ВведениеВ последние годы расширяется производство многокомпонентных напитков, для названия кото­рых ис­пользуют термин «бальзам». Основу таких напитков составляют экстракты и настои плодов и ягод, пряноаро­матических растений, формирующие вкусовую основу напитков и повышающие их пище­вую ценность. Безал­когольные бальзамы как одна из концентрированных форм напитков служат источни­ком ряда микронутриентов – полифенольных соеди­нений, органических кислот, макро- и микронутри­ентов – за счет входящего в состав рецептуры сырья растительного и животного происхождения. Это по­зволяет отнести безалкогольные бальзамы к продук­там, для которых качество неразрывно связано с со­хранением физиологической активности.Для оптимизации вкуса напитка и его качества подбирают различные компоненты, смеси продуктов и ингредиенты.Сибирский регион располагает огромными при­родными ресурсами, среди которых важное место принадлежит местному растительному сырью (как культурному, так и дикорастущему). Растительные объекты служат для человека источником органиче­ских кислот, витаминов, сахаров, макро- и микро­элементов, пищевых волокон и др.В качестве пищевых добавок имеет смысл ис­пользовать те дикоросы, химический состав и фар­макологические свойства которых хорошо изучены. Известно, что клюквенные напитки обладают жаро­понижающим и жаждоутоляющим действием, ока­зывают губительное действие на кокковые формы микроорганизмов, стабилизируют секрецию подже­лудочной железы. Напитки из брусники применяют в диетическом и лечебном питании: при гастритах с пониженной кислотностью, повышенным кровяным давлением, подагре, ревматизме и простудных забо­леваниях.Экстракты из пищевых дикоросов можно приме­нять в качестве основы для функциональных напитков. Ассортиментный ряд плодово-ягодных экстрак­тов можно постоянно расширять, создавая новые композиции из дикоросов, спектр которых на терри­тории Сибири достаточно велик. Расширять ассор­тимент таких полезных напитков можно как в на­правлении конструирования новых органолептиче­ских характеристик, так и в плане воздействия на ор­ганизм человека: противолучевого, антиоксидант­ного, адаптогенного, тонизирующего, бактерицид­ного, иммуностимулирующего. Употребление на­питков на основе дикоросов – это реальная возмож­ность улучшения структуры питания и поддержания здоровья населения. На эффективность процесса экстрагирования влияет способ подготовки сырья. Из всех видов предварительной обработки наиболее эффективны биокаталитические методы, которые почти на поря­док увеличивают коэффициент внутренней диффу­зии.Различные факторы не только по-разному влияют на отдельные стадии процесса экстрагирования, но и находятся во взаимодействии между собой. Для того чтобы достаточно полно и строго оценить влияние важнейших факторов на отдельные стадии процесса и их совокупное действие в целом, необходимо пре­жде всего выразить эти зависимости количественно с помощью соответствующих математических моде­лей, которые позволяют сочетать аналитические ме­тоды с экспериментальными и находить оптималь­ные режимы проведения процесса с учетом особен­ностей строения сырья и изменения его в процессе экстрагирования, определить тип аппарата, наиболее подходящий для данного вида сырья и условий про­ведения процесса. Объекты и методы исследованийВ качестве объектов исследований были исполь­зованы быстрозамороженные ягоды клюквы и брус­ники. Срок годности для замороженных ягод состав­ляет 6 месяцев. В течение этого времени ягоды прак­тически полностью сохраняют вкусовые качества и питательные вещества. Таким образом, использова­ние в производстве замороженных ягод клюквы и брусники позволит устранить сезонность их перера­ботки, обусловленную коротким периодом массо­вого сбора, и обеспечить ценным сырьем и витами­нами в осенне-зимний период. При использовании водно-спиртовых растворов для экстрагирования из сырья могут извлекаться час­тично как водорастворимые, так