CC BY
57
COMPARATIVE EVALUATION OF PHENOLIC ACIDS AND ALDEHYDES IN DOMESTIC AND IMPORTED BRANDY DISTILLATES
I.V. OSELEDTSEVA1, T.I. GUGUCHKINA2
1 Kuban State Technological University,
2, Moskovskaya st., Krasnodar, 350072; fax: (861) 255-79-97, e-mail: sam@kubstu.ru 2 North Caucasian Regional Research Institute of Horticulture and Viticulture of the Russian Academy of Agricultural Sciences, 39, 40 Let Pobedy st., Krasnodar, 350901; fax: (861) 257-57-04, e-mail: guguchkina@mail.ru
The results of studies of the composition of phenolic acids and aldehydes aged cognac spirits produced in Russia, Ukraine, Armenia, Azerbaijan, France and Spain are presented. Typical ranges of varying concentrations of phenolic aldehydes and acids are installed. Analysis of the ratios of aromatic components in pairs: syringaldehyde/vanillin, syringaldehyde/syring acid, vanillin/vanillic acid, vanillin/coniferyl aldehyde, syringaldehyde/sinapic aldehyde, syring acid/vanillic acid carried out.
Key words: phenolic aldehydes and acids, cognac distillate, range of concentrations, concentration ratio.
664.292
КЛАССИФИКАЦИЯ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ИЗВЛЕЧЕНИЕ ПЕКТИНОВЫХ ВЕЩЕСТВ ИЗ РАСТИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ
В.В. КОНДРАТЕНКО \ Г.А. КУПИН \ Т.Ю. КОНДРАТЕНКО2
1Краснодарский НИИ хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии,
350072, г. Краснодар, ул. Тополиная аллея, 2; факс: (861) 252-0-156, электронная почта: kvlad_46@mail.ru 2 Кубанский государственный аграрный университет,
350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13; факс: (861) 221-59-04, электронная почта: ktatyana-19@mail.ru
Предложена классификация и описание активных факторов, оказывающих влияние на процесс извлечения пектиновых веществ (ПВ) из растительной ткани, практическое использование которой позволит определить направление оптимизации технологических процессов для разработки эффективной технологии получения ПВ и пектинопродуктов при наименьших количественных и качественных потерях целевого компонента.
Ключевые слова: извлечение пектиновых веществ, активные факторы, растительная ткань, протопектиновый макрокомплекс.
Пектиновые вещества (ПВ) широко используются при разработке пищевых продуктов функционального и специализированного назначения. Благодаря наличию функциональных групп они способны связывать и выводить из организма человека токсичные ксенобиотики, временно изолировать проблемные (поврежденные) поверхности эпителия желудочно-кишечного тракта от агрессивного воздействия перевариваемой массы и т. п.
Однако гетерогенность состава и молекулярной структуры ПВ обусловливает наличие ряда проблем технологического характера, связанных с их извлечением и последующим нормированием свойств.
Цель настоящей работы - классификация активных факторов, оказывающих значимое влияние на процессы извлечения ПВ из растительной ткани.
Несмотря на большое разнообразие существующих технологий извлечения пектина из различных видов растительной ткани, все они включают сходные технологические этапы, разница заключается в их практической реализации (рисунок) [1].
В составе растительной ткани значительная часть ПВ присутствует в форме протопектина - надмолекулярного комплекса, связанного с другими компонентами матрикса клеточных стенок множественными и достаточно прочными связями. Природа этих связей
различна. Здесь имеют место и «солевые мостики», образованные катионами поливалентных металлов, нативно присутствующих в составе растительной ткани (Са2+, Mg2+ и др.), путем формирования ионных связей одновременно с несколькими функциональными группами соседних фрагментов различных структурных компонентов клеточных стенок, и «комбинированные солевые мостики», когда «мостик» формируется не одиночными катионами, а связками «фосфат-ион-ка-тион» [2]. Также достаточно распространены и эфирные связи, как простые, так и сложные.
Вместе с основными структурными компонентами - остатками а-Б(+)-галактуроновой кислоты - в составе молекул ПВ присутствуют еще до 17 различных видов остатков углеводной природы, соединенных в линейные и разветвленные последовательности более чем 20 видами гликозидных связей [3, 4]. В результате в составе как молекул водорастворимой фракции ПВ, так и протопектинового макрокомплекса присутствуют различные фрагменты, классифицированные на несколько групп: гомогалактуронаны, рамногалактуро-нан I, рамногалактуронан II, ксилогалактуронан, ара-биногалактан и др. [3]. При этом отдельные фрагменты соседних цепей протопектинового макрокомплекса, образованные рамногалактуронаном II, соединены бо-ратными мостиками [5].
