CC BY
68
БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ
Для корреспонденции
Акимов Михаил Юрьевич - кандидат сельскохозяйственных наук, заместитель заведующего филиалом кафедры технологии производства, хранения и переработки продукции растениеводства ФГБОУ ВО «Мичуринский государственный аграрный университет»
Адрес: 393760, Тамбовская область, г. Мичуринск, ул. Мичурина, д. 30, корп. 2
Телефон: (475-45) 5-23-89 E-mail: [email protected]
М.Ю. Ветров, Д.В. Акишин, М.Ю. Акимов, В.Ф. Винницкая
Расширение ассортимента пищевых антоциановых красителей из нетрадиционного растительного сырья
Expansion of the range of anthocyanin food colorants from unconventional vegetal primary products
M.Yu. Vetrov, D.V. Akishin, M.Yu. Akimov, V.F. Vinnitskaya
ФГБОУ ВО «Мичуринский государственный аграрный университет» Michurinsk State Agrarian University
Целью работы являлось изучение содержания антоцианов и других биологически активных веществ выжимок плодов санберри от получения сока и пюре. Установлено, что выжимки содержат более 70% сухих веществ, более 60% пищевых волокон, до 55,4 мг/% аскорбиновой кислоты и до 90,0 мг/% антоцианов. Кроме того, они обладают высокой антиоксидантной активностью (156,8-399,4 мг/% по дигидрокверцетиновому эквиваленту), что позволяет рекомендовать их в качестве сырья для получения натуральных пищевых красителей. Концентрированный пищевой краситель из выжимок санберри (50-51% растворимых сухих веществ) имеет интенсивную окраску, изменяющуюся от темно-фиолетовой (при кислотности 1,0%) до бордово-красной (при кислотности 3,0%), обладает высокой антиоксидантной активностью (1308,2-2223,5 мг/%) и содержит большое количество антоцианов (666 -976 мг/%).
Ключевые слова: паслен санберри, антоцианы, антиоксидантная активность, функциональные ингредиенты
The purpose of work to study the content of anthocyanins and other biologically active substances in residues of fruits of Sanberri from receivingjuice and mash. It is established that residues contained over 70% solids, more than 60% of dietary fiber, to 55.4 mg/% of ascorbic acid and up to 90.0 mg/% of anthocyanins. Furthermore, they possessed high antioxidant activity (156.8-399.4 mg/% dihydroquercetin equivalent) that allowed to recommend them as raw materials for receiving natural food colorants. The concentrated food dye from Sanberri's residue (50-51% soluble solids) had intensive color varying from dark-violet (at acidity of 1.0%) to claret-red (at acidity of 3.0%), possessed high antioxidant activity (1308.2-2223.5 mg/%) and contained a large amount of anthocyanins (666-976 mg/%).
Keywords: Sanberry, anthocyanins, antioxidant activity, functional ingredients
На протяжении последних 20 лет в России производство плодов и овощей остается недостаточным, а ассортимент их весьма ограничен. Введение в культуру нетрадиционных и редких культур с высокой урожайностью, пищевой ценностью и экологической пластичностью является существенным
резервом увеличения объемов производства ценного растительного сырья и расширения ассортимента натуральных функциональных пищевых продуктов и ингредиентов [1].
Одной из ценных малораспространенных и малоизученных культур в Российской Федерации является садовый паслен санберри (Solanum retroflexum) [2].
В научной и особенно в популярной литературе имеется большое количество разнообразных рецептов переработки санберри в варенье, джемы, вино и другие продукты [3-5]. Однако в научной и научно-методической литературе недостаточно рекомендаций по переработке плодов санберри, в том числе комплексной безотходной с получением функциональных продуктов питания и пищевых антоциановых красителей из вторичных отходов [6].
В мире потребность в натуральных пищевых красителях с каждым годом возрастает, поскольку они не только придают готовым продуктам привлекательный вид, но и улучшают аромат, вкус и повышают пищевую ценность [7]. К наиболее распространенному растительному сырью для производства натуральных пищевых красителей следует отнести различные интенсивно окрашенные ягоды (смородина черная, арония, бузина, темные сорта винограда), цветы, листья и корнеплоды (свекла столовая, морковь). На практике красители вырабатывают как из натурального растительного сырья (что приводит к удорожанию продукции), так и из отходов переработки (что снижает себестоимость продукции и улучшает экологичность производства) [8, 9].
