CC BY
133
ИНГРЕДИЕНТЫ ~ ОСНОВА КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
ТЕМА НОМЕРА
УДК 663.941: 543.544: 547.458.65
С?, Содержание инулина в растворимом
натуральномцикории
после ферментативного
гидролиза методом ВЭЖХ-РД
Д.О. Боков; Е.П. Хромченкова; М.С. Сокуренко; В.В. Бессонов, д-р биол. наук ФИЦ питания и биотехнологии, Москва А.В. Васильев, канд. техн. наук ООО «Славкофе», Москва
В настоящее время получили широкое распространение пищевые продукты растительного происхождения, применяющиеся для приготовления напитков, которые несколько напо-минаютпо вкусу и внешне напиток кофе, но не содержат кофеина. Одним из таких кофезаменителей является корень цикория [1].
Цикорий растворимый натуральный (ЦРН) - это высушенный водный экстракт измельченных обжаренных корней цикория обыкновенного (Cichorium intybus L.) семейства Астровые (Asteraceae Bercht. & J. Presl), который предназначен для быстрого приготовления холодных и горячих напитков, пригодных для употребления в пищу [2, 3]. Химический состав корнейцикория весьма разнообразен: в нем содержатся горькие вещества - сесквитер-пеновые лактоны (лактуцин, интибин (лактукопикрин)), фруктоза, левуло-за, пентозаны, холин, инулин, смолы, витамины С и В,, 23 микро- и 5 макроэлементов, около 14 фенольных соединений различных групп (ги-дроксикоричные кислоты, кумарины (цикорин (эскулин)), флавоноиды). Однако главное действие ЦРН ассо-циируютв основном с инулином.
Инулин проявляет ряд положительных эффектов, среди которых: модификация микрофлоры кишечника, улучшение функционирования желудочно-кишечного тракта, нормализация обменауглеводов и липи-дов, снижение риска возникновения онкологических заболеваний, гепа-топротекторноеи иммуномодулирую-щее действие. Подобные свойства инулина проявляются за счет его устойчивости к гидролизу под дей-
ствием слюнных и кишечных ферментов. В неизменной форме инулин поступает в толстый кишечник, где происходит его бактериальная деградация с участием ферментовбифи-добактерий. Полисахарид, являясь субстратом, стимулирует рост именно этой группы бактерий, практически не оказывая влияния на другую кишечную микрофлору. В связи с вышеизложенным, инулин относится к группе растворимых пищевых волокон и применяется в качестве пре-биотика [4].Технология производства инулина является одной из наиболее динамично развивающихсяв пищевой промышленности [5].Инулин применяется в качестве агента, препятствующего окислению липидного компонента в ходе производства мучных кондитерских изделий [6].
Цикорий как сельскохозяйственная культура совершенно не прихотлив. Это растение произрастает как в северных, так и в южных районах. Цикорий дает хороший урожай в районах с большим обилием осадков. Его выращивают в промышленных масштабах в России; среди импортеров цикория лидирующие позиции занимаютУкраина, Индия, Польша, Франция, в совокупности поставляю-щиев нашу страну более 95% всего объема цикория [7, 8].
Разработка и исследование функциональных продуктов питания с добавленной ценностью в последнее время становятся особенно актуальными [9, 10]. При легкой форме сахарного диабета и дисбактериоза особое внимание уделяется профилактическому питанию, разработке новых специализированных продуктов (кисломолочных биопродуктов
Содержание инулина в образцах цикория натурального растворимого
№ п / п Наименование образца Компания-производитель Стандарт производства Содержание инулина, %
1. Цикорий растворимый порошкообразный «Fitolain» ООО «Кофейная компания «Вокруг Света» ТУ 9198-00952652769-10 6,03
2. Цикорий натуральный растворимый «ЗдравКО» ЗАО «Еремеевское» ГОСТ Р 55512-2013 9,32
3. Цикорий растворимый классический Coffitel ПАО «Русский продукт» ТУ 9198-01044418433 10,32
4. Цикорий растворимый порошкообразный «Elite» ООО «Штраус» ТУ 9198-00184140261-11 10,98
5. Цикорий натуральный растворимый «Бабушкин Хуторок» ЗАО «Кофе-цикорный комбинат «Аронап» ТУ 9198-00952652769-10 11,64
6. Цикорий растворимый порошкообразный (Elitehealthline) ООО «Штраус» - 16,18
7. Цикорий «Классический» Сублимированный растворимый СП «Галка Лтд» - 20,9
8. Цикорий растворимый классический Coffitelpremiumcollection ПАО «Русский продукт» ТУ 9198-05544418433 20,92
9. Цикорий натуральный растворимый порошкообразный «Здоровье» ООО «Кофейная компания «Вокруг Света» ГОСТ Р 55512 26,52
10. Цикорий натуральный растворимый порошкообразный «Chikoroff» ООО «НоваПродукт АГ» ГОСТ Р 55512-2013 32,15
11. Французский растворимый цикорий LEROUX® «Leroux», Франция - 36,4
12. Цикорий натуральный растворимый «Русский цикорий» ЗАО «Еремеевское» для ООО ТПК «СТОКРОС» ГОСТ Р 55512-2013 38,12
с добавками инулинсодержащего сырья и др.) [11].Так, разрабатываются рецептуры кофейных напитков с добавлением обжаренного растительного сырья - корней цикория с учетом потребностей в пищевых веществах различных групп населения [12].
