СТОЙКОСТЬ КРАСЯЩИХ ВЕЩЕСТВ СОКОСОДЕРЖАЩЕЙ ОСНОВЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ФРУКТОВО-СЫВОРОТОЧНЫХ НАПИТКОВ Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

технологические решения для обеспечения качества продукции

ТЕМА НОМЕРА

УДК 663.8:543.31

Стойкость красящих веществ сокосодержащей основы

при производстве фруктово-сывороточных напитков

А. К. Горелкина,

канд. хим. наук;

И.В. Тимощук,

д-р техн. наук;

Т.А. Краснова,

д-р техн. наук, профессор;

С.Н. Савельев,

ДА. Чернышев

Кемеровский

государственный университет

Важность качества воды в современном мире неоспорима. Вода — это жизнь. Именно она составляет основу многих пищевых продуктов: мясных и хлебобулочных изделий, восстановленной молочной продукции, в том числе фруктово-сывороточных напитков. В настоящее время для приготовления фруктово-сывороточных напитков используют воду из системы централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. В поверхностных и подземных источниках всегда содержатся фенол и гумусовые вещества. В процессе водоподго-товки применение хлора в качестве обеззараживающего агента приводит к образованию таких побочных продуктов, как хлорфенол, хлороформ, трихлорэтилен, дихлорэтан [1]. Присутствуя в воде в концентрациях, превышающих предельно допустимые, органические конта-минанты оказывают общетоксическое и канцерогенное действие на организм человека. Существующие технологии водоподготовки в России не всегда обеспечивают качество питьевой воды, соответствующее требованиям действующего СанПиНа 2.14.1074-01 по содержанию органических компонентов.

Технология производства фрук-тово-сывороточного напитка включает приемку и подготовку сырья, растворение и охлаждение сыворотки, внесение сахарного сиропа, лимонной кислоты и натуральных пищевых добавок (сокосодержащей основы), пастеризацию, охлаждение смеси и розлив. Сокосодержащую основу готовят разбавлением ягод-

ного концентрата до 25 % питьевой водой [2]. Добавление сокосодержа-щей основы, придающей напитку более насыщенный вкус и аромат в отличие от искусственных ароматизаторов, способствует ослаблению сывороточных привкусов и запахов в готовых напитках и повышает их пищевую и биологическую ценность.

Окраску всех плодов и ягод, используемых в приготовлении со-косодержащей основы, в большей степени обеспечивают красящие вещества. По химической природе красящие вещества растительного происхождения чаще всего относятся к флавоноидам (антоцианы, фла-воны, флавонолы) и каротиноидам. Флавоноиды преимущественно придают красную, синюю, фиолетовую окраску плодам и ягодам, каротино-иды имеют желтый или оранжевый цвет [3, 4]. Каротиноиды — многочисленная группа растительных пигментов, из которых наиболее распространен р-каротин (С40Н36). Каротин в организме человека переходит в витамин А, поэтому его называют провитамином А [5].

В связи с тем, что в состав фрук-тово-сывороточных напитков входят вещества различной природы, существует вероятность взаимодействия компонентов ягод и плодов с органическими примесями, присутствующими в воде, даже в концентрациях, не превышающих ПДК, что в результате может привести к снижению качества продукции. В этой связи актуальны исследования, направленные на выяснение влияния органических

30 ПИВО и НАПИТКИ 2•2019

я

И

о

я

Ч

Й О

та

ш та н о

» нв-

Я о

да

я та 8

п

-з

а та

я я

О 43

8с а

о -з

« я

я §

п> Я н та да Я 8

-1 О

-з

о и <1 Й да п> 5 Я Я 5 Я ►в- Э да п> <т> ¡а Я п

х я да

*

2

X

Я

Э з £ § •в* п ™ 2 „

° я Ф

и ,

* Я Й

« « «

Я та

Л да ^

п " да

Ч о> р

о I

□ 8 п

§ « Я

О 8 О

тз - и

о о да

8 й 8

Я а

£ я ¡о

" 8 ^

Я о

да 8 й

2 § та

о ^ н

8 Е4 *

Я Я о

£ 8 оз

О и о\ О Ь" ^

о -з

я

8 Е

п х

3 Я

п да

да «

£ § 8 « ¡а

п

О «

О

о «

« о

та я

да Н

п да

« 3

8 8

« о § Я да я н

я о

о 03

я 03

гв о

я й

1-3 Сг*

о ч

03 я

да

•е- п

та -3

•с о

« 8с

н «

о О

03 п

о -3

о-

Сг*

* ?

