CC BY
54
УДК 664.8.014/.019
Разработка технологии производства грушевых снеков
с высокими антиоксидантными свойствами
И. А. Кустова, аспирант; Н. В. Макарова, д-р хим. наук, профессор Самарский государственный технический университет
Груша является одной из основных садовых культур и высоко ценится за вкусовые и технологические качества плодов [1]. Плоды груши имеют лечебную и питательную ценность - в них содержатся сахара, кислоты, дубильные вещества, микроэлементы, витамины, пектиновые вещества. Особенно ценны плоды груши такими важными для организма человека веществами, как хлоро-геновая кислота и арбутин. Хлоро-геновой кислоты в плодах груши больше, чем в яблоках, и количество ее в зависимости от сорта составляет 30-70 мг %. Известны ее лечебные свойства при болезнях печени [2].
Срок хранения груш невелик, поэтому важным направлением пищевой промышленности становится переработка плодового сырья.
Целью настоящей работы являлась разработка технологии производства грушевых снеков с добавлением экстракта [3] из вторичного виноградного сырья. Кроме этого, было изучено влияние технологических параметров на физико-химические
[4] и антиоксидантные показатели
[5] готового продукта. При разработке технологии получения функционального продукта питания - грушевых снеков - рассматривались такие параметры, как температура, время
Таблица 1
Изменение химического состава грушевых снеков при добавлении экстракта различной концентрации
Концентрация экстракта, % Фенольные вещества, мг ГК / 100 г ИС Флавоноиды, мг К /100 г ИС Антоцианы, ЦГ / 100 г ИС Танины, мг К /100 г ИС
0 118 47 Отсутствуют 0,12
20 110 31 3,18 0,12
40 189 136 4,23 0,16
60 224 189 25,24 0,88
80 437 314 31,6 1,02
вымачивания грушевых долек в экстракте, условия сушки.
На примере вымачивания грушевых долек в экстракте выжимок винограда была выявлена зависимость физико-химических и антиокси-дантных свойств снеков от массовой доли вводимого экстракта. Были приготовлены четыре образца продукта с массовой долей экстракта 20, 40, 60 и 80% от массы исходного сырья.
Сравнительный анализ показал (табл. 1), что с увеличением концентрации экстракта выжимок винограда увеличиваются показатели химического состава. Так, сравнивая концентрации 20 и 80%, можно наблюдать, что происходит увеличение количества фенольных веществ в 4 раза (110 и 437 мг катехина/100 грамм исходного сырья соответственно), а количество антоцианов и танинов увеличивается почти в 10 раз.
Можно также наблюдать увеличение показателей восстанавливающей силы и антиокислительной способности грушевых снеков с добавлением экстракта выжимок винограда по сравнению с исходным сырьем (рис. 1). Так, по сравнению с исходным сырьем в грушевых снеках, вымоченных в 80%-ном экстракте, показатели восстанавливающей силы и антиокислительной способности увеличиваются в 6 раз.
По показателю антирадикальной активности ЕС50 (концентрации экстракта, необходимой для связывания 50 % свободных радикалов DPPH) исходное сырье вовсе не проявило никакой антирадикальной активности (рис. 2). Наибольшую антирадикальную активность проявили грушевые дольки, вымоченные в 80%-ном экстракте (ЕС50= 94мг / мл).
Таким образом, можно сделать вывод, что вымачивание грушевых долек в экстракте различной концен-
сг 20 % эв 40 % -да в> % эв »кэв
Рис. 1. Восстанавливающая сила и антиокислительная активность образцов груши
Рис. 2. Антиоксидантная активность образцов груши
ENGINEERING AND TECHNOLOGY
Изменение химического состава грушевых снеков
Таблица 2
Параметры Фенольные вещества, мг ГК/100 г ИС Флавоноиды, мг К /100 г ИС Антоцианы, ЦГ / 100 гИС Танины, мг К /100 г ИС
5 °С 191 186 57,77 1,22
20 °С 425 302 61,29 4,06
35 °С 432 312 62,79 4,54
5Ж 20дС 35°С
Рис. 3. Антиоксидантные свойства образцов груши
2 О "С
35*С
Рис. 4. Восстанавливающая сила и антиокислительная активность образцов груши
Таблица 3
Изучение химического состава конечного продукта, высушенного различными способами
Вид сушки Фенольные вещества, мг ГК / 100 гИС Флавоноиды, мг К /100 г ИС Антоцианы, ЦГ / 100 г ИС Танины, мг К /100 г ИС
ИК-сушка 211 251 Отсутствуют 2,4
Конвективная 314 285 24,57 1,54
Сублимационная 458 317 63,8 2,52
трации приводит к улучшению химического состава и антиоксидантых свойств по сравнению с исходным сырьем.