Кроме того, по всей длине полимерные цепи ПВ, гемицеллюлоз, целлюлозы и структурного белка экстен-сина достаточно прочно связаны друг с другом водородными связями. В результате сформированные таким образом первичные клеточные стенки обладают достаточно высокой механической прочностью, эластичностью и успешно выполняют барьерную функцию по отношению к внешним неблагоприятным факторам [6].
Извлечение ПВ из растительной ткани непосредственно связано с реализацией двух основных процессов: выделения из клеточных стенок во внутриклеточное пространство отдельных фрагментов протопектинового макрокомплекса и экстрагирования выделенных фрагментов за пределы растительной ткани. Основными и единственными целевыми компонентами, получаемыми в результате реализации этих процессов, являются гомогалактуронановые фрагменты, поскольку именно они, практически на 100% состоящие из остатков а-Б(+)-галактуроновой кислоты, несут всю функциональную нагрузку ПВ как компонентов пищевых продуктов функционального и специализированного назначения.
Несмотря на кажущуюся простоту данной задачи, адекватного решения ее в настоящее время практически не существует. Пектиновые вещества, выделяемые из различных видов растительной ткани, представляют собой гетероструктурные фрагменты, содержащие в своем составе гомогалактуронановые и другие участки, описанные выше.
В соответствии с этим для решения задачи эффективного выделения из растительной ткани ПВ с галак-
туронидной составляющей, стремящейся к 100%, необходимо воздействовать на ткань совокупностью факторов, которые условно можно разделить на три большие группы.
В первую группу входят факторы, оказывающие влияние на связи отдельных фрагментов протопектинового макрокомплекса с другими элементами матрикса клеточной стенки. В связи с различиями в природе этих связей, подход к формированию данных факторов также различен. Так, в первую очередь, необходимо воздействовать на «солевые» и «комбинированные солевые мостики». В силу своей природы основой данных видов связей являются ионные взаимодействия между поливалентными катионами и отрицательно заряженными функциональными группами. Этот вид связи может быть в значительной степени ослаблен в присутствии более «легких» катионов в ближайших окрестностях в силу стремления последних к конкурентному замещению более «тяжелых» катионов в самих «мостиках». При этом, чем более «легким» является катион, тем активнее он замещает более «тяжелый». Кроме того, замещающие катионы должны быть моновалентными, что блокирует вторичное образование «мостиков».
Для обеспечения высокой эффективности данного фактора необходимо, чтобы общая концентрация «легких» катионов была не меньшей, чем совокупное количество ионных связей, образованных «мостиками», а активность этих ионов достаточно высокой. Несомненно, процесс такого замещения обратим. Следовательно, для сдвига равновесия в сторону разрыва «мостиков» необходимо обеспечить одновременное наличие в среде некоторой анионной составляющей, конкурентно связывающей «тяжелые» катионы с образованием растворимых и нерастворимых хелатов или комплексов и обладающей по отношению к связываемым «тяжелым» катионом высокой степенью сродства.
Кроме «мостиков», необходимо также обеспечить эффективное расщепление эфирных связей, что возможно при наличии в их окрестностях основных форм моновалентных катионов в слабоосновном диапазоне рН, при условии достаточного количества свободной воды, а также наличии анионной составляющей, формирующей с избытком основной формы катионов пол-нозамещенные соли или хелаты. Данный процесс также следует осуществлять при максимальной активности целевых компонентов.
Наличие в структуре клеточных стенок боратных связей приводит к формированию дополнительных неоднородностей в их структуре и, следовательно, затруднению доступа активных агентов к целевым участкам протопектинового макрокомплекса. Разрушение боратных связей возможно осуществить путем снижения энергетического порога их активации. Этот вопрос требует отдельной детальной проработки.
Снижение энергетического порога активации водородных связей, осуществляемое посредством повышения локальных концентраций катионов Н+, ионизи-
рующих излучений и др., приводит к увеличению подвижности отдельных фрагментов протопектинового макрокомплекса, что, в свою очередь, значительно облегчает дальнейшее выделение пектиновых молекул в раствор.
