CC BY
14
ACTUAL GUiDEUNES FOR THE DEVELOPMENT OF THE FUNCTiONAL PRODUCTS MARKET
УДК 663.86
DOI: 10.24411/0235-2486-2020-10070
Изучение стабильности биологически активных компонентов упакованных минеральных вод в процессе хранения
Е.М. Севостьянова, канд. биол. наук; Е.В. Хорошева*; Г.А. Ремнева
ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности - филиал ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова РАН, Москва
Дата поступления в редакцию 23.03.2020 Дата принятия в печать 03.07.2020
* pitminvod@mail.ru
© Севостьянова Е.М., Хорошева Е.В., Ремнева Г.А., 2020
Реферат
Минеральные природные питьевые воды, содержащие биологически активные компоненты (бор, бром, мышьяк, железо, йод, кремний, органические вещества, свободная двуокись углерода), оказывают лечебно-профилактическое действие. В статье рассматривается стабильность биологически активных компонентов в процессе хранения упакованных минеральных вод различных гидрохимических типов, как при естественном хранении в течение срока годности, так и в условиях «ускоренного старения». В качестве объектов исследования были выбраны воды минеральные различных гидрохимических типов с минерализацией от 1,0 до 14,0 г/л, газированные и негазированные, расфасованные в потребительскую упаковку из полиэтилентерефталата. На основе литературных и собственных данных были выбраны условия проведения эксперимента: температура 60 С, УФ-излучение, время экспозиции от 30 сут. Проведенные исследования показали, что биологически активные компоненты в минеральных водах достаточно стабильны в течение срока годности как при естественном старении, так и в условиях «ускоренного старения». В группе исследованных железосодержащих вод наблюдались изменение внешнего вида воды и снижение содержания железа, но его остаточная концентрация соответствовала необходимым требованиям.
Ключевые слова
минеральные воды, биологически активные компоненты, бальнеологические нормы, естественное хранение, ускоренное старение Для цитирования
Севостьянова Е.М., Хорошева Е.В., Ремнева Г.А. (2020) Изучение стабильности биологически активных компонентов упакованных минеральных вод в процессе хранения // Пищевая промышленность. 2020. № 7. С. 19-22.
Studying the stability of biologically active components of packaged mineral waters during storage
Mineral natural drinking water containing biologically active components (boron, bromine, arsenic, iron, iodine, silicon, organic substances, free carbon dioxide) have a therapeutic and prophylactic effect. The article discusses the stability of biologically active components during storage of packaged mineral waters of various hydrochemical types, both during natural storage during the expiration date, and in conditions of «accelerated aging». Mineral waters of various hydrochemical types with a salinity of 1.0 to 14.0 g/l, carbonated and non-carbonated, packaged in consumer packaging made of polyethylene terephthalate, were chosen as objects of study. Based on the literature and our own data, the experimental conditions were chosen: temperature 60 °C, UV radiation, exposure time of 30 days or more. Studies have shown that biologically active components in mineral waters are quite stable during the shelf life both during natural aging and in conditions of accelerated aging. In the group of iron-containing waters studied, a change in the appearance of water and a decrease in the iron content were observed, but its residual concentration corresponded to the necessary requirements.
Key words
mineral waters, biologically active components, balneological norms, natural storage, accelerated aging For citation
Sevostyanova E.M., Khorosheva E.V., Remneva G.A. (2020) Studying the stability of biologically active components of packaged mineral waters during storage // Food processing industry = Pischevaya promyshlennost'. 2020. No. 7. P. 19-22.
E.M. Sevostyanova, Candidate of Biological Sciences; E.V. Khorosheva*; G.A. Remneva
All-Russian Scientific Research Institute of Brewing, Beverage and Wine Industry - Branch of the V.M. Gorbatov Federal Research Center for Food Systems of RAS, Moscow
Received: March 23, 2020 Accepted: July 3, 2020
* pitminvod@mail.ru
© Sevostyanova E.M., Khorosheva E.V., Remneva G.A., 2020
Abstract
Введение. Минеральные воды - это сложные растворы, в которых компоненты находятся в виде ионов недиссоции-рованных молекул, коллоидных частиц и растворенных газов. Этот натуральный ресурс из подземных источников обладает лечебными свойствами, оказывает на организм человека исцеляющее воздействие за счет повышенного содержания полезных биологически активных компонентов и особенностей химического состава.
