CC BY
55
Сухой сок
из черной смородины
А.А. Емельянов, Д.А. Емельянов
Орловский государственный технический университет О.А. Шалимова
Орловский государственный аграрный университет
Проект № 284073-4 Федерального закона «О специальном техническом регламенте о соках и соковой продукции» определяет сухой сок как сок, изготовленный удалением путем физического воздействия из сока прямого отжима содержавшейся в нем влаги до воздушно-сухого порошкообразного состояния и способный к брожению после восстановления питьевой водой. Данная формулировка не учитывает пищевую и энергетическую ценность сухого сока и не предполагает наличия в нем биологически активных веществ или их комплексов, так же как и других форм состояния, кроме порошкообразного.
Выпаривание сока прямого отжима в вакууме, осуществляемое при температурах до 50 °С, позволяет минимизировать потери биологически активных
Таблица 1
Пищевая и энергетическая ценность сухого гранулированного сока и ягоды черной смородины
Показатель Сок Ягода Сок / ягода
Влажность, % 15 83,3 5,6
Белки, % 19 1,0 19
Углеводы, % 52 7,3 5,5 5,5 7,1
Витамины, мг/100 г 379 201 5,3 5,3 1,9
Минеральные вещества, мг/100г 907 486 1,9
Энергетическая 301 35 8,6
ценность, ккал
Таблица 2
Содержание витаминов в сухом соке и ягоде черной смородины
Показатель Сок, мг/ 100 г Суточная потребность, мг Потребность 100 г сока, % Ягода, мг/ 100 г Сок/ ягода
Ретинол (А) 4,2 1,5 2,7 0,1 42
Тиамин (в,) 3,7 1,9 2,0 0,03 123
Рибофлавин (В2) 5,4 1,1 4,9 0,04 135
Пиридо-ксин (В6) 7,2 0,1 72 0,1 72
Ниацин (РР) 41,0 12 3,4 0,3 140
Аскорбиновая кислота (С) 317 75 4,2 200 1,6
Всего: 378,5 - - 200,6 1,9
веществ в процессе удаления влаги и получать сухой продукт, богатый белками, углеводами, витаминами, макро- и микроэлементами. С уменьшением влажности массовая доля биологически активных веществ в концентрируемом соке возрастает, достигая максимальных значений при воздушно-сухом состоянии. Следовательно, сухой сок можно рассматривать не только как продукт, способный к брожению, но и обладающий высокой биологической активностью. Уменьшение влажности, помимо увеличения массовой доли биологически активных веществ, повышает вязкость концентрируемого продукта. При достижении вязкостью величины, достаточной для осуществления экструзии, концентрированный сок может быть гранулирован с последующим приведением к воздушно-сухому состоянию. При необходимости сухой гранулированный сок может быть размельчен в порошок.
С целью получения биологически активного продукта осуществлено низкотемпературное удаление влаги из сока прямого отжима черной смородины до воздушно-сухого состояния и исследованы физико-химические свойства сухого продукта.
Сок прямого отжима получен центрифугированием спелых свежих ягод черной смородины, произрастающей в Орловской обл. Концентрирование сока осуществлено выпариванием при температурах < 50 °С и разрежении 106 Па с помощью специальной установки [1]. Применение пониженных температур обеспечило минимальные потери биологически активных веществ в процессе удаления влаги из сока прямого отжима и их максимальную концентрацию в сухом продукте. Применение разрежения 10-6 Па позволило достичь высокой производительности процесса удаления влаги в вакууме [2]. По окончании вакуумного выпаривания влажность концентрированного сока составила 60 %.
Концентрированный сок, представляющий собой вязкую пастообразную массу, досушен при атмосферном давлении и температурах <50 °С. По достижении вязкостью величины, достаточной для осуществления экструзии, пастообразную массу пропускали через экструдер с получением гранул. Грану-
лированный сок доведен до воздушно-сухого состояния влажностью 15 %.
С помощью стандартных методик исследованы физико-химические свойства, содержание токсичных элементов, пестицидов, радионуклидов, а также микробиологические показатели сухого сока черной смородины.
В табл. 1 показаны пищевая и энергетическая ценность сухого гранулированного сока и ягоды [3, 4] черной смородины.