Я, §

та я

У я

ш ш •в- Й Я -Е та §

О §

оз о

я та та да

•С 8

п -з

03 8 8

¥ -} я та я °

СО ж 8 ^

§ § да п

й п> й о •< та п>

> ^ ^ о

§ Я О

Р я

Э м та

2 ~ ™

х о ь

Э та у

"Уж

я я а

о да е-

а\ Я п

£ ° та и

ii И

я и

I з

•I 3

П *Я

о •<

■й ^

* 8

да X Я

ч 03

§ О

о

*

я о

3 п

« о

та гв о та

о23

8 (1 з ~ ^ 55

ч ° Ч й 1 «

? 3 ?

я 8 -з

о-

п>

03

о ^

8с ТЗ 03 ™

О ё Й я

"В т

" 8 Я ^

й " £ а

2 О ч- а

8 й та ч

а ф 8 а

13

я £ в »

ф а я я

0 * оз та ч ф Я

ч м н й

лл да г>

2 а „ н та »а оз аз

3 8 ° м

1 >3 8 |

о^о

Оптическая плотность

0 со

I ш

I го

о- ^

1 °

ГО

I о-

ОЧ^ I П)

О СП

СП о

ГО т=5

сп

ш

В

ш

в

Оптическая плотность

ТЕМА НОМЕРА

£ Ш

2

0

1

<

I ш Ь

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ для ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ

CH

CI

Трихлорэтилен

CH,

CH, H CH, H CH,

I 13 I

13

Сч С С^ Сч <У ^ <У CH2OH ■CHi I I I ch3 H h h h

р-Каротин

OH

Фенол

CH H CH3 H CH3

33

-СчС^-СчС,-СчС,-СчС,-СН2ОН HO

CH

I I I

CH H CH3 H CH3 XHJ I I I

CH H CH H CH

33

ch, H h h h

р-Каротин

¿x^c-c^c^c^o Ч7 Vo.

■CH, I I I I ch, h h h h

Хлорфенол

I I 3 I I 3 a \ /„H

С^Счо-С^Сч^-СН^Н + ^ _

H V \ H CI

Дихлорэтан

CH H CH H CH,

CH

I I I

CH H H H H

3

8+ 8-

С^С'СХ'-СХ'-СХ-О- H — CI

CH

I I I

р-Каротин

H H

H CI

Рис. 2. Химическое взаимодействие каротиноидов с приоритетными загрязнителями, содержащимися в воде

Содержание компонентов, придающих окраску ягодам, мг/100г Ягода Каротин (провитамин А), мг

Брусника 0,05

Крыжовник 0,2

Облепиха 1,5

Клубника 0,03

Черная смородина 0,13

Апельсин 0,1

наблюдается наименьшее снижение окраски в присутствии хлорфенола и фенола, наибольшее — в присутствии трихлорэтилена; у сокосо-держащей основы из ягод клубники наблюдается наименьшее снижение окраски в присутствии хлорфенола и дихлорэтана, наибольшее — в присутствии трихлорэтилена и фенола; у сокосодержащей основы из ягод брусники и апельсина наблюдается равномерное снижение окраски в присутствии хлорфенола, фенола, трихлорэтилена и дихлорэтана.

Очевидно, химические свойства красящих веществ сокосодержащей основы из ягод крыжовника, облепихи, брусники, клубники, черной смородины, апельсина и органических контаминантов (фенола, хлор-

фенола, трихлорэтилена, дихлорэтана) предопределили возможность их взаимодействия. При взаимодействии трихлорэтилена с каротинои-дами (полиенами) возможно протекание перициклических реакций [6], в результате которых может образовываться циклическое хлорсодер-жащее соединение (рис. 2, а). При взаимодействии с соединениями, содержащими спиртовую (феноль-ную) группу, возможно образование сложных эфиров (рис. 2, б, в). Для дихлорэтана наличие электроотрицательных атомов хлора способствует перераспределению электронной плотности на атомах молекулы и, как следствие, образованию водородных связей с водородом спиртовой группы каротиноидов (рис. 2, г).

Экспериментально установлено содержание каротина в исследуемых образцах сокосодержащей основы, приготовленных на воде без органических примесей (см. таблицу). Химическое взаимодействие органических примесей с каротиноидами сокосодержащей основы экспериментально подтверждено соответствующим уменьшением содержания провитамина А в исследуемых образцах, за исключением образцов, содержащих хлороформ.

