CC BY
107
Новый ферментированный безалкогольный напиток
на основе рисового гриба Оryzamyces indici РГЦ
Е.А. Цед, Л.М. Королева
УО «Могилевский государственный университет продовольствия» (Беларусь)
В настоящее время во всем мире как у производителей, так и у населения растет интерес к натуральным продуктам функционального питания, позволяющим сохранять здоровье и увеличивать продолжительность жизни. Среди таких продуктов особое место занимают безалкогольные напитки функционального назначения. Потребление таких напитков способствует повышению защитных сил организма, замедлению процессов старения, повышению выносливости и улучшению физиологического состояния человека.
В связи с этим весьма перспективны и актуальны научно-исследовательские работы, направленные на создание натуральных безалкогольных напитков, не содержащих каких-либо искусственных пищевых добавок и обогащенных биологически активными веществами эндогенного происхождения.
Наиболее полно вышеперечисленным требованиям удовлетворяют ферментированные (сброженные) безалкогольные напитки, технология получения которых основана на применении естественного растительного сырья и определенных микроорганизмов, вызывающих процесс брожения. Используемые при этом микроорганизмы в процессе жизнедеятельности продуцируют целый комплекс ценных и полезных для организма человека веществ, таких, как витамины, аминокислоты, органические кислоты и т.д., что и придает ферментированным напиткам повышенную биологическую ценность и функциональные свойства.
В Могилевском государственном университете продовольствия на кафедре «Технологии пищевых производств» проводятся исследования по изысканию новых сбраживающих компонентов, позволяющих интенсифицировать технологический процесс получения продуктов брожения и совершенствовать технологию ферментированных безалкогольных напитков с целенаправленно заданными свойствами.
Один из исследуемых нетрадиционных источников брожения — естественная биокультура микроорганизмов Огугат-yces РГЦ под тривиальным назва-
нием рисовый гриб (индийский морской рис, японский рис).
Рисовый гриб представляет собой прозрачные желеобразные гранулы, хлопья, льдинки различных форм и размеров, внешне напоминающие зерна риса. Считается, что рисовый гриб — это сформировавшаяся в ходе эволюции естественная симбиотическая поликультура микроорганизмов. Настой, полученный в домашних условиях с использованием рисового гриба, хорошо освежает, восстанавливает силы, нормализует работу желудочно-кишечного тракта, повышает иммунитет, т.е. обладает целым рядом целебных свойств, благодаря чему показан к применению при более чем 100 заболеваниях [1].
Мы провели идентификацию микробного состава поликультуры Oryzamyces indici РГЦ, в процессе которой установлено, что рисовый гриб — это ассоциативный консорциум микроорганизмов различных таксономических групп: дрожжей (Zygosaccharomyces fermentati Naga-nishi, Pichia membranaefaciens Hansen), молочнокислых бактерий (Lactobacillus paracasei subsp. paracasei, Leuconostoc mesenteroides subsp. dextranicum), уксуснокислых бактерий (Acetobacter ace-ti). При изучении физиологических признаков установлено, что микроорганизмы симбиотического сообщества поликультуры Oryzamyces indici РГЦ утилизируют значительное количество углеводов, входящих в состав растительных субстратов, и показана возможность использования биокультуры рисового гриба Oryzamyces indici РГЦ как перспективного источника брожения при производстве ферментированных безалкогольных напитков [2].
Для расширения ассортимента напитков брожения и обогащения их состава дополнительным комплексом ценных биологически активных веществ представляло интерес исследовать влияние различных натуральных ингредиентов (фруктовых соков) на метаболизм Ory-zamyces indici РГЦ и разработать технологию нового ферментированного безалкогольного напитка с повышенной биологической ценностью.
Для этого в оптимизированную питательную среду для развития поликульту-
ры Orугamyces РГЦ, представляющую собой водный раствор сахарозы с определенным количеством растительной добавки — изюма, вносили различное количество сока клюквы.
Поскольку органолептические и физико-химические свойства получаемых продуктов брожения в значительной степени зависят от качественного и количественного содержания конечных метаболитов сбраживающего компонента, особое внимание было уделено изучению влияния фруктовой добавки (сока клюквы) на интенсивность обмена веществ развивающейся поликультуры Orугamyces РГЦ. Это связано с тем, что состав питательной среды, используемой для культивирования микроорганизмов, во многом определяет направленность биохимических процессов при сбраживании субстратов, и любая экзогенная добавка, в том числе и растительного происхождения, может оказывать различное воздействие на метаболизм развивающихся микроорганизмов.
