RESEARCH OF SAFETY AND RELATIVE BIOLOGICAL VALUE OF DRINKS ON THE BASIS OF THE EXTRACT OF MANCHURIAN WALNUT PERICARP
Rubrics: FOOD HYGIENE
Authors:
1.
Far Eastern Federal University
2.
Far Eastern Federal University
Vladivostok, Vladivostok, Russian Federation
Vladivostok, Vladivostok, Russian Federation
3.
Far Eastern Federal University
Type:
Article
Pages:
from 96
to 102
Status:
Published
Received:
07.04.2016
Accepted:
07.04.2016
Published:
07.04.2016
Subject area:
UDK 664.022.3:582.628-114.52
UDK 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
UDK 60 Прикладные науки. Общие вопросы
UDK 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
UDK 60 Прикладные науки. Общие вопросы
Language:
Russian
Keywords:
Tetrahymena pyriformis , Manchurian walnut, Manchurian walnut pericarp, dairy, consumer maturity stage, drinks on the basis of the extract of Manchurian walnut pericarp, safety, Tetrahymena pyriformis
Abstract (English):
Nowadays the use of plant raw materials of the Far East receives increasing relevance for food purposes. The article presents the research on safety and relative biological value of drinks on the basis of extracts of Manchurian walnut pericarp using the test for protozoa, in particular, on Tetrahymena pyriformis infusorian. The results obtained show that the drinks on the basis of the extract of Manchurian walnut pericarp and hawthorn infusion have beneficial effect on the growth and development of protozoa. It has been shown that protozoa generation and the size of their cells increase with storage and slightly differ from the control sample. Besides, tests of the presented samples possess rather high biological value. Turbidity and molding of the environment in tests are not observed with the increase of storage life. It indicates that the drinks on the basis of the extract of Manchurian walnut pericarp and hawthorn contain biologically active agents preventing the development and growth of micromycetes, sporous, semi-pathogenic and pathogenic bacteria. The quality assessment of the drink on the basis of the extract of Manchurian walnut pericarp with the addition of hawthorn infusion has been conducted in microbiological indices and the content of heavy metals in it.
Nowadays the use of plant raw materials of the Far East receives increasing relevance for food purposes. The article presents the research on safety and relative biological value of drinks on the basis of extracts of Manchurian walnut pericarp using the test for protozoa, in particular, on Tetrahymena pyriformis infusorian. The results obtained show that the drinks on the basis of the extract of Manchurian walnut pericarp and hawthorn infusion have beneficial effect on the growth and development of protozoa. It has been shown that protozoa generation and the size of their cells increase with storage and slightly differ from the control sample. Besides, tests of the presented samples possess rather high biological value. Turbidity and molding of the environment in tests are not observed with the increase of storage life. It indicates that the drinks on the basis of the extract of Manchurian walnut pericarp and hawthorn contain biologically active agents preventing the development and growth of micromycetes, sporous, semi-pathogenic and pathogenic bacteria. The quality assessment of the drink on the basis of the extract of Manchurian walnut pericarp with the addition of hawthorn infusion has been conducted in microbiological indices and the content of heavy metals in it.
