CC BY
63
Вестник технологического университета. 2017. Т. 20, №20 УДК 664, 648, 18, 579
Т. Ю. Гумеров, К. Ю. Маркова, Д. И. Валеева, О. А. Решетник
ОСОБЕННОСТИ БИОХИМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ АНАЛИЗА НАПИТКОВ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Ключевые слова: аминокислоты, витамины, растительные ингредиенты, напитки функционального назначения.
Обеспечение безопасности продовольственного сырья, пищевых продуктов и готовых блюд - одно из основных направлений, определяющих здоровье населения. Правильно организованный и осуществленный технологический процесс приготовления блюд и изделий позволяет полностью исключить присутствие в готовых блюдах патогенных микроорганизмов, уменьшить содержание радионуклидов и нитратов, а также сохранить ценные белки, жиры и углеводы.
Keywords: amino acids, vitamins, non-carbonated drinks, drinks functionality, energy value, how to prepare.
Safety offood raw materials, foodstuff and ready dishes - is one of the basic directions defining health of population. Correctly organised and carried technological process of dishes and products preparation allows to exclude completely presence of pathogenic microorganisms, to reduce the maintenance radionuclides and nitrates, and also to keep valuable fibers, fats and carbohydrates at ready dishes
Введение
Для укрепления здоровья и профилактики заболеваний среди населения пользуются спросом новые, сбалансированные по составу продукты питания, обогащенных функциональными компонентами из растительного сырья.
В настоящее время, наряду с увеличением выпуска пищевой продукции наметились изменения в сторону производства напитков на основе натуральных соков и ингредиентов, а также новых видов специального назначения, в том числе низкокалорийных и энергетических.
Многие безалкогольные напитки, оказывают тонизирующее действие на организм, благодаря содержанию в них алкалоидов - кофеина (в кофе, чае), теобромина (в какао, шоколаде). Они также улучшают пищеварение благодаря содержанию в них дубильных веществ, способные возбуждать аппетит. К тому же, большая часть напитков богата нутриентами. Такие напитки, как фруктово-ягодные, чай, квас, являются источником витаминов и минеральных веществ, органических кислот, заменимых и незаменимых аминокислот, молочной кислоты [1].
В результате растущего спроса в функциональном питании сформировалась тенденция применения различных инновационных ингредиентов для производства безалкогольных напитков. На сегодняшний день этот тренд остается одним из наиболее заметных. В большинстве случаев это обусловлено желанием придать напиткам дополнительную уникальность [2].
В производстве напитков сохраняется и общая тенденция пищевого рынка - большинство производителей стремятся сделать свои напитки более полезными для здоровья и свести к минимуму использование искусственных добавок. Вследствие чего, постоянно применяются различные способы по улучшению выпускаемой продукции. Совершенствуют органо-лептические, химические, биологические и энергетические показатели, внедряя в продукцию функционального питания различные добавки на основе растительного сырья. Это многочисленные растительные
культуры -плоды, овощи и продукты их переработки (соки, пюре и т.д.). Кроме того, чтобы выгодно выделить свои продукты на фоне остальных, многие производители экспериментируют с травяными и растительными экстрактами [3].
Пищевая ценность плодов и овощей обусловлена наличием в них углеводов, органических кислот, незаменимых и заменимых аминокислот, дубильных, азотистых и минеральных веществ, а также витаминов. Плоды и овощи улучшают аппетит, повышают усвояемость других пищевых продуктов. Некоторые плоды и овощи имеют лечебное значение (малина, черная смородина, черника, земляника, физалис, морковь и др.), так как содержат дубильные, красящие и пектиновые вещества, витамины, фитонциды и другие соединения, выполняющие определенную физиологическую роль в организме человека. Плоды и овощи являются основными источниками витамина С (аскорбиновая кислота) для организма человека. Кроме того, в них имеются каротин (провитамин А), витамины группы В, РР (никотиновая кислота), витамин Р и другие [3].
Многие плоды содержат антибиотики и лучеза-щитные вещества (антирадианты), которые способны связывать и выводить из организма радиоактивные элементы. Содержание отдельных веществ в плодах и овощах зависит от их сорта, степени зрелости, условий произрастания и других факторов
[4].