и спиртораствори­мые фракции. В химическом составе плодово-ягод­ного сырья преимущественно преобладают водорас­творимые фракции (фенольные вещества, в том числе лейкоантоцианы и рутин, аскорбиновая ки­слота, сахара). Кроме того, спирт является дорого­стоящим сырьем, а получаемые экстракты предлага­ется использовать в рецептурах безалкогольных на­питков, поэтому в качестве экстрагента для данных исследований была использована вода при соотно­шении 1:4. С целью интенсификации процесса экстрагирова­ния замороженное сырье после измельчения подвер­галось обработке ферментными препаратами пекто­литического и цитолитического действия: Фрукто­цим Колор, Фруктоцим П6Л, Биоцеллюлаза. Для этого суспензии ферментных препаратов вносились в определенных дозировках в воду перед проведением процесса экстрагирования.  Работа проводилась в научно-исследова-тельской лаборатории кафедры «Технология бродильных про­изводств и консервирования» Кемеровского техно­логического института пищевой промышленности. Ряд исследований был осуществлен на лабораторной базе кафедры «Процессы и аппараты пищевых про­изводств».Для качественной и количественной оценки ягод и получаемых из них экстрактов были использованы стандартные методы, применяемые в консервной промышленности [2–4].При определении пектолитической и цитолитиче­ской активности использовался калориметрический метод с применением 0,2 % раствора антрона [1]. Результаты и их обсуждениеНа начальном этапе исследований в ягодах были определены физико-химические показатели, которые приведены в табл. 1. Значения данных показателей оказывают непосредственное влияние на состав и качество получаемых продуктов переработки – экстрактов. Таблица 1 Физико-химические показатели ягод клюквы и брусники ПоказательКлюкваБрусникаМассовая доля сухих веществ, %11,5±0,212,8±0,2Общее содержание фенольных веществ, мг/100 г640±5810±5Содержание рутина, мг/100 г430±3600±3Содержание лейкоантоцианов, мг/100 г66±0,597,8±0,5Содержание аскорбиновой кислоты, мг/100 г17±115±1Массовая доля сахаров, %3,7±0,78,1±0,7Массовая доля пектиновых веществ, %0,43±0,030,25±0,03Содержаниебензойной кислоты, мг/100 г0,1±0,010,3±0,01 Витамины и фенольные вещества (в том числе антоцианы, Р-активный рутин и другие соединения) являются основными природными антиоксидантами, то есть веществами, способными в малых концен­трациях замедлять или предотвращать окислитель­ные процессы в организме. Содержащаяся бензойная кислота обладает хорошими консервирующими свойствами, благодаря чему ягода и продукты ее пе­реработки могут храниться длительное время без до­бавления искусственных консервантов.Как видно из табл. 1, клюква и брусника содер­жат разное количество сухих веществ, поэтому целе­сообразно сравнивать их с учетом влажности. При пересчете на сухое вещество становится очевидно, что содержание фенольных веществ и аскорбиновой кислоты в ягодах клюквы больше, чем в бруснике, на 9,5 и 57 % соответственно. Также клюква содержитпочти в 2,5 раза большее количество пектина, содер­жание которого может оказывать значительное влияние на процесс экстрагирования.Однако брусника содержит большее количество сахаров, которые при экстрагировании легко перехо­дят в экстракт.Таким образом, на основании проведенных ис­следований можно сделать вывод о целесообразно­сти использования природного плодово-ягодного сырья Западно-Сибирского региона для производ­ства экстрактов.Известно, что увеличение температуры ускоряет процесс экстрагирования, но это может отрица­тельно сказаться на ценных веществах экстракта.Для определения влияния температуры на про­цесс экстрагирования эксперименты проводились в термостате при различных ее значениях: 30, 45 и 60 0С. Результаты по выходу сухих веществ в зависимо­сти от температуры процесса представлены в табл. 2.  