Вода плодово-ягодного сырья как функциональный напиток Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

ИННОВАЦИОННОЕ СЫРЬЕ — ОСНОВА КАЧЕСТВЕННЫХ НАПИТКОВ

ТЕМА НОМЕРА

УДК 664.863.813

Вода плодово-ягодного сырья как функциональный напиток

А. А. Емельянов,

д-р техн. наук, профессор; Е. А. Кузнецова,

д-р техн. наук, доцент Государственный университет УНПК, г. Орел

О. А. Шалимова,

д-р биол. наук, доцент Орловский государственный аграрный университет

Функциональное питание улучшает физиологические процессы, повышает сопротивляемость заболеваниям и позволяет длительное время сохранять активный образ жизни. Направленность действия продуктов функционального питания определяется входящими в их состав биологически активными ингредиентами. Безалкогольный напиток — оптимальная форма пищевого продукта, используемого для обогащения организма биологически активными веществами. Один из видов безалкогольного напитка — фруктовые и овощные соки. Функциональные свойства соков обусловлены суммарным действием витаминов, пищевых волокон, макро- и микроэлементов, фенольных соединений. Функциональные напитки различного назначения получают, вводя дополнительные ингредиенты в соки.

Новые биологически активные напитки можно получать не только введением дополнительных ингредиентов, но и путем разделения сока на компоненты. Один из таких методов — вакуумное выпаривание сока прямого отжима, осуществляемое при пониженных температурах [1]. Выпаривание в вакууме разделяет сок на концентрат и природную воду, содержащую основную массу растворимых биологически активных компонентов исходного сырья. Использование пониженных температур минимизирует потери биологической ценности.

Вода плодово-ягодного сырья представляет собой природную воду, прошедшую через вегетативную

систему и содержащую весь спектр витаминов и минеральных веществ растения. Она может быть использована в качестве функциональной питьевой воды или основы для разработки и приготовления новых функциональных напитков [2].

С целью установления биологической ценности исследовали физико-химический состав природной воды плодово-ягодного сырья.

Эксперименты выполнены на бахчевых культурах, клубнике и вишне. Сырье подвергали низкотемпературному фракционированию с получением обезвоженного сока, выжимок мякоти и природной воды [3]. Схема переработки сырья приведена на рис. 1.

Сок прямого отжима мякоти разделяли на концентрат и природную воду с помощью вакуумной выпарной установки [4]. Выпаривание осуществляли при температуре до 50 °С.

Природная вода растительного сырья, являющаяся дистиллятом сока прямого отжима, представляет собой чистую прозрачную мягкую, приятную на вкус воду с ароматом перерабатываемого сырья. Выход

Сырье

Сок прямого отжима

Природная вода

Концентрат Выжимки

Рис. 1. Схема переработки сырья

12 ПИВО и НАПИТКИ 2014

природной воды составил 83-88% по отношению к объему загруженного сока.

На рис. 2 представлена природная вода арбуза.

Физико-химический состав природной воды бахчевых культур исследовали по стандартным методикам, минеральный состав — с помощью рентгеноструктурного анализатора электронного микроскопа Лео1.

Физико-химический состав природной воды и плода [5, 6] арбуза и тыквы приведен в табл. 1.

Из табл. 1 следует, что природная вода бахчевых обладает пищевой и биологической ценностью и включает весь спектр витаминов, макро-и микроэлементов исходного сырья.

Арбузная вода содержит 75 % сухих веществ, 90% сахаров и треть витаминов и минеральных веществ плода.

Содержание сухих веществ в арбузной воде — 5,5%, при этом 95% от массы сухих веществ составляют сахара — 5,2%. В состав

витаминов арбузной воды и плода входят в-каротин, витамины группы В и аскорбиновая кислота, причем массовая доля в-каротина и витаминов группы В природной воды соответствует массовой доле плода. По содержанию витамина С вода уступает арбузу в 4 раза. Установлено содержание токоферола в арбузной воде — 1,2 мг/л.