Чаще всего натуральные пищевые красители получают в виде соков и экстрактов, извлекая пигменты различными растворителями. Для экстракции водорастворимых пигментов (антоцианов) используют воду или этанол. Нерастворимые в воде липофильные пигменты (хлорофиллы, каротиноиды) выделяют с помощью неполярных растворителей или растительных масел [9].
Плоды паслена санберри и выжимки, оставшиеся от получения сока и пюре, имеют интенсивный фиолетовый цвет, содержат большое количество биологически активных и красящих веществ, что позволяет рассматривать их как перспективное вторичное сырье для производства натуральных пищевых антоциановых красителей.
Цель работы - изучение содержания антоцианов и других биологически активных веществ выжимок плодов санберри, оставшихся от получения сока и пюре.
Материал методы
Исследования проведены в 2014-2015 гг. в лабораториях Мичуринского ГАУ и Дирекции по реализации Программы развития города Мичуринска как наукограда РФ.
Подготовленные плоды измельчали в дробилке, отжимали сок на шнековом прессе, параллельно по-
лучали пюре в протирочной машине с диметром отверстия сита 1 мм. Определяли выход сока и выход выжимок от сока, выход пюре и выход выжимок (вытерок) от пюре.
В плодах санберри, а также в выжимках, оставшихся после получения сока и пюре, определяли в соответствии с основными принятыми в лабораториях методами [10, 11]:
- содержание сухих веществ в сырье путем высушивания до постоянной массы;
- содержание сахара - по методу Бертрана;
- общую кислотность - титрованием 0,1 н щелочью;
- содержание аскорбиновой кислоты - йодометричес-ким методом (в модификации В.В. Сапожниковой и Н.С. Дорофеевой, 1966);
- общую антиоксидантную активность на хроматографе жидкостном «Цвет-Яуза 01-АА» (НПО «Химавто-матика», РФ);
- содержание золы - по ГОСТ 25555.4-91 методом озоления продукта при температуре 525+25 °С до постоянной массы;
- содержание каротиноидов - по методу Мурри экстрагированием ацетоном, затем переводили экстракт в петролейный эфир и отделяли от других пигментов методом распределительной хроматографии на адсорбционной колонке с окисью алюминия, затем измеряли оптическую плотность элюата на фото-электроколориметре КФК-2 («Загорский оптико-механический завод», РФ) при длине волны 450 нм (ГОСТ 8756.22);
- содержание пектиновых веществ (водорастворимых и водонерастворимых) - объемным методом по С.Я. Райк;
- содержание клетчатки - весовым методом по А.В. Петербургскому;
- содержание антоцианов - методом рН-дифференци-альной спектрометрии.
Результаты и обсуждение
Проведенные исследования показывают, что плоды садового паслена санберри, выращенные в открытом грунте Центрально-Черноземного региона, являются ценным сырьем для производства пищевых продуктов функционального назначения и пищевых натуральных красителей, так как содержат большое количество аскорбиновой кислоты, пищевых волокон и антоцианов и других биологически активных веществ (табл. 1).
С целью более полного изучения свойств и оценки пригодности паслена санберри к промышленной переработке экспериментально был определен выход сока, пюре и выжимок, оставшихся после прессования и протирания (рис. 1, 2).
При переработке плодов санберри на протирочной машине соотношение пюре и выжимок составило 70:30, при прессовании на шнековом прессе соотношение
Таблица 1. Пищевая ценность плодов санберри
Показатель М±т
Сухие вещества, % 15,2±0,02
Белок, % 2,6±0,02
Пищевые волокна, % 4,2±0,04
Сахара, % 1,32±0,02
Титруемая кислотность, % 0,92±0,02
Аскорбиновая кислота, мг/% 81,8±0,24
Общая антиоксидантная активность, мг/% 229,4±2,20
Сумма антоцианов, мг/% 900,0±8,00
сока и выжимок составило 60:40. Полученные данные свидетельствуют о том, что при переработке плодов остается большое количество вторичных отходов (30 и 40%). Проведенные биохимические анализы показали, что в выжимках от получения сока и пюре остается большое количество биологически активных и красящих веществ (табл. 2).
Выжимки от получения сока являются более ценным сырьем для производства пищевых натуральных красителей, чем выжимки от получения пюре, так как содержат больше антоцианов (почти в 1,4 раза), сахаров и других биологически активных веществ.
Предлагаемый нами способ производства пищевых антоциановых красителей из плодов санберри предусматривает проведение следующих технологических операций: инспекцию и сортировку свежих плодов, мойку холодной водой, измельчение на дробилке, прессование для получения сока (1-й вариант) или про-
тирание через сито 1 мм для получения пюре (2-й вариант). Пюре или сок мы рекомендуем использовать для изготовления пищевых продуктов функционального назначения (желе, конфитюры и т.д.), а оставшиеся после протирания и прессования выжимки использовать для получения натурального пищевого антоцианового красителя.