Таблица 2 Выход сухих веществ в зависимости от температуры и времени экстрагирования Температура, 0С Время, минКлюква замороженнаяБрусника замороженная304560304560300,40,60,50,50,80,8600,70,80,90,71,01,1900,90,90,951,01,11,11201,01,01,01,01,11,11501,01,01,01,01,11,1 Как видно из полученных данных, наибольший выход сухих веществ наблюдается при температуре экстрагирования 45–60 0С и продолжительности 60–150 минут. Однако с учетом вышесказанного и эконо­мической целесообразности температуру выше 45 0С использовать не рекомендуется, поэтому для даль­нейших исследований была выбрана температура 30 0С.Что касается продолжительности процесса, то выход сухих веществ не меняется после 90 минут выдержки для брусники и 120 минут для клюквы, поэтому эти параметры можно использовать для дальнейших исследований.Перед проведением исследований процесса экст­рагирования с использованием биокаталитического способа воздействия определили пектолитическую и цитолитическую активность. Данные представлены в табл. 3.Обработку ферментными препаратами проводили в различных концентрациях (0,01; 0,05; 0,1; 0,2) для выявления оптимальных условий процесса. Продол­жительность экстрагирования изменялась от 30 до 150 минут.     Таблица 3 Активность ферментных препаратов Ферментный препаратПектолитическая активность, ед/гЦитолитическая активность, ед/гФруктоцим Колор3600±10,0–Фруктоцим П6Л4125±10,0–Биоцеллюлаза–2600±10,0 Для определения оптимальных параметров экст­рагирования был спланирован трехфакторный экспе­римент, где изменяемыми параметрами являлись концентрация ферментного препарата и продолжи­тельность экстрагирования. Процесс контролиро­вался по выходу сухих веществ. Поверхности от­клика с применением различных ферментных препа­ратов приведены на рис. 1–6.             С = 0,4307 + 0,0126*τ – 3,509*сфп + 0,019*τ*сфп –– 0,47*10–4*τ2 + 8,649*сфп2 Рис. 1. Зависимость выхода сухих веществ клюквы от концентрации ФП (Фруктоцим Колор) и времени вы­держки: 1 – концентрация ФП; 2 – время выдержки, мин;    3 – выход сухих веществ, %            С = 0,7148 + 0,0103*τ + 0,136*сфп + 0,008*τ*сфп –– 0,33*10–4*τ2 – 8,92*сфп2 Рис. 2. Зависимость выхода сухих веществ брусники от концентрации ФП (Фруктоцим Колор) и времени вы­держки               С = 1,025 + 0,0068*τ + 1,1717*сфп – 0,0069*τ*сфп –– 0,21*10–4*τ2 – 0,285*сфп2 Рис. 3. Зависимость выхода сухих веществ клюквы от концентрации ФП (Фруктоцим П6Л) и времени           С = 0,8622 + 0,009*τ + 5,032*сфп – 0,014*τ*сфп –– 0,32*10–4*τ2 – 14,265*сфп Рис. 4. Зависимость выхода сухих веществ брусники от концентрации ФП (Фруктоцим П6Л) и времени  С учетом построенных поверхностей были опре­делены оптимальные параметры процесса экстраги­рования. Оптимальными параметрами при обработке ферментным препаратом Фруктоцим Колор как для клюквы, так и для брусники является концентрация 0,1 % и продолжительность 120 минут при 30 0С. При обработке ферментным препаратом Фруктоцим П6Л оптимальными условиями экстрагирования яв­ляются концентрация препарата 0,05 % и продолжи­тельность 120–150 минут при 30 0С. При этом выход сухих  веществ  для  клюквы  составляет  1,6 %, для              С = 0,543277 + 0,008161*τ + 4,19433*сфп + + 0,017295*τ*сфп – 0,26*10–4*τ2 – 28,54* сфп2 Рис. 5. Зависимость выхода сухих веществ клюквы от концентрации ФП (Биоцеллюлаза) и времени            С = 0,451746 + 0,01782*τ + 1,40237*сфп ++ 0,025217*τ*сфп – 0,78*10–4*τ2 – 23,988*сфп2 Рис. 6. Зависимость выхода сухих веществ брусники от концентрации ФП (Биоцеллюлаза) и времени  брусники – 1,8 %. При обработке ферментным пре­паратом Биоцеллюлаза оптимальными условиями экстрагирования являются концентрация препарата 0,05 % для брусники, 0,1 % для клюквы в течение    90 минут при 30 0С. При этом выход сухих веществ для клюквы составляет 1,5 %, для брусники – 1,6 %.Таким образом, наиболее подходящими усло­виями для проведения процесса экстрагирования из ягод клюквы и брусники является водная экстракция при температуре 30 ºС в течение 120–150 минут с добавлением ферментного препарата Фруктоцим П6Л в концентрации 0,05 %.