Таблица 1

Показатель Арбуз Тыква

вода плод [5] вода плод [6]

Сухие вещества, % 5,5 7,4 5,95 8,2

Белки, % — 0,6 0,03 1,0

Жиры, % — 0,1 0,1 0,1

Общий сахар, % 5,2 5,8 5,5 4,4

Органические кислоты, % 0,18 0,1 0,03 0,1

Витамины, мг/ 100 г 2,54 7,49 5,21 15,42

В том числе:

в-каротин 0,07 0,1 3,3 1,5

тиамин, B1 0,04 0,04 0,09 0,05

рибофлавин, B2 0,04 0,06 0,03 0,06

пиридоксин, В6 0,07 0,09 0,02 0,1

ниацин, РР 0,5 0,2 1,42 0,5

аскорбиновая кислота, С 1,7 7 0,35 8

токоферол, E 0,12 — — —

Минеральные вещества, мг/100 г 124,6 326 119,1 297,82

В том числе:

калий, K 43 64 53 204

натрий, Ма 10 16 1,1 4

кальций, Ca 4 14 38 25

магний, Mg 65 224 8,5 14

фосфор, P 2 7 12 25

сера, S — — 14 —

железо, Fe 0,6 1,0 0,13 0,4

кобальт, Со — — 0,016 —

медь, Си — — 1,2 0,18

никель, Ж — — 0,012 —

хром, Сг — — 0,04 —

цинк, Zn — — 1,3 0,24

Минеральный состав природной воды полностью соответствует составу арбуза в качественном отношении. В количественном отношении вода уступает плоду по содержанию кальция, магния и фосфора в 3,5 раза. Высокое содержание магния (650мг/л) и железа (6 мг/л) обеспечивает арбузной воде функциональную направленность. Для удовлетворения суточной потребности в этих элементах достаточны следующие количества природной воды арбуза: 0,7 л для магния; 1,7 л для железа.

Натуральная вода из тыквы содержит 73% сухих веществ, треть витаминов и минеральных веществ плода [7].

По содержанию сухих веществ 5,95% вода тыквы превосходит арбузную на 10%. Тыквенная вода включает углеводы, витамины и минеральные вещества. По содержанию сахаров, составляющих 93% от массы сухих веществ, вода тыквы соответствует арбузной воде. Высокая массовая доля минеральных веществ (1,2 г/л) и витаминов (52 мг / л) определяет тыквенную воду как биологически активную.

Состав витаминов тыквенной воды соответствует составу плода в качественном отношении. В количественном отношении вода уступает плоду по общему содержанию витаминов в 3 раза, но превосходит его по массовой доле ниацина, в-каротина и тиамина в 3 и 2 раза соответственно. Для удовлетворения суточной потребности в в-каротине и витаминах группы В достаточны следующие количества природной воды: в-каротин — 0,15 л, ниацин — 1,4 л, тиамин — 1,7 л. Высокое содержание в-каротина, ниацина и тиамина превращает природную воду тыквы в функциональный напиток.

Установлено восемь биологически значимых элементов, входящих в минеральный состав как тыквенной воды, так и плода. Кроме того, обнаружено содержание в воде четырех элементов (сера, кобальт, никель, хром), не входящих в состав плода [6]. Высокое содержание калия, кальция, магния, серы, кобальта, меди, хрома и цинка обеспечивает природной воде тыквы функциональную направленность. Для удовлетворения суточной потребности в микроэлементах достаточны следующие количества тыквенной воды: медь —

2014 ПИВО и НАПИТКИ

13

ТМ-1000_04М 2009 1012 12 59 x2.Sk 30 ит ТМ-1000_«37 200910 12 13 07 30 ит

Рис. 3. Электронные изображения следов воды клубники (о), вишни (б), дистиллированной (в) и водпроводной (г) воды (увеличение 2500)

были высушены в сушильном шкафу. Следы воды исследовали в сканирующем электронном микроскопе при кратности увеличения 2500 (рис. 3).

