CC BY
146
663.252.6
ПОЛУЧЕНИЕ ПИЩЕВОМ ДОБАВКИ ИЗ ВИНОГРАДНЫХ ВЫЖИМОК
В.В. САДОВОЙ \ М.А. СЕЛИМОВ2, A.A. АРАЛИНА3
1 Ставропольский технологический институт сервиса (филиал) Южно-Российского университета экономики и сервиса (ЮРГУЭС),
355035, г. Ставрополь, пр-т Кулакова, 41/1; факс: (8652) 39-69-97, электронная почта: [email protected]
2 Северо-Кавказский государственный технический университет,
355029, г. Ставрополь, пр-т Кулакова, 2 3 Ставропольский государственный аграрный университет,
355017, г. Ставрополь, пер. Зоотехнический, 12; электронная почта: [email protected]
Разработаны технологические режимы получения пищевой добавки из виноградных выжимок красного винограда, обеспечивающие извлечение соединений (сахаров и др.), растворимых в полярных растворителях, при минимальной степени экстракции флавоноидов. Пищевая добавка апробирована в рецептурах мясных продуктов.
Ключевые слова: виноградные выжимки, флавоноиды, экстракция, сахара, полярные растворители.
Одна из главных причин нерационального использования виноградных выжимок - отсутствие эффективной технологии и технологического оборудования для переработки этого вторичного сырья винодельческой продукции.
Особенный интерес представляет разработка технологии переработки виноградных выжимок из красного винограда, в составе микронутриентов которого -многочисленные биоантиоксиданты, снижающие активность радикальных окислительных процессов.
В результате исследований установлено, что регулярно употребляемый красный виноград оказывает благотворное влияние на сердечно-сосудистую систему человека. Содержащиеся в нем полифенолы (флавоноиды) значительно снижают вероятность образования тромбов. В цельном красном винограде и красном сухом вине содержатся сильные антиоксиданты: ресве-
ратрол, кверцетин, рутин, катехин, эпикатехин, эпика-техин галлат и др.
Цель настоящих исследований - разработка технологии получения пищевой добавки из виноградных выжимок красного винограда, обогащенной флавонои-дами и очищенной от сахаров (спирта), виннокислых и других легко извлекаемых полярными растворителями соединений. Объектом исследований были виноградные выжимки, полученные из красного винограда сорта Левокумский устойчивый урожая 2010 г., выращенного в ЗАО «Заря» Левокумского района Ставропольского края.
Виноградные выжимки при соприкосновении с воздухом быстро портятся и покрываются плесенью, спирт превращается в уксусную кислоту, а виннокислые соединения разрушаются бактериями пропионо-вого брожения. Поэтому выжимки целесообразно пе-
6
а
Рис. 1
рерабатывать сразу после прессования путем экстрагирования сахаров, виннокислых и других соединений.
В основе процесса экстрагирования выжимок лежит явление диффузии, при котором растворы, имеющие разную концентрацию растворенного вещества, при соприкосновении проникают друг в друга. Исходя из этого, на начальном этапе исследований с помощью методов компьютерной химии были изучены молекулярные свойства флавоноидов ресвератрола, кверцети-на, рутина, катехина, эпикатехина и эпикатехина галла-та.
При исследовании структуры и молекулярных свойств ресвератрола (рис. 1, а, б) выявлены низкие значения величины заряда в районе 7, 8 и 17-го атомов кислорода (-0,239, -0,221, -0,231 эВ соответственно), что подтверждает возможность использования этого химического соединения в качестве донора протона.
Карта поверхности распределения плотности заряда выявила в целом гидрофобные свойства исследуемой молекулы (рис. 1, б) с наличием незначительных участков гидрофильных зон.
Аналогичные результаты были получены при исследовании других флавоноидов: кверцетина, рутина, катехина, эпикатехина и эпикатехин галлата. Во всех случаях подтверждены антиоксидантные свойства этих соединений и установлено, что на поверхности распределения плотности заряда превалируют участки с гидрофобными свойствами.
Полученные данные свидетельствуют, что для экстрагирования в раствор сахаров (спирта), виннокислых и других соединений целесообразно использовать полярные растворители.
Наиболее распространенным способом выделения органических соединений из природных продуктов является экстракция растворителями. На условия распределения веществ между двумя жидкими фазами, а также в меняющихся условиях экстракции существенное влияние оказывают величина активной кислотности (рН) водного раствора, температура, ионная сила и продолжительность процесса.
Исследование режимов экстракции виноградных выжимок вели в лабораторном реакторе, соединенном с термостатом, с использованием математических методов планирования и обработки экспериментальных данных. Изучали влияние на процесс температуры обработки, времени экстрагирования, активной кислотности и концентрации поваренной соли (№С1) в растворе. Растворы с различной активной кислотностью готовили с использованием гидроксида натрия.
По окончании процесса экстракции в растворе определяли содержание сухих веществ (СВ) по общепринятой методике и их количество в процентах от массы выжимок, а также количество флавоноидов в растворе [1] и степень их экстракции.
Таблица 1
Номер опыта t, °С х, мин рН CnsCI, % СВ, % от массы выжимок Степень экстракции флавоноидов, % от общего количества
1 50 5 7,6 0 6,3 0,8
2 50 20 8,1 2 6,0 20,8
3 50 35 8,6 4 7,2 41,5
4 70 5 8,6 4 6,3 27,5
5 70 20 7,6 0 7,2 10,5
6 70 35 8,1 2 6,9 34,2
7 90 5 8,1 2 6,6 17,8
8 90 20 8,6 4 7,5 43,0
9 90 35 7,6 0 7,8 22,5
Примечание: q < 0,05.