Особой популярностью за последние несколько лет пользуются тропические плоды и ягоды. Очень часто фрукты используются для синтезирования химических веществ, применяемых в фармакологии. Они содержат в себе большое разнообразие витаминов, аминокислот, органических кислот, макро- и микроэлеменов, антиоксиданты, химические и биологические соединения. Зачастую именно они играют важную роль в продукции функционального, лечебно-профилактического, диетического и спортивного питания [5].
Натуральные экстракты наряду с витаминами содержат комплекс биофлавоноидов, минеральные
вещества и микроэлементы. Именно поэтому напитки, изготовленные с использованием экстрактов считают идеальным источником необходимых человеку витаминов, макро- и микроэлементов, других биологически активных веществ.
На общемировом рынке, где конкуренция остается чрезвычайно жестокой, ценность инноваций только возрастает. Вертикальная интеграция и мировые поставщики обеспечивают доступ к лучшему сырью: фруктам, овощам, зерновым культурам, растительному и молочному сырью и в большинстве случаев гарантируют высочайшую надежность поставок [5].
Разработка ингредиентов, которые подходят для создания задуманного продукта ведет за собой непрерывное наращивание ассортимента. Спектр простирается от натуральных ароматизаторов и красителей, инновационных решений для снижения содержания сахара до злаковых и солодовых экстрактов, безалкогольных заквасок и концентратов плодово-ягодных соков, устойчивых к С02. Новые ингредиенты придают напитку или продукту желаемые определенные свойства на весь срок годности. Искусное смешивание фруктов и овощей из лучших аграрных регионов мира гарантирует высочайшее стандартизированное качество ингредиентов - будь то смешивание одного компонента или мультифруктовая смесь из различных сортов фруктов и овощей.
Экспериментальная часть
Целью работы являлось изучение биохимического состава некоторых экзотических плодов и семян, а также влияние их на оценку качества и показатели безопасности с точки зрения потребительских характеристик.
В задачи входило исследование технологических свойства исследуемых образцов и использование их в технологии производства напитков функционального назначения.
В качестве объектов исследования были подобраны некоторые экзотические фрукты и семена следующего обозначения: О-1 - питахайя белая, О-2 - пи-тахайя красная, О-3 - физалис земляничный, О-4 -физалис овощной, О-5 - рамбутан, О-6 - семена амаранта и О-7 - семена чиа.
Для изучения биохимического состава образцы подвергались экстрагированию с получение шестикратного гидромодуля. Методом спектрофотометрии изучены спектральные характеристики продуктов нингидриновой реакции полученных экстрактов и определено содержание аминокислот в растительном сырье [6].
Количественное содержание а-аминокислот в исследуемых экстратах значительно отличается друг от друга. Наибольшее количество аминокислот характерно для образцов О-3 и О-4, а минимальное для образца О-1.
Сравнительная оценка количественного содержания заменимых а-аминокислот показала, что каждый исследуемый образец характеризуется максимальным содержанием а-пролина и а-цистеина в следующим соотношении, %: О-1 (0,057/0,036), О-2 (4,22/2,61), О-3 (2,37/1,44), О-4 (1,85/1,13), О-5
(0,94/0,83), О-6 (1,73/0,92), О-7 (0,81/0,43) соответственно.
В наименьшем количестве, но не существенно отличающимся от всех остальных аминокислот содержится а-серин, который, главным образом отвечает за работу головного мозга и ЦНС. Минимальное количество а-серина для всех исследуемых образцом объясняется тем, что данная аминокислота характерна для мясомолочных продуктов, сои, пшеницы и арахиса. Во всех анализируемых экстрактах а-серин содержится в количестве от 0,014 % (О-1) до 0,97 % (О-2) и может в определенных условиях положительным образом влиять на организм человека, его функционирование, развитие и общее состояние. Необходимо отметить, что образцы О-2 и О-3 содержат в своем составе максимальное количество заменимых аминокислот, О-4, О-5 и О-6 содержат равное количество аминокислот в интервале от 0,36% до 0,49%, а образец О-1 характеризуется минимальным их содержанием от 0,017% до 0,29%.
