CC BY
7
17. Барамбойм, Н. К. Механохимия высокомолекулярных соединений [Текст] / Н. К. Барамбойм. - М.: Химия, 1978. - 384 с.
18. Pavlyuk, R. The development of cryogenic method of deep treatment of inulin-containing vegetables (topinambour) and obtaining of prebiotics in the nanopowders form [Text] / R. Pavlyuk, V. Pogarska, V. Pavlyuk, K. Balabai, S. Loseva // EUREKA: Life Sciences. - 2016. - Vol. 3. - P. 36-43. doi: 10.21303/2504-5695.2016.00145
19. Balaz, P. Mechanochemistry in technology: from minerals to nanomaterials and drugs [ТехЦ / P. Balaz, M. Balaz, Z. Bu-jnakova // Chemical Engineering and Technology. - 2014. - Vol. 37, Issue 5. - P. 747-756. doi: 10.1002/ceat.201300669
20. Balaz, P. Mechanochemistry in Nanoscience and Minerals Engineering [ТехЦ / P. Balaz. - Cambridge: Woodhead Publishing Limited, 2010. - 400 p.
Дата надходженнярукопису 24.03.2017
Павлюк Païca Юрй'вна, доктор техшчних наук, професор, Заслужений дгяч науки i техшки Украши, лауреат Державно1 премп Украши, кафедра технологш переробки плодiв, овочiв i молока, Харшвський державний ушверситет харчування та торгiвлi, вул. Клочшвська, 333, м. Харшв, Украша, 61051
Погарська Вiкторiя Вадимпвна. доктор техшчних наук, професор, лауреат Державно1 премп Украши, кафедра технологш переробки плодiв, овочiв i молока, Харшвський державний ушверситет харчування та терпки, вул. Клочшвська, 333, м. Харшв, Украша, 61051
Радчемко Людмила Олексй'вна, кандидат юторичних наук, професор, директор, Харшвський торгове-льно-економiчний коледж Кшвського нацюнального торговельно-економiчного унiверситету, вул. Клочшвська, 202, м. Харшв, Украша, 61045, E-mail: [email protected]
Таубер Ромам Давщ доктор педагопчних наук, професор, ректор, Академш готельного бiзнесу та гро-мадського харчування в Познанi, вул. Нгзавска, 19, м. Познань, Польща, 61-022 E-mail: [email protected]
Мацiпура Тетяма Сергпвма, старший викладач, кафедра технологiй переробки плодiв, овочiв i молока, Харшвський державний ушверситет харчування i торпвл^ вул. Клочшвська, 333, м. Харшв, Украша, 61051
Каплун Олема Аматолпвма, кандидат бюлопчних наук, Харшвський торговельно-економiчний коледж Кшвського нацiонального торговельно-економiчного унiверситету, вул. Клочшвська, 202, м. Харшв, Украша, 61045
УДК 637.141.8
DOI: 10.15587/2313-8416.2017.102152
РОЗРОБКА НОВОГО ПОКОЛ1ННЯ ОЗДОРОВЧИХ HAHOHAnOÏB ЗБАГАЧЕНИХ КАPОТИНОÏДНИМИ, ХЛОРОФ1ЛВМ1СНИМИ, АНТОЦ1АНОВИМИ НАНОДОБАВКАМИ
© Р. Ю. Павлюк, В. В. Погарська, Л. М. Бшенко, О. С. Погарський, Ю. П. Какадш, Г. Е. Гасамова, Т. А. Стукоможемко
Розроблено Hoei натуральнi функцiональнi osdopoeui coKoei нанонапо'1' з рекордним eMicmoM БАР (L-acKop6iHoeoï кислоти, Р-каротину, хлорофыу, анmoцiанiв, фенольних сполук) та пребiomикiв -целюлози, пектинових речовин в розчиннш ioнoмoлекулярнiй фoрмi. Як iннoвацiю в технологи' нано-напо'1'в використовували в якocmi збагачувачiв БАР, барвнитв, cmрукmурoуmвoрювачiв рocлиннi ка-рomинoïднi, хлoрoфiлвмicнi, анmoцiанoвi крioпюре в нанoфoрмi i3 плoдiв та прянoщiв Ключовi слова: oздoрoвчi нанонапо'1', натуральт нанопюре, каротинвмют, хлорофтвмют, анmoцiанoвi добавки, плоди, oвoчi
1. Вступ
Актуальнють та своечасшсть представлених в статп наукових результапв та ведомостей пов'язана з необхвдшстю виршення на планет таких глобальних проблем, як: голод, 50 %-вий дефщит в рацюнах харчування бюлопчно активних речовин (БАР), зокрема вггашшв, каротину, мшеральних речовин, бшка та iнших, як посилюються попршенням еколопчно1 си-туацп та зниженням iмунiтету у населення Украши та багатьох шших крашах свiту [1, 2]. Одним i3 важ-
ливих напрямшв вирiшення дано1 глобально1 про-блеми, за даними ЮНЕСКО в мiжнародному прогно-3i «Харчування XXI столитя» е розробка та створен-ня оздоровчих функцiональних продуктiв, спрямова-них на змщнення здоров'я [3].