Keywords:
Tetrahymena pyriformis , Manchurian walnut, Manchurian walnut pericarp, dairy, consumer maturity stage, drinks on the basis of the extract of Manchurian walnut pericarp, safety, Tetrahymena pyriformis
Tetrahymena pyriformis , Manchurian walnut, Manchurian walnut pericarp, dairy, consumer maturity stage, drinks on the basis of the extract of Manchurian walnut pericarp, safety, Tetrahymena pyriformis
Введение В последние годы современные пищевые тех-нологии направлены на создание безопасных пищевых продуктов с использованием расти-тельного сырья и повышенной биологической ценностью. Одним из требований к качеству продуктов питания, в том числе и на основе рас-тительного сырья, является их безопасность для здоровья человека. Растительное сырье является источником микробной контаминации. Микробная контаминация такого сырья зависит от количества и качества микрофлоры, содержащейся в почве, методах его обработки и хранения. Растительное сырье может быть инфицировано споровыми и санитарно-показательными микроорганизмами, число и видовой состав которых зависят от технологии его получения. Технологические приемы при обработке такого сырья направлены также на то, чтобы удалить эту микрофлору. Поэтому одним из требований к качеству продуктов питания является их безопасность для здоровья человека, стабильность в процессе хра-нения и реализации. В настоящее время пищевая промышленность уделяет большое внимание производству продук-тов, в состав которых входит дикорастущее расти-тельное сырье, содержащее биологически активные вещества. Дикорастущее сырье способно обогатить пищевые рационы всех слоев населения, делая их более разнообразными и полноценными. Примером такого сырья служат маньчжурский орех и бо-ярышник, которые способствуют увеличению сро-ков хранения продуктов и оказывают положитель-ное влияние на организм человека. Маньчжурский орех (Juglans manshurica Maxim) широко распространен на Дальнем Востоке и в Приамурье, отличается богатейшим химическим составом и обладает уникальными лечебными свойствами [1]. По морфологическому строению плод ореха маньчжурского состоит из перикарпа (околоплодника) и собственно ореха с семенем. Наиболее богатый химический состав имеет около-плодник ореха маньчжурского. На долю около-плодника приходится 57 % от общей массы ореха. Он содержит хиноны (юглон), до 0,03 % алкалои-дов, 12-14 % дубильных и красящих веществ, 2,6 % клетчатки, 18,4 % пектинов, до 12 % минеральных веществ, 0,8 % витамина С, а также флавоноиды (кверцетин и его производные). Установлено, что околоплодник ореха маньчжурского содержит вещества, обладающие свойствами антибиотиков, так как имеет в своем составе фитонциды. Его применяют при лечении сахарного диабета, онко-логии, туберкулеза, анемии, болезней эндокринной системы [2]. Боярышник, в свою очередь, богат витаминами С, А, Е, К, содержит флавоноиды, растительные полифенолы - кверцетин оказывает противоопухо-левое и антиоксидантное действие, кверцетин вос-станавливает мозговое кровообращение, гиперозид обогащает сердце ионами калия, витексин расши-ряет сосуды и усиливает обменные процессы в сер-дечной мышце, урсоловая, олеаноловая, хлорогеновая кислоты обладают противовоспалительным, противосклеротическим, антибактериальным действием [3]. Кроме того, боярышник содержит сорбит, калий, кальций, магний, железо и комплекс микроэлементов (марганец, медь, цинк). Включение в рацион питания продуктов, содержащих боярышник и околоплодник ореха маньчжурского, будет способствовать формированию иммунитета и защитных сил организма человека. Поэтому биологическая оценка качества и без-опасности продовольственного сырья и продуктов питания, являясь одним из важнейших методов биотестирования, позволит выявить влияние ис-пользуемого нетрадиционного растительного сырья на живой организм и определит возможные неблагоприятные последствия использования. Для определения безвредности (токсичности) и биологической ценности продуктов ранее исполь-зовали метод вивария на белых мышах, морских свинках и т.