CC BY
8УДК 66.664.4
Сучкова Т.Н., кандидат биологических наук, доцент Ковалева О.А., доктор биологических наук, профессор Шалимов Г.Э., Витко П.Б., студенты ФГБОУ ВО «Орловский государственный аграрный университет имени Н.В. Парахина», г. Орёл, Россия, e-mail: kovaleva7812@gmail.com Suchkova T.N., Candidate of Biological Sciences, Associate Professor Kovaleva O.A., Doctor of Biological Sciences, Professor Shalimov G.E., Vitko P.B., students Oryol State Agrarian University, Oryol, Russia, e-mail: kovaleva7812@gmail.com
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ГЕЛЬ С ДОБАВЛЕНИЕМ БУРОЙ ВОДОРОСЛИ ФУКУС
(Energy gel with the addition of brown algae Fucus)
В статье рассматривается новейшая разработка энергетического геля с добавкой «фукус», имеющая полезный ряд свойств и удобная для применения людям во время высоких физических нагрузок. Актуальность данной работы заключена в том, что в геле присутствует водоросль, которая не только питает организм, но и не вызывают жажду после потребления. Входящий в состав фукуса полисахарид фукоидан имеет высокую биологическую активность - антисептические, иммуномоду-лирующие, разжижающие кровь и многие другие свойства. Инновационная технология раскрывает клетки фукуса без применения высоких температур и дополнительных химических агентов, таким образом, становится доступным весь спектр биополимеров, витаминов, макро- и микроэлементов, жизненно необходимых для восстановления и нормального функционирования организма человека [1]. Таким образом, разработана новейшая технология переработки водорослей, которая может получит широкое применение в России для производства энергетических гелей для спортсменов.
The article discusses the latest development of an energy gel with the additive "fucus", which has a useful number of properties and is convenient for use by people during high physical exertion. The relevance of this work lies in the fact that the gel contains algae, which not only nourishes the body, but also does not cause thirst after consumption. Fucoidan polysaccha-ride, which is part of fucus, has high biological activity - antiseptic, immunomodulatory, blood thinning and many other properties. The innovative technology reveals fucus cells without the use of high temperatures and additional chemical agents, thus, the entire range of biopolymers, vitamins, macro- and microelements vital for the restoration and normal functioning of the human body becomes available [1]. Thus, the latest technology of algae processing has been developed, which can be widely used in Russia for the production of energy gels for athletes.
Ключевые слова: энергетический гель, фукус, фукоидан, производство, технологический процесс, полезные элементы.
Keywords: energy gel, fucus, fucoidan, production, technological process, useful elements.
Введение. Углеводные энергетические спортивные гели являются инновационным специализированным продуктом питания во время усиленной физической нагрузки (бега, триатлона и видах спорта, требующих больших затрат энергии). Во время повышения физической активности организм активно расходует гликоген. Гликоген - это производная глюкозы, которая участвует в производстве энергии. Чем интенсивнее нагрузка, тем большая доля гликогена расходуется, поэтому на забегах и на скоростных тренировках в основном используется именно он. Впрок гликогена накопить нельзя. Необходимо пополнять его запасы прямо на дистанции [6]. Основой углеводного геля являются легкоусваиваемые сахара - мальто-декстрин, глюкоза, фруктоза, дополнительными нутриентами выступают витамины, электролиты, кофеин и таурин, могут применяться в рецептуре
ароматизаторы и усилители вкуса. Один тюбик геля содержит в среднем 20 гр. углеводов или 100 ккал.
Именно поэтому многие спортсмены отдают предпочтением энергетическим гелем, которые удобно принимать на длинных дистанциях. Но помимо положительных моментов, есть и отрицательные, у энергетических гелей это необходимость запивать после употребления.
Целью наших исследований является разработка новейшей технологии переработки водорослей, которая может получить широкое применение в России для производства энергетических гелей для спортсменов. Актуальность нашей работы заключена в том, что в геле будет присутствовать водоросль, которая не только питает организм, но и не вызывают жажду после потребления.
Условия, материалы и методы
Объектом настоящего исследования являются представители отдела низших растений - бурые водоросли, обитающие в Белом море. Предметом исследования было влияние их биохимически активных компонентов на организм человека. Источником биоорганического йода и альгинвых кислот являлся фукус, бурая водоросль (Fucus). Исследования проводились с 2019 по 2022 гг.