В зв'язку з цим сьогоднi в багатьох крашах свiту знаходять широке застосування функцiональнi оздоровчi продукти (особливо iз фруктiв, ягвд та ово-чiв), як1 направленi на шдвищення iмунiтету населення. Основними вимогами, яш пред'являються до
таких продукпв е !х нешшдливють, тобто вiдсутнiсть в !х склад шкiдливих синтетичних домiшок i висо-кий вмiст в них перш за все натуральних рослинних БАР таких як: вггамши (особливо L-аскорбiнова кислота, Р-каротин, а-токоферол, фенольш сполуки, хлорофiл, aромaтичнi та мшеральш речовини та iн.). Особливо великою популярнютю у населения бага-тьох кра!н свiту користуються нaтурaльнi соки та со-ковi напо! [4, 5].
2. Лггературний огляд
Вивчення асортименту плодоовочевих сокiв та напо!в, якi виробляються та реaлiзуються в Укрш'ш показав, що вони вiдрiзняються низьким вмiстом вь тaмiнiв та шших БАР, високим вмiстом цукру i мю-тять синтетичнi компоненти (барвники, ароматизато-ри, зaгущувaчi, консерванти), як негативно вплива-ють на оргашзм людини [6, 7]. В зв'язку з цим актуа-льним е розробка нового поколiния натуральних со-кових нанонапо1в з високим вмютом вiтaмiнiв та ш-ших БАР, якi мають iмуномудулюючi та детоксику-ючi влaстивостi для використання в здоровому хар-чувaннi.
Анaлiз перiодичноi лiтерaтури за остaннi 15 рошв показав, що при отриманш сокових напо1в з м'якоттю хaрчовi речовини зберiгaються, але втра-чаються, як i при виробництвi прозорих сокових на-по!в, але в меншш кiлькостi вiтaмiни та iншi БАР [8, 9]. Втрати внушив та iнших БАР вiдбувaються на рiзних етапах технологiчноi обробки сировини (при тепловiй обробцi, в процеа протирання, пaстеризaцii та iн.) i становлять вiд 20 до 80 % у порiвияннi з !х вмiстом в свiжiй сировинi [7, 10].
Труднощi при отримaннi сокових напо!в з м'якоттю iз плодоовочево! сировини пов'язaнi не тiльки з втратами вiтaмiнiв та iнших БАР свiжоi сировини при протиранш i отримaннi плодового пюре, а також з отриманням однорiдноi консистенцп за гранулометричним складом при подрiбненнi високо-молекулярних бiлково-полiсaхaридних важкорозчин-них нанокомплекав сировини. Це призводить до ро-зшарування сокових нaпоiв, випадання осаду та втрати !х товарного вигляду [8].
Таким чином, iснуючi в свiтовiй практищ те-хнологii не дозволяють отримати соковi нaпоi висо-ко! якосп. На сьогоднiшнiй день не знайдеш техно-логiчнi прийоми, що дозволяють отримати соковi нaпоi високо! якосп за вмiстом натуральних впамь шв та iнших бiологiчно активних речовин. В зв'язку з цим актуальним е розробка натуральних високоя-кюних сокових нанонапо1в з високим вмютом впа-мiнiв та iнших БАР, яш можуть використовуватися населенням для змщнення iмунiтету та для здорового харчування.
Для збагачення сокових напо!в натуральними БАР в дослiдженнi були використаш в якостi шнова-цii наноструктуроваш добавки iз натурально! рос-линно! сировини - кaротинвмiсноi, хлорофiлвмiсноi, aнтоцiaновоi, а також пюре iз яблук i лимонiв з цедрою, яш виступали в ролi стaбiлiзaторiв i структуроу-творювaчiв. До складу збагачуючих добавок з високим вмютом БАР, що були використаш в дослщжен-ш, входять також бшки, пектин та целюлоза, яш зна-
ходяться переважно у розчиннш формi в юнномоле-кулярному та коло!дному стaнi, утворюють з водою та мiж собою коло!дну однорiдну консистенцiю i текстуру сокових нанонапо^'в. Отримaнi з !х застосу-ванням соковi нaнонaпоi не розшаровуються в проце-сi збертання, тобто збaгaчуючi добавки виступають i як стaбiлiзaтори текстури.
3. Мета та задачi дослiдження
Мета дослвдження - розробка нового поколiння натуральних сокових оздоровчих нанонапо1в, збагаче-них каротино!дними, хлорофiлвмiсними, антощано-вими дабнодисперсними нанодобавками iз плодiв та овочiв, якi отримaнi за крiогенною нанотехнолопею та фiтоекстрaктaми iз натуральних прянощiв.
Для досягнення постaвленоi мети необхвдно було вирiшити нaступнi зaдaчi:
- дати характеристику i визначити вмют БАР в заморожених нанодобавках ^з абрикос, облiпихи, га-рбуза, яблук, шпинату, вишш, лимонiв з цедрою, ба-нaнiв в порiвияннi iз вихiдною сировиною) - як основного компоненту для сокових нанонапо^'в;
- вивчити вплив дрiбнодисперсного подрiб-нення натуральних прянощiв на швидкють i ступiнь вилучення БАР при отриманш фиоекстракпв iз майорану, кардамону, корiaндру, естрагону, якi викори-стовувались при виготовленнi сокових нанонапо1в;
- розробити три групи рецептур сокових нано-нaпоiв на основi плодоовочевих крюдобавок в формi нанопюре iз хлорофшвмюних, кaротинвмiсних та ан-тоцiaнових плодiв та овочiв i фiтоекстрaктiв iз натуральних прянощiв;
- вивчити вмют БАР в сокових нанонапоях (Ь-аскорбшово! кислоти, р-каротину, хлорофiлу а i Ь, aнтоцiaнiв, низькомолекулярних фенольних сполук та iн.), зaкономiрностi i мехaнiзми стaбiльноi дисперсно! текстури оздоровчих нанонапо^'в.