д. Все эти методы дорогостоящие и длительные. В последнее время все чаще используют совре-менные и более дешевые методы определения без-опасности пищевых продуктов (БПП) и общей био-логической ценности (ОБЦ) на простейших, в част-ности на инфузории Tetrahymena pyriformis. Tetrahymena pyriformis как тест-объект признана всемирным научным сообществом и востребована из-за своих уникальных характеристик, которые обусловливают ее абсолютную рациональность как при использовании, так и при содержании, что очень важно для высокой достоверности получен-ных результатов. Целью работы является исследование безопас-ности и относительной биологической ценности напитков на основе экстрактов околоплодника ореха маньчжурского с добавлением настоя бо-ярышника. Объекты и методы исследований Объектами исследования в данной работе явля-ются напитки на основе экстракта околоплодника ореха маньчжурского. Органолептическую оценку качества напитков осуществляли по 10-балльной системе по следую-щим показателям качества: внешний вид, цвет, за-пах, вкус. Для исследования безопасности напитков (БПП) на основе экстракта околоплодника ореха мань-чжурского и настоя боярышника были взято 4 про-бы: пробы продукта № А (напиток на основе экс-тракта околоплодника ореха маньчжурского потребительской стадии зрелости); № Б (напиток на основе экстракта околоплодника ореха маньчжурского молочной стадии зрелости); № С (напиток, в состав которого входит экстракт околоплодника ореха маньчжурского потребительской стадии зрелости (2 %) и настой боярышника (98 %)) и № 4 (контроль казеин). Исследования проводили по методу, изложен-ному в Инструкциях по санитарно-микробиологическому контролю производства пи-щевой продукции из рыбы и морских беспозвоноч-ных (Игнатьев и др., 1991) [4]. Исследуемые пробы вносили по 2 мл в пробирки и закрывали стерильными пробками. Культуру инфузории предварительно синхронизировали двое суток теплом и холодом, разводили водой в десять раз, а затем вносили по 0,05 мл в пробирки с пробами. Наличие роста и развития инфузории в исследуемых образцах контролировали шесть раз каждые сутки методом микроскопии. Угнетение подвижности и наличие гибели единичных особей говорит о токсичности исследуемых проб. На четвертые сутки проводили количественный учет выросших особей в счетной камере Горяева. Для определения ОБЦ использовали метод А.Д. Игнатьева «Культивирование простейшей Tetrahymena pyriphormis в растворе 0,1 % пептон-ной воды (ПВ) и исследуемых компонентов» [5]. Для исследований были взято 4 образца: № А; № Б; № С; № 4 (контроль казеин). Из подготовлен-ных образцов отбирали навески, где концентрация продукта соответствовала 0,2 %. При оценке казеи-на среднюю пробу разводили водой для получения концентрации протеина 0,2 %. Подготовленные пробы по 2 мл вносили в сте-рильные пробирки. Синхронизированную теплом и холодом 48 часов культуру инфузорий в одной ста-дии размножения и роста вносили по 0,05 мл в те же пробирки с представленными образцами. Про-бирки закрывали пробками и инкубировали при температуре 22 ºС, встряхивая три раза в день. Наличие роста и развитие инфузории в продукте (генерацию) контролировали каждые сутки под микроскопом в 10 полях зрения. Количество вы-росших особей считали под микроскопом в камере Горяева, фиксируя их формалином. Подсчет инфу-зорий вели в 10 квадратах камеры Горяева и выво-дили среднее арифметическое из трех подсчетов. На основании полученных данных рассчитывали ОБЦ, которая представляет собой процентное от-ношение количества выросших инфузорий в ис-следуемых пробах и казеине. Микробиологическое исследование проводили согласно нормативной документации, представлен-ной в табл. 4. Исследование на содержание токсичных эле-ментов в напитках на основе экстракта около-плодника ореха маньчжурского проводили в со-ответствии с СанПиН 2.3.2.560-96 «Гигиенические требования к качеству и безопасности экстракта продовольственного сырья и пищевых продуктов». Результаты и их обсуждение Органолептическая оценка качества напитка на основе экстракта околоплодника ореха маньчжур-ского в зависимости от стадии зрелости плода представлена в табл. 1. Таблица 1 Органолептическая оценка напитков на основе экстракта околоплодника ореха