Publication text
(PDF):
Read
Download
Введение В настоящее время большое значение приобретает получение продуктов функционального назначения, в том числе напитков. Напитки на основе молочной сыворотки являются перспективными, так как использование вторичного молочного сырья, образующегося в значительных количествах при производстве сыра, творога и казеина, позволяет повысить их пищевую ценность и снизить себестоимость [1, 2]. Большой интерес представляет возможность регулирования биологической ценности и расширения ассортимента напитков на основе молочной сыворотки посредством введения в рецептуры растительных экстрактов или их композиций, содержащих значимые концентрации биологически активных веществ антиоксидантного действия [3, 4], способствующих предотвращению возникновения ряда патологических состояний организма - стресса, атеросклероза, инфаркта миокарда, злокачественных новообразований и др. При этом без применения консервантов увеличиваются сроки хранения готовых изделий. В связи с необходимостью поиска новых сильных природных антиоксидантов в последнее время значительный интерес представляют природные соединения полифенольной структуры - ксантоны, высокие концентрации которых содержатся в перикарпии экзотического фрукта мангостин (Garcinia mangostana L.), распространенного в странах Юго-Восточной Азии: Таиланде, Индии, Шри-Ланке, Мьянме, Камбодже, Вьетнаме, Китае и др. [5, 6]. Ксантоны обладают широким спектром физиологического действия: кардиотоническим, диуретическим, желчегонным, психотропным, противоопухолевым, противогрибковыми др. [7, 8]. Многокомпонентные функциональные напитки на основе молочной сыворотки являются, как правило, пищевыми системами с агрегативнонеустойчивой структурой, которые способны при хранении к расслаиванию (образованию осадка). Поэтому в рецептуры таких напитков вводят различные стабилизаторы (пектины, камеди, продукты переработки морских водорослей и др.), которые обеспечивают однородную структуру напитков, без точек гелеобразования, с равномерным распределением частицнаполнителей [9, 10]. Целью настоящего исследования явилась разработка технологии функциональных гелеобразных напитков на основе молочной сыворотки с использованием композиций растительных экстрактов из сырья Дальневосточного регионаи мангостина. Объектыиметодыисследований В качестве основы напитков использовали сыворотку молочную творожную пастеризованную, соответствующую ГОСТ 53438-2009. Объектамиисследованияявлялись: - растительное сырье Дальневосточного региона: плоды шиповника коричного (R. Cinnamomea L.) - по ГОСТ 1994-93; ягоды клюквы четырехлепестковой (Oxycoccus Quadripetalis G.) - по ГОСТ 19215-73; ягоды рябины черноплодной (Aronia melanocarpa L.) - по РСТ РСФСР 350-88; ягоды винограда Амурского (V. Amurensis R.), ягоды актинидии коломикта (Actinidia kolomicta M.) - по нормативной документации. Растительное сырье было собрано в экологически чистых районах юга Приморского края в период лето-осень 2013 г. и высушено на модернизированной сушильной установке активного вентилирования («Конвекс»-I, 28/220, Россия) до содержания влаги не более 10 %. Растительное сырье по показателям безопасности соответствовало требованиям ТР ТС 021/2011 [11]; - экстракт мангостина (Garcinia mangostana L.), «Иву Цзянр Био-Технолоджи Ко., Лтд.», КНР - по CODEX STAN 204-1997, санитарноэпидемиологическое заключение от 23.03.2009г. № 25.ПЦ.01.916.П.000978.03.09; - водные экстракты из дальневосточных растений и их композиции с экстрактом мангостина при различных количественных соотношениях; - опытные образцы напитков на основе молочной сыворотки с использованием растительных экстрактов, расфасованные в бутылки из полимерных материалов объемом 250 мл и хранившиеся при температуре (4±2) °С и относительной влажностивоздуха (70±2) %. Определение суммарного содержания антиоксидантов проводили амперометрическим методом на приборе «ЦветЯуза 01-АА» (Россия), стандарт - галловая кислота [12]. В работе изучали органолептические свойства (внешний вид, цвет, вкус, запах) [13]; определяли массовую долю сухих веществ, фенольных соединений, витамина С [14, 15]; микробиологические показатели (количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов; бактерий