Пищевой краситель из выжимок плодов паслена сан-берри получали методом экстрагирования в растворах лимонной кислоты. Технология производства натурального пищевого красителя из выжимок паслена сан-берри включает следующие технологические операции: смешивание в емкостях, оборудованных мешалкой с 1% водным раствором лимонной кислоты в соотношении 1:3, нагревание до 35 °С и выдерживание в течение 2-3 ч при периодическом перемешивании до накопления в растворе растворимых сухих веществ (РСВ) 5,0% (оценка рефрактометрически). Полученный экстракт следует декантировать для отделения жидкой части от выжимок, а обезвоженные после подпрессования выжимки могут быть утилизированы или использованы на кормовые цели.
Полученный экстракт с содержанием РСВ 5,0% концентрируют в вакуум-аппарате при остаточном давлении 21,3 кПа и температуре 60 °С до содержания РСВ (50±1)%. Пастеризацию концентрированного красителя проводят в автоклаве при 100 0С в течение 10-20 мин с последующим охлаждением до 35 °С. Концентрированный краситель фасуют в стеклянную тару вместимостью 1,0 дм3 с последующей пастеризацией при 95 °С в течение 20-30 мин и охлаждением до 20 °С.
36%
4%
26%
4%
□ Сок
■ Семена
□ Кожица и мякоть
□ Пюре, в том числе сок ■ Кожица
□ Семена
Рис. 1. Макроструктура плодов паслена санберри после отжима сока на шнековом прессе
Таблица 2. Пищевая ценность выжимок плодов паслена санберри
Рис. 2. Макроструктура плодов паслена санберри после протирания
Массовая доля Выжимки при получении сока Выжимки при получении пюре
Сухих веществ, % 72,1±0,07 71,8±0,09
Сахаров, % 8,5±0,02 6,4±0,02
В том числе:
редуцирующие 4,3±0,17 0,5±0,04
сахароза 4,2±0,24 5,9±0,36
Органических кислот (по яблочной кислоте), % 0,4±0,02 0,32±0,02
Клетчатки, % 59,9±0,49 61,4±0,46
Пектиновых веществ, %. 1,2±0,04 1,0±0,04
Антоцианов, мг/% 90,2±0,60 66,5±0,60
Таблица 3. Расход сырья на выработку 1000 кг пищевого красителя из выжимок и плодов паслена санберри
Наименование сырья РСВ, % в сырье Потери и отходы при подготовке,% Рецептура, кг РСВ, % в готовом красителе
Выжимки паслена санберри 72,0 2,0 3500,0 50,0-51,0
Лимонная кислота 99,9 1,0 10,0
Вода 1,0 - 10500,0
Итого - - 14010,0
Таблица 4. Пищевая ценность концентрированного пищевого красителя из выжимок плодов паслена санберри
Наименование Массовая доля
РСВ, % сахара,% органические кислоты, % антоцианы, мг/%
Краситель из выжимок от сока 50,5±0,1 37,0±0,1 1,0±0,04 976±6,2
Краситель из выжимок от пюре 50,5±0,1 33,0±0,1 1,0±0,04 666±6,2
Проведенные исследования показывают, что для производства 1000 кг концентрированного пищевого красителя из вторичных отходов потребуется 3500 кг выжимок, 10 кг лимонной кислоты и 10 500 л воды. Данный способ производства натуральных пищевых антоциановых красителей экономичный и экологичный, так как основан на использовании отходов, оставшихся после переработки ценного растительного сырья.
Полученные по данному способу пищевые красители из выжимок плодов паслена санберри имеют консистенцию сиропа и цвет:
- при кислотности 1,0% - темно-фиолетовый;
- при кислотности 1,5% - ярко-фиолетовый;
- при кислотности 2,0% - фиолетово-красный;
- при кислотности 2,5% - красно-фиолетовый;
- при кислотности 3% - бордово-красный.
Краситель из выжимок паслена санберри по содержанию растворимых экстрактивных веществ, органических кислот, антоцианов (табл. 4) можно отнести к функциональному ингредиенту (ГОСТ Р 52349-2005 Продукты пищевые. Продукты пищевые функциональные), способному не только улучшить цвет продукта, но и обогатить его антиоксидантами и другими биологически активными веществами.
Следует отметить, что краситель из выжимок плодов санберри от получения сока содержит антоцианов на 46,5% больше, чем краситель из выжимок от получения пюре.
