Научная статья на тему 'Применение дигидрокверцетина в производстве безалкогольного пива'

Применение дигидрокверцетина в производстве безалкогольного пива Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
342
64
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Пиво и напитки
ВАК
Ключевые слова
АРАБИНОГАЛАКТАН / ДИГИДРОКВЕРЦЕТИН / ПИВО / ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ / ЭКСТРАКТ ЛИСТВЕННИЦЫ ДАУРСКОЙ

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Дрюцкая Светлана Михайловна, Толстенок Иван Владимирович, Минаева Нина Николаевна

В статье приводятся сравнительный анализ растворимости дигидрокверцетина (ДГК) в водном, водно-спиртовом растворах разной концентрации, а также в 95 %-ном этиловом спирте. Выяснили, что ДГК плохо растворяется в очищенной воде, максимально в 95%-ном растворе этанола. Определена растворимость ДГК в водно-спиртовых растворах. Показано, что максимальная растворимость достигается при 20 °С, интенсивном перемешивании в течение 10 мин в 95 %-ном этаноле. Для увеличения ДГК в водном растворе используем pH 4 (молочная кислота). В ходе качественной оценки получили среднее содержание ДГК в готовом продукте 45 %. Наиболее эффективным процессом растворения без добавления арабиногалактана служит предварительная механоактивация порошка ДГК, что позволяет увеличить растворимость ДГК при заданных технологических условиях до 60 %. Для улучшения растворимости ДГК в работе использован полисахарид арабиногалактан (АГ). По молекулярной структуре это сшитые звенья галактозы и арабинозы в соотношении 6:1 соответственно. По физико-химическим свойствам это ценное природное вещество обладает набором полезных качеств: натурально (камедь АГ полностью растворима в воде); образует растворы с низкой вязкостью, что позволяет его использовать как стабилизатор коллоидных систем (характеризуется высокими показателями адсорбции, является поверхностно-активным веществом) не только в пищевой промышленности, но и в фармацевтическом производстве; характеризуется высокими показателями стабильности в зависимости от различных концентраций, показателя значения уровня кислотности и варьировании температуры. При добавлении в качестве консерванта он увеличивает срок годности. Для АГ характерен широкий спектр биологической активности. Он обладает гепатопротекторными, антимутагенными, антимикробными, гастропротекторными и иммуномодулирующими свойствами. Было приготовлено безалкогольное пиво, содержащее 25 мг ДГК и 10 мг АГ. Среднее содержание ДГК (метод фотоэлектроколориметрии) составило 92 % от рекомендуемой суточной потребности (РСП) в 25 мг.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по промышленным биотехнологиям , автор научной работы — Дрюцкая Светлана Михайловна, Толстенок Иван Владимирович, Минаева Нина Николаевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The Use of Dihydroquercetin in the Production of Non-alcoholic Beer

The article provides a comparative analysis of solubility of dihydroquercetin (DHQ) in an aqueous, aqueous-alcoholic solutions of various concentrations, and 95 % ethanol. It is found that DHA is poorly soluble in purified water, as much as possible in 95 % ethanol solution. DHA in the solubility of water-alcohol solutions. It is shown that the maximum solubility is reached at 20 °C, vigorous stirring for 10 minutes in 95 % ethanol. To increase the DHA in an aqueous solution using pH 4 (lactic acid). In the course of the qualitative assessment received an average DHA content in the finished product 45 %. The most effective dissolution process without the addition of arabinogalactan (AG) is pre mechanical activated powder DHA, which increases the solubility of DHA at given technological conditions, up to 60 %. AG was used to improve the solubility of DHA in our work. AG by its nature is a polysaccharide. Molecular structure is linked arabinose and galactose units in a ratio of 6 : 1, respectively. By physical-chemical properties of this valuable natural substance has a set of useful qualities: natural (gum AG is fully soluble in water); form solutions with low viscosity, which allows its use as a stabilizer of colloid systems (characterized by high adsorption is a surface-active substance) is not only in the food industry, but also in pharmaceutical manufacturing; It characterized by high stability as a function of various concentrations of index values varying levels of acidity and temperature. When added as a preservative, it increases the shelf life, preventing aging of the finished product, while being a natural antioxidant. For hypertension is characterized by a wide range of biological activity. It has a hepatoprotective, anti-mutagenic, antimicrobial, and gastro protective properties of immunomodulator. Non-alcoholic beer contains 25 mg of DHA and 10 mg of AG. The average content of DHA (photoelectrocolorimeter method) was 92 % of the CTA (25 mg).