Выбор клюквы как натуральной фруктовой добавки обусловлен тем, что ягоды данного растения содержат значительное количество биологически активных веществ, таких, как углеводы (преимущественно в виде легкоусвояемых форм — глюкозы и фруктозы), азотистые вещества, органические кислоты (яблочная, гликолевая, лимонная, хинин-ная, бензойная, урсоловая), пектиновые вещества, полифенолы (антоцианы, лей-коантоцианы, катехины, тритерпеноиды), более 20 минеральных веществ (фосфор, калий, железо, цинк и др.). Особенно богата клюква марганцем, на долю которого приходится от 0,041 до 0,270 мг/100 г сухого вещества [3].
Благодаря разнообразию химических веществ и выраженному антимикробному действию клюква издавна применяется в народной и научной медицине. Традиционно целебное действие клюквы объясняли наличием в ней витаминов и бензойной кислоты, не только обеспечивающей длительную сохранность ягоды, но и усиливающей действие антибиотиков и сульфаниламидов. Однако в настоящее время лечебный эффект объясняется присутствием в клюкве веществ проантоци-анидинов, оказывающих антимикробное, онкостатическое и иммуностимулирующее действие. Помимо борьбы с инфекцией проантоцианидины проявляют терапевтический эффект при лечении широко распространенных сердечно-сосудистых патологий (последствий инсульта, инфарктов миокарда и т.д.).
Клюквенный сок используют при лихорадочных состояниях, при лечении гипо- и авитаминозов. Он помогает при туберкулезе, малокровии, атеросклерозе, предупреждает образование камней в почках, им успешно лечат гастриты и
— 1 % сока; — 3 % сока;
— б % сока; — контроль
Рис. 1. Динамика редуцирующих веществ в зависимости от дозы внесенного в субстрат сока клюквы
Сутки
20
10
Сутки
— 1 % сока; — 3 % сока;
— б % сока; — контроль
Рис. 2. Динамика аминного азота в зависимости от дозы внесенного в субстрат сока клюквы
140 ость120
! 100
20
Сутки
- 1 % сока; — 3 % сока;
— б % сока; — контроль
Рис. 3. Динамика активности
в-фруктофуранозидазы рисового гриба в зависимости от дозы внесенного в субстрат сока клюквы
воспаления поджелудочной железы. Сок ягод клюквы снимает усталость, улучшает аппетит, способствует более полному усвоению пищи, снижает артериальное давление [4].
Эксперимент осуществляли следующим образом. В приготовленные субстраты с оптимально подобранной концентрацией сахарозы и изюма вносили различное количество клюквенного сока (1; 3; 6 % от объема среды), который получали путем измельчения клюквы с последующим прессованием измельченного материала на лабораторной установке. Затем добавляли расчетное количество рисового гриба Orуzamyces РГЦ и проводили сбраживание в течение 5 сут при температуре 30 °С. По истечении каждых суток брожения определяли активность обмена веществ рисового гриба по следующим показателям: изменению концентрации сухих веществ, титруемой кислотности, содержанию редуцирующих сахаров, аминного азота, этилового спирта, диоксида углерода и активности фермента в-фруктофуранозидазы. В качестве контроля служил субстрат без добавления сока.
Динамика изменения некоторых показателей представлена на рис. 1 -5.
В процессе проведенных исследований было установлено, что на развитие рисового гриба существенное влияние оказывает доза вносимого сока.
Так, увеличение концентрации сока в среде приводило к возрастанию содержания редуцирующих веществ, что, вероятно, связано с активизацией в первый период брожения ферментных систем рисового гриба, инвертирующих сахарозу (рис. 1). В первую очередь это относится к гидролитическому ферменту в-фрук-тофуранозидазе, синтез которого, как адаптивного фермента, прямо пропорционален содержанию в субстрате вещества индуктора — сахарозы.
