CC BY
21
УДК664.87:613.26
Сывороточные экстракты
из ягодного сырья в производстве быстрорастворимых продуктов
А.Г. Кожура, аспирант, С.Н. Кравченко, д-р техн. наук, доцент Кемеровский технологический институт пищевой промышленности А.И. Попов, д-р фарм. наук, профессор Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт
Темп современной жизни ставит многих людей в условия постоянного дефицита времени. Немаловажное значение в этой ситуации имеют сухие быстрорастворимые продукты, содержащие физиологически активные компоненты растительного про-
исхождения. Такие субстанции длительное время сохраняют полезные свойства исходного сырья, не требуют особых условий хранения и специальных способов приготовления [1].
В России, как и в других странах, отмечается устойчивая тенденция
Таблица 1
Химический состав стандартной сортовой смеси высушенных ягод и выжимок (п=5)
Показатель Плодово-ягодное сырье
брусника голубика клюква черника
Массовая доля сухих веществ, %
Массовая доля углеводов, %
Массовая доля пектиновых веществ, %
Массовая доля азотистых веществ, %
Массовая доля золы, %
Массовая доля дубильных веществ, г/100 г
Массовая доля органических кислот (в пересчете на яблочную кислоту), %
Массовая доля клетчатки, %
Массовая доля витамина С (аскорбиновая кислота), мг/100 г
86,31+3,25 86,84+1,30
45,53+0,91 20,52+1,54
4,24+0,33 12,42+1,82
7,10+0,25 10,94+0,76
I,72+0,23 2,14+0,31
2,23+0,21 5,74+0,45
II,50+0,92 3,51+0,24
13,30+0,52 30,84+1,79
125,02+3,41 24,34+3,36
87,27+2,21 88,11+1,74
45,42+2,99
87,82+1,92 86,23+2,68
32,63+1,61
18,34+1,98 13,94+1,11
4,90+0,45 13,17+1,24
4,85+0,42 12,68+2,37
5,57+0,22 4,12+0,26
7,45+0,33
2,05+0,11 2,24+0,32
5,72+0,71 13,42+0,68
7,04+0,62 2,17+0,13
16,05+0,32 30,11+1,34
121,45+4,19
6,13+0,47
3,02+0,17 3,23+0,31
1,85+0,34 5,93+0,32
23,05+1,51 6,63+0,32
17,44+0,66 36,93+2,19
276,89+5,91
24,10+1,78 50,75+2,14
86,90+2,72 87,76+1,83
48,82+1,22 21,81+0,83
3,22+0,21 9,64+0,64
5,21+0,31 8,01+0,62
1,74+0,16 2,48+0,27
3,50+0,44 9,12+0,47
7,37+0,53 2,22+0,14
16,65+0,63 33,17+1,95
180,88+5,21 35,45+2,29
Массовая доля в-каротина, мг/100 г 0,42+0,14 0,23+0,07 2,10+0,10 0,82+0,16 3,87+0,25 1,14+0,25 7,43+0,17 2,20+0,33
Массовая доля витамина В1 (тиамин), мг/100 г 0,11+0,05 0,06+0,01 0,13+0,03 0,10+0,01 0,29+0,07 0,12+0,02 0,22+0,08 0,10+0,02
Массовая доля витамина В2 (рибофлавин), мг/100 г 0,16+0,07 0,09+0,01 0,13+0,04 0,10+0,01 0,22+0,06 0,09+0,02 0,34+0,11 0,20+0,03
Массовая доля витамина РР (никотиновая кислота), мг/100 г -* 2,60+0,50 1,64+0,31 1,12+0,31 0,63+0,10 10,25+0,89 6,57+0,54
Массовая доля витамина К1 (филлохинон), мг/100 г 0,50+0,20 0,42+0,06 1,85+0,29 1,25+0,05 4,83+0,34 2,79+0,19 0,54+0,15 0,44+0,03
Массовая доля биофлавоноидов (по рутину), мг/100 г, в том числе 4445+109 1525+53 11779+374 3773+96 9292+249 2410+73 7073+188 2700+112
антоцианы 1810+59 567+41 7775+169 2130+100 3680+103 846+41 4180+95 1290+68
лейкоантоцианы 504+18 181+28 1950+76 720+45 613+23 176+13 380+28 229+36
катехины 1130+24 410+37 980+53 371+25 1940+82 523+27 484+16 285+38
флавонолы 455+36 166+19 746+61 253+29 2386+83 667+36 1620+79 652+52
Примечание. В числителе приведены данные для высушенной ягоды; в знаменателе - для высушенных выжимок; * - не определяли.
^ € ^ ф
повышения интереса к потреблению пищевых продуктов с использованием культивируемого и дикорастущего плодово-ягодного сырья.