Минеральные природные питьевые воды относятся к пищевым продуктам, а при наличии повышенного содержания отдельных биологически активных компонентов (бора, брома, мышьяка, железа, йода, кремния, органических веществ, свободной двуокиси углерода) или повышенной минерализации оказывают лечебно-профилактическое действие.
Минеральные воды формируются в толще земной коры, где они проходят естественную обработку, преодолевая путь через горные и земные породы с разнообразными геотермическими, гидрогеологическими и геохимическими условиями, в зависимости от которых и формируются химический и микроэлементный состав, температура и другие показатели конечного природного продукта [1-3].
Большое значение имеет микроэлементный состав минеральных вод. На основании биологических, экспериментальных и клинических исследований выделяются следующие основные группы элементов:
1) с выраженным фармакологическим действием - железо, кобальт, мышьяк, йод, бор, литий, стронций;
2) с точно установленным значением в обменных, главным образом в гормональных и ферментативных, процессах -йод, железо, медь, мо-либден, цинк, кобальт, марганец, возможно, никель, барий, кадмий;
3) токсичные для человека - мышьяк, свинец, селен, ртуть, ванадий, фтор;
4) биологическая роль не установлена -титан, цирконий, иридий, цезий, германий и др.
Минеральные вещества и микроэлементы, содержащиеся в водах, придают им особые лечебные свойства [4-6]. Чаще всего минеральные воды являются неустойчивыми системами, на которые влияет ряд факторов:
- внешняя среда, формирующая воду, отличается от факторов, влияющих на состав воды, при выходе источника на поверхность земли;
- величина активной реакции воды (рН);
- окислительно-восстановительный потенциал (Е1п).
Одним из важных условий при приеме минеральных вод с лечебно-профилактическими целями является сохранение их химических и физических свойств неизменными в процессе добычи, розлива и хранения [7].
Для упакованных вод содержание биологически активных компонентов в лечебно-столовых и лечебных водах нормировано в ТР ЕАЭС 044/2017 «О безопасности упакованной питьевой воды, включая природные минеральные воды» и представлено в табл. 1.
Цель исследования. В связи с этим основная задача исследования состояла в изучении стабильности биологически активных компонентов в процессе хранения упакованных минеральных вод при использовании методов «ускоренного старения».
Результаты исследования и их анализ. В качестве объектов исследования были выбраны воды минеральные различных гидрохимических типов с минерализацией от 1,0 до 14,0 г/ л, газированные и негазированные, расфасованные в потребительскую упаковку из полиэтилентерефталата. Объекты исследования представлены в табл. 2.
Таблица 1
Бальнеологические нормы биологически активных компонентов в минеральных
водах
Наименование группы минеральной Наименование биологически активного компонента Значение массовой концентрации биологически активного компонента мг/дм3
Лечебные Лечебно-столовые
1. Борная Бор (в пересчете на ортоборную кислоту) Не менее 60,0 от 35,0 до 60,0
2. Бромная Бром Не менее 25,0 - *
3. Железистая Железо (суммарное) - ** Не менее 10,0
4. Йодная Йод Не менее 10,0 Не менее 5,0, но не более 10
5. Кремнистая Кремний (в пересчете на метакремниевую кислоту) - ** Не менее 50,0
6. Мышьяковистая Мышьяк *** не менее 0,7, но не более 5,0 - *
7. Слабокремнистая Кремний (в пересчете на метакремниевую кислоту) - ** Не менее 25,0, но не более 50,0
8. Содержащая органические вещества Органические вещества (в расчете на углерод) Не менее 15,0 Не менее 5,0, но не более 15,0
9. Углекислая Свободный диоксид углерода *4 (растворенный) - ** Не менее 500,0
10. Фторидная Фтор Не менее 10, но не более 15 Не менее 1,5, но не более 10
* Не является критерием для отнесения к лечебно-столовой природной минеральной воде. ** Не является критерием для отнесения к лечебной природной минеральной воде. *** Для минеральных вод, содержащих природный биологически активный мышьяк в источнике (скважине). *4 Для минеральных вод, содержащих свободную двуокись углерода (растворенную) в источнике (скважине).