Это коррелирует с увеличением ферментативной активности в-фруктофурано-
Сутки
— 1 % сока; — 3 % сока;
— б % сока; — контроль
Рис. 4. Динамика титруемой
кислотности в зависимости от дозы внесенного в субстрат сока клюквы
зидазы в течение первых двух суток брожения и достижением ее максимальной величины к 48 ч ферментации (рис. 3). Данный факт можно объяснить, с одной стороны, снижением синтеза в-фруктофу-ранозидазы в связи с уменьшением в среде вещества — индуктора, с другой — с участием образовавшихся моносахаров в энергетическом и конструктивном обмене веществ поликультуры рисового гриба Orуzamyces РГЦ.
Наивысшую ферментативную активность в-фруктофуранозидазы в рисовом грибе, равно как и максимальное содержание редуцирующих веществ, наблюдали при культивировании рисового гриба в образце с добавлением 6 % сока клюквы, минимальную — в контрольном образце, не содержащем сока.
Динамика изменения аминного азота в исследуемых субстратах представлена на рис. 2. Установлено, что независимо от дозы внесенного сока (кроме контроля) ко вторым суткам брожения увеличивается содержание аминного азота. Можно предположить, что это связано с усилением процессов биосинтеза аминокислот, служащих строительным материалом для
1,б
Сутки
— 1 % сока; — 3 % сока;
— б % сока; — контроль
Рис. 5. Динамика содержания этилового спирта в зависимости от дозы внесенного в субстрат сока клюквы
клеточных структур рисового гриба Огу-zamyces РГЦ.
Последующее снижение аминного азота в субстратах к третьим суткам брожения происходит, по-видимому, за счет участия аминокислот в биосинтезе белка, обеспечивающем рост микроорганизмов.
В контрольном образце динамика изменения аминного азота имела аналогичную направленность, но интенсивность процесса была несколько снижена. Наибольшее содержание аминного азота так же, как и редуцирующих веществ, отмечали в образце с 6 % сока (24,4 мг/100 см3 напитка), минимальное — в контрольном образце (5 мг/100 см3 напитка).
Таким образом, наблюдаемая при ферментации субстратов Orуzamyces РГЦ динамика изменения углеводов и азотистых веществ свидетельствует о тесной и неразрывной взаимосвязи углеводного и белкового обменов в живом организме, причем добавление сока клювы приводит к усилению метаболической активности поликультуры.
Динамика изменения титруемой кислотности в период ферментации исследу-
2 • 2007
25
1б0
15
80
б0
40
5
0
0
0
1
2
3
4
5
0
1
2
3
4
5
0
1
2
3
4
5
0
1
2
3
4
5
49
емых субстратов Orугamyces РГЦ представлена на рис. 4. Установлено, что с течением времени титруемая кислотность увеличивалась прямо пропорционально суткам брожения и к концу ферментации в зависимости от концентрации вносимого сока клюквы составляла от 1,5 до 3,58 см3 1 моль/дм3 раствора №ОН на 100 см3 напитка. Такое активное кисло-тонакопление обусловлено развитием со-
Таблица 1
Органолептический показатель Характеристика
Внешний вид Непрозрачная жидкость, без посторонних включений, несвойственных продукту, допускается наличие небольшого количества естественного осадка
Цвет Розовый
Вкус Кисло-сладкий
Аромат С ароматом клюквы
Таблица2
Физико-химический показатель Значение показателя
Массовая доля сухих веществ, % 7,50
Кислотность, см3 раствора гидроокиси натрия концентрацией 1 моль/ дм3 на 100 см3 напитка 2,35
Содержание редуцирующих сахаров, г/100 см3 напитка 1,8
Содержание спирта, % 0,7
Содержание аминного азота, мг/100 см3 напитка 23,66
Содержание витамина Р, % 0,98
Содержание витамина С, мг % 11,00
Пищевая ценность: углеводов, г/100 см3 Энергетическая ценность, ккал/100 см3 7,28 29,13
держащихся в поликультуре Orугamyces РГЦ ацидофильных микроорганизмов (молочнокислых и уксуснокислых бактерий), способных ферментировать углеводы с образованием органических кислот. Это, несомненно, весьма ценный для безалкогольного производства фактор, поскольку в данном случае исключается использование в производстве экзогенной пищевой добавки, в частности лимонной кислоты, применяемой для подкисления безалкогольных напитков.
Исключение из рецептуры безалкогольного напитка лимонной кислоты позволяет не только повысить экономическую эффективность производства за счет снижения себестоимости пищевого продукта, но и достичь эффекта, направленного на оздоровление организма человека за счет употребления натуральных безалкогольных напитков брожения, не содержащих экзогенных химических ингредиентов.