Из табл. 1 следует, что сухой сок черной смородины обладает высокой пищевой и энергетической ценностью. По содержанию белков сок соответствует орехам и семенам (сладкий миндаль -18,6, семена кунжута - 19,4 %) и в 19 раз превосходит использованную для его получения ягоду. По содержанию углеводов сок соответствует сухофруктам (курага абрикосовая - 51, цукаты -54,5 %), близок гороху (53,5 %), грецкому ореху (58,5 %) и в 7 раз превосходит исходную ягоду. Энергетическая ценность сухого сока соответствует зерновым (овес- 299,5, ячмень -310,8 ккал) и зернобобовым (горох -302,7, фасоль - 308,9 ккал) [4].
Содержание растворимых сухих веществ и клетчатки в сухом соке черной смородины составило 77,6 и 15 %, превысив содержание в ягоде в 7,8 и 5 раз соответственно.
В табл. 2 приведено содержание витаминов в сухом соке и ягоде черной смородины.
Из табл. 2 следует, что сухой сок служит источником витаминов А, группы В и С. Содержание ретинола 4,2 мг/100 г пересчитано по экспериментально определяемому значению 24,8 мг/100 г Р-каротина. При общем превышении содержания витаминов в сухом соке по отношению к исходной ягоде на 90 % кратность превышения по витамину А составляет 1,5 порядка величины, а по витаминам группы В - 2 порядка. Высокая концентрация витаминов превращает сухой черносмородиновый сок в биологически активный продукт.
По ретинолу, тиамину, рибофлавину и аскорбиновой кислоте сухой сок соответствует ягодам с максимальной концентрацией этих веществ: по витамину А - превосходит шиповник (2,6 мг/100 г) и уступает морошке (7,9 мг/ 100 г); по витамину В1 - на 25 % превышает жимолость (3 мг/100 г); по витамину В2 - превосходит жимолость (3 мг/100 г), но уступает ирге (12 мг/ 100 г); по витамину С - превосходит на 60 % черную смородину, но в 2 раза уступает шиповнику (650 мг/100 г). По содержанию пиридоксина и ниацина сухой сок существенно превышает ягоды: по витамину В6 - многократно превосходит известные продукты, в том числе восьмикратно сою, фасоль, ку-
PROCESSING OF VEGETATIVE RAW-MATERIALS
риную печень (0,9 мг/100 г); по витамину РР - соответствует сушеным белым грибам (40,4 мг/100 г).
Для удовлетворения суточной потребности в витаминах достаточны следующие количества сухого сока черной смородины: 1,5 г - для В6; 20 г - для В2; 25 г - для С; 30 г - для РР; 35 г - для А; 50 г - для В,. Общее содержание витаминов (379 мг/100 г) определяет высокую биологическую активность сухого сока, при этом массовая доля ретинола (4,2 мг/100 г) указывает на его антиоксидантные свойства, ниацина (41 мг/100 г) и аскорбиновой кислоты (317 мг/100 г) - на антиокислительные, рибофлавина (5,4 мг/ 100 г) - на возможность использования в качестве пищевого красителя.
Содержание биологически значимых элементов в сухом соке черной смородины представлено в табл. 3.
Из табл. 3 следует, что сухой сок богат макро- и микроэлементами и по их содержанию превышает ягоду с кратностью от 1,2 для железа до 6,9 для меди.