маньчжурского в зависимости от стадии зрелости плода Стадия зрелости плода Внешний вид Цвет Запах Вкус Баллы Оценка Околоплодник молоч-ной стадии зрелости (время сбора - июнь) Непрозрачная жидкость Буро-коричневый Слабо выра-женный, травянистый Терпкий, кисло-сладкий, со слабо выраженной горечью 5-6 Удовлетво-рительно Околоплодник потре-бительской стадии зре-лости (время сбора - октябрь) Непрозрачная жидкость Темно-коричневый Ореховый Кисло-сладкий с приятным оре-ховым привку-сом 7-8 Хорошо Из таблицы видно, что наилучшими органолеп-тическими показателями обладает напиток на основе экстракта околоплодника ореха маньчжурского потребительской стадии зрелости. Поэтому напиток на основе экстракта околоплодника ореха маньчжурского потребительской стадии зрелости был выбран в качестве основы для приготовления напитков. Органолептическая оценка настоя боярышника и напитка на основе экстракта околоплодника ореха маньчжурского потребительской стадии зрелости с добавлением настоя боярышника представлена в табл. 2. Таблица 2 Органолептическая оценка напитка на основе настоя боярышника и напитка на основе экстракта околоплодника ореха маньчжурского потребительской стадии зрелости с добавлением настоя боярышника Экстракт Внешний вид Цвет Запах Вкус Баллы Оценка Напиток на основе настоя боярышни-ка Слабо окрашен-ная жидкость Светло- розовый Свойственный боярышнику Кислый 7-8 Хорошо Напиток на основе экстракта около-плодника ореха маньчжурского в потребительской стадии зрелости с добавлением настоя боярышни-ка Окрашенная жидкость Золотисто-коричневый Свойственный боярышнику Кисло-сладкий 9-10 Отлично Из таблицы видно, что напиток на основе экс-тракта околоплодника ореха маньчжурского с до-бавлением настоя боярышника обладает высокими органолептическими показателями. В напитке уда-лось создать оптимальную композицию вкусоаро-матических свойств. Поэтому напитки на основе экстракта ореха маньчжурского с добавлением настоя боярышника можно рекомендовать в каче-стве безалкогольных напитков. Изучение биологической безопасности напит-ков на основе экстрактов околоплодника ореха маньчжурского проводили с использованием тест-объекта Tetrahymena pyriphormis. Исследования показали, что признаки токсичности за весь период наблюдения отсутствовали. Тест-объект инфузория была активна, подвижна. Замедление роста, мутаций и гибели единичных клеток не наблюдалось. Динамика роста и развития простейших в тече-ние 4 суток с целью выявления положительного влияния исследуемых проб на тест-культуру Tetrahymena pyriformis представлена на рис. 1. Из рисунка видно, что с увеличением времени хранения образцов увеличивается процент роста Tetrahymena pyriformis. При достижении времени хранения 4 суток в исследуемых образцах наблю-дается рост и развитие простейших на 75-80 %, тогда как в контрольном образце рост и развитие простейших протекают на 90 %. Видно, что иссле-дуемые экстракты благоприятно влияют на дина-мику роста и развития Tetrahymena pyriformis. Ис-следование размеров клеток простейших показало, что максимальные размеры 0,24-0,31 мкм имеет Tetrahymena pyriformis, выращенная в образцах № А, № Б, № С. Кроме того, она более активна в сравнении с образцом № 4. Генерация инфузорий в образце №4 (казеин) имеет максимальные размеры клеток 0,24-0,30 мкм. Время генерации инфузорий и значения ОБЦ представлены в табл. 3. Рис. 1. Оценка роста Tetrahymena pyriformis в исследуемых образцах в течение 4 суток хранения Таблица 3 Оценка роста и развития инфузории в исследуемых продуктах. Исследуемый продукт Время генерации инфузории (сутки) ОБЦ 0 1 2 3 4 % № А 5 13 37 70 78 87,6 № Б 5 10 35 69 76 85,3 № С 5 15 40 75 80 89,8 № 4 (казеин) 5 21 43 79 89 100,0 Из таблицы видно, что исследуемые пробы представленных образцов обладают биологической ценностью и, как показывает время генерации инфузории (смена поколений), благотворно воздействуют на жизнедеятельность и развитие живой клетки по поколениям. Значение ОБЦ в образцах № А, № Б, № С составляет 87,6 %, 85,3 %, 89,8 % соответственно. Следует отметить, что помутнение и плесневе-ние среды в пробах не наблюдалось, это говорит о