Текст научной работы на тему «Применение дигидрокверцетина в производстве безалкогольного пива»

ИННОВАЦИОННОЕ СЫРЬЕ — ОСНОВА КАЧЕСТВЕННЫХ НАПИТКОВ

ТЕМА НОМЕРА

УДК 663.001.8 (571.62) 582.475.2-024.41

Применение дигидрокверцетина в производстве безалкогольного пива

С. М. Дрюцкая,

канд. биол. наук, доцент; И. В. Толстенок; Н. Н. Минаева,

канд. техн. наук, доцент Дальневосточный государственный медицинский университет

Большой интерес к флавоноид-ным соединениям вызван тем, что в 1936 г. А. Сент-Дьерди и группа немецких ученых показали, что целый ряд флавоноидов обладает ярко выраженной биологической активностью, свойственной витаминам. Направление биологического действия флавоноидов связано с физико-химическими свойствами многообразия их структур [1, 2]. Типичные представители веществ с этой активностью — это катехин, кверцетин и его гликозид рутин. В конце 1940-х гг. из коры дугласовой пихты был выделен и охарактеризован дигидрокверцетин (ДГК), аналог кверцетина, гидрированный в положениях 2 и 3.

ДГК служит ценным биологически активным веществом: применяется в качестве антиоксиданта жиров и растительных масел, как лекарственный препарат. Так, ДГК используется для защиты сухого молока от процессов свободноради-кального окисления, а также в качестве антиоксидантной пищевой добавки [3].

В силу географического положения население Дальневосточного региона подвергается стрессовым воздействиям, обусловленным климатическими и экологическими факторами. Вместо синтетических препаратов предлагается применять натуральное растительное сырье. Целесообразно вводить антиокси-данты, извлекаемые из экстракта лиственницы даурской, в безалкогольное пиво. По проведенным расчетам 1 кг сырья стоит 39 тыс. руб. Данное количество может быть

использовано для приготовления 40 тыс. бутылок безалкогольного пива. Стоимость удорожания одной упаковки готового продукта равна 1 руб. В итоге предприятие и население получат расширение ассортимента безалкогольного пива. Умеренное потребление этого напитка положительно влияет на процессы метаболизма.

Однако не изучена возможность добавления экстракта лиственницы даурской в качестве антиоксиданта к безалкогольному пиву. В настоящее время активно расширяется рынок безалкогольного пива. С увеличением рынка сбыта растет доля потребления безалкогольного пива среди жителей Дальнего Востока. Экстракт лиственницы доступен и экологичен, что делает тему возможной для дальнейшего изучения. На данный момент ни один из пивоваренных заводов не выпускал данный вид продукции (безалкогольное пиво с антиоксидантом) (авторское — прим. ред.).

Таким образом, цель работы — создание продукта — безалкогольного пива, обогащенного флавонои-дом дигидрокверцетином [4-6].

В работе была изучена растворимость порошка ДГК (чистота 96,1%, производство ЗАО «Аметис» г. Благовещенск). Растворитель — вода дистиллированная. Количество растворенного ДГК определяли фотоколориметрическим методом [7, 8] по цветной реакции комплексообра-зования с 3 %-ным спиртовым раствором хлорида алюминия (желтое окрашивание). Оптическую плотность образцов измеряли на КФК-3

14 ПИВО и НАПИТКИ 5 • 2016

ИННОВАЦИОННОЕ СЫРЬЕ — ОСНОВА КАЧЕСТВЕННЫХ НАПИТКОВ

при длине волны 390 нм. Было проведено шесть последовательных определений.