Ко второй группе относятся факторы, оказывающие влияние на внутримолекулярные связи, т. е. непосредственно участвующие в расщеплении протопектинового макрокомплекса на отдельные фрагменты. При использовании данных факторов необходимо добиться компромиссного решения. С одной стороны, следует обеспечить максимальное проявление гидролитического воздействия на определенные гликозидные связи протопектинового макрокомплекса, но, с другой стороны, одновременно следует обеспечить минимизацию активности данных процессов в отношении гликозид-ных связей полимерных фрагментов, уже перешедших в раствор. Эта задача может быть решена с использованием совокупности следующих факторов:
концентрация, соотношение и активность катионов Н+ и анионов ОН- (поскольку оба указанных вида ионов являются неспецифическими катализаторами гидролитического расщепления гликозидных связей);
концентрация, соотношение и активность радикалов-восстановителей и радикалов-окислителей (данные активные агенты также могут выполнять роль неспецифических катализаторов гидролитического расщепления гликозидных связей);
снижение энергетического порога активации гидролитического расщепления отдельных гликозидных связей, для того чтобы указанные выше неспецифические катализаторы в первую очередь провоцировали расщепление целевых гликозидных связей;
избирательное увеличение активности связь-спе-цифических эндогенных (нативных) и/или экзогенных (микробных) ферментных систем по отношению преимущественно к целевым гликозидным связям протопектинового макрокомплекса; в настоящее время использование данного фактора представляется исключительно перспективным в силу высокой специфичности отдельных ферментных систем.
К третьей группе относятся факторы, оказывающие влияние на диффузию коллоидных систем, сформированных во внутриклеточном пространстве выделенными фрагментами протопектинового макрокомплекса, а также нативно растворимой фракцией ПВ, за пределы обрабатываемой растительной ткани. При увеличении концентрации ПВ во внутриклеточном пространстве одновременно увеличивается вязкость жидкой фазы, что затрудняет диффузию ПВ во внешний экстракт. Факторы, относящиеся к данной группе, должны увеличивать коэффициент диффузии. К таким факторам можно отнести увеличение удельной площади поверхности частиц обрабатываемой растительной ткани, что
одновременно приводит к уменьшению радиальной неоднородности тканей частиц, увеличение диаметра капилляров, что в свою очередь провоцирует уменьшение местных гидравлических сопротивлений, использование агентов, снижающих вязкость диффундирующего раствора. Отдельными факторами, входящими в данную группу, являются факторы, увеличивающие проницаемость клеточных стенок для диффундирующих сквозь них коллоидных систем. К таким факторам относится степень перфорированности клеточных стенок. Чем она выше, тем легче протекает процесс диффузии. Кроме того, уменьшение плотности заряда как на поверхности коллоидных частиц, так и на поверхности клеточных стенок также будет оказывать положительный эффект на процесс диффузии. Во-первых, благодаря уменьшению толщины гидратных оболочек, формируемых за счет этих зарядов, и, соответственно, уменьшению диаметра коллоидных частиц и увеличению диаметра перфораций клеточной стенки. Во-вторых, уменьшение заряда приведет к уменьшению сил электростатического взаимодействия между коллоидными частицами и клеточными стенками в области перфораций.
Некоторые из представленных факторов антагонистичны по отношению друг к другу. Поэтому при формировании конечных технологий необходимо находить компромиссное решение.
Практическое использование приведенной классификации активных факторов, оказывающих влияние на процесс извлечения ПВ из растительной ткани, позволит добиться достаточно высокой эффективности технологии в целом при наименьших количественных и качественных потерях целевого компонента.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кондратенко В.В., Кондратенко Т.Ю., Чубит Л.Ю.
Теоретические аспекты извлечения пектиновых веществ из растительной ткани // Совершенствование технологий и оборудования пищевых производств: VI Междунар. науч.-практ. конф. - Минск: НПЦ НАН Беларуси по продовольствию, 2007. - Ч. 1. - С. 121-126.
2. Донченко Л.В., Фирсов Г.Г. Пектин: основные свойства, производство и применение. - М.: ДеЛи принт, 2007. - 276 с.
3. Voragen A.G.J., Coenen G.-J., Verhoef R.P., Schols H.A. Pectin, a versatile polysaccharide present in plant cell walls // Struct. Chem. - 2009. - V. 20. - P. 263-275.
4. If Homogalacturonan Were a Side Chain of Rhamno-galacturonan I. Implications for Cell Wall Architecture / J.-P. Vincken, H.A. Schols, R.J. Oomen et al. // Plant Physiology. - 2003. - V. 132. -P.1781-1789.
5. O’Neill M.A., Ishii T., Albersheim P., Darvill A.G.
Rhamnogalacturonan II: Structure and Function of a Borate Cross-Linked CellWallPectic Polysaccharide//Annu. Rev. PlantBiol.-2004.-V. 55. - P.109-139.
6. Mohnen D. Pectin Structure and Biosynthesis // Current Opinion in Plant Biology. - 2008. - V. 11. - P. 266-277.
Поступила 05.06.12 г.