В сокосодержащей основе из ягод крыжовника установлено снижение провитамина А в воде в присутствии трихлорэтилена на 35 %, дихлорэтана, хлорфенола и фенола на 14-15%; в сокосодержащей основе из апельсина и брусники — в присутствии дихлорэтана, трих-лорэтилена, фенола, хлорфенола на 25-27%; в сокосодержащей основе из облепихи — в присутствии три-хлорэтилена на 32 %, дихлорэтана на 27 %, фенола и хлорфенола на 11 %; в сокосодержащей основе из клубники — в присутствии трихло-рэтилена и фенола на 30-32%, дихлорэтана и хлорфенола на 14-15%; в сокосодержащей основе из черной смородины — в присутствии дихлорэтана на 32%, трихлорэтилена — на 14%, фенола — на 10%, хлорфенола на 7,5%.

В результате химического взаимодействия каротиноидов сокосо-держащей основы из ягод крыжовника, облепихи, брусники, апельсина, черной смородины, клубники с фенолом, хлорфенолом, трихлорэти-леном, дихлорэтаном, присутствующими в воде, происходит ухудшение товароведных свойств фруктово-сывороточных напитков, в частности изменение цвета и снижение содержания провитамина А (каротина). Таким образом, проведенная работа позволила установить, что для повышения качества готовых напитков воду, используемую для их приготовления, необходимо подвергать дополнительной очистке от органических примесей.

Исследование выполнено в рамках Государственного задания «Инициативные научные проекты» 19.4713.2017/БЧ.

ЛИТЕРАТУРА

1. Krasnova, T. A. The choice of sorbent for adsorption extraction of chloroform from drinking water / T. A. Krasnova, I.V. Timoschuk, A. K. Gorelkina [et al.] // Foods and Raw materials. - 2017. - № 2. - P. 189-196.

2. Храмцов, А. Г. Справочник технолога молочного производства. Технология и рецептуры. Продукты из обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки / А. Г. Храмцов, С. В. Василин. — СПб.: ГИОРД, 2004. — 576 с.

3. Krasnova, T.A. Impact of priority water contaminants on the stability of the main components of nectars / T. A. Krasnova, I. V. Timoshchuk // Foods and Raw materials. — 2013. — № 1. — P. 95-107.

CI

a

CH, р-Каротин

CH3 CH3

а

H2O

CH, H H H H

6

CI

в

CH, H H H H

32 ПИВО и НАПИТКИ

2•2019

4. Березовский, В. М. Химия витаминов / В. М. Березовский. — М.: Пищевая промышленность, 1973. — 632 с.

5. Наумкин, В.Н. Пищевые и лекарственные свойства культурных растений: учебное пособие / В. Н. Наумкин, Н. В. Коцаре-ва, Л. А. Манохина [и др.]. — СПб.: Лань, 2015. — 400 с.

6. Старостина, Т.И. Перициклические реакции и орбитальная симметрия. Электронное учебное пособие / Т. И. Старостина, Т. И. Зиновьева. — Н. Новгород: Нижегородский госуниверситет, 2010. — 53 с. — Режим доступа: http://www.unn.ru/books/met_files/ starostina.pdf (дата обращения 22.12.2017).

ЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ для ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ

REFERENCES

1. Krasnova T.A. Impact of priority water contaminants on the stability of the main components of nectars. Foods and Raw materials, 2013, № 1, p. 95-107.

2. Hramcov A. G. Spravochnik tehnologa mo-lochnogo proizvodstva. Tehnologija i recep-tury. Produkty iz obezzhirennogo moloka, pahty i molochnoj syvorotki [Reference technologist milk production. Technology and recipes. Skimmed milk, buttermilk and whey products]. S-Pb.: GIORD, 2004. 576 p.

3. Berezovskij V. M. Himiya vitaminov [Chemistry of vitamins]. Moscow: Pishchevaya pro-myshlennost', 1973. 632 p.

4. Naumkin V. N. Pishchevye i lekarstvennye svojstva kul'turnyh rastenij: uchebnoe posobie [Food and medicinal properties of cultivated plants: textbook]. S-Pb.: Lan', 2015. 400 p.

5. Krasnova T.A. The choice of sorbent for adsorption extraction of chloroform from drinking water. Foods and Raw materials, 2017, № 2, p. 189-196.

6. Starostina T. I. Periciklicheskie reakcii i orbital'naya simmetriya. Elektronnoe uchebnoe posobie [Pericyclic reactions and orbital symmetry. Electronic textbook]. N. Novgorod: Nizhegorodskij gosuniver-sitet, 2010. 53 p. <S

£ Ш

2 0

1

<

2 ш b

Стойкость красящих веществ сокосодержащей основы при производстве фруктово-сывороточных напитков

Ключевые слова

вода; каротиноиды; сокосодержащая основа; фруктово-сывороточные напитки.

