13] с использованием спектрофотометра КФК-3-01 (АО «Загорский оптико-механический завод», Россия) и кварцевых кювет с длиной оптического пути 10 мм. В анализе использовали реагент Фолина-Чокальтеу, разбавленный изобутанолом (99 %) в соотношении 1:2 по объему, и экстракты ганашей, разбавленные этанолом (70 %) в соотношении 1:9 по объему. К 0,3 мл реагента Фолина-Чокальтеу добавляли 0,2 мл образца и 3,5 мл раствора гидроксида натрия (0,1 М), доводили объем в пробирке дистиллированной водой до 10 мл и перемешивали ее содержимое. Полученную смесь выдерживали в течение 20 мин в темноте при комнатной температуре и затем измеряли ее оптическую плотность при 665 нм относительно холостой пробы, которая содержала ацетон (99 %) вместо образца. Линейная калибровочная кривая с коэффициентом аппроксимации R2 = 0,9942 была получена для водных растворов галловой кислоты в интервале концентрации 50-600 мг/л. ОАЕ определяли в соответствии с предварительно полученной калибровочной кривой, мг-экв ГК/л, и затем пересчитывали на 100 г исходного образца, мг-экв ГК/100 г. Калибровочная кривая представлена на рис. 1.
Я
ю
VO
С О
1
0,8 0,6 0,4 0,2 0
у = 0,0014х + 0,0139 R2 = 0,9942 *..
0 100 200 300 400
Концентрация ГК, мг/л
500
600
Рис. 1. Калибровочный график кривой
После определения ОАЕ проводили обработку результатов измерений. Измерение ОАЕ образцов ганаша проводили в 3-кратной повторности. Статистическую обработку результатов выполняли с использованием программного обеспечения PSPP (Free Software Foundation Inc., США).
В ходе проведения исследования были разработаны рецептуры начинок-ганашей контрольного и опытных образцов с добавлением и без витамина С. Контрольный образец был приготовлен на сливках, опытный образец 1 - из облепихи, произрастающей на территории Тюменской области в Уватском районе, образец 2 - из об-
лепихи, произрастающей на территории Свердловской области, образец 3 - из облепихи, произрастающей на территории Алтайского края. Рецептуры представлены в таблице.
Таблица
Рецептуры ганашей-начинок, %_
Ингредиенты Количество, %
Контрольный *Опытный 1 *Опытный 2 *Опытный 3
Белый шоколад 50,00 50,00 50,00 50,00
Глюкозный сироп 5,00 5,00 5,00 5,00
Пюре облепихи - 30,00 30,00 30,00
Сливки 33 % 30,00 - - -
Сливочное масло 82,5 % 10,00 10,00 10,00 10,00
Сорбитол 5,00 5,00 5,00 5,00
Выход 100,00 100,00 100,00 100,00
* В данные образцы можно добавлять витамин С в количестве 1 % от общего веса, в качестве дополнительного источника самого витамина С
Технология приготовления опытных образцов начинок-ганашей включала следующие стадии приготовления: нагревание пюре с глюкозным сиропом и сорбитолом не выше 40±3 °С, соединение с белым шоколадом, температура которого составляла 35±3 °С, при температуре 30±2 °С введение сливочного масла, температура которого составляла не более 20±2 °С. После чего готовый ганаш кристаллизовали при температуре 16-18±2 °С в течение 12 ч. После кристаллизации из ганаша формовали трюфельные заготовки массой не более 10±1 г и глазировали темперированным шоколадом. Для приготовления ганаша с добавлением витамина С порошок витамина С вводили в подогретое пюре с сахарами, температура которого не выше 40±3 °С, и далее проводили аналогичные технологические этапы приготовления ганаша, которые указаны выше.