Основным нутриентом, входящим в состав фукуса, был фукоидан, обладающий высокой биологической активностью. Кроме того, были изучены его антисептические, иммуномодулирующие свойства. Известна способность фукоидана влиять на способность разжижать кровь [7].
Фукус содержит от 13 до 20% фукоидана в пересчете на сухое вещество. Это существенно превышает содержание фукоидана в других водорослях. При этом слоевище фукуса содержит высокие концентрации макро- и микроэлементов и йод в оптимальной органической форме. Органический йод ценнее тем, что не подвергается разрушению при термообработке и не обладает летучестью.
Однако фукус характеризуется повышенной прочностью клеточных стенок за счет содержания описанных выше полисахаридов. Это делает его малопригодным для пищевой индустрии.
Разработанная в ходе проведенных исследований инновационная технология гидролиза и последующего осаждения альгинатов из таломной массы фукуса раскрывает клетки фукуса без применения высоких температур и дополнительных химических агентов. В результате становится доступным весь спектр биополимеров, витаминов, макро- и микроэлементов, жизненно необходимых для восстановления и нормального функционирования организма человека [2].
В фукусе содержится более 53 полезных элементов в нативной (природной) форме.
К числу функциональных компонентов фукуса можно отнести витамины B1, B2, B3, В6, В12, C, D, E, K, F, H, РР, пантотеновую и фолиевую кислоты и многие другие. Известно, что в фукусе содержится витамина А в 10 раз больше, чем в таком же количестве моркови [3].
Результаты и их обсуждение
Выбор технологии извлечения альгиновой кислоты определяется химическим составом применяемых в качестве исходного сырья бурых водорослей. Основным показателем их пригодности для получения альгината является содержание аль-гиновой кислоты, которое находится в среднем в пределах 20-40% от сухой массы водорослей. При производстве альгината необходимо добиться получения очищенного продукта без цвета и запаха с высокой вязкостью водных растворов.
Исходное сырьё, талом водорослей фукус, собранное на побережье моря, подвергаются специальной обработке для удаления слизи с поверхности водоросли, которая содержит микроорганизмы и посторонние примеси.
Нами был разработан способ производства геля из бурых водорослей. На первых этапах производили разделение собранного на побережье в весенний и раннелетний период сырья. Масса промывается водой.
Затем массу оставляли в пресной воде при 25-35°С в течение 1-1,54 часов для набухания. Размер массы должен увеличиться не менее чем на 30%. Гидролиз органических соединений таломной массы проводили 0,5% раствором кислоты соляной (рН 2,0). Массовое соотношение водорослей и раствора составляет 1:1,5, время кислотного гидролиза - 1,5-2 часа.
В дальнейшем для удаления остатка кислоты водоросли промывали в пресной воде в течение 30 минут при 20-25°С с 3-кратной сменой воды.
Полученную массу водорослей после гидролиза измельчали и варили в растворе гидрокарбоната натрия при температуре 80-90°С при соотношении водорослей и щелочного раствора равном 1:1. Контролируем кислотность среды на уровне рН 7,0-8,0 на всем этапе процесса варки. Время горячего щелочного гидролиза составляет 6-10 часов при перемешивании мешалкой со скоростью вращения 15-25 об/мин.
Полученный гидролизат охлаждали и гомогенизировали в течение 10 мин.
Для осаждения альгинатов использовали раствор лимонной кислоты с массовой долей 0,1% и раствор хлорида кальция массовой долей 0,2%. Полученный альгинатсодержащий гидролизат характеризуется увеличенным сроком хранения, повышенной биологической активностью и усвояемостью йода, пролонгированным действием.
При описанном выше способе экстракции альгинатов прочные клеточные стенки разрушаются, и содержимое протопласта клеток водоросли становится доступным. Экстрагируются помимо альгинатов и биологически активные вещества Фукуса. Эти нутриенты можно использовать как специализированные или функциональные добавки, необходимые для профилактики различных заболеваний и поддержки стабильного функционирования организма человека. Эти вещества легко усваиваются организмом за счет перехода в нативную форму, поэтому лечебно-диетические продукты, содержащие такие гидролизаты, эффективны в комплексной терапии целого ряда серьезных заболеваний.
Для получения товарного продукта необходимо провести мягкую пастеризацию и осуществить упаковку в герметичную тару.
Принципиальная схема поучения стабильного геля с высоким содержанием альгинатов из бурых водорослей фукус происходит в несколько этапов, которые представлены на рисунке 1.
