CC BY
6УДК 663.938.4 / 663.86.054.1 / 547.458.88/ 547.466.1 doi.org/10.24412/2413-5518-2024-3-52-56
Разработка напитков на основе кофе с добавлением аминокислот и свекловичного пектина
Д.А. КЛЕМЕШОВ, канд. техн. наук, доцент (e-mail: [email protected]) О.В. ШАБАД, студент (e-mail: [email protected]) ФГБОУ ВО «Российский биотехнологический университет»
Введение
В настоящее время развивается рынок кофе и кофейных напитков. В 2019—2023 гг. продажи кофе возросли на 4,2 % до 186 тыс. т. Несмотря на повышение стоимости сырья, потребление напитков на основе кофе непрерывно растёт и составляет в среднем 1,2 кг в год, увеличившись в 10 раз за последние 30 лет.
Наряду с традиционными видами кофе — растворимым, сублимированным, жареным — наблюдается интерес к напиткам на его основе. При этом спектр добавок постоянно расширяется. Кроме уже привычных молока, сливок животного и растительного происхождения, сахара и сахаристых продуктов, различных специй добавляются ингредиенты, которые популярны в странах потребления. Также стоит отметить развитие направления функционального и обо-гащённого питания. Увеличивается запрос потребителей на появление новационных продуктов такого рода на базе традиционных.
В Российской Федерации эта тенденция находит отражение, увеличивается номенклатура продуктов, обогащённых витаминами, макро- и микроэлементами, другими важными для здоровья компонентами. Немаловажным фактором является использование безотходных технологий, а также извлечение ценных компонентов из вторичного сырья. Изменяющиеся экологические условия побуждают вносить в рацион продукты, содержащие вещества, усиливающие адаптационные и защитные свойства организма.
С учётом перечисленных современных трендов была разработана серия напитков на основе молотого жареного кофе с добавлением бетаина, бета-аланина и свекловичного пектина.
Рассмотрим подробнее ингредиенты напитка. Бетаин содержится в растениях и микроорганизмах, морепродуктах, ростках пшеницы, отрубях, шпинате, свёкле. Его основная физиологическая роль в организме человека заключается в донорстве осмолита и метила (трансметилирование). Как осмолит бетаин защищает клетки, белки и ферменты от стресса окружающей среды. Как донор метила бетаин участвует в цикле метионина — прежде всего в печени [3].
Кроме этого исследования подтвердили, что регулярное употребление бетаина снижает уровень гомо-цистеина, избыток которого опасен развитием атеросклероза из-за повреждения стенок кровеносных сосудов и формирования кровяных сгустков, хотя между этими двумя событиями и нет прямой связи. Гомо-цистеин — серосодержащяя аминокислота, которая является продуктом обмена аминокислот метионина и цистеина. Бетаин представляет собой осмолит, который при катаболизме снижает общий уровень гомоцистеина в плазме. При проведении исследования в течение трёхмесячного периода не было обнаружено никаких побочных эффектов ежедневной дозы бетаина в количестве 6 г на ферменты печени. Концентрации сывороточной аланинаминотрансфе-разы и аспарагинаминотрансферазы снизились одинаково в обеих группах, тогда как не было выявлено никаких изменений в сывороточных концентрациях щелочной фосфатазы или у-глутамилтрансферазы [7]. Ежедневная добавка 6 г бетаина в течение 12 недель вместе с гипоэнергетической диетой снижала концентрацию гомоцистеина в плазме, но не влияла на состав тела больше, чем гипоэнергетическая диета без добавок бетаина. Результаты показали, что суточная доза 6 г хорошо переносится, побочных эффектов не наблюдалось.
В других исследованиях было доказано, что употреб -ление бетаина в течение 1 месяца способствовало улучшению мышечной выносливости и работоспособности спортсменов. Таким образом, добавки бетаина могут быть полезны во время некоторых форм высокоинтенсивных упражнений (например, бега на средние дистанции, спринтерской езды на велосипеде, повторяющихся упражнений), поскольку такие упражнения меньше зависят от поддержания объёма плазмы, чем упражнения на выносливость [1].