Количественное содержание ДГК (%) определяли по формуле:

X =

А а 100%

х ст_'__

А а

Механоактивация порошкообразного ДГК проводилась в стальных контейнерах. В качестве активирующих сегментов использовались стальные шары диаметром до 1 мм.

Для улучшения растворимости ДГК был использован полисахарид арабиногалактан (АГ). Молекулярная структура представляет собой сшитые звенья галактозы и арабинозы в соотношении 6:1 соответственно. Это ценное природное вещество обладает целым набором полезных качеств: оно натурально (камедь арабиногалактана полностью растворима в воде); образует низковязкие растворы, что служит залогом хороших физических характеристик; отлично растворяется и обладает высокими поверхностно-активными характеристиками (отличный стабилизатор коллоидных систем), стабильностью при разной концентрации, кислотности и температуре. Гидролитическая устойчивость АГ в водных растворах в

значительной степени зависит от рН среды и температуры. Он увеличивает срок хранения и препятствует старению готового продукта. Также АГ обладает высокой биологической активностью: гепатопро-текторной, антимутагенной, антимикробной, гастропротекторной, иммуномодулирующей. У людей при приеме АГ наблюдалось улучшение физического и эмоционального здоровья.

Исходя из рекомендуемой суточной потребности (РСП) в ДГК 25 мг провели сравнительный анализ по показателю «растворимость». Для испытания использовали водные, водно-спиртовые растворы различной концентрации, а также 95%-ный этиловый спирт. Растворимость ДГК в водно-спиртовых растворах в % представлена в табл. 1.

Исходя из данных табл. 1, выявили, что в водных растворах ДГК практически нерастворим, но хорошо растворим в 95 %-ном растворе этанола (при растворении навески ДГК в раствор перешло максимальное количество этой субстанции т от 88 до 100 %). Интенсивное перемешивание увеличивает растворимость ДГК, но незначительно. Перемешивание осуществлялось в лабораторных установках с электрическим приводом и регулировкой времени и оборотов вращения.

Таблица 1

Растворимость ДГК в водно-спиртовых растворах, %

Температура, °С Концентрация этанола, %

0 (вода очищенная) 20 40 70 95

1 Без перемешивания 1

4 17 22 42 76 88

20 28 37 56 80 92

70 33 46 76 — —

Интенсивное перемешивание в течение 10 мин

4 19 25 45 77 96

20 29 38 58 85 100

70 30 50 78 — —

Таблица 2

Растворимость ДГК, %

РН Кислота

молочная уксусная лимонная

2 28 19,7 9,4

4 45 20 10,1

6 11,5 6 1,5

В результате нами было отброшено значение 70 °С, так как при этой температуре теряется биологическая активность ДГК (максимальная активность в интервале температур до 40 °С) [5]. Исследуемая навеска полностью растворяется при времени перемешивания 60 мин. Интенсивное перемешивание при температуре 4 °С (технологический параметр) не сильно увеличивает данный показатель (с 17 до 19 %).

Далее было исследовано влияние рН (органические кислоты, используемые в пищевой промышленности) на растворимость ДГК при различном показателе рН. Растворимость ДГК в % в зависимости от значения рН среды представлена в табл. 2.

Приведенные значения табл. 2 позволяют сделать вывод, что при рН 4 растворимость ДГК во всех кислотах достигает предельных значений: при подкислении молочной кислотой растворяется 45 % навески ДГК, при подкислении уксусной кислотой т 20 %, а при подкислении лимонной — 10,1 %. В технологическом производстве для этой цели применяют молочную кислоту.

Согласно полученным экспериментальным данным, именно она дает максимальную растворимость ДГК при рН равном 4. Таким образом, из образцов с наилучшими параметрами для растворения ДГК (температура 4 °С, рН 4, молочная кислота) был приготовлен образец готового продукта с содержанием ДГК 25 мг в 500 см3 (50 мг /дм3). Количественная оценка показала, что среднее содержание ДГК в данном продукте составило 45% от навески 25 мг (на 500 см3 безалкогольного пива).