Рис. 1 - Схема получения стабильного геля на из бурой водоросли фукус
Процесс производства энергетических гелей представлен на рисунке 2. Последовательность технологических операций следующая:
- взвешивание необходимых ингредиентов;
- очистка воды от примесей;
- гомогенизация сырья;
- отправление полученной смеси в реактор;
...... фершящхеамьв напиггхи
- добавление загустителей, красителей, отдушек и консервантов;
- упаковочный процесс;
- контроль качества.
Рис. 2 - Процесс производства энергетических гелей
Энергетический гель содержит в себе необходимое количество углеводов, требующееся для длительных нагрузок, а основными его потребителями могут быть:
- спортсмены (в частности, бегуны);
- космонавты;
- военнослужащие.
Разработка энергетического геля с фукусом имеет большое количество плюсов в сравнении с другими производителями. Сравнительную характеристику можно увидеть в таблице 1.
Таблица 1 - Сравнительная характеристика энергетического геля с фукусом _и других производителей_
Гель Характеристика
Гель Isostar Углеводные гель, имеющий в составе кофеин. Цена варьируется от 170 до 200 рублей. Имеет густую консистенцию и необходимо запивать водой
Гели Nutrend Углеводный гель чешского производителя. Содержит в себе кофеин. Цена колеблется от 150 до 200 рублей. По консистенции достаточно густые, с необычным химическим вкусом, необходимо запивать водой.
Гели Mulebar Углеводный гель британского производства. Цена его составляет около 200 рублей. Производитель утверждает о натуральности его состава, но необходимо запивать водой
Гель с фукусом Углеводный гель, цена которого варьируется от 60 до 70 рублей. Содержит в себе натуральный состав с добавлением водоросли фукус. Не нужно запивать водой
Выводы. Таким образом, была разработана новейшая технология переработки водорослей, которая может получить широкое применение в России для производства энергетических гелей для
спортсменов, космонавтов, военнослужащих. Гели имеют ряд полезных свойств, и они удобные для применения людям во время высоких физических нагрузок.
Литература
1. Аминина Н.М., Вишневская Т.И., Караулова
Е.Н., Епур В.П., Якуш Е.В. 2020. Перспективы использования промысловых и потенциально промысловых бурых водорослей дальневосточных морей в качестве источника полифенолов // Биология моря. Т. 46. № 1. с. 3744.
2. Клочкова Т. А. Биология развития и экология
бурой водоросли Fucus distichus в прибрежных водах Камчатки: монография / Т.А. Клочкова, А.Н. Кашутин, А.В. Климова, Н.Г. Клочкова. - Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2021 - 128 с.
3. Блинова Е.И. Водоросли-макрофиты и травы
морей европейской части России (флора, распространение, биология, запасы, марикульту-ра). М.: Изд-во ВНИРО. 2007 - 114 с.
4. Королёва Т.Н. Географическая и экологическая
изменчивость промысловой бурой водоросли
Laminaria bongardiana у берегов Камчатки и Северных Курильских островов // Тез. докл. I междунар. конф. «Морские прибрежные экосистемы: водоросли, беспозвоночные и продукты их переработки». - М., 2002 - С. 24-25.
5. Семенова Е.В., Билименко А.С., Чеботок В.В.
Использование морских водорослей в медицине и фармации // Современные проблемы науки и образования. - 2019. - № 5.
6. Чмыхалова В.Б. Особенности развития фукуса в прикамчатских водах: Монография / В.Б. Чмыхалова. - Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2010 - 106 с.
7. Чмыхалова В.Б. 2005. Развитие бурой водо-
росли Fucus evanescens Ag. в прикамчатских водах. Автореф. дисс. ... канд. биол. наук. Петропавловск-Камчатский. 25 с
Поступила в редакцию: 30.01.2023 г. Принята к публикации: 15.02.2023 г.
Сучкова Т.Н., к.б.н., доцент кафедры продуктов питания животного происхождения ФГБОУ ВО Орловский ГАУ, Ковалева О.А., д.б.н., профессор кафедры продуктов питания животного происхождения ФГБОУ ВО Орловский ГАУ, Шалимов Г.Э., Витко П.Б., студенты кафедры продуктов питания животного происхождения ФГБОУ ВО Орловский ГАУ, e-mail: kovaleva7812@gmail.com
Í
32