Бетаин реализуется в качестве биологической добавки к пище (в частности, «Бетаин HCl»). Проводятся успешные исследования по его внедрению в рецептуры продуктов питания с целью их обогащения. Разработаны рецептуры зефира с бетаином, творожной массы с бетаином в качестве антиоксиданта, ко-
торый добавляли совместно с пищевыми волокнами, микро- и макроэлементами [12, 14].
Бетаин естественным образом присутствует в таких продуктах, как свёкла, шпинат и пшеничная мука. Источником бетаина является меласса — отход свеклосахарного производства.
Следующий компонент напитков — свекловичный пектин. Основным его источником является сахарная свёкла. По своей желирующей способности он несколько хуже, чем полученный из яблок и цитрусовых, но в то же время имеет гораздо лучшие комплексо-образующие свойства, которые играют большую роль в производстве лечебно-профилактических продуктов [13]. Помимо того, он обладает высоким защитным действием, т. е. способностью выводить из организма токсичные вещества и радионуклида:. Благодаря ком-плексообразующим свойствам низкометилированный пектин за счёт меньшей деградации и более продолжительного контакта с радионуклидами эффективнее связывает ионы тяжёлых металлов, чем цитрусовый и яблочный [11]. Стоит отметить, что в настоящее время разработано несколько перспективных вариантов, позволяющих производить пектин из отечественного сырья без существенного ущерба для экологии [10].
Материалы и методы
Подбор ингредиентов. Объектами исследования послужили кофе жареный молотый средней степени обжарки сорта Арабика, выработанного согласно ГОСТ 32775-2014 (кислотность 8, сладость 8, плотность 6 по 10-балльной шкале), бетаин ТУ 10.89.19-00145032032-2020, пектин свекловичный, бета-аланин 100%-ный; в состав входили наиболее распространённые компоненты кофейных напитков — сухие кокосовые сливки 50 %, овсяные растительные сливки 12 %.
Проведение исследований. Массовую долю растворимых сухих веществ в полученных напитках определяли рефрактометрическим методом, влажность образцов — по ГОСТ 32775-2014 «Кофе жареный. Общие
технические условия». Определение содержания редуцирующих сахаров проводили методом Бертрана, динамической вязкости (в сП) напитков с добавлением пектина — на приборе ВгоокАеЫ DV2T. При определении органолептических показателей приготавливали разрабатываемые напитки по схеме получения фильтр-кофе: использовалась воронка V60, молотый кофе (средней степени помола — диаметр 0,3—0,4 мм) заваривали при температуре 96 °С в течение 2 мин. 30 с. Первую дегустацию проводили при температуре 65 °С, вторую — при 40—45 °С. Определение физико-химических показателей готовых напитков: рН — прямым потенциометрическим методом, содержание сухих веществ в напитках — согласно ГОСТ 6687.2-90 «Продукция безалкогольной промышленности. Методы определения сухих веществ» рефрактометрическим методом.
Результаты и обсуждение
Для определения оптимальной с точки зрения вкуса дозировки ингредиентов производили ступенчатый подбор компонентов методом профильно-дескрип-торного анализа. В качестве основных дескрипторов были выбраны показатели кофе. На первом этапе при стандартном сочетании «кофе + сливки» было определено оптимальное количество бетаина. На профи-лограмме представлены результаты дегустационного анализа образцов с добавлением бетаина в диапазоне 0,1—0,9 г с шагом 0,1 г. Определяющими дескрипторами явились кислотность, горечь и баланс. По результатам исследования был выбран образец 4 (рис. 1).
На второй ступени исследований к ранее выбранному образцу № 4 добавляли свекловичный пектин в диапазоне 1,0—5,0 г. Пектин предварительно растворяли в небольшом количестве кофе при температуре 60 °С с помощью высокоскоростной мешалки. Дегустаторы отмечали более сбалансированные показатели горечи, кислотности и послевкусия. Результаты представлены на профилограмме (рис. 2).