Реферат

Фруктово-сывороточные напитки - продукты на основе цельной или восстановленной молочной сыворотки и сокосодержащей основы, которые находят все более широкое применение в ежедневном рационе питания людей. В настоящее время для приготовления фруктово-сывороточных напитков преимущественно используют воду из системы централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Водоподготовительные станции в отношении органических ингредиентов выполняют барьерные функции в незначительной степени, более того, в процессе водопод-готовки образуются более опасные токсиканты, чем исходные. В настоящей работе изучена стойкость окраски сокосодержащей основы из ягод крыжовника, облепихи, брусники, клубники, черной смородины, апельсина, используемой в производстве фруктово-сывороточных напитков в присутствии приоритетных органических контаминантов (трихлорэти-лена, дихлорэтана, фенола, хлорфенола и хлороформа), образующихся при хлорировании в процессе водоподготовки в воде, применяемой для производства фруктово-сывороточных напитков. Выявлено, что интенсивность окраски в сокосодержащей основе всех исследуемых образцов не снижается в присутствии хлороформа. В сокосодержащей основе из ягод крыжовника, облепихи, черной смородины, клубники, брусники и апельсина наблюдается снижение интенсивности окраски в присутствии фенола, хлорфенола, трихлорэтилена и дихлорэтана. Установлено снижение содержания провитамина А в сокосодержащей основе в присутствии фенола, хлорфенола, трихлорэтилена, дихлорэтана. Выявлено, что стойкость провитамина А в сокосодержащей основе не изменяется в присутствии хлороформа в воде. Теоретически обоснован механизм взаимодействия каротиноидов с фенолом, хлорфенолом, трихлорэтиле-ном, дихлорэтаном, содержащимися в воде. Для предотвращения снижения качества фруктово-сывороточных напитков воду, применяемую для их производства, необходимо предварительно подвергать дополнительной очистке от приоритетных органических веществ.

Авторы

Горелкина Алена Константиновна, канд. хим. наук;

Тимощук Ирина Вадимовна, д-р техн. наук;

Краснова Тамара Андреевна, д-р техн. наук, профессор;

Савельев Сергей Николаевич, студент;

Чернышев Даниил Андреевич, студент

Кемеровский Государственный Университет,

650043, Россия, г. Кемерово, ул. Красная, д. 6, eс[email protected]

Resistance Pigments Juice Bases in the Production of Fruit-whey Drinks

Key words

water; carotenoids; juice the based; fruit-whey drinks. Abstract

Fruit-whey drinks, products on the basis of whole or restored whey and juice the based, are increasingly used in the daily diet of people. Presently, water from the central domestic water supply system is predominantly used in the production of fruit-wheyy drinks. Water treatment plants act as barriers against organic substances only to a slight extent; moreover, more dangerous toxic agents compared to incoming substances are produced during water treatment. The lasting properties color of the juice the based from gooseberries, sea buckthorn, cranberries, strawberries, black currants, oranges, used in the production of fruit-whey drinks has been studied in the presence of priority organic contaminants (trichloroethylene, dichloro-ethane, phenol, chlorophenol and chloroform) which are formed in water for the production of these drinks during chlorination in water preparation. It has been revealed that on lasting properties color in juice the based does not change in the presence of chloroform. The reduction the lasting properties color of the juice the based from gooseberries, sea buckthorn, cranberries, strawberries, black currants, oranges in the presence of phenol, chlorophenol, trichloroethylene, dichloroethane has been established. The decrease in the content of provitamin A in the juice the based in the presence of phenol, chlorophenol, trichloroethylene, dichloroethane, is shown. It has been revealed that the stability of the provitamin A in the juice the based does not change in the presence of chloroform. The mechanism of interaction of the carotenoids with trichloroethylene, dichloroethane, phenol and chlorophenol has been theoretically proved. To prevent the reduction of quality of fruit-whey drinks, the water used for their production must be subjected to the additional purification from organic substances.

Authors

Gorelkina Alena Konstantinovna, Candidate of Chemical Science; Timoshchuk Irina Vadimovna, Doctor of Technical Science; Krasnova Tamara Andreevna, Doctor of Technical Science, Professor; Saveliev Sergey Nikolaevich, Student; Chernyshev Daniil Andreevich, Student Kemerovo State University,

6, Krasnaya Str., Kemerovo, 650043, Russia, [email protected]

2•2019 ПИВО и НАПИТКИ 33