CC BY
121
УДК 663.813
В. В. Харьков, И. С. Докучаева
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОВОЩНЫХ ФЕРМЕНТИРОВАННЫХ СОКОВ ПОВЫШЕННОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЦЕННОСТИ
Ключевые слова: сок овощной, ферментация, лечебно-профилактическое питание, антиоксидантная активность, актинация.
Изучен способ получения овощных ферментированных соков, обогащенных биологически активными веществами, за счет щадящей технологии переработки овощей, целенаправленной ферментации и последующей ак-тинации продукта. Проведено исследование антиоксидантной активности на примере свекольного и капустного ферментированных соков. Предложена технология производства овощных ферментированных соков повышенной биологической ценности.
Keywords: vegetable juice, fermentation, healthful and dietary meals, antioxidant activity, actination.
We have considered the process for producing fermented vegetable juices with the bioactive substances as a result of the gentle preparation stage, purposeful fermentation and subsequent product actination. A study was made of antioxidant activity on beet and cabbage fermented juice examples. A new technology to high-value fermented vegetable juices was presented.
Ферментированные овощные соки — перспективные продукты лечебно-профилактического питания [1-3]. В связи с поставленной задачей импорто-замещения продуктов питания разработка конкурентоспособной технологии и производство отечественных овощных ферментированных соков представляется важным и актуальным.
Для изготовления овощных ферментированных напитков с использованием молочнокислых бактерий наиболее часто применяется капустный, морковный, свекольный, картофельный, топинамбуро-вый и сельдереевый соки.
Свёкла и капуста — дешевые и неприхотливые сельскохозяйственные культуры, которые объединяет высокое содержание витаминов, минералов и биологически активных веществ.
Капуста чрезвычайно богата антиоксидантами. В ней содержатся тиоцианаты, лютеин, зеаксантин и сульфорафан. Эти соединения защищают организм от некоторых форм рака, а также снижают уровень «плохого холестерина» в крови и уменьшают риск развития атеросклероза и заболеваний сердца.
Капуста — ценный источник еще одного природного антиоксиданта — витамина С, которого в капусте больше, чем в мандаринах и лимонах, и в 10 раз больше, чем в моркови. Капуста обладает способностью сохранять витамин С продолжительное время. Этот витамин может присутствовать в капусте в одной и той же концентрации в течение 78 месяцев, поскольку находится в капусте не только в чистом виде, но и в химически связанной устойчивой форме — аскорбигене. Ценный витамин не разрушается во время хранения и при квашении. Не повредит ему даже умеренная тепловая обработка, так как аскорбиген при нагреве переходит в аскорбиновую кислоту.
В белокочанной капусте сконцентрирован почти весь набор витаминов, необходимых человеку. Витамины группы В улучшают обмен веществ и стимулируют работу нервной системы. Витамин РР принимает активное участие в обмене веществ. Витамин К регулирует крепость костей и зубов и защищает нервные клетки от повреждения. Каротин
помогает сохранению нормального зрения и предотвращает развитие злокачественных опухолей. Содержащаяся в капусте тартроновая кислота нормализует жировой обмен и тем самым замедляет старение организма.
Отличительной особенностью белокочанной капусты является витамин и ^-метилметионин), который обладает антигистаминным действием: уменьшает проявления поллиноза, бронхиальной астмы, пищевой аллергии. Благодаря своему липо-тропному действию витамин и способен защитить печень от жирового перерождения.
Помимо этого, в капусте содержится большое количество минеральных веществ: калия, марганца, железа, магния, фосфора и серы — необходимых для нормальной работы сердца и кроветворения. Из микроэлементов преобладают алюминий, цинк, железо, марганец.
Свекольный сок богат витаминами В!, В2, В12, РР, Р, С, каротином, фолиевой кислотой, йодом, цинком, железом, марганцем, медью. Последние три элемента влияют на процессы кроветворения и обмена веществ, на функции половых желез. Цинк поддерживает действие инсулина, повышает остроту зрения, в нем активно нуждается организм в случае инфаркта миокарда. Содержащийся в свёкле калий полезен при лечении гипертонической болезни, заболеваний сердечно-сосудистой системы, атеросклероза. Красные пигменты сока (бетацианины) обладают антиоксидантной активностью, повышают иммунитет и рекомендуются при онкологических заболеваниях [4]. Важнейший компонент свёклы — это аминокислота бетаин — антиоксидант, обладающий антисклеротическим, капилляроукрепляю-щим, желчегонным, иммуностимулирующим, диуретическим, противовоспалительным, липотропным действием. Он защищает печень, препятствует накоплению жира и выводит его из печени, то есть предупреждает жировое перерождение печени.
Для того, чтобы готовые соки имели не только приятный вкус овощей, из которых они приготовлены, но и сохранили максимальное содержание минераль-
ных веществ и витаминов, технология переработки должна быть наиболее «мягкой» и щадящей [5].