Таблица 2
Объекты исследования
Шифр образца Наименование группы Тип Минерализация Упаковка
2-1 Сульфатная магниево-кальциевая, слабокремнистая Газированная 2,0-3,5 ПЭТ бесцветный 1,5 л
3-1 Хлоридно-сульфатная натриевая Газированная 3,5-4,5 ПЭТ голубой 1,5 л
3-2 Хлоридно-гидрокарбонатная (гидрокарбонатно-хлоридная) натриевая борная, лечебная, слабокремнистая Газированная 10,0-14,0 ПЭТ зеленый 1,5 л
3-3 Гидрокарбонатная магниево-кальциевая, слабокремнистая Газированная 1,3-3,1 ПЭТ синий 1,0 л
3-4 Гидрокарбонатная магниево-кальциевая, железистая, кремнистая Газированная 1,3-2,5 ПЭТ зеленый 1,5 л
ACTUAL GUiDELiNES FOR THE DEVELOPMENT OF THE FUNCTiONAL PRODUCTS MARKET
Таблица 3
Изменение содержания биологически активных компонентов в процессе хранения (при естественном и ускоренном старении)
Шифр Биологически активные компоненты, мг/дм3
образца Fe As F Br I
к 4,0 42,9 < 0,04 < 0,005 0,8 1,9 0,084
2-1 о 4,0 46,3 < 0,04 < 0,005 0,8 1,4 0,068
ес 4,1 45,8 < 0,04 < 0,005 0,85 1,5 0,07
к 29,6 14,4 < 0,04 < 0,005 1,2 3,2 0,28
3-1 о 29,4 13,6 < 0,04 < 0,005 1,2 2,6 0,25
ес 29,0 13,3 < 0,04 < 0,005 1,2 2,5 0,26
к 48,5 40,2 < 0,04 < 0,005 0,5 5,9 1,4
3-2 о 48,7 37,8 < 0,04 < 0,005 0,5 5,3 1,36
ес 48,5 37,5 < 0,04 < 0,005 0,5 5,5 1,3
к 0,5 49,8 8,5 < 0,005 < 0,3 0,35 0,08
3-3 о 0,5 43,8 6,8 < 0,005 < 0,3 0,21 0,06
ес 0,5 42,6 7,0 < 0,005 < 0,3 0,18 0,05
к 0,5 148,8 12,4 < 0,005 0,9 0,38 0,11
3-4 о 0,5 147,3 11,1 < 0,005 0,85 0,3 0,09
ес 0,5 135,3 10,5 < 0,005 0,85 0,25 0,05
Таблица 4
Органолептическая оценка качества минеральных вод, балл (в процессе ускоренного
и естественного старения)
Шифр образца Норма, балл Органолептическая оценка, балл
К Опыт ЕС
2-1 23,8 24,2 25,0 17,5 18,0 18,5 17,8 17,6 18,5
3-2 Отлично 23-25 Хорошо 19-23
3-3 Удовл. 15-19 24,3 17,0 16,8
3-4 24,8 16,5 17,0
Срок годности минеральных вод различных гидрохимических типов (кроме железистых), расфасованных в различную потребительскую тару (ПЭТФ, стекло, ПК) различной вместимости, может составлять от 4 до 24 месяцев. Обычно для газированных вод, упакованных в ПЭТ-упаковку вместимостью до 2,0 л, срок годности составляет 12 месяцев.
На основе литературных и собственных данных нами были выбраны условия проведения эксперимента: температура 60 °С, УФ-излучение (Х-253,7 нм), время экспозиции от 30 сут. образцы упакованных минеральных вод помещались в термостат, в котором выдерживались в течение заданного времени. Ежедневно часть образцов минеральной воды подвергалась облучению в течение 15 мин. отбор проб проводился на 30 сут. эксперимента. Контрольные образцы хранились при комнатной температуре (25±2 °С), в затемненном помещении, в течение 30 сут. Образцы продукции, состаренные в естественных условиях (ЕС), хранились при комнатной температуре (25±2 °С), в затемненном помещении, в течение срока годности, с учетом коэффициента запаса (1,15). В качестве моделирования УФ-излучения использовались лампы бактерицидные TUV-30W (UV-C) производства фирмы Philips c суммарным бактерицидным потоком Фбк 44,8 Вт. Лампы излучают ультрафиолетовый свет с длиной волны 253,7 нм, близкий к максимуму бактерицидного действия лучистой энергии.