4. Матерiали i методи досл1джень
Дослiдження проведенi в Харшвському державному унiверситетi харчування та торгiвлi на кaфедрi технологш переробки плодiв, овочiв i молока в лабо-рaторii «1нновацшних крю- i нaнотехнологiй рослинних добавок та оздоровчих продукпв» в ствдружно-стi iз фaхiвцями Хaркiвського торгiвельно-економiч-ного коледжу Кшвського нaцiонaльного торпвельно-економiчного унiверситету.
Дослiдження проведенi з використанням каро-тинвмiсних ягiд та овочiв (зокрема, облiпихи, абри-коав, гарбуза), хлорофiлвмiсних овочiв (шпинату), ан-тоцiaнових ягiд (вишнi), а також яблук, лимошв разом з цедрою, банашв, та заморожених дрiбнодисперсних нанопюре з них i нових оздоровчих нанонапо^'в на !х основi та фггоекстракпв iз натуральних прянощiв (кардамону, майорану, корiaидру, естрагону).
В дослвдженш використовувалось сучасне крь огенне обладнання, яке е на вищезазначенш кaфедрi Хaркiвського державного унiверситету харчування та торпвл^ а саме: крюгенний програмний швидкомо-розильний апарат з комп'ютерним забезпеченням для крiогенного «шокового» заморожування плодiв та овочiв та низькотемпературний дрiбнодисперсний подрiбнювaч - гомогенiзaтор - кутер (Фрaнцiя). Об-
робку зразшв здiйснювали з використанням газоподь бного i рiдкого азоту в морозильному апарал. Бiльш детально можна ознайомитись в роботi [4].
4. 1. Методи визначення иоказникш досль джуваних зразшв
Для виконання поставлених задач використо-вували так методи дослiджень: колориметричний метод Мурi для визначення р-каротину, метод вiзу-ального i потенцiометричного титрування для визначення L-аскорбiновоi кислоти, колориметричний метод Фолiна-Денiса для визначення загальноi' шль-костi низькомолекулярних сполук (за хлоргеновою кислотою), колориметричний метод визначення су-ми флавонолових глжозидш (за рутином). Визначення хлорофшу а i Ь проводили по методу спект-рофотометрii, полiфенольнi речовини (за таншом) визначали за ДСТУ 4373:2005, бшок за методом Кьельдаля, загальний цукор - перманганатометрич-ним методом (метод Бертрана), целюлозу визначали стандартним методом, що заснований на утворенш фурфуролу з пентозанiв при обробщ целюлози роз-чином з масовою часткою соляноi кислоти 13 % при на^ванш i визначеннi вдагнаного фурфуролу спе-ктрофотометричним методом. Детально з методиками визначення показнишв дослiджуваних зразкiв можна ознайомитись в робот [4].
5. Результати дослщжень розробки нового поколiння оздоровчих сокових нанонапоТв збага-чених каротиноТдними, хлорофшвмкними, анто-щановими нанодобавками I фггоекстрактами та Тх обговорення
При розробцi сокових нанонапо!в як iнновацiю в робот використовували в якостi основи високовь тамiннi каротиноiднi, хлорофiлвмiснi, антоцiановi антиоксидантш, замороженi нанодобавки iз абрикос, гарбуза, облшихи, яблук, шпинату, вишнi, лимошв з цедрою, якi отриманi на кафеда технологiй переробки плодiв, овочiв i молока ХДУХТ, з використанням крюгенно! технологii та додатково вносили фггодо-бавки в формi екстрактiв iз лжарсько1' пряно-ароматично!' рослинно1' сировини (кардамону, корiан-дру, майорану, естрагону) [3, 4, 6].
Показано, що новi замороженi добавки iз пло-дiв та овочiв знаходяться в наноструктурованiй форш, мають розмiр частинок в десятки разiв менший, нгж традицiйне пюре. Крiм того, в порiвняннi з виго-товленими за традицiйними технолопями пюре вони мають принципово новi властивостi, зокрема, в декь лька разiв краще розчиняються та диспергуються в водi; вiдрiзняються в 2,5...4 рази вищим, нiж у свь жих плодах, вмiстом натуральних вгташшв, кароти-ноiдiв, хлорофiлiв, антоцiанiв та шших низькомолекулярних БАР у в№ному станi (табл. 1).