По содержанию калия сухой сок черной смородины соответствует орехам (грецкий орех - 664, фундук - 717 мг/ 100 г), сухофруктам (яблоки сушеные -580, инжир сушеный - 710 мг/100 г) и зернобобовым (чечевица - 672, горох- 873 мг/100 г). Содержание натрия в соке - такое же, как у зернобобовых (соя - 44, горох - 69 мг/100 г), зерновых (ячмень - 41, овес - 75 мг/ 100 г), орехов и семян (арахис - 26, семя кунжута - 75 мг/100 г), сухофруктов (финики сушеные - 32, изюм - 117 мг/ 100 г). По содержанию кальция сухой сок соответствует ягодам (облепиха, рябина красная - 42, кизил - 58 мг/ 100 г), зерновым (мягкая пшеница -55, рожь - 59 мг/100 г), орехам (кешью - 47, арахис - 85 мг/100 г) и фруктам (лимон - 40, хурма - 127 мг/ 100 г). По содержанию магния сок соответствует ягодам (рябина красная -42, шелковица - 51 мг/100 г), сухофруктам (изюм - 42, инжир сушеный -59 мг/100 г) и фруктам (банан - 42, арбуз - 224 мг/100 г). Содержание фосфора в соке - такое же, как в корнеплодах и овощах (редис - 44, капуста кольраби - 50 мг/100 г), сухофруктах (шиповник сушеный - 17, финики сушеные - 56 мг/100 г) и зернобобовых (бобы - 44 мг/100 г). По содержанию серы сок соответствует фруктам (яблоки - 5 мг/100 г), железа - ягодам (черная смородина -1,3, мирабель -1,5 мг/100 г), сухофруктам (финики сушеные - 1,5 мг/100 г), фруктам (дыня - 1,0, яблоки - 2,2 мг/100 г), зернобобовым (бобы - 1,1 мг/100 г). Содержание марганца в соке такое же, как у зерновых (кукуруза - 1,09, ячмень - 1,48 мг/100 г), зернобобовых (чечевица - 1,19, горох - 1,75 мг/100 г)
и ягод (брусника - 0,65, шиповник-19 мг/100 г). По содержанию меди сок соответствует орехам (грецкий орех -0,53, фундук - 1,125 мг/100 г) и ягодам (малина - 0,17, шиповник - 37 мг/100 г), по содержанию цинка - овощам (красный сладкий перец - 0,44, репчатый лук - 0,85 мг/100 г) и ягодам (визига сухая - 0,29, шиповник - 1,1 мг/100 г).
Потребление 100 г сухого сока черной смородины удовлетворяет суточную потребность в макро- и микроэлементах от 6 % для кальция до 70 % для меди.
Из приведенных в табл. 1-3 данных следует, что по физико-химическим свойствам сухой черносмородиновый сок наиболее соответствует ягодам (витамины А, С, В1, В2; Са, Мд, Fe); орехам и семенам (белки; К, Си); зерновым (энергетическая ценность; Мп); сухофруктам (углеводы); фруктам (Б); овощам (Р, Ип); сушеным белым грибам (витамин РР).
По содержанию витамина В6 (7,2 мг/ 100 г) сухой сок черной смородины существенно превосходит известные продукты.
Безопасность сухого сока оценена по содержанию тяжелых металлов, мико-токсинов, пестицидов и радионуклидов (табл. 4).
Из табл. 4 следует, что сухой сок соответствует требованиям безопасности, установленным СанПиН 2.3.2.1078-01.
Гранулированный сок частично размельчали в порошок. После размельчения и досушивания при атмосферном давлении и температуре <50 °С получали сухой порошкообразный сок влажностью 11 %.
Сухие гранулированный и порошкообразный соки исследовали на продолжительность хранения. Низкая влажность продукта позволяет хранить его в обычных условиях при комнатной температуре. В ходе эксперимента контролировали содержание витамина С, как одного из наиболее лабильных элементов.
На рис. 1 приведены графики изменения содержания витамина С в гранулированном и порошкообразном соке черной смородины в процессе длительного хранения. Как следует из приведенных кривых, в результате хранения содержание витамина С в порош-
кообразном соке за 3 мес уменьшилось на 60 %, тогда как в гранулированном соке в течение 9 мес оставалось неизменным, составляя 317 мг/ 100 г. Полученные результаты указывают на целесообразность хранения сухого сока в гранулированном виде. Переводить гранулированный сок в по-
Таблица 3
Содержание макро- и микроэлементов в сухом соке и ягоде черной смородины