группы кишечной палочки; Е. coli; патогенных, в том числе сальмонелл; дрожжей и плесеней) - по МУК 4.2.2578-10 ГОСТ Р 52833-2007 ГОСТ 10444.12-88, МУК 4.2.2884-11; токсикологические показатели (токсичные элементы - по ГОСТ Р 5130199, ГОСТ 26927-86, ГОСТ 31628-2012; пестициды - по МУ 2142-80; радионуклиды - по ГОСТ 321612013, ГОСТ 32163-2013). Результаты иих обсуждение Результаты изучения химического состава растений Дальнего Востока показали, что в них содержатся значительные концентрации витамина С (34,0-435,0 мг/100г) и фенольных соединений (3,0- 6,3 %), в том числе флавоноидов (0,96-2,16 %). С целью максимального извлечения и сохранения биологически активных веществ растительного сырья необходимо было оптимизировать технологический процесс экстракции (в качестве экстрагента использовали воду). В результате серии экспериментов для каждого вида сырья была установлена зависимость динамики массовой доли растворимых сухих веществ экстрактов от основных технологических факторов: температуры экстрагента и продолжительности экстрагирования. При этом гидромодуль составил (сырье : вода): для плодов - 1:5, для ягод - 1:3; степень измельчения сырья - диаметр 1,0 мм (для ягод) и 1,5 мм (для плодов). На основании полученных эмпирических данных методом математического моделирования с использованием программы MatLab 7.0 был оптимизирован процесс экстракции биологически активных веществ из плодов и ягод растений, что позволяет выбрать рациональные режимы экстрагирования в пределах границ применимости при изменении основных технологических параметров. Интервалы варьирования параметров составили: для температуры экстрагирования - от 30 до 80 °С; времени экстракции - от 3 до 7 ч. Достоверность полученных результатов: для построения математических моделей использовали метод наименьших квадратов, отклонения в узлах сетки были незначительны (абсолютная погрешность для математических моделейсоставилаот 2,2 до 4,2 %). Математические модели экстрагирования растительного сырья выражаются в виде полиномных уравнений второй степени: -для плодов шиповника коричного: F( x,y) 1.5978 2.2676 x 0.0877 y 0.2415 x2 0.00014 xy 0.00057 y 2 , (1) -дляягодрябины черноплодной: F( x,y) 2.8017 3.8160 x 0.1693 y 0.4196 x2 0.0013xy 0.0012 y 2 , (2) -дляягодклюквы четырехлепестковой: F( x,y) 3.0495 3.0640 x 0.1576 y 0.3212 x2 0.00004 xy 0.0011y 2 , (3) -дляягодвиноградаАмурского: F( x,y) 5.0710 3.7765 x 0.2437 y 0.4321 x2 0.0038 xy 0.0017 y 2 , (4) -дляягодактинидии коломикта: F( x,y) 11.4332 2.6321x 0.4752 y 0.2876 x 2 0.0020 xy 0.0040 y 2 , (5) где F(х, у) - функция содержания растворимых сухих веществ, %; x - продолжительность экстракции, ч; у - температураэкстрагента, ºС. Схема получения растительных экстрактов включала следующие основные операции: экстрагирование измельченного сырья в течение 4-4,5 ч при температуре 60 °С; отжим и фильтрацию; пастеризацию при температуре 65 °С в течение 5 мин и охлаждениедо температуры 25 °С. Было показано, что при экстрагировании растительного сырья в экстракты переходят: от 80,0 до 86,9 % фенольных веществ; от 28,1 до 55,0 % флавоноидов; от 42,4 до 79,8 мг/100 г витамина С. При этом наибольшая концентрация биологически активных веществ антиоксидантного действия присутствовала в экстрактах из плодов шиповника коричного и ягод рябины черноплодной. В экстракте мангостина содержание витамина С составило 108,5 мг/100 ги 42,5 мг/100 г ксантоновых соединений, которые относятся к биологически активным веществам, рекомендуемым для употребления в составепищевых продуктов [16]. Антиоксидантную активность экстрактов изучали по показателю суммарного содержания антиоксидантов. Результаты представлены в табл. 1. Таблица 1 Суммарное содержание антиоксидантов в растительных экстрактах Наименование экстракта Суммарное содержание антиоксидантов, мг/дм3 Из плодов шиповника коричного 351,7±17,6 Из ягод рябины черноплодной 282,0±14,0 Из ягод актинидии коломикта 105,2±5,3 Из ягод винограда Амурского 157,5±7,9 Из ягод клюквы четырехлепестковой 213,2±10,7 Из мангостина 1373±69 Показано, что наибольшей активностью из экстрактов дальневосточных растений обладает экстракт шиповника коричного, рябины черноплодной и клюквы. Экспериментально