Таблиця 1
Порiвняльна характеристика L-acK0p6iH0B0i' кислоти, ß-каротину, фенольних сполук, пребiотичних речовин
(пектину, целюлози) та харчових речовин в свiжих плодах i овочах та заморожених нанопюре iз них
Продукт Масова частка, мг в 100 г Масова частка, г в 100 г
L- аскорбшо-во! кислоти ß-каротин Фенольнi сполуки (за хлорогено-вою кислотою) Флавон оловi im-козиди Полi фе-ноли (за танiном) Пекти-новi речо-вини Целюлоза Бiлок Загальний цу-кор
Гарбуз свгжий 10Д±1Д 8,5±0,5 130,4±1,2 48,4±3Д 150,2±4,2 1,6±0,1 1,1±0,1 1,4±0,1 6,6±0,5
Наноструктуроване крiопюре iз гарбуза 25,6±3,1 35,2±2,6 245Д±5Д 96,8±7,3 290,0±6,8 7,3±0,2 0,8±0,1 2,0±0Д 8,0±0,6
Абрикоси свгжт 40,5±1,6 8,5±1,6 120,3±10,1 45,4±1Д 180,0±5,6 1,4±0,1 1,0±0,1 1,5±0,1 7,1±0,5
Нанопюре замороже-не iз абрикос 120,3±10,4 28,6±2,2 180,5±12,1 80,3±3,9 281,4±6,2 7,0±0,2 0,9±0,1 1,8±0,1 8Д±0,6
Облшиха свiжа 70Д±5,4 12,8±0,6 160Д±12,1 70Д±5,4 150,6±3,8 1,3±0,1 1Д±0,1 2,0±0Д 8,5±0,5
Нанопюре замороже-не iз облiпихи 215,3±11,2 36,8±2,8 240Д±25Д 125Д±1,6 280,4±5,8 7,5±0,2 0,9±0,1 2,4±0,1 9,5±0,6
Яблука свiжi 32Д±1Д 0,1±0,05 410,6±26,1 120Д±5,4 320,3±7,4 1,5±0,1 1,6±0Д 1,8±0,1 7,5±0,5
Нанопюре замороже-не iз яблук 75,4±2,8 0,3±0,06 670Д±10,5 204,1±12,5 560,2±10,5 7,2±0,3 1,3±0,1 2Д±0Д 9,5±0,6
Лимони свiжi 60Д±3Д 0,2±0,05 305Д±10Д 65,1±5Д 280,1±5,6 1,8±0,1 2,5±0,1 2,5±0,1 6Д±0,5
Нанопюре заморожене iз лимошв з цедрою 125,6±4Д 0,4±0,07 550,3±12,5 110,6±4,5 420,0±10,3 7,5±0,4 2,1±0Д 3,0±0Д 7,5±0,6
Банани свiжi 31,0±1,0 0,1±0,05 210,0±10Д 385Д±11Д 180,2±5,2 2,0±0,1 0,8±0,1 1,0±0,1 10,2±0,5
Нанопюре заморожене iз бананiв 65Д±2,5 0,2±0,05 315,2±10,2 450,8±25Д 280,3±6,8 8,0±0,4 0,5±0,1 1,3±0,1 10,8±0,6
Вишня свгжа 40,8±3Д 0,3±0,05 318Д±4,5 75,6±3,8 310,2±5,4 1,3±0,1 1,0±0,1 1,4±0,1 6,4±0,6
Нанопюре заморожене iз вишнi 89,6±5,1 0,7±0,05 610,6±10Д 131Д±2,4 600,1±12,5 6,8±0,3 0,9±0,1 2,0±0Д 7,5±0,7
Шпинат свiжий 48Д±4,0 4,2±0,5 240,6±5,8 80,4±5,6 320,4±10,2 1,3± 1,5±0,1 2,5±0,1 6,0±0Д
Нанопюре заморожене iз шпинату 99,8±10,1 9,8±1,0 420,5±6,5 150Д±6,8 510,5±25,0 7,1±0,5 1,3±0,1 3Д±0,1 6,8±0Д
Останш мають потенцiйнi iмуномодулюючi, антиокислювальш, детоксикуючi властивостi, а та-кож при введенш в pi3Hi види продуктiв, зокрема со-ковi нанонапо1, виступають як натуральнi збагачувачi БАР, загусники, структуроутворювачi та барвники.
Аналiз розмiрiв бiологiчних компонентiв, ре-човин або нанокомплексiв, наноасоцiатiв в дрiбноди-сперсному замороженому нанопюре i3 плодiв та ово-чiв, отриманих за новою технолопею свiдчить про те, що вони нанорозмiрнi [3]. Так, розмiри каротиноïдiв, L-аскорбiновоï кислоти, вггашшв В1, В2, якi знахо-дяться у вiльному станi складають ввд 1,0 до 1,6 нм та ш. Розмiри a-амiнокислот, якi мютяться у рослинних гетерогенних дрiбнодисперсних бюсистемах у вшь-ному станi знаходиться у дiапазонi вiд 0,42 нм (у гль цина) до 1,5 нм (у триптофана). Розмiри шших амь нокислот займають промiжнi значення. Розмiри молекул моноцукрiв (глюкози, фруктози) теж складають бiля 1 нм. Розмiри молекул бiлкiв в розчинному станi в замороженому пюре знаходяться в iнтервалi 100 _ 500 нм, розмiри асоцiатiв або нанокомпоненпв бюпо-лiмерiв складають ввд 200 до 800 нм i т.п. [3].