Основной проблемой, возникающей при обороте цикория и пищевых продуктов на его основе, является качествопромежуточных и конечных продуктов, разработка способових непрерывного контроля и корректировки в процессе производства. Основополагающим является контроль показателей качества, в частности содержания инулина. Метод, заложенный в основе данного контроля, должен быть, прежде всего, точным и воспроизводимым. В этой связи проводили определение содержания инулина с применением высокоспецифичной методики в образцах растворимого натурального цикория методом ВЭЖХ-РД для определения моносахаров после ферментативного гидролиза полисахарида.
Оборудование. Хроматографиче-ский анализ проводился с использованием жидкостного хроматографа Agilent 1260 Series (Agilent
Technologies, США), состоящего из насоса (обеспечивает подачу четырех видов растворителей одновременно), устройства для автоматического ввода проб (автосемплера) с термостатом, термостата хрома-тографических колонок, рефрактометрического детектора Agilent 1260 InfinityRefractiveIndexDetector (RID) под управлением ПО для обработки хроматографических данных ChemStation (ver. B. 01). Неподвижная фаза - колонка хроматографическая для ВЭЖХ Waters Sugar-Pak (Waters, США) длиной 300 мм и внутренним диаметром 6,5 мм, наполненная микрокристаллическим катионооб-менным гелем в кальциевой форме с размером пор 10 мкм. Условия проведения хроматографических измерений: элюент - вода по ГОСТ ISO 3696, 2-й степени чистоты; режим элюирования - изократический; температура колонки (80±5) °С; детектирование - рефрактометрическое; скорость потока подачи элюента -0,5 мл/мин; объем пробы - 10 мкл.
Вспомогательное оборудование: весы аналитические AND GH-120 (120 г/10 мг), I специальный класс точности (A&D Co. LTD, Япония); баня водяная лабораторная с электрическим
ИНГРЕДИЕНТЫ - ОСНОВА КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
ТЕМА НОМЕРА
подогревом; рН-метр MettlerToledo MP 220 (MettlerToledoGmbH, Швейцария).
Реактивы и стандарты. Для ферментативного гидролиза применялись: амилоглюкозидазаNo. А9913 (активность 400 ЕД/мг белка; Sigma-Aldrich, США), инулиназаNo. 16285 (активность 400 ЕД/мг белка; Sigma-Aldrich, США). В качестве стандартных образцов использовали фруктозу (> 99,0%, CAS № 57-48-7; Sigma-Aldrich, США) и инулин (> 95,0%, CAS № 9005-80-5; Sigma-Aldrich, США).
Образцы. В качестве анализируемых проб брали промышленные образцы цикория натурального растворимого, реализуемого в магазинах Москвы и Московской области, российских и зарубежных производителей (ОАО «Русский Продукт», ООО «НоваПродукт АГ», ООО «Штраус», ЗАО «Еремеевское», ООО «Кофейная компания «Вокруг света», ЗАО «Кофе-цикорный комбинат «АРОНАП», Leroux (Лару) Fabrique, (Франция)).
Метод определения инулина базируется на методе определения простых сахаров (фруктозы и др.), изложенном в ГОСТ 31669-2012 [13]. Про-боподготовка заключается в растворении навески образца ЦРН, разведении и ферментативном гидролизе.
