Введение Производство продуктов питания является интенсивно развивающимся сектором в перерабатывающей промышленности Казахстана. Ее эффективное функционирование имеет большое значение для обеспечения экономической безопасности страны и повышения жизненного уровня населения, так как на долю пищевых продуктов приходится примерно 12 % общего объема выпуска продукции в отраслях материального производства страны. При этом следует отметить, что важное место в питании человека отводится биологически ценным продуктам переработки растениеводческого сырья, способствующим снижению уровня заболеваний и повышению иммунитета человеческого организма в современной экологической обстановке, а также получения из них препаратов для увеличения продолжительности хранения пищевых продуктов. Республика Казахстан (РК) обладает значительным производственным и климатическим потенциалом для выращивания плодово-ягодных культур, естественные запасы которых позволяют использовать их не только для домашних заготовок, но и переработать в промышленных масштабах. По данным агентства статистики РК за 2015 г., площадь выращивания косточковых и семечковых культур составляет 39,5 тыс. га, ягодников - 2,6 тыс. га. Валовый сбор составил 211,0 и 20,2 тыс. тонн соответственно. Анализ результатов исследований зарубежных ученых по разработке технологии глубокой переработки плодово-ягодных и косточковых культур показал, что в условиях Казахстана актуальным и весьма перспективным является направление исследований по созданию биологически активных добавок (БАД) и функциональных пищевых продуктов, обогащенных полифенольными биоантиоксидантами из плодово-ягодных, косточковых культур и отходов их переработки. С этой точки зрения перспективным сырьем являются продукты переработки винограда, черной смородины, малины, сливы, которые, как известно, чрезвычайно богаты биологически активными веществами (БАВ) и представляют собой ценное сырье для изготовления биологически активных добавок (БАД) для обогащения пищевых продуктов и получения функциональных продуктов с естественно-оздоровительным эффектом. Чрезвычайно ценным источником большинства биологически активных соединений является черная смородина. Ее ягоды отличаются высоким содержанием сахаров - до 11 %, органических кис-лот - до 4 %, растворимых сухих веществ - 12...23 %. Имеются также пектиновые и дубильные вещества, минеральные соли и в удовлетворительных количествах витамины В9 (фолиевая кислота - до 0,6 мг) и К1 (филлохинон - 0,7...1,2 мг). Из других биоактивных соединений в последнее время в смородине найдены кумарины и фурокумарины, противоинфарктная активность которых имеет большое значение. Особый интерес к черной смородине вызван высоким содержанием витаминов C и P, минеральных веществ, особенно калия (350 мг/100 г), железа (до 230 мг/100 г), марганца и др. Благодаря высокому содержанию минеральных веществ ягоды черной смородины облегчают состояние больных с сердечно-сосудистыми и почечными заболеваниями [1]. Малина в этом отношении представляет несомненную ценность из-за уникальной способности накапливать в ягодах целый комплекс природных антиоксидантов: аскорбиновую кислоту, Р-активные вещества, пектин, органические и аминокислоты, фруктозу, минеральные вещества. Однако, так как малина плохо хранится, следует ее перерабатывать и получать продукты с БАВ [2]. В зависимости от сорта и условий выращивания в ягодах малины может накопиться от 5 до 11 % сахаров, среди которых преобладают фруктоза и глюкоза, 0,5-0,8 % белка, 0,6-0,9 % пектина, 1,2-2,3 % органических кислот. Ценной составной частью плодов малины являются такие биологически активные вещества, как аскорбиновая кислота (до 50 мг%), катехины (до 80 мг), антоцианы (100-250 мг), витамины В9, В12, Е и др. Из минеральных соединений в малине довольно много железа (1200 мг), цинка (200 мг), меди (170 мг) и марганца (210 мг на 100 г сырого продукта) [3]. Помимо прекрасных вкусовых качеств, слива обладает многими целебными и лечебными свойствами. Плоды сливы являются ценным продуктом для