Показатель Сок, мг/ 100 г Суточная потребность, мг Потребность 100 г сока, % Ягода, мг/ 100 г Сок/ ягода
Макроэлементы
Калий (К) 682 2000 29 350 1,9
Натрий (N8) 62,3 550 11 32 1,9
Кальций (Са) 57,2 1000 5,7 36 1,6
Магний (Мд) 50,8 325 16 31 1,6
Фосфор (Р) Сера (Б) 46,7 4 4 700 6,7 33 2 1,4 2 2
Сера Микроэлементы
Железо 1,5 12,5 12 1,3 1,2
Марганец (Мп) /\ г\ п I ! СI I ^ 1,02 П QQ 3,5 1 29 71 0,18 П 13 1,3 Р, О
медь (си) Цинк (Ип) 0,89 0,63 1,25 8,5 / I 7,4 0,13 0,13 6,9 4,9
Всего: 225,4 - - 485,7 1,9
400
Витамин С, мг/10С 1 2 3 ООО ООО
3 6 9 т, мес Рис. 1. Содержание витамина С (мг/100 г) в соке черной смородины в процессе хранения при 20 °С: • - гранулированный, • - порошкообразный
Показатели безопасности сухого сока черной смородины
Таблица 4
Показатель
Тяжелые металлы, мг/кг Микотокси-ны, мг/кг Пестициды, мг/кг Радионуклиды, Бк/кг
Pb Cd As Hg Афла-токсин В1 Т-2 токсин Альфа-цин Гексахлор циклогек-сан (а, в, Y-изомеры) ДДТи его метаболиты 137Cs 90Sr
Допус- 0,4 0,03 0,2 0,005 0,1 0,5 0,05 0,1 1200 240
тимый
уровень
Резуль- 0,09 0,02 <0,002 <0,002 <0,003 <0,1 0,005 <0,001 <0,001 <40,- <28,4 таты ис- 2
пытаний
Микробиологические показатели сока сухого черной смородины
Таблица 5
Показатель МАФАнМ, КОЕ/г БГКП (коли-формы)в 1 г Патогенные м/о, в т.ч. сальмонеллы, в 25 г Д зожжи, КОЕ/г Плесени, КОЕ/г
Допустимый уровень 5403 Не допускаются Не допускаются 2403 5402 Результаты испытаний 1,2Ч02 Не обнаружены Не обнаружены 5401 3401
рошкообразное состояние следует непосредственно перед использованием.
Длительное хранение в обычных условиях при комнатной температуре могло оказать негативное влияние на микробиологические показатели сухого сока. Микробиологический контроль выполнен после 18 мес хранения (табл. 5).
Из табл. 5 следует, что после полуто-рагодового хранения в обычных условиях при комнатной температуре сок
удовлетворяет требованиям, установленным СанПиН 2.3.2.1078-01. Приведенные данные указывают на фитонцидную активность сухого сока черной смородины и возможность использования в качестве консерванта.
Внешний вид сухого черносмородинового сока после хранения в течение 6 мес (гранулы) и 18 мес (порошок) приведен на рис. 2.
Таким образом, с помощью низкотемпературного удаления влаги в вакууме получен сухой сок черной смородины и исследованы его свойства. Сухой сок обладает высокими пищевой (белки -19 %, углеводы - 52 %) и энергетической (301 ккал) ценностью и биологической активностью (витамины - 379, макро- и микроэлементы - 907 мг/100 г). Витаминный состав (мг/100 г): А - 4,2;
В1 - 3,7; В2 - 5,4; В6 - 7,2; РР - 41; С - 317.
1 ' ' 2 ' ' 6 ' ' '
Состав макро- и микроэлементов (мг/ 100 г): К - 682; Na - 62,3; Са - 57,2; Мд - 50,8; Р - 46,7; Б - 4,4; Fe - 1,5; Мд - 1,02; Си - 0,89; - 0,63. Сок об-
ладает фитонцидной активностью и после хранения в течение 18 мес в обычных условиях при комнатной температуре удовлетворяет требованиям, установленным СанПиН 2.3.2.1078-01. При длительном хранении в гранулированном виде сок не изменяет своих свойств.
Сухой сок из черной смородины может найти применение в кондитерском и молочном производствах при изготовлении продуктов детского, диетического и специального питания, а также в качестве продукта функционального назначения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Емельянов А.А., Золотарев А.Г., Емельянов К.А. Малогабаритная установка для концентрирования и сушки пищевых продуктов в вакууме//Пище-вая промышленность. 2007. № 12. С. 52.
2. Емельянов А.А. Сухие натуральные соки: пасты, гранулы, порошки// Пиво и напитки. 2008. № 2. С. 36.
3. Турова А.Д., Сапожникова Э.Н. Лекарственные растения СССР и их применение. - М.: Медицина, 1982.
4. Энциклопедия «Эмос». Химический состав пищевых продуктов. Черная смородина. http://www.sunduk.ru/ Епсус!/^ех.1"^т!