Навеску образца массой 0,5 г взвешивают с точностью до 0,1 мг и помещают в стакан объемом 100 мл с магнитной мешалкой. Добавляют 10 мл кипящей воды и сразу же проверяют рН, постоянно перемешивая. рН должен быть в пределах от 6,5 до 8,0. При необходимости доводят до pH 4,5±0,2 путем добавления 0,1 М раствора соляной кислоты, либо 0,1 М раствора гидроокиси калия. Продолжают измерение и регулирование рН до того момента, пока навеска полностью не растворится. Затем промывают электрод кипящей водой. Количественно переносят раствор в мерную колбу объемом 50 мл, промывают стакан кипящей водой. Помещают колбу на водяную баню и выдерживают в течение 10 мин при температуре (85±2) °С, непрерывно перемешивая. Раствор охлаждают до комнатной температуры, гомогенизируют, доводят водой до 50 мл при комнатной температуре. Затем переносят раствор в стакан и продолжают интенсивно перемешивать с помощью магнитной ме-
шалки. Отбирают аликвотуобъемом 15 мл для гидролиза.
На первом этапе гидролиза алик-воту помещают в колбу (50 мл) и добавляют такое же количество ацетатного буфера (рН 4,5). Проверяют рН раствора, который должен быть 4,5±0,05. При необходимости доводят до необходимого рН путем добавления 0,1 М раствора соляной кислоты, либо 0,1 М раствора гидроокиси калия. Затем добавляют 50 мк ламилоглюкозилазы. Закрывают алюминиевой фольгой, выдерживают смесь в течение 60 мин на водяной бане при температуре (40±2) °С при постоянном, слабом перемешивании. Затем охлаждают до комнатной температуры (20±2) °С.
На втором этапе гидролиза из первого гидролизата отбирают аликвоту 10 мл, добавляют 100 мкл раствора инулиназы. Закрывают алюминиевой фольгой, снова выдерживают в течение 30 мин на водяной бане при температуре (40±2) °С при постоянном, слабом перемешивании. Отсчет времени начинают с того момента, когда температура реакционной смеси достигнет 40 °С. Затем охлаждают до комнатной температуры (20±2) °С.
Для количественного определения применяют метод абсолютной калибровки (площадь пика или его высоту) с использованием рабочих стандартных растворов фруктозы. Для определения содержания инулина рассчитывают содержание фруктозы, выделившей в результате гидролиза за вычетом свободной фруктозы с применением программного комплекса СИет^аНоп.
В ходе анализа серий образцов с применением методаВЭЖХ-РД установлено, что содержание инулина в образцах колеблется в пределах от 6 до 38% в пересчете на абсолютно сухое сырье (таблица).
Как видно из таблицы, показатель содержания инулина в готовом продукте заметно варьирует. Значение этого показателя может быть обусловлено целым рядом факторов, но прежде всего содержанием инулина в сырье, степенью обжарки сырья и технологическими процессами, применяемыми при производстве экстракта и его сушке.
Апробирована новая высокоспецифичная методика оценки содержания инулина, основанная на методе ВЭЖХ-РД для определения моно-
сахаров после ферментативного гидролиза полисахарида. Установлено, что содержание инулина в образцах находится в пределах от 6 до 38%. Настоящая методика может использоваться для контроля качества цикория растворимого натурального и войти в соответствующую нормативную документацию. В перспективе целесообразно изучить зависимость содержания инулина в сырье (корнях цикория) от степени его обжаривания. Этот этап является одним из важнейших в технологии производства напитков из цикория, в процессе которого протекает целый ряд физико-химических и пирролитиче-ских процессов, влияющих на содержание инулина в конечном продукте.
ЛИТЕРАТУРА
1. Чумак, А. А. Разработка технологии специализированных сухих пищевых концентратов напитков и оценка их потребительских свойств: дис. - Чумак Анна Александровна - Краснодар, 2009. - 25 с.
2. ГОСТ Р 55512-2013 Цикорий натуральный растворимый. Технические условия (с поправкой). Дата введения 2015-01-01.
3. Лузина, Е. В. Пищевая ценность ци-кория/Е. В. Лузина // Вопросы питания. -2013. - Т. 82. -№ 2. - С. 62-65.
4. Kelly, G. Inulin-type prebiotics - a review: part I //Alternative Medicine Review. - 2008. - Vol. 13. - № 4. -P. 315-330.
5. Титова, Л. М. Технология инулина: основные тенденции развития отрасли и спорные вопросы/ Л. М. Титова, И. Ю. Алексанян// Пищевая промышленность. - 2016. - № 1. - С. 46-51.
6. Сидорова, Л. Н. Влияние пищевых волокон на сохранность липидного компонента мучных кондитерских изделий/Л. Н. Сидорова [и др.]// Вопросы питания. - 2007. - Т. 76. - № 3. -С. 78-81.