Для повышения растворимости ДГК в безалкогольном пиве нами был использован АГ, для чего провели сравнительный анализ по показателю растворимости в водно-спиртовых растворах (рН 4) (табл. 3).

Согласно данным табл. 3, АГ хорошо растворим в воде, плохо т в 20 %-ном водно-спиртовом растворе (образует гелеобразный осадок), в водно-спиртовых растворах (концентрацией более 20 %) он практически не растворим. Влияние АГ на растворение ДГК в разных водно-

0

1 <

§

ш I-

5 • 2016 ПИВО и НАПИТКИ

15

нйя*

Ш1&

ИННОВАЦИОННОЕСЫРЬЕ — ОСНОВАКАНЕСТВЕННЫХНАПИТКОВ-

Таблица3

0

1 <

§

ш I-

Растворимость в водно-спиртовых растворах (рН 4), %

Температура, °С Концентрация этанола, %

0 (вода очищенная) 20 40 70 95

Без перемешивания

4 100 40 20 0 0

20 100 40 25 10 0

70 100 45 30 — —

Интенсивное перемешивание в течение 10 мин

4 100 45 25 10 0

20 100 50 30 10 0

70 100 60 40 — —

спиртовых растворах (рН 4) отражено в табл. 4, где приведены схема и растворимость навески ДГК: АГ в водно-спиртовых растворах в %.

Исходя из данных табл. 4, наибольшая растворимость 25 мг ДГК наблюдается при добавлении к раствору 10 мг АГ, при увеличении концентрации АГ растворимость не изменяется. При повышении концентрации водно-спиртовых растворов соотношение растворимости ДГК : АГ уменьшается. Интенсивность перемешивания данных растворов на увеличение соотношения растворимости ДГК : АГ существенно не влияет.

Исходя из данных исследований, был приготовлен опытный образец — 500 см3 безалкогольного пива, содержащего 25 мг ДГК и 10 мг АГ.

Введение ДГК и АГ, служащих функциональными добавками, проводилось на стадии фасования безалкогольного пива, то есть нами не

предлагается менять технологию пива. Количественная оценка показала содержание ДГК около 92% от рекомендуемой суточной потребности (РСП) 25 мг или 50 мг/дм3. Анализ по органолептическим показателям не выявил изменение вкуса, цвета и запаха готового продукта (безалкогольного пива).

Другим решением увеличения растворимости ДГК в готовом продукте без добавления АГ служит увеличение дисперсности исследуемого вещества, что позволяет повысить растворимость ДГК при заданных технологических условиях до 60%. После механоактивации продолжительность растворения уменьшается до 15 мин.

По результатам работы можно сделать следующие выводы. 1.Максимальная растворимость ДГК достигается при температуре 20°С, интенсивном перемешивании в течение 10 мин в 95 %-ном этаноле.

2. При рН 4 растворимость ДГК во всех кислотах достигает предельных значений: при подкислении молочной кислотой растворяется 45% навески ДГК, при подкисле-нии уксусной кислотой — 20%, а при подкислении лимонной — 10,1%.

3. Предварительная механоакти-вация порошка ДГК позволяет увеличить растворимость ДГК при заданных технологических условиях до 60 %.

4. Определено оптимальное соотношение ДГК : АГ 10 мг : 25 мг для улучшения растворимости ДГК в 500 см3 безалкогольного пива.

5. Введение АГ увеличивает растворимость ДГК в готовом продукте, не влияя на его органолептиче-ские и физические свойства.

6. Среднее содержание ДГК в готовом продукте при соотношении 10 мг АГ и 25 мг ДГК — 92 %.

Работа выполнена в рамках гранта ДВГМУ от 28 марта 2015 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кабиев, О. К. Природные фенолы — перспективный класс противоопухолевых и радиопотенциирующих соединений/ О. К. Кабиев, С. Б. Балмуханов. — М.: Медицина, 1975. — 188 с.

2. Корулькин, Д. Ю. Природные флаво-ноиды/Д. Ю. Корулькин, Ж. А. Абилов, Р. А. Музыкина, Г. А. Толстиков. — Новосибирск: Академическое издательство «Гео», 2007. — 232 с.