Наукометрический анализ доступной отечественной и зарубежной литературы последних лет показал, что использование природных биологически активных веществ в виде натуральных составляющих растительного происхождения может обеспечивать широкий спектр их пищевого и лечебно-профилактического применения. Среди всего многообразия рассматриваемых ингредиентов наиболее перспективны концентрированные плодово-ягодные экстракты из сырья местного произрастания. Продукты, произведенные с их использованием, стимулируют обменные процессы, улучшают работоспособность, способствуют повышению активности и укреплению естественных антиоксидантных механизмов организма, оказывают благоприятное влияние на состояние здоровья и др. [1].
Благодаря наличию широкого спектра природных высокоэффективных витаминных комплексов и других физиологически активных составляющих особый интерес вызывают продукты переработки ягод семейства брусничных (брусники, голубики, клюквы и черники), имеющих широкое распространение в Западно-Сибирском регионе - основном поставщике сырья на пищевой и фармацевтический рынки [2].
Цель исследования - изучение возможности использования сывороточных экстрактов из ягод семейства брусничных и их выжимок в производстве быстрорастворимых продуктов.
В условиях сезонности производства большинства пищевых продуктов из плодово-ягодного сырья первостепенное значение приобретает консервирование (например, сушка, замораживание и др.) данного сырья для его сохранности и обеспече-
ния бесперебойной работы предприятия в течение года.
Применение высушенного плодово-ягодного сырья в производстве имеет ряд преимуществ. При сушке значительно уменьшается масса продукта, что снижает транспортные расходы, затраты на тару, уменьшает потребность в складских помещениях и т. д. Воздушно-сухое плодово-ягодное сырье содержит комплекс не только питательных, но и других биологически активных компонентов в наиболее благоприятном для животного организма концентрированном виде [3].
Большинство пищевых и других предприятий, занимающихся переработкой плодово-ягодного сырья, использует его в основном для получения сока, а выжимки - отходы при его производстве - используют незначительно или не применяют вовсе. При этом такие отходы производства могут служить ценным источником физиологически активных веществ.
Поэтому перед экстракцией стандартное ягодное сырье сушили при температуре 45...50 °С до влажности 12-14 %. Содержание основных биологически активных веществ высушенных ягод и выжимок представлены в табл. 1.
Исследуемое сырье и его выжимки отличаются высоким содержанием антиоксидантного комплекса (био-флавоноидов, витаминов С и К1, дубильных веществ и органических кислот), что доказывает правильность и перспективность их использования в качестве сырья для производства экстрактов целенаправленного назначения.
Далее представляло интерес изучить влияние основных режимно-технологических параметров (экстракционных свойств растворителя, температуры процесса, соотношения системы сырье:экстрагент) на эффективность извлечения физиологически активных компонентов из высушенных ягод и выжимок.
Молочная сыворотка - доступный, дешевый и эффективный растворитель для благоприятного и сбалансированного экстрагирования биологически активных веществ из растительного сырья [4, 5]. Применение молочной сыворотки в качестве экст-рагента позволяет более полно реализовать ее ценные свойства, поскольку она давно зарекомендовала себя как основа продуктов функционального назначения.
Поэтому в качестве экстрагентов были выбраны как традиционные -вода, так и нетрадиционные - ультрафильтрат творожной сыворотки
Влияние вида экстрагента на содержание в вытяжках: а в - биофлавоноидов; г - дубильных веществ
- витамина С; б - ß-каротина;
(массовая доля сухих веществ -5,1 %; массовая доля лактозы -3,8 %; плотность - 1020 кг/м3; кислотность - 70°Т).
Экстрагирование осуществляли на аппарате [1] для диспергирования и экстрагирования плодово-ягодного сырья при параметрах, обеспечивающих наибольший выход сухих растворимых веществ: частота ультразвуковых колебаний - 22 кгц; интенсивность ультразвуковых колебаний - 8 Вт/см2; продолжительность экстрагирования - 20 мин, зазор между ротором и статором аппарата - 1,0 мм. Массовое соотношение в системе сырье: экстрагент и температура процесса варьировали в диапазоне 1:5-1:15 и 30.50 °С соответственно.
В качестве физиологически активных веществ изучали содержание в извлечениях биофлавоноидов, аскорбиновой кислоты, р-каротина и дубильных веществ, что обусловлено их активным участием в антиок-сидантном действии (см. рисунок).
Ультрафильтрат творожной сыворотки по сравнению с водой - более эффективный экстрагент, позволяющий извлечь изучаемые биологически активные компоненты из высушенных ягод и выжимок в среднем на 9 % больше, что указывает на целесообразность использования сывороточных экстрактов для получения быстрорастворимых продуктов. С помощью общедоступных подходов математической обработки экспериментальных данных определяли рациональные параметры процесса экстракции: соотношение системы сырье-:экстрагент - 1:8, температура - 50 °С.