Подведя итог количественного содержания заменимых аминокислот в образцах, следует отметить функциональное значение некоторых из них: а-аланин ускоряет метаболизм углеводов и помогает выведению токсических веществ из печени; а-аспарагиновая кислота принимает участие в синтезе других аминокислот, является универсальным топливом, улучшающее обменные процессы в теле человека; а-аспарагин влияет на работу нервной системы; а-гистидин принимает участие в образовании красных и белых кровяных телец; а-аргинин -одна из самых важных аминокислот в организме человека, «заведует» правильным функционированием суставов, мышц, кожных покровов, печени, укрепляет иммунитет. Благодаря активным процессам, происходит быстрое сжигание жировой ткани. Глутаминовая кислота отвечает за работу головного и спинного мозга; а-глутамин воздействует на создание и поддержание мышц, способствует очищению печени; а-глицин влияет на заживление ран и переработки глюкозы в энергию; а-тирозин регулирует артериальное давление и аппетит [7].
Таким образом, употребление исследуемых образцов, содержащих все заменимые аминокислоты, позволят избежать таких явлений как анемия, истощение и слабость организма, депрессия, нарушение функционирования отдельных органов и тканей, общий дисбаланс. Добавление в рацион питания данных образцом позволит обогатить организм всеми необходимыми аминокислотами, тем самым улучшить пищеварение и общее состояние [8].
Далее, в работе представлена оценка количественного содержания незаменимых аминокислот. Из литературы известно [9], что недостаток незаменимых аминокислот может привести к таким проблемам, как нарушение обмена веществ, остановку роста, потерю массы тела, снижение иммунитета, а при занятиях спортом резко увеличивает риск травм и снижает спортивные результаты.
На рисунке 1 представленны диаграммы количественного содержания незаменимых аминокислот в образцах, %. Полученные результаты позволяют выделить аминокислоты, содержащиеся
в наибольшом сотношеннии. Образец О-2 содержит в своём составе максимальное количество незаменимых аминокислот, во всех остальных образцах, содержание исследуемых аминокислот варьирует в широком диапазоне. Однако, следует отметить, что количественное содержание всех незаминимых аминокислот в исследуцемых образцах находится в равных соотношениях. Максимальное содержание а-валина и а-фенилаланина характерно для всех исследуемых образцах, но большее их количество наблюдается в образцах О-2 (2,75%/2,41%). Образцы О-3, О-4, О-5 и О-6 содержат а-валин и а-фенилаланин в близком количественном соотношении (1,52/1,33%; 1,19/1,05%; 0,87/0,77% и 0,97/0,85% соответственно), а вот О-1 и О-7 характеризуются минимальным их содержанием (0,038/0,033% и 0,46/0,4%). Важно отметить, что а-валин является источником энергии и необходим для метаболизма в мышцах. Данным условиям лучшим образом отвечают образцы О-2 и О-3.
В синтезе коллагена, эластина, а также белкового и жирового обмена участвует а-треонин. В синтезе серотонина (одного из важнейших нейромедиаторов) принимает участие а-триптофан, который также улучшает сон, стабилизирует настроение, уменьшает аппетит, увеличения выброс гормона роста, снижает вредное воздействие никотина. Наибольшее количество рассматриваемых аминокислот характерно для образцов О-2 (1,48/1,69%) и О-3 (0,812/0,93%).
Образцы О-4, О-5 и О-6 содержат а-треонин и а-триптофан в близком количественном соотношении (0,64/0,74%; 0,47/0,54%; и 0,52/0,60% соответственно), а вот О-1 и О-7 характеризуются минимальным их содержанием (0,02/0,023% и 0,25/0,28%).
Остальные аминокислоты (а-изолецин, а-лейцин, а-лизин и а-метионин) в исследуемых образцах содержаться приблизительно в равных количествах: О-1: 0,015%; 00014%; 0,013%; 0,014%; О-2: 1,06%; 1,01%; 0,99%; 1,03% О-3: 0,59%; 0,56%; 0,55%; 0,57% О-4: 0,46%; 0,44%; 0,43%; 0,45% О-5: 0,34%; 0,32%; 0,31%; 0,33% О-7: 0,37%; 0,36%; 0,35%; 0,37% О-7: 0,18%; 0,17%; 0,16%; 0,17% Анализируя функциональные свойства аминокислот, содержащихся в исследуемых экстрактах, можно выделить и рекомендовать данные образцы для систематического и регулярного употребления, а также включения их в рацион питания с целью воздействия на определенные параметры организма. Это позволит сохранять и улучшать пищевую ценность продуктов питания, а также дополнять и обогащать продукты с низкими показателями биологической ценности. Изучение количественного состава аминокислот, дает возможность существенно снизить риск развития различных заболеваний.