Для получения однородной эмульсии ганаша необходимо соблюдать последовательность и учитывать температурные режимы. Эмульгацию ганаша проводят с использованием блендера (при 17000 мин-1, в течение 2-3 мин) при температуре от 40 до 45 °С. При данной температуре жиры находятся в менее стабильном состоянии, что позволяет получить гладкую эмульсию, но при добавлении сливочного масла температура ганаша должна быть не выше 35 °С, иначе сливочное масло растопится, нарушится структура эмульсии, что приведет к расслоению и к слабой кристаллизации ганаша. Результаты ОАЕ ганашей, мг-экв ГК/100 г, представлены на рис. 2.
Рис. 2. ОАЕ разработанных ганашей
Классический ганаш, который использовали в качестве контроля, содержал 2739±126 мг-экв ГК/100 г образца. Образцы с добавленными растительными ингредиентами и витамином С продемонстрировали статистически значимое (р < 0,01) увеличение ОАЕ в сравнении с контролем, поэтому они могут рассматриваться в качестве дополнительных источников антиоксидантов в рационе человека. Из данных на рис. 2 можно увидеть, что наибольшей ОАЕ обладает ганаш с использованием облепихи, произрастающей на территории Тюменской области в Уватском районе, наименьшей ОАЕ обладает облепиха, произрастающая в Свердловской области. С дополнительным введением витамина С показатель ОАЕ в среднем увеличился на 6,70±0,92 %.
Результаты физико-химический исследований ганаша с использованием облепихи, произрастающей на территории Тюменской области в Уватском районе, представлены на рис. 3.
Рис. 3. РезультатыI физико-химических исследований начинки-ганаша
Кроме регламентированных показателей, дополнительно было определено содержание витамина С и пищевых волокон. Результаты говорят о функциональных свойствах разработанной начинки-ганаша. Низкий показатель активности воды аи говорит о высокой микробиологической стабильности начинки. Результаты микробиологических исследований, количество мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ) представлены на рис. 4.
ри.с.4. РезультатыI микробиологических исследований (КМАФАнМ) в опытном образце ганаша в течение 108 сут
В течение 108 сут хранения сохраняется положительная динамика развития микроорганизмов, которая составляет 19,77* 103, что почти в 2,5 раза меньше установленной требованиями ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции». Количество плесеней и дрожжей составляет менее 1,0*101 КОЕ/г. Показатели бактерией группы кишечной палочки и патогенные, в т.ч. сальмонеллы, не обнаружены в 0,1 и 25,0 г продукции соответственно.
Результаты органолептической оценки по 5-балльной шкале показали, что разработанная начинка-ганаш была высоко оценена дегустаторами: внешний вид -4,9±0,05; консистенция - 4,8±0,05; запах - 4,8±0,06; вкус - 4,7±0,25 баллов.
В ходе исследования отмечено, что наибольшей ОАЕ обладала начинка-ганаш с использованием облепихи, произрастающей в Тюменской области, - 3850±274 ОАЕ, мг-экв ГК/100 г, а наименьшей - начинка-ганаш с облепихой, произрастающей в Свердловской области - 3157±205 ОАЕ, мг-экв ГК/100 г.
Разработанная рецептура и технология приготовления ганаша облепихового содержит витамина С 28,85 % мг/ на 100 г, пищевых волокон - 30,46 %/ на 100 г от суточной нормы потребления и может быть рекомендована для внедрения в производство на территории с неблагоприятными климатическими условиями. Микробиологические исследования подтверждают безопасность разработанных начинок-ганашей для конфет. Истинный срок хранения в соответствии с МУК 4.2.1847-04 и учетом коэффициента запаса 1,2 составляет 90 сут при температуре не более 20 °С.
ЛИТЕРАТУРА
1. Уметбаев, Т.Ш. Актуальные вопросы безопасности в северных и арктических территориях России / Т.Ш. Уметбаев. - Текст: непосредственный // The Newman in Foreign Policy. - 2022. - Т. 2. - № 65(109). - С. 65-67.
2. Белина, С.А. Моделирование комплексной пищевой добавки из арктического растительного сырья, обладающая антиоксидантным и иммунокорректирующим свойствами / С.А. Белина. - Текст: непосредственный // Ползуновский вестник. -2023. - № 3. - С. 41-46. - DOI 10.25712/ASTU.2072-8921.2023.03.005.