7. Кобахидзе, М. А. Цикорий - перспективная культура в аджарском регионе /М. А. Кобахидзе [и др.]// Пиво и напитки. - 2006. - № 1. - С. 44.
8. МА ROIF Expert. Исследования рынков. Рынок цикория в России: обзор и прогноз [Электронный ресурс]. URL: http://roif-expert.ru/ food/ kofe-kakao/ cikorii. html (Дата доступа 06.07.2017)
9. Быкова, С. Т. Применение пищевых волокон для обогащения продуктов питания с функциональными свойствами /С. Т. Быкова [и др.] // Пищевая промышленность. - 2015. - № 12. -С. 48-50.
10. Пащенко, Л. П. Применение цикория в пищевых продуктах/Л. П. Пащенко
[и др.] // Пищевая промышленность. -2006. - № 2. - С. 58-59.
11. Елисеева, Л. ГОценка функциональных свойств кисломолочных биопродуктов с добавленной пищевой ценностью/Л. Г. Елисеева, Н. Н. Яценко // Пищевая промышленность. - 2017. -№ 3. - С. 12-14.
12. Шевцов, А. А. Поликомпонентные кофейные напитки диетического назначения/А. А. Шевцов, Е. А. Острико-ва // Пиво и напитки. - 2011. - № 4. -С. 36-38.
13. ГОСТ 31669-2012 Продукция соковая. Определение сахарозы, глюкозы, фруктозы и сорбита методом высокоэффективной жидкостной хроматографии.
REFERENCES
1. Chumak A. A. Razrabotka tekhnologii spetsializirovannykh sukhikh pishchevykh kontsentratov napitkov i otsenka ikh potrebitel'skikh svoistv: dis. [Development of technology for specialized dry food beverage concentrates and an assessment
of their consumer properties: Diss.]. Krasnodar, 2009.
2. GOST R 55512-2013 Technical conditions (as amended). Date of introduction 201501 01. (In Russ.)
3. Luzina E. V. [Nutritional value of chicory]. Voprosy pitaniya, 2013, vol. 82, no. 2, pp. 62-65. (In Russ.)
4. Kelly G. Inulin-type prebiotics - a review: part I. Alternative Medicine Review, 2008, vol. 13, no. 4, pp. 315-330.
5. Titova L. M., Aleksanyan I. Yu. [Inulin technology: the main trends of the industry development and contentious issues]. Pishchevaya promyshlennost', 2016, no. 1, pp. 46-51. (In Russ.)
6. Sidorova L. N. et al. [Effect of dietary fiber on the preservation of the lipid component of flour confectionery]. Voprosy pitaniya, 2007, vol. 76, no. 3, pp. 78-81. (In Russ.)
7. Kobakhidze M. A. et al. [Chicory - a promising culture in the Adjara region]. Pivo i napitki, 2006, no. 1, p. 44. (In Russ.)
8. MA ROIF Expert. Market research. The market of chicory in Russia: review and
forecast [Electronic resource]. URL: http:// roif-expert.ru / food / kofe-kakao / cikorii. html (Access date 06/07/2017) (In Russ.)
9. Bykova S. T. et al. [Application of dietary fiber to enrich food products with functional properties]. Pishchevaya promyshlennost', 2015, no. 12, pp. 48-50. (In Russ.)
10. Pashchenko L. P. et al. [The use of chicory in food]. Pishchevaya promyshlennost'. 2006, no. 2, pp. 58-59. (In Russ.)
11. Eliseeva L. G., Yatsenko N. N. [Evaluation of the functional properties of fermented dairy products with added nutritional value]. Pishchevaya promyshlennost', 2017, no. 3, pp. 12-14. (In Russ.)
12. Shevtsov A. A., Ostrikova E. A. [Polycomponent coffee drinks for dietary purposes]. Pivo i napitki, 2011, no. 4, pp. 36-38. (In Russ.)
13. GOST 31669-2012 Production of juice. Determination of sucrose, glucose, fructose and sorbitol by high-performance liquid chromatography. (In Russ.)