Полученные сывороточные экстракты концентрировали на роторно-пленочном испарителе горизонтального типа работающего под вакуумом при температуре 48.50 °С для использования в производстве быстрорастворимых продуктов. Физико-химические показатели концентрированных сывороточных экстрактов, полученные из высушенных ягод и выжимок, представлены в табл. 2.
Таблица 2
Физико-химические показатели концентрированных сывороточных экстрактов (п=5)
Показатель Концентрированный сывороточный экстракт из
брусники голубики клюквы черники
Массовая доля сухих веществ, % 57,92+0,51 58,87+0,56 59,56+0,54 59,23+0,37 59,02+1,04 60,15+0,35 59,47+0,12 58,46+0,28
Массовая доля углеводов, % 39,56+0,48 32,51+0,12 41,13+0,52 32,14+0,44 34,05+0,63 28,62+0,31 40,25+0,31 33,12+0,53
Массовая доля органических кислот (в пересчете на яблочную кислоту), % 5,43+0,36 1,82+0,21 3,45+0,21 1,30+0,32 10,68+0,12 3,73+0,21 3,54+0,33 1,10+0,13
Массовая доля дубильных веществ, % 0,72+0,11 1,64+0,12 1,83+0,14 3,85+0,41 0,52+0,16 1,74+0,13 1,09+0,22 2,53+0,25
Массовое содержание витамина С (аскорбиновая кислота), мг/100 г 50,52+0,96 10,96+0,63 50,67+1,34 12,35+2,13 112,20+1,11 24,82+1,22 70,16+1,67 15,44+1,02
Массовое содержание в-каротина, мг/100 г 0,02+0,01 0,01+0,01 0,05+0,01 0,02+0,01 0,10+0,01 0,03+0,01 0,20+0,01 0,10+0,01
Массовое содержание биофла-воноидов (по рутину), мг/100 г 1125+13 422+24 3167+54 1062+38 2417+24 773+39 1870+30 769+16
Примечание. В числителе приведены данные для экстрактов из высушенной ягоды; в знаменателе - для экстрактов из высушенных выжимок.
Изучаемые концентрированные сывороточные экстракты имеют химический состав, близкий к исходному сырью. Это подтверждает перспективность применения сывороточных экстрактов в производстве пищевых продуктов функционального назначения, в том числе для получения быстрорастворимых продуктов.
Входящие в состав концентратов физиологически активные компоненты проявляют антиокислительные свойства, поэтому представляло интерес определить их антиоксидантную активность на модельной реакции инициирования окисления кумола. Содержание антиоксидантов в концентрированных сывороточных экстрактах составляет 0,119-0,434 моль/кг.
Важным в исследованиях было установление физико-химических и микробиологических показателей концентрированных сывороточных экстрактов в течение 12 мес хранения при температуре 8+2 °С и относительной влажности 75+5 %. При соблюдении условий хранения изучаемые показатели соответствуют требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01.
На основе сывороточных экстрактов разработаны быстрорастворимые завтраки и напитки. В качестве основного сырья использовали: концентрированные сывороточные экстракты из высушенных ягод и/или выжимок, овсяную или ячменную муку, молочную сыворотку (сухую подсырную или концентрированную творожную), картофельный крахмал, порошок из клубней топинамбура, выжимки ягод. Проектирование рецептур осуществляли путем целенаправленного подбора компонентов для каждого из продуктов с учетом того, чтобы он содержал ингредиенты, усиливающие положительное действие на организм.
Результаты проведенного исследования позволили обосновать и разработать технологию комплексной переработки ягодного сырья и организовать на его основе малоотходное производство функциональных быстрорастворимых продуктов. Технологические схемы включают следующие стадии: подготовку ягодного сырья; сушку ягод и выжимок; экстракцию высушенного сырья; концентрирование экстрактов; гранулирование продукта; сушку гранулята; классификацию. Основные стадии, играющие ведущую роль в формировании качества готового продукта: экстрагирование, концентрирование, формирование и сушка гранул. Именно на этих стадиях формируются основные параметры качества быстрорастворимых продуктов.
Преимущества данных технологий: мягкие температурные режимы (не превышающие 50 °С) и отсутствие других воздействий, оказывающих деструктивное влияние на биологически активные компоненты, содержащиеся в ягодном и молочном сырье, в процессе его переработки.