Анализ данных табл. 2 позволяет сделать вывод о том, что с повышением температуры образцов груш,
вымоченных в 80%-ном экстракте, увеличиваются показатели химического состава.
Как видно из рис. 3, наибольшая концентрация ЕС50, а следовательно, наименьшая активность в отношении улавливания радикалов об-
наружена у груш, вымоченных в экстрактах при температуре 5 °С. Груши, вымоченные в экстракте комнатной температуры и при 35 °С, имеют более низкие значения активной концентрации, следовательно более высокую антирадикальную активность. По способности улавливать радикалы ABTS воздействие всех температурных режимов вымачивания грушевых долек в экстракте выжимок винограда приблизительно находится на одном уровне.
При анализе рис. 4 можно заметить, что наибольшей восстанавливающей силой обладают образцы груш, вымоченные в экстракте при температуре 35 °С. От них незначительно отличаются образцы, вымоченные в экстракте при комнатной температуре. Способность груш ингибировать окисление лино-левой кислоты в модельной системе характеризуется антиокислительной активностью. Наивысшая антиокислительная активность проявляется у образцов груш, вымоченных в экстракте комнатной температуры. При нагревании экстракта наблюдается наименьшая антиокислительная активность по сравнению с другими исследуемыми температурами.
Из всех исследованных температур была выбрана комнатная (20...22 °С), так как при ней показатели химического состава и антиоксидантных свойств незначительно отличаются от показателей при 35 °С. Кроме этого, использование комнатной температуры позволяет сократить дополнительные энергозатраты.
Для получения конечного продукта - грушевых снеков - были исследованы три вида сушки: конвективная при 70 °С, ИК-сушка при 70 °С, сублимационная.
Из табл 3 видно, что наибольшим содержанием фенольных веществ (458, мг галловой кислоты / 100 г исходного сырья) и флавоноидов (317 мг катехина/100 г исходного сырья) обладают грушевые снеки, высушенные методом сублимационной сушки. Также при этом сохраняется наибольшее количество антоцианов (63,8/100 грамм исходного сырья) и танинов (2,52 мг катехина/100 грамм исходного сырья). Следует заметить, что тепловая обработка грушевых снеков уступает сублимационному методу сушки, при котором наблюдается меньшее общее содержание фенольных веществ, флаво-ноидов, антоцианов и танинов.
По данным рисунка можно сделать вывод, что наибольшая антирадикальная активность, характеризуемая наименьшей концентрацией экс-
40 V
Ж
Конисьтиннз (. уагнчанионпая
ИК-смша
сушка сушка
(л .1? 38 26
г ИС 2,67 2,78 7,76
35
30
25
20
5
I АРА, Ес50. мг/ыл -АРА, цчиль Гр'гИС
Рис. 5. Антиоксидантная активность конечного продукта
Сублимационная сушка
Конвективная сушка ИК-сушка
D S 10 1? 20
ИК-сушка Конвективная сушка Сублимационная сушка
□ АОА, % инт. ю.з 12.7 1:5ii
■ ВС, ммоль Fe2+/1 кг ИС -..IS 13.14 14,7
Рис. 6. Восстанавливающая сила и антиокислительная активность готового продукта
тракта (ЕС50), необходимой для связывания 50% свободных радикалов 2,2-дифенил-1-пикрилгидразила ^РРН), проявляется в грушевых снеках, высушенных сублимационным способом.
Самую высокую антиокислительную активность (15,1%) и восстанавливающую силу (15,1 ммоль Fe2+/ 1 кг ИС) имеют грушевые снеки, также высушенные сублимационным способом (рис. 6). Низкая антиокислительная активность (10,2%) и восстанавливающая сила (7,38 ммоль Fe2+/1 кг ИС) наблюдается у снеков, высушенных ИК-способом.
Практически при всех видах тепловой обработки снижается антиокислительная способность снеков. Это объясняется тем, что антиокислительной активностью в растительных клетках обладают не только фенольные вещества, флавонои-ды, но и витамины С, А, Е, ферментные системы клетки. При нагревании эти антиоксиданты, по-видимому, разрушаются, и остается антиокислительная активность, присущая фенольному комплексу антиоксидантов.