Следующим этапом эксперимента являлось определение количественного содержание органических кислот (уксусная, молочная, яблочная, лимонная и винная) [10]. Данные представлены на рисунке 1.
Рис. 1 - Содержание органических кислот
Установлено, что пищевые кислоты и их соли в составе исследуемых образцов выполняют различные функции, связанные с качеством пищевых продуктов. В составе комплекса вкусоароматических веществ они участвуют в формировании вкуса и аромата, принадлежащих к числу основных показателей качества пищевого продукта, а также усвоению питательных веществ организмом [11].
Установлено, что в максимальном количестве содержится молочная кислота для всех образцов, а в минимальном количества - уксусная кислота. Кроме этого, образец О-2 характеризуется максимальным количеством всех органических кислот, а О-7 - минимальным.
На следующем этапе работы было определено количественное содержание витаминов.
Определено, что образец О-1 характеризуется максимальным содержанием витамина С (17,04%), а образец О-5 - минимальным (3,89%). Все остальные образцы содержать витамин С в интервале 9,8212,7%.
По содержанию витамина В12, максимальное количество характерно для образца О-6 (3,01%), а минимальное для образца О-5 (0,59%). Для остальных образцов, содержание витамина В12 находится в интервале 1,48-2,57%.
На основании проведенных биохимических исследование даны рекомендации по внесению исследуемых образцов в рецептуры приготовления напитков функционального назначения. В работе рекомендованы следующие напитки функционального назначения:
1. Питательный напиток «Смузи нежность» (Состав: физалис свежий, бананы, финики сушеные, кокосовое молоко (конс.), мед натуральный, корица, гвоздика, вода питьевая);
2. Стимулирующий изотоник «Формула-1» (Состав: апельсины свежие, соль поваренная пищевая, мед натуральный цветочный, вода питьевая, семена амаранта, имбирь сушеный);
3. Энергетический напиток «Розовая пантера» (Состав: грушевый сироп (конс.), газированная вода, питахайя свежая (с красной или белой мякотью), лимоны свежие, сироп асаи (конс.), кофеин-бензоат натрия, свекла свежая,вода питьевая);
4. Диетический напиток «Фруктовый смузи с семенами чиа» (Состав: киви свежие, клубника свежая, семена чиа (белые), питьевой йогурт (1,5%), вода питьевая, арбуз свежий, мед натуральный цветочный);
5. Напиток диабетический «Ананасово-цитрусовый» (апельсины свежие, ананасы свежие, вода питьевая газированная, вода питьевая, рамбутан свежий, зелень мяты свежая);
6. Напиток профилактический «Противоукачиваю-щий» (Состав: зелень мяты свежая, лимоны свежие, вода питьевая газированная, питахайя свежая (с белой мякотью), вода питьевая, соль поваренная пищевая);
7. Адаптогенный напиток «Южная ночь» (Состав: мед натуральный цветочный, лимон свежий, физалис свежий, сироп шиповника, сироп тархуна, вода питьевая газированная, вода питьевая, рамбутан свежий, сухие плоды бадьяна);
8. Иммуностимулирующий напиток «Красная ягода» (Состав: клюква свежая, физалис свежий, имбирь сушеный, перец душистый молотый, мед натуральный цветочный, корица молотая, вода питьевая, сухие плоды бадьяна);
9. Успокаивающий напиток (горячий) «Сладкая Адель» (Состав: чай черный байховый, яблочный сок, вишневый сок, гранатовый сок, семена амаранта, вода питьевая, лимоны свежие).
На основании данных рецептур и технологий приготовления напитков создана нормативно-техническая документация (технико-технологические карты и технологические схемы), которые представлены с соблюдением норм вложения используемого сырья, учитывая потери при технологической обработке [12].
Выводы
Проведена сравнительная оценка показателей качества некоторых экстрактов экзотических плодов и семян, а также готовых напитков на основе совокупности органолептических и физико-химических методов анализа;
Исследованы биохимический состав и технологические свойства образцов с целью обоснования их использования для получения экстрактов;
Определено количественное содержание а-аминокислот, водорастворимых витаминов, а также рассчитано содержание органических кислот в экстрактах образцов.