Горечь
Баланс
Аромат
Букет
Послевкусие
Плотность
Кислотность
•Рецептура 1 •Рецептура 2 •Рецептура 3 -Рецептура 4 •Рецептура 5 •Рецептура 6 •Рецептура 7 Рецептура 8 Рецептура 9
Аромат
Горечь
Баланс
Букет
Послевкусие
Плотность
Кислотность
•Рецептура 1 •Рецептура 2 Рецептура 3 Рецептура 4 Рецептура 5 Рецептура 6 Рецептура 7 Рецептура 8 Рецептура 9
Рис. 1. Профилограмма дегустационного анализа напитков на основе кофе и бетаина
Рис. 2. Профилограмма дегустационного анализа напитков на основе кофе, бетаина и свекловичного пектина
Итоговые показатели разработанной рецептуры представлены в табл. 1.
Для людей, ведущих спортивный образ жизни, была разработана рецептура с добавлением бета-аланина.
К основным свойствам бета-аланина относится повышение уровня карнозина, который связывает ионы водорода при выполнении физических нагрузок. Благодаря буферизации молочной кислоты повышается выносливость. Аминокислота повышает взрывную силу мышц, необходимую при интенсивных физических нагрузках [6]. Рецептура напитка представлена в табл. 2.
Таблица 1. Рецептура напитка
Таблица 3. Физико-химические показатели сырья
Компоненты Содержание, г
Кофе Арабика 15,0
Кокосовые сливки 50 % 12,0
Бетаин 0,25
Пектин 3,0
Вода 200
Таблица 2. Рецептура кофейного напитка с добавлением бета-аланина
Компоненты Содержание, г
Кофе Арабика 13,0
Кокосовые сливки 50 % 17,0
Бетаин 0,25
Пектин 3,0
Бета-аланин 5,0
Вода 200
Наименование Физико-химические показатели сырья
СВ, % Экстрактивные вещества, %
Кофе жареный молотый 97,24 24,68
Таблица 4. Физико-химические показатели напитков
Наименование рН СВ, % Содержание редуцирующих веществ, % Вязкость (сР)
Кофейный напиток 5,2 2,1 2,0 10,2
Кофейный напиток с добавлением бетаина и пектина 5,0 5,1 4,75 20,4
Кофейный напиток с добавлением бетаина, бета-аланина и пектина 4,7 7,4 6,87 30,6
В исследовательской части эксперимента были определены следующие физико-химические и реологические показатели: редуцирующие сахара, рН, экстрактивные вещества кофе, сухие вещества сухой композиции и напитков, динамическая вязкость.
Определение биохимических, физико-химических и реологических показателей сырья и готовых напитков
Физико-химические показатели входящего в рецептуру сырья и готовых напитков приведены в табл. 3 и 4.
По завершении исследований выявлено незначительное изменение рН и кислотности, увеличение содержания СВ, а также незначительное повышение вязкости.
Заключение
Приведён обзор литературы, посвящённой изучению влияния на организм ингредиентов новацион-ных обогащённых напитков, а также рекомендуемые дозировки.
В результате проведённого исследования были разработаны актуальные рецептуры напитков с добавлением компонентов в рекомендуемом диапазоне, а также проанализированы их органолептические и физико-химические показатели. Универсальность рецептуры позволяет использовать данные продукты не только в сфере ресторанного бизнеса, но и для массового потребления в виде готовых напитков или сухих смесей.
Применение свекловичного пектина благодаря его низкой степени этерификации и высокой адсорбционной способности к тяжёлым металлам и радионуклидам позволяет рекомендовать данный напиток людям, проживающим в экологически неблагоприятных условиях. Входящий в состав бетаин способствует повышению защитных свойств организма.
Кроме этого представлена рецептура напитков с добавлением бета-аланина, которые могут быть полезны людям, профессионально занимающимся спортом и ведущим активный образ жизни. Перед применением напитков следует проконсультироваться с врачом.