3. Мажаева, Т.В. Оценка уровня антиоксидантов в рационе рабочих, контактирующих с тяжелыми металлами на промышленном предприятии / Т.В. Мажаева, С.Э. Дубенко, И.А. Чиркова. - Текст: непосредственный // Гигиена и санитария. -2016. - Т. 95, № 2. - С. 165-167. - DOI 10.18821/0016-9900-2016-95-2-165-167.
4. Тарасов, А.В. Разработка пищевых систем с доказанной антиоксидантной активностью на основе унифицированного метода контроля: автореф. дис. ... канд. техн. наук / А.В. Тарасов. - Екатеринбург, 2024. - 23 с. - Текст: непосредственный.
5. Смоленцева, А.А. Оценка антиоксидантного статуса рациона для спортивного питания / А.А. Смоленцева, С.А. Елисеева, Н.Т. Жилинская, Н.В. Барсукова. -Текст: непосредственный // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. - 2022. - Т. 84, № 3(93). - С. 126-135. - DOI 10.20914/23101202-2022-3-126-135.
6. Poljsak, B. Antioxidants, Food Processing and Health / В. Poljsak, V. Kovac, I. Milisav // Antioxidants (Basel). - 2021. - 10(3):433. DOI: https://doi.org/10.3390/an-tiox10030433.
7. Чугунова, О.В. Перспективы использования растительного сырья для производства безалкогольных напитков антиоксидантной направленности / О.В. Чугунова, Е.В. Пастушкова. - Текст: непосредственный // Индустрия питания. - 2019. -Т. 4, № 1. - С. 23-33.
8. Заворохина, H.B. Разработка адаптогенных напитков для снижения холодо-вого стресса у жителей Крайнего Севера / H.B. Заворохин, О.В. Феофилактова. -Текст: непосредственный // Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК - продукты здорового питания. - 2022. - № 3. -С. 93-100. -
DOI 10.24412/2311-6447-2022-3-93-100.
9. Shamilov, Sh. A. Wild Arctic Raw Materials and Polyunsaturated Fatty Acids Use in the Functional Chocolate Truffle Development / Sh.A. Shamilov, N.V. Zavorokhina, A.V. Tarasov // Food Industry. - 2024. - Vol. 9. No. 2. - P. 50-59. - DOI 10.29141/25001922-2024-9-2-6.
10. Шамилов, Ш.А. Использование дикорастущего сырья Крайнего Севера для обогащения шоколада / Ш.А. Шамилов, Н.В. Заворохина. -Текст: непосредственный // Образование и наука без границ: фундаментальные и прикладные исследования. - 2024. - № 19. - С. 87-90. - DOI 10.36683/FP-19/87-90.
11. Попов, В.Г. Разработка рецептуры комплексной пищевой физиологически функциональной системы с целью получения специализированных продуктов питания для населения Арктики / В.Г. Попов, Г.Д. Кадочникова, Л.Н. Буракова [и др.]. -Текст: непосредственный // Ползуновский вестник. - 2019. - № 1. - С. 90-95.
12. Othman, A. Antioxidant capacity and phenolic content of cocoa beans / A. Othman, А. Ismail, N. Abdul Ghani, I. Adenan // Food Chemistry. - 2007. Vol. 100. -№ 4. - рр.1523-1530. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2005.12.021
13. Berker, K.I. Modified Folin-Ciocalteu antioxidant capacity assay for measuring lipophilic antioxidants / K.I. Berker, F.A. Ozdemir Olgun, D. Ozyurt, B. Demirata, R. Apak // Journal of Agricultural and Food Chemistry. - 2013. Vol. 61. - № 20. - рp. 4783-4791; DOI: https://doi.org/10.1021/jf400249k.
REFERENCES
1. Umetbaev, T.Sh. Current security issues in the northern and Arctic territories of Russia / T.Sh. Umetbaev. - Text: direct // The Newman in Foreign Policy. - 2022. -Vol. 2. - No. 65 (109). - P. 65-67.