Из приведенных электронных изображений следует, что растительная вода наиболее чистая по сравнению с контрольными образцами водопроводной и дистиллированной воды. Вода плодово-ягодного сырья содержит растворимые сухие вещества, которые по мере удаления влаги переходят в кристаллическое состояние. Кристаллические образования обнаружены в следах воды клубники и вишни. Кристаллы в следах клубничной воды отличаются по форме и размеру от кристаллов в следах вишневой воды. Различие форм и размеров кристаллов можно объяснить разным физико-химическим составом природной воды.

14 ПИВО и НАПИТКИ 2014

0,1 л; хром — 0,13 л; кобальт — 0,4 л; цинк — 0,9 л; кальций — 2,6 л.

Выполнены микроскопические исследования следов, оставленных

после испарения воды. Капли воды клубники и вишни, а также водопроводной и дистиллированной воды, нанесенные на предметное стекло,

Таблица 2

Показатель Концентрат + вода природная дистиллированная

Органические кислоты, % 0,05 0,02

Пищевые волокна, % 0,45 0,34

Витамины, мг/л, в том числе:

тиамин 1,2 0,3

рибофлавин 0,2 0,2

пиридоксин 0,3 0,1

ниацин 17 4,2

аскорбиновая кислота 5,5 2,2

Минеральные вещества, мг/л, в том числе:

натрий 12,6 2,3

кальций 410 53

магний 88 8,3

фосфор 21 9,8

железо 1,5 0,3

Исследовали жесткость воды арбуза, тыквы, клубники и вишни. Жесткость растительной воды составляет 0,25-0,3 мгэкв./ л и в 30 раз меньше жесткости водопроводной воды (10 мгэкв./ л). Мягкость оказывает благотворное действие на органолептические свойства и физиологическое действие и определяет возможность применения природной воды плодово-ягодного сырья для восстановления натуральных соков и производства функциональных напитков.

Природную воду тыквы использовали для восстановления натурального тыквенного сока. Сок восстановлен путем разбавления тыквенного концентрата, полученного вакуумным выпариванием сока прямого отжима, как собственной природной водой, так и дистиллированной. Число частей воды, приходящейся на одну часть концентрата, выбиралось равным кратности превышения содержания растворимых сухих веществ в концентрате по отношению к требуемому уровню растворимых сухих веществ в восстановленном соке [8].

Соки, восстановленные тыквенной и дистиллированной водой, ис-

lAUUAQAI I I Л f~\ U f~\ IT- f^l^ini^r Л^уЛС»А l^AMC/^TBÇIJULIV l_J A П1(1Т1/ f~\ Г>

ИННОВАЦИОННОЕСЫРЬЕ — ОСНОВАКАЧЕСТВЕННЫХНАПИТКОВ

следовали на биологическую активность (табл. 2).

Из табл. 2 следует, что сок, восстановленный собственной природной водой, превосходит по всем показателям сок, восстановленный дистиллированной водой. Повышение качества достигается за счет более высокой массовой доли биологически активных веществ природной воды. Разбавление концентрата собственной природной водой возвращает восстановленному соку те ароматические и биологически активные вещества, которые были удалены в процессе выпаривания, и обеспечивает получение 100%-ного натурального сока, который по вкусовым характеристикам и содержанию полезных веществ не уступает натуральному соку.

Таким образом, в результате вакуумного выпаривания сока прямого отжима плодово-ягодного сырья получена природная вода.

Биологически активная вода плодово-ягодного сырья — это функциональная питьевая вода, которую можно использовать для восстановления натуральных соков, а также в качестве основы для создания новых функциональных напитков.

ЛИТЕРАТУРА

1. Емельянов, А. Выпаривание соков прямого отжима в вакууме/А. Емельянов, K. Емельянов // Saarbrucken, Palmarium Academic Publishing. — 2012. — 109 с.

2. Пат. № 2371999 РФ. Способ получения восстановленного сока/A. A. Емельянов, K.A. Емельянов. Опубл. 10.11.2009, Бюл. №31.

3. Емельянов, А. А. Ресурсосберегающая переработка плодово-ягодного сырья при пониженных температурах /А. А. Емельянов // Пищевая промышленность. — 2009. — № 7. — С. 28-29.