В соответствии с программой исследований была поставлена следующая задача - изучение стабильности содержания биологически активных компонентов в минеральных водах при их «ускоренном старении» и в режиме естественного старения.
Для реализации задачи были проведены исследования по изучению стабильности органолептических показателей и содержания биологически активных компонентов (бора, брома, йода, железа, кремния, мышьяка, фтора) в минеральных водах различных гидрохимических типов и минерализации в условиях «ускоренного старения» (температура 60 °С + УФ) в течение 30 сут. и естественного старения (в течение срока годности с учетом коэффициента резерва).
Исследование содержания биологически активных компонентов минеральных вод при хранении их в режиме ускоренного и естественного старения не показали статистически значимых изменений изученных показателей (табл. 3).
Установлено, что в процессе хранения в условиях «ускоренного старения» мине-
ральных вод различных гидрохимических типов в ПЭТ-упаковке отмечается незначительное снижение концентрации бора, кремния, йода и брома как при естественном, так и при ускоренном старении. В железистых водах также наблюдается снижение концентрации железа во всех вариантах опыта, а также появление допустимого незначительного осадка, но остаточная концентрация железа соответствует требованиям ТР ЕАЭС 044/2011 для лечебно-столовых железистых вод.
сравнительная оценка органолептиче-ских показателей приведена в табл. 4.
Исследованные минеральные воды (контрольные образцы) отличались высокими органолептическими характеристиками. Газированные лечебно-столовые и лечебные минеральные воды по 25-балльной шкале были оценены экспертами-дегустаторами с оценкой «отлично».
Внешний вид исследованных вод (образцы 2-1, 3-1, 3-2) - прозрачная жидкость без посторонних включений, без осадка минеральных солей. Цвет -бесцветная жидкость. Вкус и запах - характерные для комплекса содержащихся в воде веществ.
Внешний вид исследованных вод (образцы 3-3, 3-4) - прозрачная жидкость без посторонних включений, без осадка минеральных солей. Цвет - жидкость слегка желтоватого оттенка. Вкус и запах -характерные для комплекса содержащихся в воде веществ (железистый).
В процессе хранения при температуре 60±1 °С в течение 30 сут. органолепти-ческие характеристики исследованных минеральных вод снизились. Запах стал менее выражен. Вкус соответствует комплексу содержащихся в воде веществ, но менее выражен. снижение балльной оценки обусловлено снижением содержания двуокиси углерода. В группе вод, содержащих стабилизированное железо (3-2, 3-3), изменился цвет воды: она стала более желтая с легким осадком (допустим). Вкус и запах также слабее, чем в контроле. Данные органолептиче-ской оценки при «ускоренном старении» сопоставимы с данными при естественном старении.
Заключение. Таким образом, проведенные исследования показали, что биологически активные компоненты в минеральных водах достаточно стабильны
в течение срока годности как при естественном старении, так и в условиях ускоренного старения. В группе исследованных железосодержащих вод наблюдались изменение внешнего вида воды и снижение содержания железа, но его остаточная концентрация соответствовала необходимым требованиям.
ЛИТЕРАТУРА
1. Токарев, И.В. Условия формирования железистых минеральных вод по изотопно-геохимическим данным (курорт ««Марциальные воды», Карелия)/И.В. Токарев, Г.С. Бороду-лина, И.В. Блаженникова, И.А. Авраменко // Геохимия. - 2015. - № 1. - С. 88-91. https: // doi.org/10.7868/s0016752514110090.
2. Захарова, И.Н. Лечебная минеральная вода: от прошлого к будущему/И.Н. Захарова, Т.М. Творогова, Т.Э. Боровик [и др.] // Медицинский совет. - 2015. - № 14. - С. 106-113.
3. Литвинов, А.Е. Общие закономерности распространения минеральных вод на территории Северо-Западного Кавказа // Стратегия устойчивого развития регионов России. -2012. - № 9. - С. 114-118.
4. Тутельян, В.А. Микронутриенты в питании здорового и больного человека: справочное руководство/В.А. Тутельян, В.Б. Спири-чев, Б.П. Суханов, В.А. Кудашева // М.: Колос, 2002. - С. 174-175.
5. Челнокова, Б. И. Использование термальных вод Приморского, Хабаровского и Камчатского краев, Еврейской автономной
области в санаторно-курортном лечении // Здоровье. Медицинская экология. Наука. -2017. - № 4 (71). - С. 74-80.