потребления в свежем виде и хорошим сырьем для переработки. Они содержат сахара, витамины Р, С, В1, В2, Е, пектины, минеральные вещества и микроэлементы, необходимые человеку. В зависимости от сорта, а также условий выращивания в плодах сливы содержится 10-30 % сухих веществ, 10-20 % сахаров, 0,4-2,7 % кислот, 0,3-2,1 мг/100 г пектиновых веществ, 15-18 мг/100 г витамина С, до 80 мг/100 г P-активных веществ, до 350 мг/100 г антоцианов и др. [4]. Содержащиеся в вышеперечисленных ягодах и плодах антиоксиданты защищают пищевые продукты от прогоркания жиров, изменения цвета (потемнения), ферментативного окисления напитков (вина, пива, безалкогольной продукции). Как и консервирующие вещества, антиоксиданты применяются для увеличения продолжительности хранения пищевых продуктов [5]. Таким образом, направление исследований, связанных с разработкой и внедрением технологии получения концентратов полифенолов из растительного сырья для обогащения и увеличения продолжительности хранения пищевых продуктов отечественного производства, является актуальным и весьма необходимым. Объекты и методы исследования Объектами исследования выбраны ягоды черной смородины, малины и плоды сливы, произрастающие на юго-востоке Казахстана, полученные из них экстракты и концентраты экстрактов. Для извлечения полифенольных веществ из ягод черной смородины, малины и плодов сливы использован метод водно-спиртовой экстракции с учетом известных работ в этом направлении [6] с варьированием параметров соотношение - твердая фаза/жидкая фаза - 1:5, 1:10, 1:20; объемная доля спирта - 40 %, 60 %, 80 %; продолжительность экстракции - 30 мин, 60 мин. В полученных экстрактах определяли содержание фенольных веществ колориметрическим методом по реактиву Фолина - Чокальтеу [7], общую титруемую кислотность (в пересчете на яблочную кислоту) (СТ РК 1624 2007), содержание растворимых сухих веществ рефрактометрическим методом. В концентратах определили органолептические показатели, показатели безопасности и химический состав. Результаты и их обсуждение Первоначально были отобраны районированные сорта плодово-ягодных культур (смородина, малина, слива) и изучены их биохимические показатели с целью определения наиболее ценных сортов для производства БАД. По хозяйственно-товарным признакам, степени распространенности и с учетом мнения ученых-экспертов из КазНИИПиВ выбраны из смородины сорт Минай Шмырев (белорусского происхождения) и Алтайская десертная (российский сорт), из малины сорт Новокитаевская (украинского происхождения) и Новость Кузмина (российский сорт), из сливы сорт Эдинбургская (английский сорт) и Стенли (американского происхождения) [8]. Результаты исследования представлены в табл. 1. Таблица 1 Биохимические показатели ягод черной смородины, малины и плодов сливы № п/п Сорт Содержание витамина С, мг % Содержание растворимых сухих веществ, % Содержание титруемых кислот, % Содержание общего сахара, % Содержание фенольных веществ, мг/дм3 Смородина 1 Минай Шмырев 80,94 12,0 5,23 6,03 575 2 Алтайская десертная 68,12 11,5 6,12 5,34 540 Малина 3 Новокитаевская 30,45 9,2 1,88 8,23 585 4 Алматинская 25,42 9,0 1,89 8,12 520 Слива 5 Эдинбургская 11,44 17 1,37 9,73 228 6 Стенли 13,98 18 0,58 14,02 417 По результатам исследований видно, что сорт черной смородины Минай Шмырев, малины - Новокитаевская, сливы Стенли превосходят другие отобранные сорта по основным показателям и по содержанию фенольных веществ, поэтому перечисленные сорта выбраны для разработки рационального режима получения экстрактов и дальнейших исследований. Отработаны режимы водно-спиртовой экстракции БАВ из ягод черной смородины, малины и плодов сливы для обоснования рациональной схемы экстракции фенольного комплекса из сырья. Схема заключается в следующем: свежие ягоды и плоды предварительно сортируют, моют, из плодов сливы вынимаются косточки, затем ягоды гомогенизируют в мельнице, подготовленное таким образом сырье заливают водно-спиртовым раствором и проводят экстракцию, полученные экстракты фильтруют. Исследование по определению