CC BY
47
Физико-химические свойства экстрактов плодов
боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной
А. Ф. Сорокопуд, Н. В. Дубинина
Кемеровский технологический институт пищевой промышленности
Для плотности р6 (кг/м3) экстрактов боярышника уравнение множественной регрессии имеет вид
Современная наука о питании рассматривает плоды многих растений как жизненно необходимые продукты. С помощью сырья растительного происхождения можно регулировать белковый, липидный, аминокислотный, жирно-кислотный, углеводный, микроэлементный и витаминный состав конечного продукта [1]. При этом использование местного растительного сырья для обогащения микронутриентами продуктов питания массового потребления еще и экономически выгодно. Особое место среди произрастающих в Западно-Сибирском регионе плодово-ягодных растений занимают боярышник кроваво-красный и калина обыкновенная. Благодаря особенностям химического состава плоды этих растений служат перспективным сырьем для применения в молочной, кондитерской, масложиро-вой, пивобезалкогольной и других отраслях пищевой промышленности [2].
Один из наиболее приемлемых вариантов применения растительного сырья — создание на его основе функциональных напитков. Безалкогольные напитки приобретают все более важное значение в питании современного человека, учитывая их роль в обеспечении питьевого режима, а также как одного из основных источников микронутри-ентов. Приоритетное направление безалкогольной отрасли — использование местного дикорастущего и культивируемого лекарственного растительного сырья [3].
Для производства комбинированных и обогащенных продуктов питания в качестве добавок чаще всего используют концентрированные экстракты. При переработке плодово-ягодных экстрактов происходят тепломассообменные процессы, влияющие на свойства экстрактов и физико-химические характеристики. Для разработки технологий получения и использования экстрактов плодов боярышника и калины исследовали их физико-химические свойства, в частности плотность, динамическую вязкость и поверхностное натяжение.
Плотность определяли пикнометри-ческим методом. Для измерения вязкости экстрактов использовали стеклян-
ный капиллярный вискозиметр ВПЖ-2 с диаметром капилляра 0,99 мм. Коэффициент поверхностного натяжения на границе экстракта и воздуха определяли методом наибольшего давления пузырьков, разработанным академиком Ребиндером.
Экстракты являются термолабильными продуктами, что накладывает ограничения на область эксперимента, поэтому свойства экстрактов определяли в интервале температур от 20 до 48 °С. Концентрацию сухих растворимых веществ Ссв изменяли в пределах 5-65 мас. %, спирта Ссп — 0-60 об. %.
Для определения влияния температуры, концентрации сухих растворимых веществ и спирта на физико-химические свойства экстрактов был поставлен полный факторный эксперимент 23.
Для установления функциональной зависимости между тремя независимыми переменными — С , С , t и от-
г св' сп'
кликом — физико-химическими свойствами использовали множественный регрессионный анализ [4].
Полученные опытные данные были обработаны на ЭВМ в среде статистического пакета STATISTICA 6.0 и EXCEL. В результате получены статистические модели, описывающие физико-химические свойства экстрактов и поверхности отклика для их графического анализа.
70
20 о
Рис. 1. Зависимость плотности экстрактов плодов боярышника кроваво-красного от температуры и концентрации сухих веществ
р = 1010,826+4,593С -
' б ' ' св
- 3,307Ссп - 0,543t, R = 98,8 %,
(1)
где й — величина коэффициента множественной регрессии. Величина й показывает, что модель адаптирована и объясняет соответственно 98,8 % изменения плотности.
Для вязкости цб (мПат) экстрактов боярышника:
цб = ехр(0,483397 + 0,059134С -
- 0,005750С - 0,0255590Г (2)
й = 97,0 %.
Для поверхностного натяжения об (Н/ м) экстрактов плодов боярышника:
о = 0,067176 - 0,000227С -
б ' ' св , ч
- 0,00038С - 0,000207^ (3)
' сп ' , ' 4 '
й =98,5 %.
Для экстрактов плодов калины получены следующие статистические модели:
р = 994,44 + 4,9517С -
' к ' ' св , .
- 3,083С - 0,4581 (4)
сп
й =99,5 %;
ц = ехр (1,024962 + 0,045835С -
к св
- 0,006429Ссп - 0,0287850, (5)
й = 96,8 %;
о = 0,053588 - 0,000243С -
к св
- 0,000212С - 0,000266t, (6)
сп
й = 9-4,1 %.
Результаты математической обработки опытных данных представлены на рис. 1-6.