Виявлено, що дрiбнодисперснi замороженi нанопюре, якi використовувались в робоп, на 70 % знаходяться в нанорозмiрнiй формi [3]. В якостi добавок при виготовленш нанонапо!в використовували також фггодобавки iз натуральних прянощiв в формi водно-спиртових екстрактiв iз натуральних прянощiв. В да-нiй робот використовували водно-спиртовi настоï або наноекстракти iз пряно - ароматично! сировини: кардамону (Elettaria cardamorum Maton, амейство iм-бирнi - Lingiberaceae), майорану садового (Majoran nortensis Moench, амейство яснотковых Lamiacue), плодiв корiaндру (Coriandri fructus, сiмейство Apia-ceal Umbellferae) та естрагону, якi готували за класи-чною технологiею методом настоювання та екстрак-цд. Як шновацш для iнтенсифiкaцiï процесу екстра-кцп i бiльш повного вилучення БАР iз сировини в ро-зчин використовували мехашчну обробку та крюоб-робку сировини при екстракцп, яку на кафеда розро-били та впровадили у виробництво на рiзних тдпри-емствах Украши, Росiï, Латвп.
Встановлено, що використання дабнодисперс-ного подрiбнення пряно-ароматично1' рослинно1' сировини при отримат водно-спиртових екстрaктiв значно збiльшуе вихвд екстрактивних БАР iз сировини (в 1,4.. .1,5 рaзiв) i значно прискорюе процес екстракцй' в порiвняннi з трaдицiйними методами (в 4...5 рaзiв швидше) (рис. 1, табл. 2).
Показано, що вмют сухих речовин в водно -спиртових екстрактах складае вiд 1,8 до 4,8 % в 100 мл (табл. 2). Юльшсть екстрактивних речовин в фггонаноекстрактах залежить ввд хiмiчного складу, aрхiтектонiки рослинних тканин, клтган сировини i кiлькостi БАР, як знаходяться у зв'язаному сташ в aсоцiaтaх або нанокомплексах з бiополiмерaми поль сaхaридiв, бiлкiв, дубильних речовин та iн.
Установлено, що фггоекстракти iз пряно-аро-матично1' сировини знаходяться в нaнорозмiрнiй формi i аналопчно вихiднiй (висушенiй) сировинi вiдрiзня-ються високим вмiстом БАР (табл. 2). Так, в 100 мл дослщних фггоекстракпв мiститься: ароматичних речовин - 82,3.168 мл Na2S2O3, низькомолекулярних
фенольних сполук (за хлорогеновою кислотою) -320,6.1210,6 мг, флавоноловых глiкозидiв (за рути-ном) - 115,4.199,4 мг, вшьних катехiнiв -41,2.310,2 мг, дубильних речовин - 302,6.890,8 мг (табл. 2). Найбшьшим вмютом ароматичних речовин вiдрiзняються фггоекстракти i3 кардамону та майорану, найменшим - i3 естрагону.
Рис. 1. Вихвд екстрактивних сухих речовин iз пряно - ароматична рослинно1 сировини в водно-спиртовий екстракт в залежноста вiд тривалост настоювання та способу подрь бнення: традицшного (1) i дрiбнодисперсного (2): а - майоран; б - кардамон; в - естрагон; г - ю^андр
г
Таблиця 2
Вмют БАР в фпонаноекстрактах i3 пряно-ароматично! рослинно! сировини (n=3, P>0,95)_
Найменування показника Водно-спиртовi ( »ггонаноекстракти
iз кардамону iз майорану iз естрагону iз насшня корiандру
Ароматичш речовини (за числом аромату), мл Na2S2O3 в 100 мл 168,8 152,4 82,3 140,2
Фенольш сполуки (за хлорогеновою кислотою), мг в 100 мл 540,6 1210,6 860,4 320,6
Флавоноловi глжозщи (за рутiном), мл в 100 мл 115,4 189,2 145,5 199,4
Вшьш катехiну (за d-катехшом), мг в 100 мл 156,4 310,2 320,6 41,2
Дубильш речовини (за танiном), мг в 100 мл 890,8 505,6 405,6 302,6
L-аскорбшова кислота, мг в 100 мл 10,4 8,9 6,5 5,1
Сухi речовини, % 3,5 4,8 4,3 2,0
Головним при розробщ рецептур сокових на-туральних нанонапо!в з м'якоттю з використанням дрiбнодисперсних нанодобавок iз плодiв та овочiв було отримати однорвдну стабшьну консистенцию напою, яка б при збер^анш не розшаровувалась i не втрачала натуральний жовто-оранжевий колiр, або зелений чи рожевий, не вмiщувала б синтетичних компонентiв (зокрема, згущувачiв, стабiлiзаторiв, ба-рвникiв, ароматизаторiв). В зв'язку з цим в якосп стабiлiзаторiв i структуроутворювачiв в напо! введено заморожене нанопюре iз яблук i лимонiв з цедрою (як носив розчинних пектинових речовин в активнш формi та розчинних бшшв у формi вiльних амшокис-лот, дипептидiв, тритерпеноiдiв), якi знаходяться в добавках в iономолекулярному i коло!дному станi i утворюють з водою та мiж собою стшш колоiднi на-нокомплекси, що забезпечуе однорвдну консистенцию i стабiльну текстуру нанонапо!в з м'якоттю, якi не розшаровуються в процесi зберiгання. Жовто-оранжевий колiр соковим нанонапоям забезпечували ка-ротино!ди абрикос, облiпихи та гарбуза. Зелений ко-лiр забезпечував шпинат, а рожевий - вишня. Наное-кстракти iз пряно-ароматично! рослинно! сировини ^м того, що забезпечують збереження каротиноiдiв в напоях в процеа зберiгання, вони також збагачу-ють напо! природними антиоксидантами, детоксика-
нтами та iншими речовинами i продовжують строки зберiгання.
