CC BY
89
УДК 615.322
Исследование влияния растительных экстрактов
на микробиологическую стойкость безалкогольных напитков
Х. К. Гаделева, канд. хим. наук, доцент; А. А. Никитина, аспирант; О. А. Данилова, аспирант; Р. А. Зайнуллин, д-р хим. наук, профессор; Р. В. Кунакова, д-р хим. наук, профессор Уфимская государственная академия экономики и сервиса И. Р. Фахретдинов
Уфимский спиртоводочный комбинат
Ключевые слова: экстракты растительного сырья; консерванты; безалкогольные напитки; дрожжи Saccharomyces cerevisiae. Keywords: extracts of vegetative raw materials; preservatives; soft drinks; yeast Saccharomyces cerevisiae.
Напитки, как и все пищевые продукты, состоят из первичных биоматериалов, которые со временем неизбежно разлагаются и портятся. Главная причина порчи продуктов питания — наличие микроорганизмов в среде продукта, поэтому один из определяющих факторов сохранения качества напитка — наличие противомикробных препаратов-консервантов.
В качестве консервантов в технологии безалкогольных напитков применяют, как правило, бензойную и сорбиновую кислоты, а также их соли, юглон, диоксид серы, диоксид углерода, сахарозу. В последние десятилетия внимание исследователей в качестве источника антимикробных средств привлекают высшие растения.
Цель настоящей работы — изучение воздействия водных экстрактов растений, входящих в состав фитонапитков, на дрожжи вида ЗаесНаготуевз, а также изучение их совместного действия с химическими консервантами.
Напитки, приготовленные на основе натуральных экстрактов, отваров и настоев пряно-ароматических и лекарственных трав, служат источником витаминов, микроэлементов, аминокислот, пищевых волокон, пектина и других веществ, полезных для человеческого организма. Использование того или иного экстракта позволяет создать функциональный напиток целевого назначения — тонизирующий, профилактический, ароматный или специального назначения. Растительные экстракты в составе напитков повышают тонус
организма, адаптивные возможности нервной системы, устойчивость организма к неблагоприятным факторам окружающей среды и обладают анти-оксидантными свойствами.
Напитки, обогащенные природными физиологически активными компонентами и обеспечивающие благоприятный уровень их содержания в организме, способны оказывать оздоровительное или профилактическое действие. Однако такие напитки представляют собой благоприятную питательную среду для микроорганизмов-контаминантов и поэтому могут загрязняться продуктами распада и метаболизма микроорганизмов, что приводит к потере качества напитка.
Микроорганизмы могут попасть на любой стадии технологического процесса приготовления напитка. Основные источники инфицирования: сырье (сиропы, концентраты, купажи); вода; газ (СО2, используемый в производстве газированных напитков и пива); оборудование (по статистике в 35% случаев источником инфицирования продукта служат укупорочные автоматы, 25% — аппараты розлива); оборотная тара; воздух производственных помещений. Развитие и размножение микроорганизмов-контаминантов зависят от целого ряда причин, но один из определяющих факторов — наличие противомикробных препаратов-консервантов.
В литературе встречаются высказывания, что содержащиеся в растительных экстрактах биологически активные вещества способны проявлять
2011
28
бактериостатическое действие, что позволяет снизить расход традиционных консервантов, применяемых для защиты напитков от биоповреждений.
В своей работе мы пытались выяснить возможность снижения расхода бензойной и сорбиновой кислот, применяемых для консервирования безалкогольных напитков, с учетом синерге-тического влияния водных экстрактов растений, входящих в состав безалкогольных напитков.
Для установления возможности снижения расхода консервантов (бензойной и сорбиновой кислот) изучали in vitro антисептическую активность действующих веществ растений и ее воздействие на рост и развитие основных контаминантов безалкогольных напитков — дрожжей вида Saccharomyces cerevisiae (в виде индивидуальных настоев и в сочетании с традиционными химическими консервантами).
Для опытов были выбраны широко распространенные и произрастающие на территории Республики Башкортостан ромашка, душица, чабрец, мята, шиповник, хмель, шалфей, полынь, календула, березовые почки, элеутерококк, зверобой, а также гибискус, черный и зеленый чай, доступное и часто применяемое сырье в производстве безалкогольных напитков.
