CC BY
46
УДК 635.25 + 635.49
Cравнительная характеристика физико-химических особенностей
экстрактов и сиропов из нетрадиционного растительного сырья
Е. С. Гасанова, канд. с.-х. наук; С. Г. Шереметева, канд. с.-х. наук; К. К. Полянский, д-р техн. наук ФГОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет им. К. Д. Глинки»
Одна из наиболее важных потребностей человека — это потребность в питании. По данным Института питания РАМН, для большинства россиян характерны отклонения от полноценного питания, обусловленные как недостаточным потреблением пищевых веществ, так и нарушением их баланса, в первую очередь недостатком витаминов, макро- и микроэлементов и полноценных белков. Поэтому требуется совершенствование технологии получения традиционных продуктов и создание функциональных продуктов питания со сбалансированным составом, низкой калорийностью, с пониженным содержанием сахара и жира и повышенным количеством полезных для здоровья ингредиентов, с увеличенным сроком хранения и безопасных для человека. При этом весьма актуальна разработка научных основ технологии получения и применения биологически активных веществ и пищевых добавок, в частности подслащивающих веществ. В качестве подсластителей могут быть использованы компоненты некоторых растений, обладающие повышенным индексом сладости, что позволило бы резко снизить их дозировку без нарушения структуры конечного продукта. Одно из таких растений — стевия, экстракты которой содержат подсластитель стевиозид, который в 300 раз слаще сахарозы [1]. Использование экстракта стевии в качестве подсластителя для производства различных кисломолочных продуктов, безалкогольных напитков и хлебобулочных изделий повышает их биологическую ценность и снижает калорийность [2]. Перспективным представляется использование в качестве подсластителей веществ, содержащихся в растениях топинамбур и якон. Свойства веществ стевии частично изучены [1], однако данные о коллоидно-химических свойствах ее
Ключевые слова: топинамбур, стевия, якон, вязкость, поверхностное натяжение, титрование, УФ-спектроскопия
растворов явно недостаточны. Состав и свойства экстрактов топинамбура и якона практически не исследованы.
В качестве объектов исследования были использованы сухие порошки листьев стевии, клубней якона и топинамбура, а также сиропы, полученные из их экстрактов после кислотного гидролиза на полупромышленном вакуумном аппарате. Для изучения
свойств экстрактов и сиропов применяли методы потенциометрии, УФ-спектроскопии, вискозиметрии и ста-логмометрии.
При получении экстрактов 0,1; 0,5; 1; 1,5; 2 г воздушно-сухого порошка стевии, топинамбура или якона заливали дистиллированной водой. Далее экстракты отфильтровывали и на вискозиметре Оствальда измеряли время их истечения. Вязкость сиропов определяли на вискозиметре Гепплера. Ареометром измеряли плотность исследуемых растворов.
Поверхностное натяжение определяли сталогмометрическим методом.
Электронные спектры 0,02 % водных экстрактов стевии, топинамбура и якона снимали на спектрофотометре СФ-26.
Величины рН экстрактов и сиропов различной концентрации определяли на иономере ЭВ-74. Содержание функциональных групп и их силовые показатели устанавливали потенциометриче-ским титрованием.
Зольность порошков определяли весовым методом.
Электронные спектры экстрактов листьев стевии (кривая 1), клубней якона (кривая 2) и топинамбура (кривая 3) представлены на рис. 1.
Объект Алкалиметрия Ацидиметрия
рК | Е, ммоль/г рК | Е, ммоль/г
Листья стевии 7,8 0,26 10,0 0,06
8,9 0,28 9,2 0,40
9,5 0,16 7,9 0,12
2=0,7 6,2 0,32
5,0 0,16
2=1,06
Клубни якона 10,0 0,68 9,8 0,29
6,4 0,58
2=0,87
Клубни топинамбура 8,1 0,20 8,6 0,20
1,2 1,1 1,0 -0,9 0,8 0,7 0,6 -0,5 -0,40,3 -0,2 -0,1 -0
0
200 220 240 260 280 300 320 340
X, нм
Рис. 1. УФ-спектры водных экстрактов исследуемых веществ
85
75
65
55
с • 10-3, Дж /м2
0,5
1,5
Рис. 2. Зависимость поверхностного
натяжения а экстрактов стевии (1), якона (2) и топинамбура (3) от концентрации сухих веществ С[В
2•2009
80
70
60
50
С
0
1
2
34
На основе полученных данных установлено, что экстракты стевии, якона и топинамбура проявляют высокое све-топоглощение в области 200-220 нм, а также в более длинноволновой части спектра отмечаются широкие максимумы (см. рис. 1): 280-300 нм для якона (кривая 2) и топинамбура (кривая 3), 290-340 нм для стевии (кривая 1). Это указывает на присутствие в экстрактах соединений, содержащих хромофорные группы, которые характерны для веществ с сопряженными связями и ароматических соединений. К таким веществам относятся хлорогеновая и кофейная кислоты, кверцетин и другие соединения, извлекаемые из исследуемых веществ [1].