3. Тюкавкина, Н. А. Использование ДГК в качестве антиоксидантной пищевой добавки /Н. А. Тюкавкина, И. А. Рулен-ко, Ю. А. Колесник // Экология чело-

Таблица 4

Растворимость ДГК в разных водно-спиртовых растворах (рН 4), % Концентрация этанола, %

0 20 40

Соотношение ДГК, АГ : мг

25:5 25:10 25:15 25:20 25:25 25:5 25:10 25:15 25:20 25:25 25:5 25:10 25:15 25:20 25:25

Без перемешивания

4 60 100 100 100 100 55 70 70 70 70 50 60 60 60 65

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

20 60 100 100 100 100 55 70 70 70 70 50 60 60 60 60

70 65 100 100 100 100 55 70 70 70 70 55 60 60 60 60

Интенсивное перемешивание в течение 10 мин

4 65 100 100 100 100 60 60 60 60 60 45 50 50 50 50

20 70 100 100 100 100 60 60 60 60 60 45 50 50 50 50

70 70 100 100 100 100 60 60 60 60 60 45 50 50 50 50

16 ПИВО и НАПИТКИ 5 • 2016

ИННОВАЦИОННОЕ СЫРЬЕ — ОСНОВА КАЧЕСТВЕННЫХ НАПИТКОВ

века: проблемы и состояние лечебно-профилактического питания. Тезисы докладов. 3-й Международный симпозиум/ Ч. 2. — М., 1994. — С. 189-191.

4. Душкин, А. В. Композиция, обладающая капилляропротективной активностью на основе дигидрокверцетина, и способ ее получения/А. В. Душкин, С. А. Гуськов, В. П. Тихонов, Ю. А. Колесник, И. А. Родина, Е. Ю. Белянкина, Т. В. Шевченко // Пат. России № 2451517.2012.

5. Душкин, А. В. Композиция с повышенной фармакологической активно-

стью на основе дигидрокверцетина и растительных полисахаридов (варианты)/ А. В. Душкин, Е. С. Метелева, В. П. Тихонов, В. А. Бабкин, Ю. А. Колесник, И. А. Родина, Е. Ю. Белянкина, Т. В. Шевченко // Пат. России № 2421215.2011.

6. Душкин, А. В. Механохимическая технология для повышения растворимости лекарственных веществ /А. В. Душкин, Л. П. Сунцова, С. С. Халиков // Фундаментальные исследования. — 2013. — № 1. — С. 448-457.

7. Ушакова, Л. С. Разработка и валидаци-онные характеристики методики количественного определения содержания флаваноидов в фитогелерепаративного действия/Л. С. Ушакова, С. С. Ляшенко, Н. А. Пеньевская, Т. А. Володина // Фундаментальные исследования. — 2013. — № 10. — С. 1987-1990.

8. Еськин, А. П. Метод количественного фотометрического определения ДГК/ А. П. Еськин, В. А. Левданский, Н. И. Полежаева // Химия растительного сырья. — 1998. — № 2. — С. 21-29. &

0

1 <

§

ш I-

Применение дигидрокверцетина в производстве безалкогольного пива

Ключевые слова

арабиногалактан; дигидрокверцетин; пиво; пищевая промышленность; экстракт лиственницы даурской.