6. Челнокова, Б.И. Анализ состояния минеральных вод Дальнего Востока/Б.И. Челнокова, Т. А. Гвозденко, Г.А. Челноков, Р.В. Жарков // В сборнике: труды Института медицинской климатологии и восстановительного лечения. - Владивосток, 2014. -С. 73-87.
7. Потапов, Е.Г. Особенности водоподготов-ки железистых углекислых минеральных вод / Е.Г. Потапов, С.Р. Данилов, А.И. Русак // Курортная медицина. - 2017. - № 3. - С. 10-13.
REFERENCES
1. Tokarev IV, Borodulina GS, Blazhenniko-va IV, Avramenko IA. Uslovija formirovanija zhelezistyh mineral'nyh vod po izotopno-geohimicheskim dannym (kurort «Marcial'nye vody», Karelija) [Conditions for the formation of ferruginous mineral waters according to isotope-geochemical data (Marcial Waters resort, Karelia)]. Geohimija [Geochemical]. 2015. No. 1. P. 88-91. https: //doi.org/10.78 68/s0016752514110090.
2. Zaharova IN, Tvorogova TM, Borovik T Je, Stepurina LL, Mumladze JeB, Svinickaja VI, Elezova LI. Lechebnaja mineral'naja voda: ot proshlogo k budushhemu [Healing Mineral Water: from the Past to the Future]. Medicinskij sovet [Medical Board]. 2015. No. 14. P. 106-113.
3. Litvinov AE. Obshhie zakonomernosti rasprostranenija mineral'nyh vod na territorii
Severo-Zapadnogo Kavkaza [General patterns of mineral water distribution in the northwestern Caucasus]. Strategija ustojchivogo razvitija regionov Rossii [Sustainable development strategy for Russian regions]. 2012. No. 9. P. 114-118.
4. Tutel'jan VA, Spirichev VB, Suhanov BP, Kudasheva VA. Mikronutrienty v pitanii zdorovogo i bol'nogo cheloveka: spravochnoe rukovodstvo [Micronutrients in the nutrition of a healthy and sick person: a reference guide]. Moscow: Kolos, 2002. P. 174-175.
5. Chelnokova BI. Ispol'zovanie termal'nyh vod Primorskogo, Habarovskogo i Kamchatskogo kraev, Evrejskoj avtonomnoj oblasti v sanatorno-kurortnom lechenii [The use of thermal waters of Primorsky, Khabarovsk and Kamchatka territories, the Jewish Autonomous Region in sanatorium-resort treatment]. Zdorov'e. Medicinskaja ekologija. Nauka [Health. Medical ecology. Science]. 2017. No. 4 (71). P. 74-80.
6. Chelnokova BI, Gvozdenko TA, Chelno-kov GA, Zharkov RV. Analiz sostoyaniya mineral'nykh vod Dal'nego Vostoka [Analysis of the state of mineral waters of the Far East]. V sbornike: Trudy Instituta medicinskoj klimatolo-gii i vosstanovitel'nogo lechenija (Vladivostok) [Works of the Institute of Medical Climatology and Regabilitation (Vladivostok)]. 2014. P. 73-87.
7. Potapov EG, Danilov SR, Rusak AI. Osobennosti vodopodgotovki zhelezistyh uglekislyh mineral'nyh vod [Features of water treatment of ferrous carbonate mineral waters]. Kurortnaja medicina [SPA medicine]. 2017. No. 3. P. 10-13.
Авторы
Севостьянова Елена Михайловна, канд. биол. наук, Хорошева Елена Владимировна, Ремнева Галина Александровна
ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности - филиал ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова РАН, 119021, Москва, ул. Россолимо, д. 7, water1ena@1ist.ru, pitminvod@mai1.ru, pitminvod@mai1.ru
Authors
Elena M. Sevostyanova, Candidate of Biological Sciences, Elena V. Khorosheva, Galina A. Remneva
All-Russian Scientific Research Institute of Brewing, Beverage and Wine Industry - Branch of the V.M. Gorbatov Federal Research Center for Food Systems of RAS, 7, Rossolimo str., Moscow, 119021, waterlena@list.ru, pitminvod@mail.ru, pitminvod@mail.ru