В последнее время научно доказано и практически подтверждено, что пищевые продукты с высокой антиоксидантной активностью способны предохранять человеческий организм от окислительного стресса и защищать его от негативного воздействия свободных радикалов. Поэтому в настоящее время оценку пищевой ценности и функциональных свойств растительного сырья и продуктов его переработки часто проводят и по антиоксидантной активности.
По антиоксидантной активности (табл. 5) плоды сан-берри находятся на уровне таких ценных ягодных культур, как клюква (270,0 мг/%), барбарис (230,0 мг/%) и смородина красная (200,0 мг/%), уступая калине
Таблица 5. Общая антиоксидантная активность (в дигидрокверцети-новых эквивалентах) (мг/%)
Объект М±т
Свежие плоды 229,4±2,2
Выжимки плодов от сока 399,5±3,2
Выжимки плодов от пюре 156,8±1,6
Краситель из выжимок от сока 2223,5±12,8
Краситель из выжимок от пюре 1308,2±8,4
(322 мг/%), черноплодной рябине (аронии) (328 мг/%), боярышнику (570 мг/%), смородине черной (765 мг/%) и некоторым другим культурам [12].
Представленные в табл. 5 данные свидетельствуют о том, что выжимки паслена санберри, оставшиеся от получения пюре и сока, обладают высокой общей антиоксидантной активностью. В концентрированных пищевых красителях из выжимок от получения сока и пюре общая антиоксидантная активность повышается в 5,6-8,2 раза.
Высокая антиоксидантная активность плодов санбер-ри позволяет рекомендовать их в качестве продукта здорового питания и сырья для производства функциональных пищевых продуктов. Выжимки, оставшиеся от получения пюре и особенно сока, содержат большое количество антоцианов и других биологически активных веществ и являются ценным сырьем для производства натуральных пищевых антоциановых красителей и функциональных ингредиентов.
Выводы
1. Плоды паслена санберри характеризуются высоким содержанием пищевых волокон, белка, антоцианов и флавоноидов, что позволяет рассматривать их как ценное сырье для производства продуктов здорового питания.
2. Выжимки плодов санберри являются ценным сырьем для получения натурального пищевого антоци-
анового красителя, при этом содержание антоцианов в выжимках от получения сока существенно выше, чем в выжимках от получения пюре.
3. Концентрированный пищевой краситель из выжимок от получения сока содержит антоцианов в 1,5 раза больше, а антиоксидантная активность его в 1,7 раза выше, чем у красителя, полученного из выжимок от пюре.
4. Краситель из выжимок паслена санберри, оставшихся от получения пюре и особенно сока, по содержанию растворимых экстрактивных веществ, углеводов, органических кислот, антоцианов и общей антиокси-дантной активности можно отнести к функциональному ингредиенту, способному не только улучшить цвет продукта, но и существенно обогатить его антиоксидантами и другими биологически активными веществами.
Сведения об авторах
ФГБОУ ВО «Мичуринский государственный аграрный университет»:
Ветров Михаил Юрьевич - аспирант кафедры технологии производства, хранения и переработки продукции растениеводства E-mail: [email protected]
Акишин Дмитрий Васильевич - кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, докторант кафедры технологии производства, хранения и переработки продукции растениеводства E-mail: [email protected]
Акимов Михаил Юрьевич - кандидат сельскохозяйственных наук, заместитель заведующего филиалом кафедры технологии производства, хранения и переработки продукции растениеводства E-mail: [email protected]
Винницкая Вера Федоровна - кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры технологии производства, хранения и переработки продукции растениеводства E-mail: [email protected]
Литература
1. Государственная политика здорового питания населения: задачи и пути реализации на региональном уровне : руководство для врачей / под ред. В.А. Тутельяна, Г.Г. Онищенко. М. : ГЭОТАР-Медиа, 2009. 288 с.
2. Мартынюк Г. Санберри - солнечная ягода // Наука и жизнь. 2001. 7. № 8.
3. Долматова И.А., Зайцева Т.Н., Малова Е.Н. Разработка технологии изготовления цукатов из ягод паслена садового Сан- 8. берри // Актуальные проблемы современной науки, техники
и образования : материалы 72-й международной научно-технической конференции / под ред. В.М. Коломойцева. Магнито- 9. горск : Изд-во Магнитогорского гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2014. С. 268-272.
4. Наймушина Л.В., Кротова И.В. Исследование химического соста- 10. ва плодов санберри // Вестн. Красноярского государственного университета. 2006. № 2. С. 107-113. 11.