На основании полученных данных разработаны рецептуры напитков функционального назначения, определен их состав и показатели пищевой ценности.
Литература
1. Технология и организация специальных видов питания. Диетическое питание: учебное пособие / С. В. Китаев-ская, Е. В. Никитина, С. Н Киямова; КГТУ. - Казань.: КГТУ, 2009. - 130 с.
2. Догаева Л.А. Классификация и идентификационные признаки функциональных безалкогольных напитков / Л.А. Догаева, Н.Т. Пехтерева // Пиво и напитки. - 2011.
- №5. - С. 62 - 65.
3. Functional Foods: Health Effects and Clinical Applications // Encyclopedia of Human Nutrition (Third Edition) / L. Galland. - New York : Applied Nutrition Inc., 2013. - P. 366-371.
4. Окси- и антиоксидантные системы в функциональных напитках / Г. Л. Филонова [и др.] // Пиво и напитки. -2006. - № 6. - С. 14-16.
5. Коростылева Л. А. Использование вторичного сырья при производстве безалкогольных напитков / Л. А. Ко-ростылева, Т. В. Парфенова // Пиво и напитки. - 2007. -№ 4. - С. 32-33.
6. Симонян, А.В. Использование нингидриновой реакции для количественного определения а-аминокислот в различных объектах: методические рекомендации / А.В. Симонян, А.А. Саламатов, Ю.С. Покровская, А.А. Ава-несян. Волгоградский Государственный медицинский университет. - Волгоград, 2007. - 106 с.
7. Гумеров Т.Ю. Использование реакции Руэманна в количественном анализе заменимых аминокислот экстракта физалиса / Т.Ю. Гумеров, К.Ю. Маркова, Г.Ф. Исканда-рова, О.А. Решетник // Вестник КГТУ. - №2. - 2017. -138 с.
8. Гумеров Т.Ю. Применение метода Лейна-Эйнона в анализе редуцирующих сахаров экстракта физалиса / Т.Ю. Гумеров, К.Ю. Маркова, Д.И. Валеева, О.А. Решетник // Вестник КГТУ. - №2. - 2017. - 144 с.
9. Зубкова А.Д. Анализ динамики содержания вредных веществ в воздухе отдельных районов г. Казани за 2012
- 2014 годы / А.Д. Зубкова, Н.Ю. Степанова // Вестник ГБУ «Научный центр безопасности жизнедеятельности».- №2 (32). - 2017. - С. 132-142.
10. ГОСТ Р 54607.2-2012. Услуги общественного питания. Методы лабораторного контроля продукции общественного питания. Часть 2. Методы физико-химических испытаний. - М.: Госстандарт России, 2012. - 31 с.
11. Цапалова И. Э. Экспертиза дикорастущих плодов, ягод и травянистых растений. Качество и безопасность / И. Э. Цапалова [и др.] ; под ред. В. М. Поздняковского. - 3-е изд., перераб. и доп. - Новосибирск : Сиб. унив. изд-во, 2005. - 252 с.
12. Мингалеева З.Ш. Влияние этан-1,2-дикарбоновой кислоты на реологические показатели пшеничного теста / З.Ш. Мингалеева, Д.М. Заболонски, И.С. Ихсанов, О.А. Решетник // Вестник технол. ун-та. - №3. - 2017. -168 с.
© Т. Ю. Гумеров - к.т.н., доц. каф. технологии пищевых производств КНИТУ, [email protected]; К. Ю. Маркова - магистр гр.617-М6 той же кафедры; Д. И. Валеева - магистр гр.617-М6 той же кафедры; О. А. Решетник - д.т.н., профессор, зав. каф. технологии пищевых производств КНИТУ, [email protected].
© T. U. Gymerov - Y.Associate Professor, Ph.D., associate professor of Department. Food Production Technology KNRTU, [email protected]; K Y. Markov - master student of the Department of Technology of Food Productions, KNRTU; D. 1 Valeeva - master student of the Department of Technology of Food Productions, KNRTU; O. A. Reshetnik - Doctor of Engineering Sciences, Full Professor, Head of the Department of Technology of Food Productions, KNRTU, [email protected].