Содержание инулина в растворимом натуральном цикории после ферментативного гидролиза методом ВЭЖХ-РД
Ключевые слова
инулин; инулиназа; метод ВЭЖХ-РД; цикорий растворимый натуральный
Реферат
Цикорий растворимый натуральный (ЦРН) обладает рядом полезных свойств, которые ассоциируют в основном с содержащимся в нем инулином. Согласно общепринятой классификации, инулин относится к группе растворимых пищевых волокон и применяется в качестве пребиотика. Основной проблемой, возникающей при обороте цикория и пищевых продуктов на его основе, является качество промежуточных и конечных продуктов, разработка способов их непрерывного контроля и корректировки в процессе производства. Основополагающим является контроль показателей качества, в частности содержания инулина. В ходе исследования проведена оценка содержания инулина в образцах цикория растворимого натурального отечественных и зарубежных производителей. Исследование проводилось на базе лаборатории химии пищевых продуктов ФИЦ питания и биотехнологии с использованием современного сертифицированного оборудования с действующим сертификатом о поверке - жидкостного хроматографа Agilent 1260 Series с рефрактометрическим детектором (колонка WatersSugar-Pak 10 мкм х 6,5 мм х 300 мм). Для количественного определения инулина применялась методика ВЭЖХ-РД, основанная на определении фруктозы после ферментативного гидролиза амилоглюкозидазой (A9913, Сигма-Алдрич) и инулиназой (I6285, Сигма-Алдрич). Отличительной особенностью данной методики является высокая специфичность, точность и воспроизводимость. Содержание инулина в образцах растворимого натурального цикория находилось в пределах от 6 до 38%. Установлено, что настоящая методика может использоваться для контроля качества цикория растворимого натурального и войти в соответствующую нормативную документацию взамен ГОСТа Р 55512-2013 «Цикорий натуральный растворимый. Технические условия», введенного в действие с 1 января 2015 г. с учетом поправки (Письмо Росстандарта № 130-42/3893 от 02.12.2014).
Авторы
Боков Дмитрий Олегович, Хромченкова Елена Петровна, Сокуренко Мария Сергеевна,
Бессонов Владимир Владимирович, д-р биол. наук
ФИЦ питания и биотехнологии, 109240, Москва, Устьинский
проезд, д. 2/14, [email protected]; [email protected]; sokmary@mail.
ru;[email protected]; [email protected]
Васильев Алексей Вячеславович, канд. техн. наук
ООО «Славкофе», 142171, Городской округ Щербинка
по г. Москве, ул. Восточная, д. 15,[email protected]
Inulin Content in Soluble Natural Chicory after Enzymatic Hydrolysis by HPLC-RD
Key words
inulin; inulinase; metod HPLC-RD; natural instant chicory Abstracts
Natural instant chicory (NIC) is a dried water extract of chopped roasted chicory roots (Cichoriumintybus L.) of the AsteraceaeBercht. &J. Presl family, which is intended for the rapid preparation of cold and hot beverages suitable for food consumption. In present study the inulin content was evaluated in the samples of natural instant chicory produced by domestic and foreign manufacturers. NIC has a number of useful properties, which are associated mainly with the contained inulin. Inulin refers to the group of soluble dietary fiber and is used as a prebiotic according to the generally accepted classification. The main problem that arises with the chicory movement and food products based on it, is the intermediate and final products quality, the development of methods for their continuous monitoring and adjustment in the production process. The monitoring of quality indicators, in particular, the content of inulin, is fundamental. In the course of this study, the inulin content in the NIC samples of domestic and foreign manufacturers was evaluated. The study was carried out in the Laboratory of Food Chemistry of the Federal research center of nutrition and biotechnology using modern certified equipment with the current verification certificate - a liquid chromatograph Agilent 1260 Series with a refractometer (Waters Sugar-Pak column 10 |_im x 6.5 mm x 300 mm). For quantitative determination of inulin the RP HPLC-RD technique was used, it was based on the determination of fructose after enzymatic hydrolysis with amyloglucosidase (A9913, Sigma-Aldrich) and inulinase (I6285, Sigma-AFdrich). A distinctive feature of this technique is its high specificity, accuracy and reproducibility. The content of inulin in samples of natural instant chicory was in the range from 6 to 38%. It is established that this technique can be used to control the quality of natural instant chicory and enter into the relevant regulatory documentation - instead of GOST R 55512-2013 «Natural instant chicory. Specifications», came into force from January 1, 2015, taking into account the amendment (Letter of Rosstandart No 130-42/3893 issued on 02.12.2014).
Authors
Bokov Dmitry Olegovich, KhromchenkovaElena Petrovna, Sokurenko Mariya Sergeevna,
Bessonov Vladimir Vladimirovich, Doctor of Biological Sciences Federal research center of nutrition and biotechnology, 2/14, Ustyinsky pr., Moscow, 109240, Russia, [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected]
Vasilev Aleksey Vyacheslavovich, Candidate of Technical Sciences OOO «Slavcoffee», 142171, Shcherbinka City District, Moscow, Vostochnajast., 15, [email protected]