Реферат

В статье приводятся сравнительный анализ растворимости дигидрокверцетина (ДГК) в водном, водно-спиртовом растворах разной концентрации, а также в 95%-ном этиловом спирте. Выяснили, что ДГК плохо растворяется в очищенной воде, максимально — в 95%-ном растворе этанола. Определена растворимость ДГК в водно-спиртовых растворах. Показано, что максимальная растворимость достигается при 20 °С, интенсивном перемешивании в течение 10 мин в 95%-ном этаноле. Для увеличения ДГК в водном растворе используем рН 4 (молочная кислота). В ходе качественной оценки получили среднее содержание ДГК в готовом продукте 45%. Наиболее эффективным процессом растворения без добавления арабиногалактана служит предварительная механоак-тивация порошка ДГК, что позволяет увеличить растворимость ДГК при заданных технологических условиях до 60%. Для улучшения растворимости ДГК в работе использован полисахарид арабиногалактан (АГ). По молекулярной структуре — это сшитые звенья галактозы и арабинозы в соотношении 6:1 соответственно. По физико-химическим свойствам это ценное природное вещество обладает набором полезных качеств: натурально (камедь АГ полностью растворима в воде); образует растворы с низкой вязкостью, что позволяет его использовать как стабилизатор коллоидных систем (характеризуется высокими показателями адсорбции, является поверхностно-активным веществом) не только в пищевой промышленности, но и в фармацевтическом производстве; характеризуется высокими показателями стабильности в зависимости от различных концентраций, показателя значения уровня кислотности и варьировании температуры. При добавлении в качестве консерванта он увеличивает срок годности. Для АГ характерен широкий спектр биологической активности. Он обладает гепатопротекторными, антимутагенными, антимикробными, гастропротекторными и иммуномодулирующими свойствами. Было приготовлено безалкогольное пиво, содержащее 25 мг ДГК и 10 мг АГ. Среднее содержание ДГК (метод фотоэлектроколориметрии) составило 92% от рекомендуемой суточной потребности (РСП) в 25 мг.

Авторы

Дрюцкая Светлана Михайловна, канд. биол. наук, доцент;

Толстенок Иван Владимирович;

Минаева Нина Николаевна, канд. техн. наук, доцент

Дальневосточный государственный медицинский университет,

680000, г. Хабаровск, ул. Муравьева-Амурского, 30,

k_obhim@mail.fesmu.ru

The Use of Dihydroquercetin

in the Production of Non-alcoholic Beer

Key words

arabinogalactan; dihydroquercetin; beer; food industry; dahurian larch extract.

Abstract

The article provides a comparative analysis of solubility of dihydroquercetin (DHQ) in an aqueous, aqueous-alcoholic solutions of various concentrations, and 95% ethanol. It is found that DHA is poorly soluble in purified water, as much as possible — in 95% ethanol solution. DHA in the solubility of water-alcohol solutions. It is shown that the maximum solubility is reached at 20 °C, vigorous stirring for 10 minutes in 95% ethanol. To increase the DHA in an aqueous solution using pH 4 (lactic acid). In the course of the qualitative assessment received an average DHA content in the finished product — 45%. The most effective dissolution process without the addition of arabinogalactan (AG) is pre mechanical activated powder DHA, which increases the solubility of DHA at given technological conditions, up to 60%. AG was used to improve the solubility of DHA in our work. AG by its nature is a polysaccharide. Molecular structure — is linked arabinose and galactose units in a ratio of 6 : 1, respectively. By physical-chemical properties of this valuable natural substance has a set of useful qualities: natural (gum AG is fully soluble in water); form solutions with low viscosity, which allows its use as a stabilizer of colloid systems (characterized by high adsorption is a surface-active substance) is not only in the food industry, but also in pharmaceutical manufacturing; It characterized by high stability as a function of various concentrations of index values varying levels of acidity and temperature. When added as a preservative, it increases the shelf life, preventing aging of the finished product, while being a natural antioxidant. For hypertension is characterized by a wide range of biological activity. It has a hepatoprotective, anti-mutagenic, antimicrobial, and gastro protective properties of immunomodulator. Nonalcoholic beer contains 25 mg of DHA and 10 mg of AG. The average content of DHA (photoelectrocolorimeter method) was 92% of the CTA (25 mg).

Authors

Dryutskaya Svetlana Mihailovna,

Candidate of Biological Science, Associate Professor;

Tolstenok Ivan Vladimirovich;

Minaeva Nina Nikolaevna,

Candidate of Technical Science, Associate Professor Far Eastern State Medical University, 30, Muraviev-Amur St., Khabarovsk, 680000, Russia, k_obhim@mail.fesmu.ru

5 • 2016 ПИВО и НАПИТКИ 17

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.