Титруемая кислотность напитков находилась в прямой зависимости и от дозы внесенного сока: с увеличением концентрации сока ее значение увеличивалось, что связано с введением в субстрат дополнительного количества эндогенных органических кислот, присутствующих в исходном клюквенном соке; наиболее высокое содержание титруемой кислотности выявляли в образце с 6 % сока клюквы.
Динамика накопления этилового спирта в исследуемых образцах была неоднородной и носила параболический характер (рис. 5). В начале первого периода брожения содержание его увеличивалось, достигая своего максимума к третьим суткам брожения. Наблюдаемое в последующие четвертые и пятые сутки брожения снижение этилового спирта
связано, вероятно, как с химическим участием его в процессах этерифика-ции, так и с биохимическим окислением образовавшегося этанола уксуснокислыми бактериями Acetobacter aceti, входящими в состав Orугamyces indici РГЦ. Максимальное спиртонакопление отмечали в образце с 6%-ным содержанием сока клюквы, минимальное — в контрольном образце.
Таким образом, установлено, что внесение в субстрат, используемый для культивирования Orугamyces indici РГЦ, натуральной добавки в виде клюквенного сока оказывает благоприятное стимулирующее влияние на развитие поликультуры рисового гриба, о чем свидетельствует характер его обмена веществ. Оптимальной дозой вносимого сока, обеспечивающей усиление метаболических процессов Orугamyces indici РГЦ, является 6 % от объема сусла.
На основании полученных экспериментальных данных была разработана и запатентована технология нового вида ферментированного безалкогольного напитка «Клюковка», полученного с использованием нетрадиционного источника брожения Orугamyces indici РГЦ и добавлением клюквенного сока.
В полученном напитке были определены органолептические и физико-химические показатели, а также исследовано содержание биологически активных веществ, таких, как витамин С (аскорбиновая кислота) и витамин Р (рутин) (табл. 1, 2).
Проанализировав полученные данные, можно сделать вывод о том, что разработанный натуральный ферментированный безалкогольный напиток «Клюковка» с использованием в качестве сбраживающего компонента поликультуры рисового
гриба Orугamyces indici РГЦ и дополнительно внесенного сока клюквы обладает не только приятными органолептически-ми свойствами, но и повышенной биологической ценностью. Это обусловлено содержанием в нем целого спектра биологически активных соединений, таких, как редуцирующие вещества, аминный азот, витамин Р, витамин С, принимающих участие в обменных реакциях организма человека.
В частности, редуцирующие вещества участвуют в энергетическом обмене клеток; аминный азот — в синтезе белков клеточных структур; витамин С активирует углеводно-белковый обмен, повышает свертываемость крови, усиливает регенерацию тканей и синтез стероидных гормонов, коллагена и проколлагенна, способствует улучшению адсорбции железа, повышает адаптационные возможности организма и усиливает его сопротивляемость к инфекциям. Витамин Р уменьшает проницаемость капилляров, оказывая сосудоукрепляющий эффект, и усиливает биологический эффект витамина С.
На полученный напиток разработана и утверждена нормативная документация РЦ РБ 700036606.034-2006 и ТИ 700036606.020-2006.
Таким образом, производство и популяризация натуральных ферментированных безалкогольных напитков позволит расширить ассортимент продуктов брожения с повышенной биологической ценностью, позиционированного на потребителя, заботящегося о своем здоровье. Это, несомненно, будет способствовать реабилитации организма человека за счет повышения его иммунитета в экологически неблагоприятных условиях и оздоровлению населения в целом.
ЛИТЕРАТУРА
1. Полевая М.А. Индийский рис — целебный рис. Здоровье сердца и сосудов, восстановление после инфаркта. — СПб.: ИД «Весь», 2005.
2. Цед Е.А., Прибыльский В.Л., Якиревич Л.М., Ры-девская Л.И., Каминская Н.А. Рисовый гриб — основа безалкогольных напитков//Пиво и напитки. 2001. № 5. С. 38.
3. Чекман И.С., Липкан Г.Н. Растительные лекарственные средства. — Киев: Колос, ИТЭМ, 1993.
4. Лекарственные растения и их применение /Под ред. И.Д. Юркевича, И.Д. Мишенина. — Минск: Наука и техника, 1975.