Методом математичного моделювання та експе-риментальними дослвдженнями розробленi рецептури 4-х видiв нанонапо!в: 2-х каротино!дних сокових нано-напо!в - «Orange-Tonic» i «Каротелла»", одного нано-напою зеленого кольору i3 хлорофiлвмiсних овочiв -«Green-Tonic» та одного нанонапою рожево-вишневого кольору на основi крiопюре i3 вишнi, яблук та лимонш з цедрою - «Purple-Tonic».
Установлено, що по органолептичним показ-никам новi види каротино!дних, хлорофiлвмiсних та антоцiанових нанонапо!в мають гомогенну, рТвномь рно забарвлену суспензш жовто-оранжевого, зеленого та рожево-вишневого кольору, кисло-солодкий орипнальний натуральний смак i аромат фантазшно-го напрямку(зокрема, свiжостi, аромату гуаяви i папа! та цитрусових, тощо). Новi нанонапо! для оздоровчо-го харчування мають гомогенну стаб№ну консисте-нцiю i структуру, яка не розшаровуеться при зберь ганнi.
Показано, що новi нанонапо!, отриманi з використанням заморожених дабнодисперсних нанодобавок iз плода та овочiв та фiтоекстрактiв iз прянощiв вГдрГзня-ються рекордним вмютом вiтамiну С, каротинощв, фе-нольних сполук та iнших БАР (табл. 3, рис. 2).
Таблиця 3
Вмют бюлопчно активних, пребiотичних i харчових речовин в сокових нанонапоях в порiвняннi з аналогами _(n=3, P>0,95)_
Плодоовочевi соковТ нанонапо! Аналоги
Найменування показниюв «OrangeTonic» «Green-Tonic» «Purple-Tonic» «Каро-телла» «Морквяний Напш» «Гарбузо-вий Напш»
ß-каротин, мг в 100 мл 5,0 3,5 2,0 4,2 1,0 1,1
L-аскорбшова кислота, мг в 100 мл 37,2 50,0 50,0 42,0 2,0 1,2
Фенольш сполуки (за хлорогеновою кислотою), мг в 100 мл 91,2 105,3 120,7 80,6 9,2 8,8
Флавоноловi глжозда (по рутшу), мл в 100 мл 45,6 48,9 46,3 50,2 4,3 5,0
П^фенольш дубильш речовини (за ташном), мг в 100 мл 75,2 82,8 79,8 70,6 12,1 10,4
Пектина речовини, % 1,3 1,2 1,3 1,4 0,3 0,4
Мгнеральш речовини, мг в 100 мл: K 80,9 85,4 82,3 90,5 110,0 124,0
Са 25,8 29,4 28,6 30,2 20, 16,0
Mg 22,5 19,3 20,6 21,0 10,6 13,2
P 24,3 29,3 25,2 30,2 24,2 19,6
Fe 1,1 0,9 1,1 1,0 0,3 0,6
Загальний цукор, % 8,1 8,0 8,0 8,0 8,0 8,5
Орга^чш кислоти, % 2,1 2,2 2,2 2,0 2,0 2,0
Целюлоза, % 1,2 0,9 1,2 1,1 0,2 0,3
Сум речовини, % 11,5 12,0 12,0 12,0 10,0 11,2
Так, наприклад, в 100 мл нанонапою мютиться 2,0.5,0 мг Р-каротину, який знаходиться в легкоза-своюванш гiдрофiльний наноформi, що в 2.5,0 разiв вище нiж в напоях-аналогах. Вщомо, що добова потреба оргашзму людини в p-каротинi складае 5. 6 мг. Таким, чином, в 100 мл мютиться 0,5-1 добова потреба в р-каротиш. Тобто, достатньо випити 0,5 стакану нанонапою, щоб задовольнити добову потребу в Р-каротиш, а в разi л^вально! дози, для ослаблених людей можна вжити i стакан напою на добу. Показано також, що в 100 мл напою мютиться 0,5 добово! потреби в вггашш С i в стаканi (200 мл) -добова потреба.
Отримаш соковi каротино!дш, хлорофшвмюш та антоцiановi нанонапо! з рекордними характеристиками по вмiсту натуральних каротиноiдiв, хлоро-фiлiв, антоцiанiв та шших БАР для оздоровчого хар-чування отриманi вперше в мiжнароднiй практицi.