При тепловом способе сушки сне-ков на начальном этапе сушильный процесс протекает достаточно эффективно. Однако по мере обезвоживания продукта и связанного с этим снижения его тепло- и мас-сопроводящих характеристик все большая доля тепловой энергии не протекает в глубь высушиваемых продуктов. Энергоемкость процесса возрастает, продолжительность сушки увеличивается, возникают локальные перегревы продукта, что отражается на качестве готовых снеков.
В условиях конвективного нагрева прогрев продукта происходит
в первую очередь за счет тепло-влагопроводности, которая определяется термодиффузией влаги. Из-за малого потенциала теплопроводности при температуре 70 °С сушка протекает достаточно долго, даже при малой толщине образца, испарение влаги происходит медленно, что следует объяснять в том числе повышенным содержанием прочно связанной влаги.
Использование вакуумной сублимационной сушки позволяет сократить продолжительность процесса в 2-3 раза, улучшить структурные и реологические характеристики, а также достигнуть показателя активности воды, гарантирующего микробиологическую стабильность продукта, органолептических показателей, свойственных сухим продуктам.
В связи с этим была изучена возможность использования сублимационной сушки, в результате которой происходит процесс, обратный конденсации. То есть жидкость вытесняется совершенно иным методом, что способствует получению более высококачественной и, безусловно, полезной продукции. Сначала продукт подвергается глубокой заморозке, а потом из него под давлением «высушивается» влага.
В результате проведенных исследований была разработана технология получения снеков, включающая следующие операции: приемка сырья, инспекция, мойка, удаление семенной камеры, резка, вымачивание, сублимационная сушка, повторная инспекция, фасовка, упаковка.
Полученные результаты достаточно наглядны и позволяют сделать вывод о том, что для получения
высококачественного конечного продукта из плодовой культуры груш наилучшим способом является сублимационная сушка.
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках базовой части государственного задания № 2014 / 199 ФГБОУ ВПО «Самарский государственный технический университет» по проекту «Создание научной методологии разработки рецептур и технологий пищевых продуктов для борьбы с оксидативным стрессом в организме человека», код 974.
ЛИТЕРАТУРА
1. Седов, Е. Н. Селекция и сортимент яблони для центральных регионов Рос-сии/Е. Н. Седов. - Орел: Издательство ВНИИСПК, 2005. - 311 с.
2. Шобингер, У. Фруктовые и овощные соки: научные основы и технологии/У. Шобингер. - СПб: Профессия, 2004. - 640 с.
3. Effect of grape seed extract on oxidative, color and sensory stability of a pre-cooked, frozen, re-heated beef sausage model system/ Kulkarni S., DeSantos F. A., Kattamuri S., Rossi S. J., Brewer M. S. // Meat Sci. - 2011. - 88. -№ 1. - С. 139-144.
4. Ramila Guendez, Stamatina Kallithraka, Dimitris P. Makris, Panagiotis Kefalas. Determination of low molecular weight polyphenolic constituents in grape (Vitis uinifera sp.) seed extracts: Correlation with antiradical, activity // Food Chemistry. - 2005. - Vol. 89. - № 1. -P. 1-9.
5. Sun T., Powers J. R., Tang J. Evaluation of the antioxidant activity of asparagus, broccoli and their juices. - Food Chemistry. - 2007. - Vol. 105. - № 1. -P. 101-106.