CLASSIFICATION OF FACTORS AFFECTING THE PECTIN’S EXTRACTION FROM PLANT TISSUES
V.V. KONDRATENKO1, G.A. KUPIN1, T.YU. KONDRATENKO2
1 Krasnodar Scientific Research Institute of Storage and Processing Agricultural Production,
2, Topolinaya av., Krasnodar, 350072; fax: (861) 252-01-56, e-mail: kvlad_46@mail.ru
2 Kuban State Agrarian University,
13, Kalinina st., Krasnodar, 350044; fax: (861) 221-59-04, e-mail: ktatyana-19@mail.ru
The classification and description of the active factors that influence the process of pectin extracting from plant tissue have been suggested. Its practical use will allow to determine the direction of the optimization process to develop an effective pectin extraction technology at the lowest possible quantitative and qualitative losses of the target component.
Key words: pectin’s extraction, the active factors, plant tissue, protopectin macrocomplex.
663.952.73
СПОСОБЫ АРОМАТИЗАЦИИ И ОЦЕНКА КАЧЕСТВА АРОМАТИЗИРОВАННЫХ ЧАЕВ
М.С. БЕЗКРОВНАЯ, И.А. ТАТАРЧЕНКО, И.И. ТАТАРЧЕНКО
Кубанский государственный технологический университет,
350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2; тел./факс: (861) 274-11-64
Рассмотрены технологические особенности изготовления ароматизированных чаев. Представлены результаты исследования органолептических, физико-химических характеристик и показателей безопасности 12 образцов чаев, ароматизированных различными добавками.
Ключевые слова: ароматизаторы чая, органолептическая оценка чая, показатели безопасности.
Наряду с обычными видами чая - черного, зеленого, желтого, оолонг и др. - в последние годы значительно расширяется ассортимент чая с ароматизаторами и наполнителями [1]. В качестве ароматизаторов используют фрукты и ароматические травы, а в качестве наполнителей сахара и искусственные подсластители. Имеется разнообразный ассортимент чайных напитков в виде настоев ароматических трав. В различных районах США потребители отдают предпочтение разным сортам чая, выпускаемым многочисленными фирмами [2]. Большим спросом пользуются сорта чая, потребляемые со льдом, и специальные сорта, рассчитанные на определенный контингент потребителей. К специальным сортам чая относятся чайные настои трав, черные чаи и чайные фруктовые настои.
Фирма Martin Bauer (ФРГ) специализируется на выпуске оригинальных видов чая из культивируемых (50%) и дикорастущих (50%) трав, фруктов, их смесей, в том числе с черным чаем [3].
Для приготовления чая с высоким содержанием ароматических и питательных веществ используют листья эвкалипта робуста (Eucalyptus Robusta Smith) или лимонного эвкалипта (Eucalyptus Citriodora Hook) [4]. Способ приготовления листа для чая предусматривает обработку листьев эвкалипта паром, их скручивание, сушку и измельчение.
Процесс ароматизации чая заключается в помещении частичек чая размером не более 1,5 см в смеситель, обработке их нейтральным маслом для смачивания поверхности и подмешивании высушенных распылением
ароматизирующих веществ с размером частиц 10-100 мкм к частичкам чая.
В промышленном масштабе получение чайного экстракта с хорошими вкусо-ароматическими характеристиками и чайного напитка в таре осуществляют следующим образом. Колонну закрытого экстрактора заполняют чайным листом до достижения отношения объема колонны к объему внесенного чайного листа 1,0-7,0. Вводят холодную или горячую воду через нижнюю часть колонны и регулируют количество экстрагируемых неполимерных катехинов в пределах 40-100%. Получаемый чайный экстракт содержит 0,05-0,7% неполимерных катехинов. Для приготовления напитка чайный экстракт используют в неразбавленном или разбавленном виде. Экстракт может быть получен из листа зеленого чая (sencha, gyokuro, tencha и др.), полуферментированного чая оолонг или полностью ферментированного чая (Darjeeling, Assam, Sri Lanka).
Черный чай с улучшенными лечебными свойствами получают путем увлажнения свежих листьев растения водным раствором тирозиназы, извлекаемой из грибов, в течение 60-90 мин до содержания влаги менее 40% в присутствии окислителей (О2 воздуха, О3, Н2О2, KMnO4 и др.) для инактивации ферментов, затем листья высушивают. Полученный напиток обладает приятным вкусом, ароматом и содержит 1-4% полифенолов группы теофлавинов, что повышает его оздорав-ливающие свойства, в частности химиотерапевтическое действие.