содержания полифенолов в экстрактах колориметрическим методом показало (табл. 2), что наибольшее извлечение фенольных веществ из сырья наблюдается при гидромодуле 1:5 при всех вариациях концентрации спирта и времени экстракции. Изменение концентрации спирта и продолжительности экстракции на выделение фенольных веществ влияет незначительно. Поэтому из выделенных режимов наиболее рациональным с точки зрения экономии сырья и времени экстракции является: объемная доля спирта 40 %, гидромодуль 1:5, продолжительность экстракции 30 мин. При этом больше всего фенольных веществ содержится в экстракте смородины - 690 мг/дм3. В экстрактах, полученных при вышеуказанном рациональном режиме, определены общая титруемая кислотность (в пересчете на яблочную кислоту), содержание растворимых сухих веществ (табл. 3). Таблица 2 Влияние технологических параметров на экстагирование фенольных веществ из ягод черной смородины, малины и плодов сливы № п/п Объемная доля этилового спирта, % Гидро модуль Время экстракции, мин Содержание фенольных веществ, мг/дм3 Экстракт смородины Экстракт малины Экстракт сливы 1 40 1:5 30 690 525 522 2 40 1:5 60 585 570 414 3 40 1:10 30 195 126 123 4 40 1:10 60 195 135 291 5 40 1:20 30 465 180 204 6 40 1:20 60 375 285 228 7 60 1:5 30 600 525 399 8 60 1:5 60 765 270 555 9 60 1:10 30 195 270 150 10 60 1:10 60 240 180 195 11 60 1:20 30 405 237 300 12 60 1:20 60 435 315 333 13 80 1:5 30 765 345 444 14 80 1:5 60 690 345 340 15 80 1:10 30 195 150 123 16 80 1:10 60 195 150 120 17 80 1:20 30 375 600 300 18 80 1:20 60 375 237 300 Таблица 3 Общая титруемая кислотность и содержание растворимых сухих веществ в экстрактах № п/п Наименование показателей Экстракт смородины Экстракт малины Экстракт сливы 1 Общая титруемая кислотность (в пересчете на яблочную кислоту), % 0,39 0,17 0,15 2 Содержание растворимых сухих веществ, % 15,0 12,2 14,0 По разработанной технологии - упаривание в вакуум-ротационном испарителе при температуре 56 °С, остаточном давлении 0,05-0,06 МПа до полного удаления спирта - выработаны жидкие концентраты экстрактов из смородины, малины и сливы. По органолептическим свойствам концентраты имеют свойственный ягодам легкий фруктовый аромат, цвет концентрата смородины и сливы насыщенный бордово-красный, концентрат малины насыщенный розовый, вкус у концентрата смородины и малины слегка кислый, у концентрата сливы сладковатый, консистенция у всех концентратов - жидкая. Совместно с лабораторией ТОО «Эксперт-Тест» (Казахская академия питания) в концентратах изучены микробиологические показатели и показатели безопасности. Результаты анализа показали, что во всех образцах концентратов патогенные микроорганизмы, в том числе сальмонеллы, БГКП (колиформы), не обнаружены, КМАФАнМ, дрожжи и плесени не превышают допустимой нормы (ТР ТС 021/2011, ТР ТС 023/2011). Содержание в образцах кадмия и свинца ниже допустимой нормы; мышьяк и ртуть не обнаружены. Радионуклиды цезий-137, стронций-90 не обнаружены. В исследуемых образцах пестициды ГХЦГ (α, β, γ-изомеры, ДДТ и его метаболиты) не обнаружены (ТР ТС 021/2011, ГН «Сан ЭТкРБ» утв. ТП РК № 201) (табл. 4). В жидких концентратах определена пищевая и энергетическая ценность, содержание витаминов и минеральных веществ (табл. 5). Таблица 4 Показатели безопасности жидких концентратов БАВ из ягод черной смородины, малины и плодов сливы № п/п Наименование показателей Допустимые нормы по НД Концентрат смородины Концентрат малины Концентрат сливы Токсичные элементы, мг/кг, не более 1 Мышьяк (As) 0,05 Не обн. Не обн. Не обн. 2 Свинец (Pb) 0,5 0,1 0,026 0,038 3 Кадмий (Cd) 0,03 0,0028 0,0018 0,004 4 Ртуть (Hg 0,01 Не обн. Не обн. Не обн. Пестициды, мг/кг, не более 5 ГХЦГ (α, β, γ-изомеры), 0,05 Не обн. Не обн. Не обн. 6 ДДТ и его метаболиты 0,1 Не обн. Не обн. Не обн. Радионуклиды, Бк/кг, не более: 7 Цезий-137 40 1,95 1,95 1,95 8 Стронций -90 30 2,32 2,32 2,32 Микробиологические показатели 9 Патогенные микроорганизмы, в т.ч. сальмонеллы, в 25 г (см3) Не доп. Не обн. Не обн. Не обн. 10 КМАФАнМ, КОЕ/г (см3), не более 5х103