Батохромный сдвиг широкого максимума в спектре листьев стевии указывает на более сложный состав и строение по сравнению с веществами якона и топинамбура.
Более сложный состав экстрактов стевии по сравнению с яконом и топинамбуром подтверждается результатами потенциометрического титрования (см. таблицу). Большинство значений силовых показателей близко к величинам, характеризующим фенольные гидроксогруппы. В составе веществ экстрактов содержатся также относительно хорошо диссоциированные группы с рК 5-8, которые можно идентифицировать либо как карбоксильные группы, либо как относительно сильно диссоциированные фенольные гидро-ксилы во фрагментах двухатомных фенолов, содержащихся в примесных веществах экстрактов. Общее количество функциональных групп в веществах экстрактов стевии выше, чем в экстрактах якона и топинамбура.
Химические соединения, содержащие фрагменты полифенолов, — активные антиоксиданты [1]. Антиокси-дантная активность веществ стевии выше, чем якона и топинамбура [1]. Это подтверждают полученные результаты спектроскопических и потенциометри-ческих исследований данных объектов.
В процессе производства молочных продуктов с применением натуральных подсластителей важны реологические характеристики пищевых добавок. Сведения об этих свойствах могут быть использованы для прогнозирования совместимости кисломолочной продукции с добавками и изменения нативной структуры.
Концентрационная зависимость поверхностного натяжения на границе экстракт — воздух показана на рис. 2.
Рис. 3. Концентрационная зависимость плотности сиропов: 1 — стевия; 2 — якон; 3 — топинамбур
Рис. 4. Зависимость динамической
вязкости п сиропов стевии (1), якона (2) и топинамбура (3) от концентрации сухих веществ СС
Ход кривых для изучаемых экстрактов различен. Если с повышением концентрации веществ в экстракте стевии поверхностное натяжение снижается, в случае якона оно увеличивается, для экстракта топинамбура оно практически не меняется.
Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод о том, что экстракт стевии содержит поверхностно-активные компоненты, а следовательно, их молекулы обладают способностью образовывать ассоциаты в растворе. Благодаря этой способности экстракты стевии можно применять в качестве эмульгатора для стабилизации различных эмульсий.
Поверхностное натяжение экстрактов якона с повышением концентрации увеличивается. Это указывает на то, что содержащиеся в нем вещества поверхностно инактивны. Кроме того, определенная зольность исследуемого якона составляет 3,33 %, что гораздо выше, чем стевии (1,02 %).
Экстракт топинамбура обладает малой поверхностной активностью, что характерно для водных растворов сахаров.
Зависимость плотности сиропов изучаемых растений от концентрации сухих веществ ССВ представлена на рис. 3.
Если с увеличением концентрации сиропов якона и топинамбура плотность возрастает почти линейно, то у сиропа стевии эта тенденция наблюдается только до содержания в нем сухих веществ 20 %, после чего прирост плотности замедляется. Это указывает на структурные изменения в растворе. Полученные данные подтверждают результаты изменения динамической вязкости (рис. 4). В случае сиропа яко-на наблюдается линейная зависимость
вязкости от концентрации, что характерно для растворов сахаров. Ход кривых концентрационных зависимостей динамической вязкости сиропов стевии и топинамбура практически идентичен. Вязкость сиропов стевии и топинамбура возрастает, начиная с 10%-ной концентрации в них сухих веществ, и особенно сильно после концентрации 20 %. Резкое увеличение вязкости происходит вследствие образования структур, которые, по нашему мнению, связаны с агрегацией молекул веществ, входящих в состав сиропов.
Мы провели коррекцию рецептуры творожных сырков с использованием исследованных подсластителей. Установлено, что для творожной основы оптимальна доза 10-15 % СВ фрукто-зо-глюкозного сиропа из топинамбура,
0.1.-0,2 % СВ сиропа стевии и 3-6 % сиропа из якона. При этом полученные продукты по вкусу, запаху и консистенции кондиционные.
Таким образом, введение в творожную основу сиропа стевии и топинамбура позволяет повысить биологическую ценность и снизить калорийность продукта с сохранением его нативных свойств. В то же время внесение в творожную основу сиропа якона при хорошем вкусе и аромате вызывает отделение сыворотки, что связано с выявленными особенностями веществ, входящих в его состав.
ЛИТЕРАТУРА
1. Подпоринова Г. К., Верзилина Н. Д., Полянский К. К. Подсластители и сахарозамените-ли: технология получения стевиол-гликози-дов. — Воронеж: ФГОУ ВПО ВГАУ, 2006.
2. Пономарев А.Н. и др. Натуральный подсластитель из стевии//Молочная промышленность. 2005. № 1. С. 42-43. &
2 • 2009
35