установлено, что антиоксидантная активность экстракта Garcinia mangostana L. значительно превосходит активность всех исследуемых экстрактов из растений Дальнего Востока (в 3,9-13 раз), что связано, по-видимому, с высоким содержанием в мангостине ксантонов, относящихся к классу природных фенольных соединений и являющихся активными участниками окислительно-восстановительных реакций [5, 6]. Поэтому для усиления антиоксидантного действия биологически активных веществ растительного сырья Дальневосточного региона разрабатывали рецептуры их композиций с экстрактом мангостина. Полученные данные свидетельствовали о том, что установленные экспериментальным методом значения антиоксидантной активности для всех композиций превышали значения, предварительно полученные расчетным путем. Это связано, вероятно, с проявлением синергетического эффекта антиоксидантов исследуемых растений [17]. При этом наибольший эффект был отмечен для композиций при соотношении (экстракт мангостина : экстракт ДВ растений - 0,25:0,75): с актинидией (в 2,7 раза); с рябиной черноплодной (в 2,6 раза); с шиповником (в 1,6 раза), а наименьший - для композиции свиноградом Амурским. Таким образом, значимые концентрации антиоксидантов в разработанных нами композициях из экстрактов мангостина (G. mangostana L.) и сырья Дальневосточного региона в соотношении 0,25:0,75 позволили использовать их в производстве функциональных напитков. Для разработки многокомпонентных напитков на основе молочной сыворотки с использованием растительных экстрактов и наполнителей (плодовоягодных и овощных пюре) необходимо было подобрать стабилизаторы и установить их количество, необходимое для получения гелеобразной устойчивой структуры в течение всего срока хранения. Исследовали возможность использования каррагинана, ксантановой и геллановой камеди при массовой доле 0,05 %, 0,1 %, 0,2 % для каждого стабилизатора. На основании органолептической оценки и определения кинематической вязкости модельных систем напитков было установлено, что только введение геллановой камеди (в концентрации 0,05 %) способствовало стабилизации системы с равномерным распределением наполнителя по всемуобъему напитка. На основании полученных результатов исследований были разработаны рецептуры и принципиальная технологическая схема гелеобразных напитков на основе молочной сыворотки с добавлением растительных экстрактов (табл. 2). Новые напитки получили общее название «АКТИВ» (СТО 6855116001-2014 «Напитки на основе молочной сыворотки с растительнымиэкстрактами «АКТИВ»). Таблица 2 Рецептуры напитков «АКТИВ» на основе молочнойсывороткис добавлением растительных экстрактов, на 100 дал (1000 дм3) Наименование ингредиента Наименование напитка «АКТИВРябина» «АКТИВАктинидия» «АКТИВШиповник» «АКТИВКлюква» «АКТИВВиноград» Сыворотка молочная творожная, л 659,0 663,0 651,0 679,0 671,0 Экстракт растения, л 120,0 117,0 126,0 105,0 111,0 Экстракт мангостина, л 40,0 39,0 42,0 35,0 37,0 Банан (пюре), кг - - - - 15,0 Клубника (пюре), кг - - - - 15,0 Грейпфрут (пюре), кг - 15,0 - - - Тыква (пюре), кг - 15,0 15,0 15,0 - Морковь (пюре), кг - - 15,0 - - Яблоко (пюре), кг - - - 15,0 - Апельсин (пюре), кг 30,0 - - - - Камедь геллановая, кг 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Сироп фруктозный, л 150,0 150,0 150,0 150,0 150,0 Кислота лимонная, кг 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Принципиальная технологическая схема получения напитков на основе молочной сыворотки предусматриваетналичие следующихосновных этапов: - подготовка молочной творожной сыворотки (осветление при температуре 90 °С в течение 20 мин, фильтрованиеиохлаждениедо температуры 25 °С); 101 - приготовление композиций растительных экстрактов из сырья Дальневосточного региона и мангостина; - растворение геллановой камеди в небольшом количестве сыворотки при температуре 80 °С при тщательном перемешивании; - приготовление наполнителей: для плодовых и овощных пюре - первичная обработка, нарезка, варка при температуре 85-90 °С в течение 20 мин и протирание через сито с размером отверстий 0,5 мм; для ягодных пюре - протирание. Предусмотрена пастеризация наполнителей при температуре 70-75 °С в течение 5 мин с последующим охлаждением дотемпературы 25 °С; - соединение подготовленных ингредиентов при перемешивании; - пастеризация напитков при температуре 60- 65 °С в течение 5 мин; горячий розлив, укупорка, маркировка и охлаждение до температуры 23-27 °Сс последующим хранением при температуре (4±2) °Си относительнойвлажностивоздуха (70±2) %. Товароведную оценку качества новых функциональных напитков на основе молочной сыворотки проводили по комплексу показателей (физикохимических, органолептических, структурномеханических и показателей безопасности) в сравнении с выбранным аналогом - напитком сывороточным пастеризованным с соком яблока (АО «ДАНОН РОССИЯ», ТМ «Актуаль», г. Москва, ТУ 9226-061-13605199). Физико-химические показатели аналога и напитков на основе молочной сыворотки с растительными экстрактамипредставленывтабл. 3. Таблица 3 Физико-химическиепоказателии энергетическаяценностьаналогаиновыхнапитков«АКТИВ» Показатель Значение Аналог «АКТИВРябина» «АКТИВАктинидия» «АКТИВШиповник» «АКТИВКлюква» «АКТИВВиноград» Массоваядолясухихвеществ, % 4,8±0,47 5,2±0,51 5,8±0,57 5,5±0,54 4,2±0,43 5,4±0,52 Титруемая кислотность, °Т 38±0,5 35±0,5 41±0,5 38±0,5 33±0,5 43±0,5 Энергетическаяценность, ккал 46,0 51,6 62,9 59,2 40,0 54,4 По физико-химическим показателям и энергетической ценности разработанные напитки отличаются от аналога незначительно. Данные по содержанию функциональных ингредиентов в напитках представлены в табл. 4. Показано, что по концентрации веществ антиоксидантного действия разработанные напитки значительно превосходят аналог и соответствуют требованиям ГОСТ Р 52349-2005. Отмечено, что наибольшая концентрация флавоноидов находится в напитке с экстрактом шиповника; суточная потребность в них при приеме одной порции данного напитка удовлетворяется на 200 %. Значительное содержание флавоноидов характерно также для напитков с рябиной черноплодной, клюквой и виноградом (16,5-89,6 % от суточной нормы). Уровень ксантонов во всех разработанных напитках удовлетворяет суточную норму на 18,6-22,5 %. Кроме того, в разработанных нами напитках «АКТИВ-Рябина», «АКТИВ-Актинидия» и «АКТИВШиповник» содержатся значительные концентрации витаминаС. Таблица 4 Содержание биологическиактивных веществ антиоксидантного действия в аналоге и новых напитках «АКТИВ», в 250 мл Наименование ингредиента Содержание / % от суточной нормы Аналог «АКТИВРябина» «АКТИВАктинидия» «АКТИВШиповник» «АКТИВКлюква» «АКТИВВиноград» Флавоноиды, мг Суточная потребность 250 мг [18] 24/9,6 224,0/89,6 34,9/14,0 502,8/200,0 94,5/37,8 41,3/16,5 Ксантоны Суточная потребность 20 мг [16] (мангиферин), мг - 4,3/21,3 4,1/20,6 4,5/22,5 3,7/18,6 4,0/19,9 Витамин С, мг/100 г Суточная потребность 90 мг/100г[18] 3,5/3,9 24,5/27,2 17,1/19,0 69,8/77,6 10,5/11,6 11,6/12,9 Напитки «АКТИВ» имели однородную гелеобразную структуру и представляли собой стабильные системы с равномерно распределенными, «зафиксированными» по всему объему частицами наполнителя, без признаков расслоения или точек гелеобразования. Цвет - свойственный входящим в рецептуру наполнителям и растительным экстрактам; вкус и запах - выраженные, сывороточные, приятные, с остаточным кисло-сладким послевкусием, безпосторонних привкуса и запаха. При исследовании микробиологических показателей напитков в течение 40 суток хранения было установлено, что они соответствовали требованиям ТР ТС 033/2013 для данной группы товаров [19]. Срок хранения напитков «АКТИВ» составил 40 суток, в товремя каксрок хранения аналога со-ставляет 30 суток (при наличии в рецептуре кон-молочной сыворотки, которые являются натуральсерванта - сорбата калия). Содержание токсичных ными продуктами питания, имеют более высокие элементов, пестицидов, микотоксинов, радио-органолептические показатели и сроки хранения по нуклидов также не превышало нормативных значе-сравнению с аналогом, а также значимые конценний; антибиотики отсутствовали. В течение всего трации функциональных ингредиентов антиоксисрока хранения напитки сохраняли высокие орга-дантной направленности. Напитки предназначены нолептические показатели. для систематического употребления с целью улуч Таким образом, разработанная технология поз-шения здоровья и снижения риска некоторых забоволяет получить гелеобразные напитки на основе леваний.