Первым отечественным кисломолочным продуктом на основе морковного, капустного и свекольного соков, ферментированных лактобациллами, был продукт лечебного питания «Эколакт», разработанный в 70-х годах нижегородскими и московскими специалистами. Эколакт представлял собой напиток свекольного цвета с приятным вкусом и запахом, свойственным молочнокислым бактериям и овощам, из которых он был приготовлен. В нем содержались легкоусвояемые белки, углеводы, аскорбиновая и фолиевая кислоты, пиридоксин, тиамин, рибофлавин, флавоны, каротины и пигмент бетаин. Последний обладает бактерицидной активностью в отношении некоторых микроорганизмов, включая дрожжи, и является протектором окисления аскорбиновой кислоты и других веществ, обладающих антиоксидантными характеристиками. В результате проведенных исследований было установлено, что Эколакт содержит практически все ферменты регуляции перекисного окисления липидов, а также металлы переменной валентности, имеющие значение в регуляции этих процессов (медь, цинк, марганец, железо).
Позднее на основе селекционированных штаммов Lactobacillus plantarum и Streptococcus faecium получен продукт лечебного действия «Напиток свекольный», который сохранял полезные свойства сока столовой свёклы. Напиток обогащался молочной кислотой, незаменимыми и заменимыми аминокислотами (лизином, валином, гистидином, аргинином, глютаминовой и аспарагиновой кислотами). В напитке также стабилизируется активный антиокси-дант-пигмент бетаин. Клиническая апробация напитка на больных, ранее работавших в условиях производственных вредностей и страдающих различными нарушениями обмена веществ, показала, что «Напиток свекольный» нормализует микробный ценоз кишечника, регулирует его моторную функцию, улучшает деятельность сердечно-сосудистой системы.
В Московском государственном университете пищевых производств разработана технология производства морковного и свекольного напитков, ферментированных бифидобактериями (Bifidobacterium bifidum 1, 791 или ЛВА-3) и лактобациллами (Lactobacillus acidophilus 6). В полученных напитках отмечалось повышенное содержание, по сравнению с исходными соками, органических кислот, свободных аминокислот, витаминов С, В1, В2 и ß-каротина, других биологически активных соединений. Ферментированные смесью бифидобактерий и лактоба-цилл соки обладали ингибирующей активностью в отношении ряда потенциально патогенных микроорганизмов. Указанные характеристики ферментированных свекольного и морковного соков делали их не только весьма ценными как источники легкоусвояемых питательных веществ, но и позволяли отнести эти напитки к категории продуктов функционального питания (лечебно-профилактических продуктов) [6-7].
Для решения практических задач получения высококачественных овощных соков необходимо подбирать сорта с высокой биологической активностью, в том числе содержащие максимальное количество антиоксидантных веществ (АВ), улучшающих качество и срок хранение готовой продукции [8].
Целью данной работы является исследование технологических характеристик овощных ферментированных соков с максимальным сохранением биологически активных веществ. В задачи экспериментального исследования входила оценка изменения суммарной концентрации антиоксидантов в кулонах на 100 мл сока (при n = 5, Р = 0,95) различных сортов свёклы и белокочанной капусты кулономет-рическим методом галогенирования электрогенери-рованным бромом в процессе получения ферментированных соков.
Экспериментальная часть
В качестве объектов исследования были выбраны овощи урожая 2015 г, восемь сортов красной столовой свёклы (Beta vulgaris L.): «Бордо», «Червона кула», «Мулатка», «Цилиндра», «Кросби», «Детройт», «Глобус», «Редондо», и 8 сортов капусты белокочанной (Brassica oleracea L.): «Лидер», «Колобок», «Подарок», «Валентина», «Слава», «Надежда», «Каутнер», «Амагер».
Антиоксидантную активность (АОА) определяли при помощи универсального прецизионного кулонометра «Эксперт-006» методом
галогенирования электрогенерированным бромом в кулонах на 100 мл свежевыжатого и ферментированного сока. Прибор калиброван спиртовым раствором кверцетина и свежеприготовленным раствором аскорбиновой кислоты. Метод позволяет оценить суммарное содержание антиоксидантов в овощных соках и выработать адекватную технологию для их сохранения в процессе ферментации и последующего хранения.
Для ферментации использовалась культура молочнокислых бактерий Lactobacillus Plantarum, вносимая в количестве 0,03-0,05% к массе сырья. Полученный свежевыжатый сок подвергали актинации — бактерицидному ультрафиолетовому облучению в камере обеззараживания бактерицидной установки НПО «ЛИТ» дозой от 7 до 10 мДж/см2 с последующей обработкой кварцевым инфракрасным излучателем серии QP2 с максимальной мощностью излучателя 1000 Вт и длиной волны от 1,3 до 3,0 мкм.