5. URL: https:/ ru:wikipedia. org/wiki.
6. Акишин Д.В., Винницкая В.Ф., Данилин С.И., Перфилова О.В.
и др. Результаты научно-исследовательской и практической 12. работы по разработке и созданию функциональных продуктов питания из растительного сырья в МичГАУ // Инновационные
технологии АПК России-2014 : материалы II конференции в рамках Международного научно-технологического форума «Биоиндустрия - основа зеленой экономики, качества жизни и активного долголетия». М., 2014. С. 18-22. Тутельян, В.А., Суханов Б.П. Биологически активные добавки к пище: современные подходы к обеспечению качества и безопасности // Вопр. питания. 2008. № 4. С. 4-15. Бакулина О.Н. Комплексная переработка овощей и фруктов в ингредиенты для современных технологий // Пищ. пром-сть. 2005. № 5. С. 32-34.
Домарецкий В.А. Технология экстрактов, концентратов и напитков из растительного сырья [Текст] : учебное пособие. М. : ФОРУМ, 2007. 444 с.
Ермаков А.И., Арасимович В.В., Ярош Н.П. и др. Методы биохимического исследования растений. М., 1987. 429 с. Яшин А.Я., Черноусова Н.И. Определение содержание природных антиоксидантов в пищевых продуктах // Пищ. пром-сть. 2007. № 5. С. 28-32.
Бабий Н.В., Пеков Д.Б., Бибик И.В., Помозова В.А. Дигидроквер-цетин - природный антиоксидант XXI века // Хранение и переработка сельхозсырья. 2009. № 7. С. 46-47.
References
1. Tutelyan V.A., Onishchenko G.G. (eds). State policy of healthy food of the population: tasks and ways of implementation at the regional level. A management for doctors. Moscow: GEOTAR-Media, 2009: 288 p. (in Russian)
2. Martynyuk G. Sanberri - solar berry. Nauka i zhizn' [Science and Life]. 2001; Vol. 8. (in Russian)
3. Dolmatova I.A., Zaytsev T.N., Malov E.N. Development of manufacturing techniques of candied fruits from berries of a nightshade of garden Sanberri. In: Kolomoytsev V.M. (ed.). Actual problems
of modern science, equipment and education. Materials of the 72nd international scientific and technical conference. Magnitogorsk: Publishing house of Nosov Magnitogorsk State Technical University, 2014: 268-72. (in Russian)
4. Naymushina L.V., Krotov I.V. Research of a chemical composition of fruits sanberri. Vestnik Krasnoyarskogo gosudarstvennogo uni-versiteta [Bulletin of Krasnoyarsk State University]. 2006; Vol. 2: 107-13. (in Russian)
5. URL: https:/ ru:wikipedia. org/wiki.
M.№. BeTpoB, fl.B. AKMWMH, M.№. AKUMOB U flp.
6. Akishin D.V., Vinnitskaya V.F., Danilin S.I., O. V. Perfilova O.V., et al. Results of research and practical work on development and creation of functional food from vegetable raw materials in MichGAU. Innovative technologies of agrarian and industrial complex of Russia-2014: conference materials II within the International scientific and technological forum «The bioindustry - fundamentals of green economy, quality of life and active longevity». Moscow, 2014: 18-22. (in Russian)
7. Tutelian V.A., Sukhanov B.P. Biologically active additives to food: modern approaches to quality assurance and safety. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2008; Vol. 4: 4-15. (in Russian)
8. Bakulina O.N. Complex processing of vegetables and fruit in ingredients for modern technologies. Pishchevaya promyshlennost' [Food Industry]. 2005. Vol. 5: 32-4. (in Russian)
9. Domaretsky V.A. The technology of extracts, concentrates and drinks from vegetable raw materials [Text]. Studies benefit. Moscow: FORUM, 2007: 444 p. (in Russian).
10. Ermakov A.I., Arasimovich V.V., Yarosh N.P., et al. Methods of biochemical research plants. Moscow, 1987: 429 p. (in Russian)
11. Yashin A.Ya., Chernousova N.I. Determination content of natural antioxidants in food products. Pishchevaya promyshlennost' [Food Industry]. 2007. Vol. 5: 28-32.
12. Babiy N.V., Pekov D.B., Bibik I.V., Pomozova V.A., et al. Digi-drokvertsetin - a natural antioxidant of the 21st century. Khranenie i pererabotka sel'khozsyr'ya [Storage and Processing of Agricultural Raw Materials]. 2009; Vol. 7: 46-7. (in Russian)