Водные экстракты готовили следующим образом: сухие растения измельчали до размеров частиц 2-3 мм, заливали горячей водой (95...100 °С) и оставляли для настаивания при температуре 85.90 °С в течение 2 ч. По окончании процесса сырье отжимали и отделяли жидкую фазу.
Дрожжевую суспензию — тест-микроорганизм — готовили из сухих хлебопекарных дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Такой выбор модельного объекта для исследований обусловлен тем, что в 90% случаев микробиологическая порча безалкогольных напитков вызвана дрожжами вида Saccharomyces. К тому же на чистой культуре микроорганизма можно более четко проследить влияние биологически активных веществ растений. Количество клеток в дрожжевой суспензии в первой серии составляло 1000, во второй — 100 кл/мл суспензии.
В качестве питательной среды использовали смесь пивного неохмелен-ного сусла и экстракта соответствующего растения в соотношении 1:1 общим объемом 40 см3.
Чувствительность отдельных дрожжей к водным экстрактам растений
определяли с помощью чашечного метода. Дрожжегенерирование вели 36 ч при температуре 28 °С, после чего подсчитывали число колоний. Результаты опытов представлены в табл. 1 и 2. На рис. 1 представлен контрольный опыт культивирования дрожжей без добавления экстрактов и консервантов.
Значительное снижение числа колоний наблюдалось при добавлении экстрактов березовых почек, шиповника, шалфея, гибискуса, чая черного, чая зеленого, мяты, душицы и полыни. Тот факт, что на сусле без добавления экстрактов колоний дрожжей выросло больше и в первой, и во второй серии экспериментов, позволяет нам говорить о том, что экстракты изучаемых растений все-таки оказывают бактерио-статический эффект и в той или иной степени подавляют рост дрожжей.
Более заметное бактерицидное действие на дрожжи оказывают экстракты хмеля. На питательных средах с их добавлением дрожжи не выросли и через месяц дрожжегенерирования.
Меньшее угнетающее влияние на дрожжи оказывают экстракты чабреца и календулы. На рис. 2 представлен опыт культивирования дрожжей на среде, обработанной экстрактом чабреца.
В экспериментах с добавлением в сусло экстракта элеутерококка подсчет колоний был неосуществим, так как дрожжи уже через 20 ч покрывали питательную среду сплошным плотным слоем.
Результаты опытов показывают, что консервант во взятой концентрации не оказывает подавляющего действия на дрожжи. Это, по-видимому, обусловлено тем, что согласно техническому регламенту, например, в безалкогольных бальзамах должно быть не более 50 клеток дрожжей в 1 мл, т.е. максималь-
Рис. 1. Контрольный опыт
культивирования дрожжей
Таблица 1
Растительное сырье Контрольный образец Количество колоний Питательные среды с добавлением сорбата натрия +10% сорбата +30% сорбата +60% сорбата +100% сорбата
Душица 10 10 13 10 8
Полынь Мята 12 1 13 2 16 3 18 2 10 2
Чабрец Ромашка 92 16 105 19 107 20 108 29 100 24
Хмель Шиповник 0 4 0 4 0 5 0 6 0 24
Сусло Шалфей 172 0 268 0 275 0 190 1 56 0
Березовые почки Календула 0 27 0 38 0 74 0 20 0 6
Зверобой Чай черный 15 0 16 1 18 0 16 0 7 0
Чай зеленый Гибискус 1 0 0 0 0 0 1 0 0 4
Таблица 2
Растительное сырье Контрольный образец Количество колоний Питательные среды с добавлением сорбата натрия +10% сорбата +30% сорбата +60% сорбата +100% сорбата
Душица 4 4 3 8 0
П ол ы н ь Чабрец 11 87 10 73 11 60 11 59 7 55
Ромашка Зверобой 14 10 17 16 19 15 10 7 7 7
Шиповник Сусло 2 173 1 147 2 42 2 26 17 23
Шалфей Березовые почки 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0
Мята Гибискус 0 0 0 0 1 0 2 1 2 0
Календула Чай черный 15 0 23 0 22 0 6 0 1 0
Чай зеленый Хмель 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0
ная доза консервантов была рассчитана на это число контаминантов, а в наших опытах, где имела место более высокая обсемененность субстрата, дрожжи ис-
пользуют сорбат натрия как источник углеродного питания. Это предположение подтверждается опытами с экстрактом шиповника, где на контрольной среде выросло две колонии, а на среде с добавлением 100%-ной дозы сорба-та — 17 колоний. Также в пользу этого предположения говорит тот факт, что при добавлении 400%-ной дозы сорба-та дрожжи активно развиваются.