Современный уровень развития отечественной свеклосахарной отрасли даёт возможность не только успешно совершенствовать производство основных видов продукции, но и развивать направление переработки отходов с учётом данных научно-технического прогресса. При этом внедрение перспективных технологий переработки основных отходов — свекловичного жома и мелассы приведёт к более эффективному их использованию, расширению ассортимента выпускаемых товаров с высокой добавленной стоимостью и диверсификации производства.
Возрастающее в Российской Федерации потребление кофе и кофепродуктов, а также постоянное расширение ассортимента напитков на их основе позволяет утверждать, что продукция будет пользоваться спросом. Представленные рецептуры могут использоваться как самостоятельно, так и быть основой для дальнейшего обогащения макро- и микронутриентами.
Список литературы
1. Armstrong, L.E. Casa Influence of Betaine Consumption on Strenuous Running and Sprinting in a Hot Environment Journal of Strength and Conditioning Research 22 (3): p. 851-860. May 2008. doi: 10.1519/ JSC.0b013e31816a6efb
2. Betaine supplementation decreases plasma homocysteine concentrations but does not affect body weight, body composition, or resting energy expenditure in human subjects 1, 2, 3 // The American Journal of Clinical Nutrition. - 2002. - V. 76. - Is. 5. - P. 961967. ISSN 0002-9165. https://doi.org/10.1093/ ajcn/76.5.961.
3. Craig, S.A.S. Betaine in human nutrition / S.A.S. Craig // The American journal of clinical nutrition. - 2004. - V. 80. - № 3. - Р. 539-549.
4. Dietary and supplementary betaine: Effects on betaine and homocysteine concentrations in males // Nutrition, Metabolism and Cardiovascular Diseases. - 2009. -V. 19. - Is. 11. - P. 767-773. ISSN 0939-4753. https:// doi.org/10.1016/j.numecd.2009.01.004.
5. Eklund, M. Potential nutritional and physiological functions of betaine in livestock / M. Eklund [et al.] // Nutrition research reviews. - 2005. - V. 18. - № 1. -С. 31-48.
6. Hoffman, J.R. Effect of betaine supplementation on power performance and fatigue / Hoffman, J.R. [et al.] // J Int Soc Sports Nutr. - 2009. - № 6, 7. https://doi. org/10.1186/1550-2783-6-7.
7. Atkinson, W. Concentrations of choline-containing compounds and betaine in common foods / W. Atkinson [et al.] // J Nutr. - 2003. - № 133. - Р. 1302-1307.
8. Голыбин, В.А. Возможности по использованию отходов свеклосахарного производства / В.А. Голыбин
[и др.] // Сельскохозяйственный журнал. — 2016. — Т. 1. - № 9. - С. 34-36.
9. Голыбин, В.А. Способ получения пектина и пищевых волокон с использованием электрохимически активированной воды / В.А. Голыбин [и др.] // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. — 2015. — № 3 (65). — С. 161-165.
10. Донченко, Л.В. Пектин: основные свойства, производство и применение / Л.В. Донченко, Г.Г. Фир-сов. - М. : ДеЛи принт, 2007. - 276 с.
11. Донченко, Л.В. Возможность использования вторичных сырьевых ресурсов свеклосахарного производства для дальнейшей переработки / Л.В. Донченко, С.Е. Ковалёва, Н.В. Дёмина // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. - 2006. -№ 21. - С. 438-446.
12. Полунин, Е.Г. Влияние бетаина на пищевую ценность, структуру и сроки хранения зефира / Е.Г. Полунин, О.Г. Шубина // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. - 2010. - № 2-3. -С. 40-42.
13. Риянова, Э.Э. Получение пектина из свекловичного жома / Э.Э. Риянова, Н.В. Кострюкова // Международный научно-исследовательский журнал. -2017. - № 4-1 (58). - С. 160-163.
