CC BY
42
УдК 663:634.739.1
Физико-химические свойства водных и водно-спиртовых экстрактов голубики
|А. Ф. Сорокопуд, д-р техн. наук, профессор; И. Б. Плотников, ассистент Кемеровский технологический институт пищевой промышленности
Ключевые слова: рациональное питание; экстракт голубики; водно-спиртовые экстракты; физико-химические свойства. Keywords: a balanced diet; a blueberry extract; aqueous-alcoholic extracts; physical and chemical properties.
Рациональное питание — важнейшая составная часть здорового образа жизни, оно помогает сохранить здоровье и реализовать резерв долголетия организма. Обеспечение нормальной жизнедеятельности возможно не только при условии снабжения организма необходимым количеством энергии, главным образом в виде углеводов, жиров и белков, но и при соблюдении сложных соотношений между многочисленными факторами питания [1]. В основу этой идеи положена концепция сбалансированного питания, определяющая пропорции отдельных веществ в рационах питания, особенно незаменимых компонентов пищи, которые не синтезируются в организме человека. Один из путей решения данной проблемы — создание продуктов, обогащенных биологически активными веществами [2,3].
В Сибири, где основные площади сельскохозяйственного производства находятся в зоне рискованного земледелия, большое значение имеет местное дикорастущее сырье. При этом использование местного растительного сырья для обогащения продуктов питания массового потребления еще и экономически выгодно. Особое место среди произрастающих в ЗападноСибирском регионе плодово-ягодных растений занимает голубика. Свежие ягоды издавна применяют как противоцинготное средство; кроме того, они усиливают выделение желудочного сока и способствуют лучшему перевариванию пищи. Голубика обладает способностью снимать аллергию, вызываемую лекарствами. Ее рекомендуют людям, работающим на вредных производствах, так как вещества, содержащиеся в ягодах, способны выво-
дить радиоактивные металлы из организма [4].
Благодаря особенностям химического состава ягоды голубики служат перспективным сырьем для применения в молочной, кондитерской, масложиро-вой, пивобезалкогольной и других отраслях пищевой промышленности [5].
Один из наиболее приемлемых вариантов применения растительного сырья — создание на его основе функциональных напитков. Приоритетное направление безалкогольной отрасли — использование местного дикорастущего и культивируемого лекарственного растительного сырья [5]. Например, разработаны смеси для напитков, содержащих плодово-ягодные, овощные соки и экстракты, органические кислоты и комплекс витаминов С, В, РР («Светлячок», «Витаминка», «Голубичный», «Смородинка», «Миндальный») [6].
Для производства комбинированных и обогащенных продуктов питания в качестве добавок чаще всего используют концентрированные экстракты. При переработке плодово-ягодных экстрактов происходят тепломассооб-менные процессы, влияющие на свойства экстрактов и физико-химические характеристики. Для разработки технологий получения и использования экстрактов плодов голубики нами исследованы их физико-химические свойства: плотность р (кг/м3), динамическая вязкость ц (мПа-с) и поверхностное натяжение ст (Н/м).
Растворы водно-спиртовых экстрактов получали смешиванием рассчитанных объемов заранее полученных и сконцентрированных (до концентрации 60 мас.%) водных экстрактов голуби-
ки, дистиллированнои воды и спирта (концентрацией 95 об.%).
Плотность определяли пикноме-трическим методом. Для измерения вязкости экстрактов использовали стеклянный капиллярный вискозиметр ВПЖ-3 с диаметром капилляра 0,92 мм, для экстрактов с ССВ > 32 мас.% — капиллярный вискозиметр ВПЖ-4 с диаметром капилляра 2 мм.
Коэффициент поверхностного натяжения на границе экстракта и воздуха определяли методом наибольшего давления пузырьков, разработанным академиком Ребиндером.
Экстракты — термолабильные продукты, что накладывает ограничения как на область эксперимента, так и на рабочие температуры, поэтому свойства экстрактов определяли в интервале температур t = 20...50 °C. Концентрацию сухих растворимых веществ ССВ изменяли в пределах 5-46 мас.%, спирта ССП — 0-60 об.%.
Для установления функциональной зависимости между тремя независимыми переменными — t, ССВ, ССП — и откликом — физико-химическими свойствами — использовали множественный регрессионный анализ [7].
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.
Для плотности экстрактов голубики уравнение множественной регрессии имеет вид
р = 1006,19 - 0,615t +
+ 4,266ссв - 1,015COT
R = 98,5%,
(1)
где R — величина коэффициента множественной регрессии. Величина R показывает, что модель адаптирована и объясняет соответственно 98,5% изменения плотности.
Для вязкости экстрактов голубики
ц = ехр (0,3904 - 0,01176? + + 0,006446ССВ + 0,00992ССП), (2) R = 97,5%.