Подавление роста тест-микроорганизма экстрактами растений обусловлено достаточно высоким содержанием в хмеле горьких веществ, в шалфее и зверобое — алкалоидов, в гибискусе — ан-тоцианов, в чае — дубильных веществ, в шиповнике — органических кислот. В душице такое угнетающее воздействие, скорее всего, объясняется высоким содержанием дубильных веществ, а не содержанием тимола, так как чабрец тоже содержит тимол в достаточно высоких
1 • 2011
29
концентрациях, но не оказывает сильного подавляющего действия на дрожжи. Содержащиеся в полыни гликозиды и каротиноиды в календуле не ингибиру-ют развитие дрожжей. К стимуляторам роста дрожжей можно отнести элеуте-розиды — действующие вещества элеутерококка.
Таким образом ряд растений обладают бактериостатическим или стимулирующим действием на дрожжи. Экстракты растений можно ранжировать по уменьшению бактериоста-тической активности по отношению к ЗаесНаготуевз свгвю1в1ав\ хмель — березовые почки — шалфей, мята, чай черный, чай зеленый, гибискус, шиповник — душица — зверобой — ромашка — полынь — календула — чабрец — элеутерококк.
При производстве безалкогольных напитков необходимо соблюдать микробиологическую чистоту, так как при высокой обсемененности продукта или технологического оборудования вносимый консервант не вызывает желаемого эффекта и сам может быть использован микроорганизмами как источник углеродного питания.
Уменьшение дозы вносимого консерванта с учетом бактериостатиче-
ского действия экстрактов возможно лишь при условии изначально низкой степени обсемененности продукта дрожжами и экспериментальном подтверждении синергетического действия экстрактов растений и консервантов на дрожжи БассНаготусвБ свтвю1$1ав как основного контаминанта безалкогольных напитков.
Для установления конкретной дозы вносимого консерванта — бензойной или сорбиновой кислоты — необходимо тщательно контролировать эффективность бактериостатического действия растительного экстракта, так как содержание биологически активных веществ в растительном сырье подвержено значительным колебаниям, зависящим от сезона и места заготовки сырья, условий хранения и обработки.
Сложность стандартизации растительного сырья по содержанию биологически активных веществ в настоящее время не позволяет производителям принимать во внимание возможность бактериостатического действия компонентов растительного сырья.
Производителям не следует снижать установленные нормы расхода консервантов, рассчитывая на дополнительный бактериостатический эффект от
растительного сырья, до выработки общепринятых рекомендаций по нормированию и контролю содержания биологически активных веществ в растительном сырье.
ЛИТЕРАТУРА
1. Стеле, Р. Срок годности пищевых продуктов: расчет и испытание; под ред. Р. Стеле; пер. с англ. В. Широкова под общ. ред. Ю. Г. Базарновой/Р. Стеле. — СПб.: Профессия, 2006. — 480 с.
2. Георгиевский, В. П. Биологически активные вещества лекарственных растений/В. П. Георгиевский, Н. Ф. Комисаренко, С. Е. Дми-трук. — Новосибирск: Наука, Сиб. отделение, 1990. — 330 с.
3. Функциональные продукты питания: учеб. пос. под общ. ред. В. И. Теплова/В. И. Теплов и др. — М.: А-Приор, 2008. — 240 с.
4. Домарецкий, В.А. Экстрагирование веществ из растительного сырья/В. А. Домарецкий // Оборудование для производства и розлива напитков. — URL: http://www. ros-be\erage.ru/ articles/articles_1927.html
5. Колядич, Е. С. Антиоксидантные и антибактериальные свойства водных экстрактов пряно-ароматических и лекарственных рас-тений/Е. С. Колядич [и др.]. // ВесЦ нацыя-нальнай акадэмл навук Беларусь — 2009. — № 1. — с. 106-109. &
12011
30