б
Рис. 2. Вмтст ß-каротину та вгтамшу С в 100 мл плодоовочевих нанонапогв в поршнянт з аналогами: а - ß-каротин, б - вгта-
MiH С; 1-4 - плодоовочевi нанонапо! "Orange-Tonic" (1), "Green-Tonic" (2), "Purple-Tonic" (3), "Каротелла" (4); 5- 6 напо! - аналоги моркв'яний (5) та гарбузовий (6)
Показано також, що вмют фенольних сполук (за хлорогеновою кислотою) в плодоовочевих нано-напоях в 10 раз вище, шж в аналогах, флавонолових глiкозидiв (за рутином) та полiфенолiв теж в 10 раз бшьше, шж в аналогах (табл. 3). Показано також, що пектинових речовин в аналогах у 3.5 раз бшьше,
шж в аналогах. Нанонапо! вiдрiзняються також висо-ким вмiстом мшеральних речовин i iн. (табл. 3). Показано, що вмют сухих речовин в нанонапоях складае 11,5.12,0 %, органчних кислот - 2,1.2,3 %. Ц пока-зники стандартнi для напо!в i вщповщають аналогам.
Таким чином, каротиноiднi, хлороф^мюш та антоцiановi нанонапо! за вмютом Р-каротину, L-ас-корбiновоi' кислоти та шших БАР перевищують вшо-мi аналоги. Така яюсть сокових нанонапо!в досяга-еться за рахунок використання крюнанодобавок, як! отриманi за нанотехнолопями, як1 включають замо-рожування та дрiбнодисперсне низькотемпературне подрiбнення, що дозволяють бiльш повно розкрити та зруйнувати не тiльки рослиннi клiтини, а й складн на-ноасоцiати або нанокомплекси каротиноiдiв та iнших БАР з бiополiмерами (з целюлозою, пектином, бшком та iн.) та вив№нити !х прихованi зв'язанi форми i тра-нсформувати у водорозчинну в№ну форми, що легко засвоюються оргатзмом людини.
6. Обговорення результат дослщжень роз-робки нового поколiння оздоровчих сокових на-нонапоТв збагачених каротинощними, хлорофшв-мкними, антощановими нанодобавками I фггоек-страктами
Розвитком i продовженням дослщжень в да-ному напрямку е розширення асортименту нанонапо-!в з використанням заморожених нанопюре та фггое-кстрактiв для оздоровчого харчування для дней, людей похилого вшу, тощо. Крiм того, iнтерес предста-вляе подальше проведення мiкробiологiчних, спект-роскопiчних, хроматографiчних дослiджень нових оздоровчих сокових нанонапо!в збагачених кароти-но!дними, хлорофiлвмiсними, антоцiановими нанодобавками i фiтоекстрактами. Доцiльним також е впровадження !х у виробництво, як на тдприемствах ресторанного господарства, так i на великих харчових тдприемствах, а також в санаториях, профiлакторiях, в торгових точках супермаркета i т. п. Вони можуть бути рекомендован для використання в фгтнес центрах i для харчування спортсмешв.
7. Висновки
1. Показано, що заморожен крiодобавки iз плодiв та овочiв (абрикос, облiпихи, гарбуза, шпинату, вишень, яблук, лимонiв з цедрою) знаходяться на 70 % в наноструктурованш формi та мають розмiр частинок в десятки разiв менший, нiж традицiйне пюре. Установлено, що в порiвняннi з пюре, що ви-готовлене за традицiйними технолопями крiопюре мають принципово новi властивосп та хiмiчний склад, зокрема, в1^зняються в 2,5.4 рази вищим нгж у свгжих плодах вмiстом вгташшв, каротиноiдiв, антоцiанiв, хлорофiлiв, фенольних сполук та шших БАР у в№ному стан в розчиннiй та легкозасвоюва-нiй формi.
2. Встановлено, що використання дрiбнодис-персного подрiбнення натуральних прянощiв (кардамону, корiандру, майорану, естрагону) при отриманнi водно-спиртових екстракпв значно збiльшуе вилу-чення iз них екстрактивних БАР (в 1,4.1,5 разiв бь льше) i значно прискорюе процес екстракцп в порiв-няннi з традицiйними методами (в 4.5 разiв швид-
а
ше). Показано, що отриманi фггоекстракти вТдрТзня-ються високим вмютом БАР, зокрема низькомолеку-лярних фенольних сполук (втд 0,3 до 1,2 г в 100 мл), ароматичних речовин та дубильних речовин (втд 0,3 до 0,9 г в 100 мл) та ш
3. Розроблено три групи сокових нанонапо!в на основТ крiодобавок Тз хлорофшвмюних, каротинв-мТсних та антоцiанвмiсних плодТв та овочТв i фггоекс-трактiв для оздоровчого харчування, як1 мають одно-рвдну стабiльну консистенцш та при збертанш не розшаровувались i не втрачають натуральний колТр (жовтий, зелений та рожево-вишневий) та не метить синтетичних компонентiв.
4. Показано, що новТ оздоровчТ соковТ нанонапо!, що отримаш з використанням заморожених нанодобавок Тз плодов та овочТв i фiтоекстрактiв Тз натура-льних прянощТв вгдргзняються рекордним вмятом вь тамiнiв (L-аскорбшово! кислоти), ß-каротину, хлоро-фшв а i b, антощашв, низькомолекулярних та високо-молекулярних фенольних сполук, ароматичних речовин та Тнших БАР. Вони мають яскраво виражений натуральний колр (жовтий, зелений, рожево-вишневий) та орипнальний смак i аромат та не метить синтетичних компонента. За вмютом БАР нанонапо! переви-щують вТдомТ свгговТ аналоги i рекомендуються для використання для Тмунопрофшактики населения.