Разработка технологии производства грушевых снеков с высокими антиоксидантными свойствами
Ключевые слова
антиоксидантная активность, груши; снек, сублимационная сушка; экстракт
Реферат
Статья посвящена изучению влияния выбора технологических параметров для производства грушевых снеков с добавлением экстракта из вторичного виноградного сырья на химический состав и антиокси-дантную активность получаемого продукта. В работе описан подбор наиболее оптимальных условий, для производства качественного, конкурентоспособного продукта, обладающего наивысшей антиоксидантой активностью. Объектом исследования являлись температура, время выдержки грушевых долек в экстракте, процесс сушки. При тепловом способе сушки снеков на начальном этапе сушильный процесс протекает достаточно эффективно. Однако по мере обезвоживания продукта и связанного с этим снижения его тепло- и массопроводящих характеристик все большая доля тепловой энергии не протекает в глубь высушиваемых продуктов. Энергоемкость процесса возрастает, продолжительность сушки увеличивается, возникают локальные перегревы продукта, что отражается на качестве готовых снеков. При сушке плодового сырья особое значение имеют окислительно-восстановительные процессы. Ферменты, катализирующие окисление полифенолов, аминов и некоторых аминокислот, придают сырью темную окраску. Это обстоятельство отрицательно характеризует потребительские свойства конечного продукта. Поэтому важным этапом при производстве грушевых снеков становится подбор оптимального процесса сушки. Для получения конечного продукта -грушевых снеков - были исследованы три способа сушки: конвективный при 70 °С, инфракрасный при 70 °С и сублимационный. Проведены анализы: на содержание общего количества фенольных соединений (по содержанию галловой кислоты, флавоноидов), танинов (по содержанию катехина), антоцианов (по содержанию цианидин-3-гликозида), на антирадикальную способность с использованием свободного радикала DPPH (2,2-дифенил-1-пикрилгидразила), на антиоксидантную активность по методу ABTS (2,2'-азино-бис (3-этилбензотиазолино-6-сульфоновая кислота), на восстанавливающую силу по методу FRAP (ferric reducing antioxidant power), на антиокислительную активность в системе лино-левой кислоты. Значительное число методов оценки антиокислительной активности соединений систематизировано по способу регистрации параметров, на основе которых определяется антиокислительная активность, в том числе количественно.
Авторы
Кустова Ирина Андреевна, аспирант, Макарова Надежда Викторовна, д-р хим. наук, профессор Самарский государственный технический университет, 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, д. 244, [email protected]
The Development of Production Technology of Pear Snack with High Antioxidant Properties
Key words
antioxidant activity; pears; snack; freeze drying; extract Abstracts
The article is devoted to the study of the influence of process parameters for the production of pear snacks with the addition of grape extract secondary raw materials on the chemical composition and antioxidant activity of the resulting product. This paper describes the selection of the most optimum conditions for production of high quality, competitive product with the highest antioxidants activity. The object of the study were temperature, time of exposure of pear slices in the extract, drying process. During the thermal drying method snacks at the initial stage of the drying process proceeds very efficiently. However, as dehydration of the product and the associated reduction of heat and massoperenosa characteristics, an increasing share of thermal energy flows in the depths of the dried products. The intensity of the process increases, drying time increases, results in local overheating of the product, which affects the quality of the finished snacks. When drying fruit raw materials of particular importance are the redox processes. The enzymes catalyzing the oxidation of polyphenols, amines and certain amino acids, betray raw dark coloration. This fact is a negative factor characteristics of consumer properties of the final product. Therefore, an important step in the production of pear snacks is the selection of the optimal drying process. To obtain the final product - pear snacks were investigated three way drying: convective drying method at 70 °C infrared drying method at 70 °C, freeze-drying method. Analysis on the content of total amount of phenolic compounds the content of Gallic acid, flavonoids and tannins content of catechin, anthocyanin content cyanidin-3-glycoside, antiradical capacity using the free radical DPPH method (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl), antioxidative activity by the method of ABTS (2,2'-settlement Azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid), which restores the force by the method of FRAP (ferric reducing antioxidant power), antioxidant activity in linoleic acid system. A considerable number of methods to assess antioxidant activity of compounds classified by the method of registration parameters to determine antioxidant activity, including quantitatively.
Authors
Kustova Irina Andreevna, Graduate Student,
Makarova Nadezhda Viktorovna, Doctor of Chemical Science, Professor Samara State Technical University, 244, Molodogvardeyskaya St., Samara, 443100, [email protected]
BrauBevialeZ016
Raw Materials I Technologies I Logistics I Marketing
Нюрнберг, Германия | 8.-10. Ноября
ДАЕТ ВОЗМОЖНОСТЬ. ПРИНОСИТ УСПЕХ.
Пиво разных сортов и спиртные напитки премиум класса: ВгаиВема1е отраслевая выставка от идей и тенденций до технологической реализации. На выставке ВгаиВеу1а1е будет представлено 1100 международных компаний - участников, со своими технологиями, креативными мыслями по производству, розливу и маркетингу в индустрии напитков.
Добро пожаловать! braubeviale.de
Информация: ООО «Профессиональные выставки» Хуберт Деммлер | Тел. +7 499128 46 71 | [email protected]
NÜRNBERG MESSE