4. Емельянов, А. А. Установка для концентрирования и сушки жидких пищевых продуктов в вакууме/A. A. Емельянов, В. В. Долженков, К. А. Емельянов // Известия вузов. Пищевая технология. — 2009. — № 4. — С. 84-87.

5. Энциклопедия центра Эмос. Химический состав продукта «арбуз» http://www.sunduk.ru/ receipts/prods/p10012.htm.

6. Энциклопедия центра Эмос. Химический состав продукта «тыква». http://www.sunduk.ru/ receipts/prods/p10387.htm.

7. Пат. № 2403814 РФ. Натуральная вода из тыквы/A. A. Емельянов, K. A. Емельянов, Е. А. Кузнецова, А. А. Щербакова. Опубл. 20.11.2010, Бюл. № 32.

8. Пат. № 2351238 РФ. Способ получения восстановленного сока/А.А Емельянов, K.A. Емельянов. Опубл. 10.04.2009, Бюл. № 10. <&

0

1 <

§

ш I-

Вода плодово-ягодного сырья как функциональный напиток

Ключевые слова

восстановление сока; микроскопическое исследование; минеральный и витаминный состав; плодово-ягодное сырье; природная вода.

Реферат

Исследованы свойства природной воды плодово-ягодного сырья. Показано, что вода бахчевых культур содержит углеводы, пектиновые вещества, каротиноиды, витамины группы В, аскорбиновую кислоту и минеральные вещества. В воде тыквы содержится (мг/л): р-каротина — 0,7; тиамина — 0,4; ниацина — 5,0; меди — 12,2; хрома — 0,4; кобальта — 0,16; цинка — 13,1; кальция — 383. В воде арбуза содержание магния — 650 мг/л, железа — 6,0 мг/л. Высокое содержание витаминов и минеральных веществ обеспечивает воде бахчевых функциональную направленность. Выполнено микроскопическое исследование следов природной воды клубники и вишни. В следах обнаружены кристаллические образования, форма и размеры которых зависят от вида сырья. Вода тыквы использована для восстановления тыквенного сока. Показано полное соответствие восстановленного сока натуральному.

Авторы

Емельянов Александр Александрович, д-р техн. наук, профессор; Кузнецова Елена Анатольевна, д-р техн. наук, доцент Госуниверситет — УНПК,

302040, г. Орел, Наугорское шоссе, д. 29, [email protected] Шалимова Оксана Анатольевна, д-р биол. наук, доцент Орловский государственный аграрный университет, 302019, г. Орел, ул. Генерала Родина, д. 69, [email protected]

Water of Fruit Raw Material as a Functional Beverage

Key words

juice reconstitution; microscopic study; mineral and vitamin composition; fruit raw material; natural water.

Abstract

Properties of natural water of fruit raw material are explored. It is shown that cucurbitaceous water contains carbohydrates, pectin, carotene, B-grope vitamins, ascorbic acid, and mineral substances. In cucurbit water, the content of p-carotene is 0.7 mg/l, thiamine is 0.4 mg/l, niacin is 5.0 mg/l, copper is 12.2 mg/l, chromium is 0.4 mg/l, cobalt is 0.16 mg/l, zinc is 13.1 mg/l, and calcium is 383 mg/l. In watermelon water, the content of magnesium is 650 mg/l and iron is 6.0 mg/l. The high content of the vitamins and mineral matters transforms plant water into a functional beverage. The microscopic study of the water traces of garden strawberry and cherry. The crystalline formations are visualized in the traces. Cucurbit water is used to reconditioning of the natural juice of cucurbit. The perfect coincidence between reconstituted and natural juices is shown.

Authors

Emelyanov Alexander Alexandrovich, Doctor of Technical Science, Professor; Kuznetsova Elena Anatolievna, Doctor of Technical Science, Associate Professor State University — Education-Science-Production Complex, 29 Naugorskoe shosse, Orel, 302040, Russia, [email protected] Shalimova Oxana Anatolievna, Doctor of Biological Science, Associate Professor Orel State Agrarian University

69 General Rodin Str., Orel, 302019, Russia, [email protected]

2014 ПИВО и НАПИТКИ 15