Полученные экспериментальные данные (табл. 1) свидетельствуют о значительном влиянии температуры, времени экстракции, концентрации NaCl на количество извлеченных СВ и степень экстракции флаво-ноидов.
По результатам исследований в приложении Statistic Neural Networks была разработана нейронная сеть в виде многослойного персептрона и на алгоритмическом языке Pascal создан массив входных переменных: t, х, рН, CNaCl, состоящий из 1297 опытов, в котором значения функциональных показателей были рассчитаны с помощью нейронной сети (табл. 2, фрагмент).
Таблица2
Номер опыта t, °С х, мин рН Сшсь % СВ, % от массы выжимок Степень экстракции флавоноидов, % от общего количества
1 60,3 6,4 8,2 0,6 5,8 13,2
2 56,4 11,9 8,2 0,5 5,8 16,4
3 52,3 17,9 8,4 0,4 5,8 20,4
942 62,3 13,0 8,2 2,8 6,5 29,9
943 59,5 23,7 7,8 1,6 6,5 13,4
944 81,3 12,5 8,2 0,9 6,5 18,4
1295 50,8 9,5 8,2 0,1 5,6 12,3
1296 50,6 8,5 8,4 0,2 5,5 14,7
1297 53,5 5,9 8,5 0,1 5,5 14,8
Очевидно, что задача оптимизации технологических параметров обработки виноградных выжимок многокритериальная, т. е. необходимо установить такие режимы, при которых извлекается максимальное количество СВ и минимальна степень экстракции фла-воноидов. В данном случае наиболее эффективные результаты по оптимизации режимов экстракции можно получить с помощью метода многомерного шкалирования (МНШ) переменных. Цель МНШ - поиск и интерпретация непосредственно ненаблюдаемых переменных, дающих возможность объяснить сходства ме-
Безразмерный показатель по оси "х’
Рис. 2
жду объектами, заданными точками в исходном пространстве признаков. При этом получают числовые значения, которые приписываются каждому объекту в некоторой новой безразмерной системе координат (во «вспомогательных шкалах», связанных с латентными переменными), причем размерность нового пространства признаков существенно меньше размерности исходного.
С целью определения оптимальных режимов получения пищевой добавки из виноградных выжимок степень экстракции флавоноидов в массиве переменных умножали на -1 (поскольку этот параметр должен быть минимальным), функциональные показатели - содержание СВ в растворе и степень экстракции флавонои-дов - подвергали МНШ в одномерное безразмерное пространство. Входные переменные или факторы (£, т, рН, С^С1) шкалировали в двухмерное измерение (безразмерные показатели по осям х и у), по полученным данным построена контурная поверхность технологического процесса (рис. 2).
В результате анализа контурных зон установлены и проверены в лабораторных условиях оптимальные режимы извлечения из виноградных выжимок соединений, растворимых в полярных растворителях
(7,9-8,2% от массы выжимок): £ 85-90°С; т 20-25 мин; pH 7,2-7,4 ; С^аС1 0,3-0,5%. Степень экстракции флаво-ноидов при установленных параметрах обработки была минимальна: 0,5-2,3% от общего их количества в исходном сырье.
По окончании экстракции виноградные выжимки отделяли от раствора, гомогенизировали до размеров частиц 30-50 мк и сушили при температуре 75-80°С до содержания влаги не более 7%. В результате получили порошкообразную добавку без запаха, темно-вишневого цвета, обогащенную флавоноидами.
Пищевая добавка из виноградных выжимок красного винограда Левокумский устойчивый апробирована при производстве вареных колбасных изделий. Установлено, что замена ею до 5% основного мясного сырья улучшает цвет, увеличивает выход и оказывает положительное влияние на динамику изменения реологических показателей готовой продукции. По вкусовым характеристикам колбасные изделия с пищевой добавкой из виноградных выжимок не отличались от контрольных образцов, изготовленных по нормативным требованиям.
Таким образом, результаты выполненных исследований и их оптимизация позволили установить режимы технологической обработки виноградных выжимок из красного винограда для получения пищевой добавки, обогащенной флавоноидами. Изучение качественных характеристик вареных колбасных изделий с пищевой добавкой показало целесообразность использования разработанной технологии при производстве мясопродуктов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Георгиевский В.П., Комиссаренко Н.Ф., Дмит-
рук С.Е. Биологически активные вещества лекарственных растений. - Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1990. - 333 с.
Поступила 12.09.11 г.
RECEPTION OF THE FOOD ADDITIVE FROM GRAPE POMACE
V.V. SADOVOY1, M.A. SELIMOV2, A.A. ARALINA3
1 Stavropol Technological Institute of Service (branch) South-Russian State University of Economics and Service (SRSUES), 41/1, Kulakova av., Stavropol, 355035; fax: (865) 239-69-97, e-mail: [email protected]
2 North Caucasus State Technical University,
2, Kulacova av., Stavropol, 355029
3 Stavropol State Agrarian University,
12, Zootekhnichesky lane, Stavropol, 355017; e-mail: [email protected]
Technological modes of reception of the food additive from grape pomace of the red grapes, providing extraction of connections (sugars and others), soluble in polar solvents are developed, at the minimum degree extraction of flavonoids. The food additive is approved in compounding’s of meat products.
Key words: grape pomace, flavonoids, extraction, sugars, polar solvents.