2. Belina, S.A. Modeling of a complex food additive from Arctic plant materials with antioxidant and immunocorrective properties / S.A. Belina. - Text: direct / / Polzunovsky Bulletin. - 2023. - No. 3. - P. 41-46. - DOI 10.25712 / ASTU.2072-8921.2023.03.005.
3. Mazhaeva, T.V. Evaluation of the level of antioxidants in the diet of workers exposed to heavy metals at an industrial enterprise / T.V. Mazhaeva, S.E. Dubenko, I.A. Chirkova. - Text: direct // Hygiene and Sanitation. - 2016. - Vol. 95, No. 2. -Pp. 165-167. - DOI 10.18821/0016-9900-2016-95-2-165-167.
4. Tarasov, A.V. Development of food systems with proven antioxidant activity based on a unified control method: author's abstract. diss. ... candidate of technical sciences / A.V. Tarasov. - Ekaterinburg, 2024. - 23 p. - Text: direct.
5. Smolentseva, A.A. Evaluation of the antioxidant status of the diet for sports nutrition / A.A. Smolentseva, S.A. Eliseeva, N.T. Zhilinskaya, N.V. Barsukova. -Text: direct // Bulletin of the Voronezh State University of Engineering Technologies. -2022. - Vol. 84, No. 3 (93). - P. 126-135. - DOI 10.20914/2310-1202-2022-3-126-135.
6. Poljsak, B. Antioxidants, Food Processing and Health / B. Poljsak, V. Kovac, I. Milisav // Antioxidants (Basel). - 2021. - 10 (3): 433. DOI: https://doi.org/10.3390/an-tiox10030433.
7. Chugunova, O.V. Prospects for the use of plant raw materials for the production of soft drinks with antioxidant properties / O.V. Chugunova, E.V. Pastushkova. -Text: direct // Food industry. - 2019. - Vol. 4, No. 1. - P. 23-33.
8. Zavorokhina, H.V. Development of adaptogenic drinks to reduce cold stress in residents of the Far North / H.V. Zavorokhin, O.V. Feofilaktova. - Text: direct // Technologies of food and processing industry of the agro-industrial complex - healthy food products. - 2022. - No. 3. -P. 93-100. - DOI 10.24412/2311-6447-2022-3-93-100.
9. Shamilov, Sh.A. Wild Arctic Raw Materials and Polyunsaturated Fatty Acids Use in the Functional Chocolate Truffle Development / Sh.A. Shamilov, N.V. Zavorokhina,
A.V. Tarasov / / Food Industry. - 2024. - Vol. 9. No. 2. - P. 50-59. - DOI 10.29141 /25001922-2024-9-2-6.
10. Shamilov, Sh.A. Use of wild raw materials of the Far North for chocolate enrichment / Sh.A. Shamilov, N.V. Zavorokhina. - Text: direct // Education and Science Without Borders: Fundamental and Applied Research. - 2024. - No. 19. - P. 87-90. -DOI 10.36683/FP-19/87-90.
11. Popov, V.G. Development of a recipe for a complex food physiologically functional system in order to obtain specialized food products for the population of the Arctic / V.G. Popov, G.D. Kadochnikova, L.N. Burakova [et al.]. - Text: direct // Polzunovsky Vestnik. - 2019. - No. 1. - P. 90-95.
12. Othman, A. Antioxidant capacity and phenolic content of cocoa beans / A. Othman, A. Ismail, N. Abdul Ghani, I. Adenan // Food Chemistry. - 2007. Vol. 100. -No. 4. - pp.1523-1530. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2005.12.021
13. Berker, K.I. Modified Folin-Ciocalteu antioxidant capacity assay for measuring lipophilic antioxidants / K.I. Berker, F.A. Ozdemir Olgun, D. Ozyurt, B. Demirata, R. Apak // Journal of Agricultural and Food Chemistry. - 2013. Vol. 61. - No. 20. -pp. 4783-4791; DOI: https://doi.org/10.1021/jf400249k.