Л^ература
1. FAO/WHO/UNU. Глобальная стратегия по питанию, физической активности и здоров'ю [Электронный ресурс]. -РезолюцияWHA.55.23 принята сессией Всемирной ассамблеи здравоохранения (ВАЗ), World Health Organization, Женева, 2004. - Режим доступа: http://apps.who.mt/gb/ebwha/pdf_files/WHA57/A57_R17-ru.pdf?ua=1
2. FAO/WHO/UNU. Dietary protein quality evalution in human nutrition. Report of an FAO Expert Consultation [Electronic resource]. - Food and agriculture organization of the united nations Rome. - 2013. - Vol. 92. - Available at: http://www.fao.org/ag/humannutrition/35978-02317b979a686a57aa4593304ffc17f06.pdf
3. Павлюк, Р. Ю. Новий напрямок глибоко! переробки харчово! сировини [Текст]: монографiя / Р. Ю. Павлюк, В. В. Погарська, Л. О. Радченко, В. А. Павлюк, Р. Д. Таубер, Н. М. Тимофеева та in. - Х.: Факт, 2017. - 380 с.
4. Pavlyuk, R. Exploring the processes of cryomechanodestruction and mechanochemistry when devising nano-technologies for the frozen carotenoid plant supplements [Text] / R. Pavlyuk, V. Pogarska, N. Timofeyeva, L. Bilenko, T. Stukonozhenko // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. - 2016. - Vol. 6, Issue 11 (84). - P. 39-46. doi: 10.15587/1729-4061.2016.86968
5. Симахин, Г. О. Инновационные технологии и продукты оздоровительного питания [Текст] / Г. О. Симахин, А. И. Украинец. - К.: НУХТ, 2010. - 295 с.
6. Павлюк, Р. Ю. Розробка крюгенно! технологи заморожування хлорофшвмюних овочш [Текст] / Р. Ю. Павлюк, О. С. Погарський, А. А. Каплун, С. М. Лосева // Схдао-Свропейський журнал передових технологш. - 2015. - T. 6, № 10 (78). - С. 42-47. doi: 10.15587/1729-4061.2015.56111
7. Шатнюк, Л. Н. Научные основы новых технологий диетических продуктов с использованием витаминов и минеральных веществ [Текст]: автореф. дис. ... д-ра техн. наук / Л. Н. Шатнюк. - М., 2000. - 60 с.
8. Осипова, Л. А. Научно-практическое обоснование и разработка технологии консервированных функциональных напитков [Текст]: дис. ... д-ра техн. наук. / Л. А. Осипова. - Одесса, 2007 - 377 с.
9. Капрельянц, Л. В. Функцюнальш продукти [Текст]: монографiя / Л. В. Капрельянц, К. Г. 1оргачова. - Одеса: Друк, 2003. - 312 с.
10. Тутельян, В. А. Питание и здоровье [Текст] / В. А. Тутельян // Пищевая промышленность. - 2004. - № 5. - С. 6-7.
Дата надходженнярукопису 08.04.2017
Павлюк РаТса Юрй'вна, доктор техшчних наук, професор, Заслужений дгяч науки i техшки Укра!ни, лауреат Державно! премп Укра!ни, кафедра технологш переробки плодiв, овочiв i молока, Харшвський державний ушверситет харчування та торпвл^ вул. Клочшвська, 333, м. Харшв, Укра!на, 61051
Погарська Вiкторiя Ва.цппвиа. доктор техniчnих наук, професор, лауреат Державно! премп Укра!ни, кафедра технологш переробки плодiв, овочiв i молока, Харшвський державний ушверситет харчування та торпвл^ вул. Клочшвська, 333, м. Харшв, Укра!на, 61051
Бшенко Леонща Мiчеславiвна, Харшвський торговельnо-екоnомiчnий коледж Ки!вського нацюнально-го торговельnо-екоnомiчnого уniверситету, вул. Клочшвська, 202, Харшв, Укра!на, 61045
Погарський Олексш Сергiйович, кафедра технологш переробки плодiв, овочiв i молока, Харшвський державний ушверситет харчування та торпвл^ вул. Клочшвська, 333, м. Харшв, Укра!на, 61051 E-mail: [email protected]
Какадш ЮЮ™ Петрiвна, аспiрант, кафедра технологш переробки плодiв, овочiв i молока, Харшвський державний уniверситет харчування та торпвл^ вул. Клочкiвська, 333, м. Харшв, Укра!на, 61051 E-mail: [email protected]
Гасанова Ганна Едуардiвна, кандидат техniчnих наук, асистент, кафедра товарознавства та експертизи товарiв, Харшвський державний уniверситет харчування та торпвл^ вул. Клочкiвська, 333, м. Харшв, Укра!на, 61051
Стуконоженко Тетяна Анатолпвна, аспiраnт, кафедра технологш переробки плодiв, овочiв i молока, Харшвський державний ушверситет харчування та торпвл^ вул. Клочшвська, 333, м. Харшв, Укра!на, 61051