том, что макро- и микроэлементы, а также фитон-циды, содержащиеся в маньчжурском орехе и бо-ярышнике, сдерживают развитие и рост микро-мицетов, споровых, полупатогенных и патогенных бактерий и переводят их в состояние анабиоза. При производстве пищевых продуктов и разра-ботке рецептур, в особенности с использованием растительного сырья, предъявляются жесткие тре-бования к безопасности продуктов питания по микробиологическому показателю и содержанию в них тяжелых металлов. Микробиологические пока-затели напитков на основе экстрактов околоплод-ника ореха маньчжурского потребительской стадии зрелости с добавлением настоя боярышника представлены в табл. 4. Результаты исследований показали, что все микробиологические показатели напитка на основе экстракта околоплодника ореха маньчжурского потребительской стадии зрелости с добавлением настоя боярышника соответствовали нормативным значениям. На 30-е сутки хранения напитка пато-генные микроорганизмы, в том числе сальмонеллы, бактерии группы кишечных палочек, дрожжи и плесени не обнаружены. Исследования содержания тяжелых металлов в напитке на основе экстракта околоплодника ореха маньчжурского потребительской стадии зрелости с добавлением настоя боярышника представлены в табл. 5. Как видно из таблицы, все токсичные элементы в напитке на основе экстракта околоплодника по-требительской стадии зрелости находятся в преде-лах нормы в соответствии с СанПиН 2.3.2.560-96 «Гигиенические требования к качеству и безопас-ности экстракта продовольственного сырья и пи-щевых продуктов». Таблица 4 Микробиологические показатели напитка на основе экстракта околоплодника ореха маньчжурского потребительской стадии зрелости с добавлением настоя боярышника [6, 7] Наименование показателей Нормативное значение Фактическое значение 1 сутки 30 дней Нормативные документы Патогенные, в том чис-ле сальмонеллы, в 25 см3 Не допускает-ся Не обнаружено Не обнаружено Не обнаружено ГОСТ Р52814-07 КМАФАнМ, КОЕ/см3 Не более 5×10×104 < 10 < 10 < 10 ГОСТ 10444.15-94 БГКП в 1,0 г Не допускает-ся Не обнаружено не обнаружено не обнаружено ГОСТ Р52816-07 Дрожжи и плесени, КОЕ/см3 Не более 10 < 10 < 10 < 10 ГОСТ 10444.12-88 Таблица 5 Содержание тяжелых металлов в напитке на основе экстракта околоплодника ореха маньчжурского потребительской стадии зрелости с добавлением настоя боярышника Элемент Содержание в экстракте, мг/кг Норма по СанПиН 2.3.2.560-96, мг/кг Свинец 0.11 0,3 Мышьяк 0.008 0,1 Кадмий 0.01 0,03 Ртуть - 0,005 Таким образом, было установлено, что напитки на основе экстракта околоплодника ореха маньчжурского являются биологически безопас-ными для здоровья человека и не оказывают от-рицательного влияния на обменные процессы организма. Полученный напиток на основе экстракта околоплодника ореха маньчжурского с добавлением настоя боярышника может быть рекомендован в качестве безалкогольного напитка.
1. Zemlyak, K.G. Obosnovanie biotehnologii kompleksnoy pererabotki plodov Juglans mandshurica i tovarovednaya harakteristika maslozhirovyh produktov s ih ispol'zovaniem: dis. … kand. tehn. nauk. - Vladivostok, 2010. - 148 s.
2. Reyf, O.Yu. Biologicheskie resursy oreha man'chzhurskogo (Juglans mandshurica Maxim.) v Primorskom krae: dis. … kand. biol. nauk. - Vladivostok, 2015. - 165 s.
3. Samylina, I.A. Boyaryshnik. Vozmozhnosti medicinskogo primeneniya / I.A. Samylina, A.A. Sorokina, N.V. Pyatigorskaya // Farmateka. - 2010. - № 8. - S. 83-85.
4. Ignat'ev, A.D. Instrukciya po sanitarno-mikrobiologicheskomu kontrolyu proizvodstva pischevoy produkcii iz ryby i morskih bespozvonochnyh / A.D. Ignat'ev, A.C. Myagkov. - L., 1991. - 94 s.
5. Ignat'ev, A.D. Ispol'zovanie infuzorii tetrahimeny piriformis kak ob'ekta pri biologicheskih issledovaniyah v sel'skom hozyaystve: metod. posobie / A.D. Ignat'ev, V.Ya. Shabliy. - VNIITEISH, 1978. - 52 s.
6. GOST 10444.15-94. Produkty pischevye. Metody opredeleniya kolichestva mezofil'nyh aerobnyh i fakul'tativno-anaerobnyh mikroorganizmov. - M.: Standartinform, 2010. - S.10
7. GOST 10444.12-88. Produkty pischevye. Metod opredeleniya drozhzhey i plesnevyh gribov. - M.: Standartinform., 2010. - S.10.