Значения антиоксидантной активности образцов овощных соков до и после ферментации приведены в таблицах 1 и 2. Максимальное значение АОА наблюдается у сортов свёклы «Бордо» и капусты белокочанной «Лидер», минимальное — у сорта свёклы «Ре-дондо» и капусты «Амагер» соответственно.
Свежевыжатые овощные соки подвергали акти-нации, включающей в себя бактерицидное ультрафиолетовое облучение в камере обеззараживания бактерицидной установки НПО «ЛИТ» и ИК-обработку кварцевым инфракрасным излучателем.
Таблица 1 — Антиоксидантная активность свёклы столовой
Название сорта Свежевыжатый сок Ферментированный сок
АОА, Кл/100 мл рН АОА, Кл/100 мл рН
Бордо 300,87 5,55 106,11 4,55
Червона кула 224,30 5,70 105,66 5,21
Мулатка 231,92 5,62 122,23 4,44
Цилиндра 222,31 5,76 112,15 3,42
Кросби 189,16 5,81 115,74 3,94
Детройт 184,68 5,57 100,11 4,84
Глобус 171,93 5,61 112,83 5,31
Редондо 157,82 5,53 108,12 4,32
Таблица 2 — Антиоксидантная активность капусты белокочанной
Свежевыжатый Ферментирован-
Название сорта сок ный сок
АОА, Кл/100 мл рН АОА, Кл/100 мл рН
Лидер 421,40 7,06 357,12 3,07
Колобок 324,08 6,48 286,55 3,59
Подарок 311,80 6,21 254,20 3,37
Валентина 305,68 6,31 258,36 3,34
Слава 288,89 6,88 212,89 3,86
Надежда 269,43 6,76 200,11 3,64
Каутнер 268,70 6,91 212,93 3,48
Амагер 257,95 6,49 208,11 3,51
Обеспложенный сок фильтровали, помещали в ферментатор и вводили в него сухую бактериальную закваску чистой культуры молочнокислых бактерий LaktobacШus р1аШатт в количестве 0,5% от массы сырья. Оптимальной температурой для брожения капустного сока является диапазон от 20 до 25 °С, для свекольного сока — от 35 до 40 °С. Во всех случаях наблюдали снижение антиоксидантной активности для ферментированного свекольного сока на 16-64%, для ферментированного капустного сока — на 25-42 %. Установлено, что наибольшее снижение АОА в процессе ферментации (64,73%) наблюдается
для свёклы сорта «Бордо», имеющей максимальное значение АОА исходного сока. Минимальное значение изменения АОА в процессе ферментации наблюдается для свёклы сорта «Редондо» (15,71%), у которой изначально было самое низкое значение АОА. Аналогичная закономерность наблюдается и на образцах капустного сока: с максимальным уменьшением АОА (42,05%) для сорта «Лидер», имеющего максимальное исходное значение АОА и минимальным значением (25,71%) для сорта «Ама-гер» с изначально низким значением АОА. При этом абсолютное снижение АОА в процессе ферментации свекольного сока в целом ниже по сравнению с капустным соком. Вероятно, это связано со значительной антиоксидантной активностью бетациани-нов, содержащихся в свекольном соке. В процессе ферментации наблюдали также закономерное снижение рН с 5-7 до 3-5, связанное с накоплением молочной кислоты.
В результате ферментации овощных соков происходило изменение его органолептических свойств и химического состава. Сок приобретал приятный слегка кислый освежающий вкус.
Полученные закономерности позволяют усовершенствовать существующие схемы производства овощных ферментированных соков и сохранить их биологическую ценность.
Литература
1. Пат. РФ 2339258 (2006).
2. Пат. РФ 2241356 (2002).
3.А. Ю. Крыницкая, Л. Д. Халиуллина, М. А. Сысоева, Ю. Е. Седельников, Пищевая промышленность, 2, 16-17 (2011).
4. И. И. Саенко, О. В. Тарасенко, В. И. Дейнека, Л. А. Дей-нека, Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия Естественные науки, 3, 122, 194-200 (2012).
5. В. В. Харьков, А. Н. Николаев, Вестник Казанского технологического университета, 17, 14, 445-448 (2014).
6. А. Ф. Доронин, Б. А. Шендеров. Функциональное питание. Грантъ, Москва, 2002, 296 с.
7. И. Б. Развязная, В. Н. Тимофеева, Хранение и переработка сельхозсырья, 7, 27-29 (2008).
8. Т. Ю. Гумеров, О. А. Решетник, Вестник Казанского технологического университета, 16, 18, 219-223 (2013).
© В. В. Харьков, ассистент кафедры оборудования пищевых производств ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технологический университет», [email protected]; И. С. Докучаева, к.т.н., доцент каф. ОПП КНИТУ, [email protected].
© V. V. Kharkov, Assistant Professor, Department of Food Production Equipment, Kazan National Research Technological University, [email protected]; I S. Dokuchaeva, Candidate of Science, Associate Professor, Department of Food Production Equipment, KNRTU, [email protected].