14. Сычёва, О.В. Получение творога, обогащённого антиоксидантным препаратом / О.В. Сычёва [и др.] // Новые технологии. - 2023. - Т. 19. - № 4. - С. 157162.
15. Штерман, С.В. Бетаин в спортивном питании / С.В. Штерман [и др.] // Пищевая промышленность. -2022. - № 8. - С. 21-24.
16. Шердани, А.Д. Инновационная пищевая свекловичная меласса. Новый горизонт рентабельности и экологичности сахарного производства / А.Д. Шердани // Сахар. - 2021. - № 2. - С. 20-23.
Аннотация. Разработка инновационных продуктов питания на базе популярных у населения потребительских предпочтений путём внесения в состав макро- и микронутриентов, улучшающих органолептические характеристики, является одним из актуальных направлений научно-практических исследований. При этом напитки являются наиболее подходящими для решения проблем увеличения доли функциональных и обогащённых продуктов вследствие не меняющегося рекомендуемого уровня потребления, которое составляет около 2 л в сутки. В качестве основы для разработки напитков выбран кофе, благодаря возрастающему спросу в Российской Федерации за последние десятилетия.
Цель исследований - на основе кофе составить композиции напитков и исследовать основные показатели качества. Основные ингредиенты - свекловичный пектин и аминокислоты. Свекловичный пектин благодаря своим адсорбционным свойствам будет эффективен не только в регионах с неблагоприятными экологическим условиями,
Где маржа
®
18-19 июля
2024 года
? JF
Летняя Конференция
сел ьскохозя йствен н ых производителей и поставщиков средств производства
и услуг для аграрного сектора
Москва, Radisson Collection Hotel
но и на предприятиях с вредными условиями труда. Благодаря низкой желирующей способности производство данных напитков не потребует затратной адаптации при производстве на уже имеющихся производственных линиях. В рецептурах используются аминокислоты - бетаин и бета-аланин. Сочетание данных компонентов будет актуально не только для профессионально занимающихся спортом, но для людей ведущих активный образ жизни и следящих за здоровьем. В результате профильно-дескрипторного метода разработаны рецептуры напитков, определены основные физико-химические и реологические показатели напитка. Увеличение производства свекловичного пектина и бетаина для массового использования в рецептурах пищевых продуктов возможно на предприятиях свеклосахарной отрасли Российской Федерации, это позволит диверсифицировать производство за счёт высокомаржинальных продуктов. Ключевые слова: кофе жареный молотый, аминокислоты, бетаин, бета-аланин, свекловичный пектин, органолептические, физико-химические и органолептические показатели.
Summary. The development of innovative food products based on popular consumer preferences among the population by introducing macro- and micronutrients into the composition that improve organoleptic characteristics is one of the relevant areas of scientific and practical research. At the same time, drinks are the most suitable for solving the problems of
increasing the proportion of functional and enriched products, due to the constant recommended consumption level, which is about 2 liters per day. Coffee was chosen as the basis for the development of beverages, due to the increasing demand in the Russian Federation over the past decades. The purpose of the research is to make beverage compositions based on coffee and to investigate the main quality indicators. The main ingredients are beetroot pectin and amino acids. Beet pectin, due to its adsorption properties, will be effective not only in regions with unfavorable environmental conditions, but also in enterprises with harmful working conditions. Due to the low gelling capacity, the production of these beverages will not require costly adaptation during production on existing production lines. The formulations use amino acids - betaine and beta-alanine. The combination of these components will be relevant not only for professionally engaged in sports, but also for people who lead an active lifestyle and monitor their health. As a result of the profile-descriptor method, beverage formulations have been developed, the main physico-chemical and rheological parameters of the drink have been determined. An increase in the production of beet pectin and betaine for mass use in food formulations is possible at enterprises of the beet sugar industry of the Russian Federation, this will allow to diversify production at the expense of high-margin products. Keywords: ground roasted coffee, amino acids, betaine, beta-alanine, beetroot pectin, organoleptic, physico-chemical and organoleptic parameters.