Для поверхностного натяжения экстрактов плодов голубики
ст = 0,06954 - 0,0002335t -- 0,000254ССВ - 0,000406ССП, R = 97,3%.
Рис. 1. Зависимость плотности экстрактов плодов голубики от температуры и концентрации сухих веществ
Рис. 2. Зависимость плотности экстрактов плодов голубики от температуры и концентрации спирта
Рис. 3. Зависимость динамической вязкости экстрактов плодов голубики от температуры и концентрации сухих веществ
Рис. 4. Зависимость динамической вязкости экстрактов плодов голубики от температуры и концентрации спирта
Анализ данных, представленных на рис. 1-6 и уравнений (1)-(3) позволяет сделать следующие выводы.
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 (см. рис. 1, 2).
С увеличением температуры вязкость экстрактов снижается. Вязкость экстрактов обусловлена в первую очередь 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 содержат растворы по-лифенольных веществ, которые имеют ионизированные группы, создающие силы взаимодействия — отталкивания молекул. Они 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 (см. рис. 3, 4).
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 (см. рис. 5, 6).
Как показали исследования, при изменении температуры, концентрации сухих веществ и спирта физико-химические свойства экстрактов плодов голубики меняются, что не может не сказаться при проведении процессов их переработки.
ЛИТЕРАТУРА
1. Комарова, И. Г. Производство молочных продуктов повышенной пищевой и биологической ценности/И. Е Комаров // Молочная промышленность. — 1986. — № 5. — С. 11—13.
6^2010
39
Рис. 5. Зависимость поверхностного натяжения экстрактов плодов голубики от температуры и концентрации сухих веществ
Рис. б. Зависимость поверхностного натяжения экстрактов
плодов голубики от температуры и концентрации спирта
2. Богатырев, АН. Витаминизация пищевых продуктов — важнейший путь повышения их качества/А. Н. Богатырев, В. Б. Спиричев // Пищевая и перерабатывающая промышленность. — 1987. — № 10. — С. 46-48.
3. Вышемирский, Ф.А. Витамины и их роль в повышении пищевой ценности молока и молочных продуктов: Обзорная информа-ция/Ф. А. Вышемирский, Н. В. Смурыгина, В. И. Еремина, Н. Ю. Соколова. — М.: Агро-НИИТЭИмясомолпром, 1987. — 36 с.
4. Кожевников, Ю.П. Семейство вересковые (Ericaceae). Жизнь растений. В 6-ти т. Т. 5. Ч. 2. Цветковые растения/Ю. П. Кожевников: под ред. А. Л. Тахтаджяна. — М.: Просвещение, 1981. — С. 88-95.
5. Маюрникова, Л. А. Применение экстрактов растительного сырья в качестве биологически активных добавок к пище/Г. А. Горели-кова, В. М. Позняковский, С. К. Щипицын // Хранение и переработка сельхозсырья. — 2000. — № 5. — С. 41-42.
6. Кравченко, С.Н. Производство обогащенных продуктов с использованием экстрактов и их товароведная оценка/С. Н. Кравченко, С. С. Павлов. — М.; Кемерово: Издательское обединение «Российские университеты»: Кузбассвузиздат — АСТШ, 2006. — 151 с.
7. Адлер, Ю. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий/Ю. П. Адлер, Е. В. Маркова, Ю. В. Грановский. — М.: Наука, 1976.
ДВАДЦАТЬ ЧЕТВЕРТАЯ МЕЖДУНАРОДНАЯ ВЫСТАВКА
НАЦИОНАЛЬНАЯ СЛАВА
И КОНКУРС
«ВСЕРОССИЙСКАЯ МАРКА (III ТЫСЯЧЕЛЕТИЕ). ЗНАК КАЧЕСТВА XXI ВЕКА»
14-17 декабря 2010 г. Москва, ВВЦ, павильон № 69
Исполнительная дирекция: ODD АМСКОРТ Интернэшнл^
1 Москва, Проспект Мира.
8ВЦ, павильон М» ев
Тел.: (499) 760-33-66. (495) 23А-5 0-42.
Тел./факс: (499) 760-33-56,760-36-57.
760-33-Й2
E-mail: kautva^am ncort.ru, ustinovatSamscortru, bmv@amsoort.i j wwvfjns ma rfca.ru
ПРИГЛАШАЕМ К УЧАСТИЮ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ И ПОСТАВЩИКОВ НА РОССИЙСКИЙ РЫНОК ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫХ ТОВАРОВ, УСЛУГ И ТЕХНОЛОГИЙ
ОРГАНИЗАТОРЫ;
• РОСТ ЕСТ-Москва
• АМСК0РТ Интернэшнл
• Фонд содиально-э кон омических и интеллектуальных программ
• Фонд «'Национальная Слава»