р, кг/м
1290 1220 1150 1080 1010 940 870 50
t, °С
20 0
Рис. 2. Зависимость плотности экстрактов плодов боярышника кроваво-красного от температуры и концентрации спирта
3 • 2008
30
Исследования и анализ показали, что с увеличением температуры плотность экстрактов снижается, что вполне объяснимо присутствием воды и спирта, плотность которых также снижается по мере возрастания температуры. Увеличение содержания спирта в экстракте приводит к снижению плотности, поскольку плотность спирта ниже плотности воды. Обратная ситуация наблюдается при увеличении концентрации сухих веществ: плотность сухих водорастворимых веществ значительно больше плотности воды, поэтому повышение их концентрации ведет к увеличению плотности экстракта (рис. 1, 2).
Результаты опытов показали, что с увеличением температуры вязкость экстрактов снижается. Вязкость экстрактов обусловлена в первую очередь
70 20
Рис. 5. Зависимость поверхностного натяжения экстрактов плодов боярышника кроваво-красного от температуры и концентрации сухих веществ
межмолекулярным взаимодействием, ограничивающим подвижность молекул. В жидкости молекула может перетекать в соседний слой лишь при образовании в нем полости, достаточной для перескакивания туда молекулы. На образование полости расходуется энергия активации вязкого течения, которая уменьшается с ростом температуры и понижением давления. В этом состоит одна из причин снижения вязкости с увеличением температуры. Кроме того, экстракты включают растворы полифенольных веществ, которые содержат ионизированные группы, создающие силы взаимодействия — отталкивания молекул. Эти силы снижают плотность молекул и увеличивают вязкость экстрактов. С повышением температуры звенья молекул высокомолекулярных соединений (полифенолов) получают возможность колебаться более энергично, и вязкость уменьшается. С повышением концентрации сухих веществ и спирта вязкость экстрактов возрастает (рис. 3, 4).
||, мПа-с
80 60 40 20 0
60
40
30 '
С. мас.% 20 ^^ 30
0 20
50
40
t, °С
Рис. 3. Зависимость динамической вязкости экстрактов плодов боярышника кроваво-красного от температуры и концентрации сухих веществ
35
мПа-с 30
20
40 С „, % об.
Рис. 4. Зависимость динамической вязкости экстрактов плодов боярышника кроваво-красного от температуры и концентрации спирта
а, Н/м 0,060 0,055 0,050 0,045 0,040 0,035 0,030 0
С , об.
60 20
Рис. 5. Зависимость поверхностного натяжения экстрактов плодов боярышника кроваво-красного от температуры и концентрации сухих веществ
Величина поверхностного натяжения экстрактов зависит от концентрации спирта и сухих веществ. Спирт относится к поверхностно-активным веществам, поэтому с увеличением его концентрации поверхностное натяжение снижается. С увеличением концентрации сухих веществ и температуры поверхностное натяжение также снижается (рис. 5, 6).
Как показали исследования, при изменении температуры, концентрации
сухих веществ и спирта физико-химические свойства экстрактов плодов боярышника и калины меняются, что не может не сказаться при проведении процессов их переработки.
Результаты исследований предполагается использовать при исследовании процессов тепломассообмена в ходе разработки новых технологий получения и использования экстрактов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Казакова Е. А., Грибкова И. Н., Елисеев М. Н. Новые виды концентратов из плодов и ягод для производства напитков и плодово-ягодных квасов//Пиво и напитки. 2006. № 6. С. 12—13.
2. Сорокопуд А. Ф., Дубинина Н. В. Целесообразность использования плодов боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной для обогащения продуктов питания массового потребления. — М., 2008. Деп. в ЦИиТЭИ-агропром 18.02.08, № 2 ВС.
3. Маюрникова Л. А., Гореликова Г. А., Позняков-ский М. В., Щипицын С. К. Применение экстрактов растительного сырья в качестве биологически активных добавок к пище//Хра-нение и переработка сельхозсырья. 2000. № 5. С. 41-42.
4. Адлер Ю. П., Маркова Е. В., Грановский Ю. В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. — М.: Наука, 1976.
ООО «МИЦ «Пиво и напитки XXI век»
проводит семинары
17-19 сентября 2008 г.
Проблемы пивоварения, вызванные грибным инфицированием ячменя и солода 24-26 сентября 2008 г.
Влияние техники и технологии розлива, используемой тары на качество и стойкость пива 08-10 октября 2008 г.
Организация микробиологического контроля на предприятиях по производству пива 15-17 октября 2008 г.
Менеджмент дрожжей. Брожение, дображивание и выдержка пива
Тел. (495) 685-13-84
E-mail: [email protected]
3 • 2008
31