Представляло интерес изучить пищевую ценность разработанных быстрорастворимых продуктов. Массовая доля в продуктах (%): влаги -5,63-8,54; белка - 1,12-6,11; жира -0,10-1,17; титруемых кислот (в пересчете на яблочную) - 0,55-2,30; пектиновых веществ - 1,16-2,12 и золы - 1,22-1,85. Исходя из пищевой ценности разработанных продуктов расчетная пищевая и энергетическая ценность (100 г сухого гранулята) -309,4-326,4 ккал.
Количественные показатели содержания физиологически активных веществ в быстрорастворимых продуктах (мг/100 г): витамина В,-
0,57-1,48; витамина В2 - 0,68-2,47; витамина С - 42,5-67,8; в-кароти-на - 0,04-0,77; биофлавоноидов (по рутину) - 807-1529; дубильных веществ - 0,20-1,07 г/100 г.
Исследование антиокислительных свойств разработанных быстрорастворимых продуктов показало, что они являются типичными акцепторами пероксидных радикалов, тормозят скорость окисления кумола, а многие из них имеют ярко выраженный период индукции. Содержание антиоксидантов в разработанных продуктах составило 0,103-0,287 моль/кг.
На основании проведенного исследования установлены регламентируемые показатели качества, разработаны и утверждены комплекты технической документации, включающие технические условия и технологические инструкции на сухие быстрорастворимые продукты (26 разновидностей).
Таким образом, разработанные быстрорастворимые продукты на основе сывороточных экстрактов по составу, свойствам, пищевой, в том числе физиологической, ценности и антиоксидантным свойствам отвечают требованиям, предъявляемым к продуктам функционального назначения.
Применение сывороточных экстрактов в производстве пищевых продуктов приводит к обогащению их биологически активными составляющими, придает им гармоничный вкус и аромат и, как следствие, сделает их более конкурентоспособными.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кравченко, С.Н. Научное обоснование разработки технологических потоков и оценки качества быстрорастворимых гранулированных продуктов: автореф. дисс. ... д-ра техн. наук: 05.18.15 и 05.18.12/С.Н. Кравченко. - Кемерово, 2011. - 38 с.
2. Попов, А. И. Изучение влияния антропогенных факторов на элементный состав и ресурсы лекарственных растений Кемеровской области и республики Тыва: автореф. дисс. . д-ра фарм. наук: 15.00.02/А.И. Попов. - Москва, 1995. - 46 с.
3. Кравченко, С.Н. Физиологическая ценность экстрактов, полученных из высушенных ягод и жома клюквы/С.Н. Кравченко, А.М. Попов, А.Н. Химич//Известия вузов. Пищевая технология. - 2009. - № 2-3. -С. 43-46.
4. Лупинская, С.М. Научное обоснование и разработка технологий молочных продуктов с использованием дикорастущего сырья сибирс-
кого региона: дисс. ... д-ра техн. наук: 05.18.04/С.М. Лупинская. - Кемерово, 2010. - 348 с.
5. Применение ультрафильтрата творожной сыворотки для экстрагирования пищевых компонентов из
листьев стевии/Я.И. Коренман [и др.]//Известия вузов. Пищевая технология. - 2005. - № 5-6. - С. 70-72.
Сывороточные экстракты из ягодного сырья в производстве быстрорастворимых продуктов
Ключевые слова
ягодные экстракты; быстрорастворимые продукты; антиоксиданты; молочная сыворотка.
Реферат
Показана целесообразность применения сывороточных экстрактов из ягодного сырья в производстве быстрорастворимых продуктов, обладающих высокими потребительскими свойствами. Изучены качественные характеристики ягодных экстрактов и быстрорастворимых продуктов на их основе.
Авторы
Кожура Анатолий Геннадьевич, аспирант, Кравченко Сергей Николаевич, д-р техн. наук, доцент Кемеровский технологический институт пищевой промышленности,
650056, г. Кемерово, бульвар Строителей, д. 47, [email protected] Попов Анатолий Иванович, д-р фарм. наук, профессор Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт, 650056, г. Кемерово, ул. Марковцева, д. 5, [email protected]
Serum Extracts of Berry Raw Material in Production of Instant Products
Key words
berry extracts; instant products; antioxidants; whey.
Abstracts
Expediency of application of extracts from berry raw materials in production of the instant products possessing high consumer properties is shown. Qualitative characteristics of berry extracts and instant products on their basis are studied.
Authors
Kozhura Anatoly Gennadyevich, Graduate Student, Kravchenko Sergey Nikolaevich, Doctor of Technical Science, Docent Kemerovo Technological Institute of Food Industry, 47, Bulvar Stroiteley, Kemerovo, 650056, [email protected] PopovAnatoliy Ivanovich, Doctor of Pharmaceutical Science, Professor
Kemerovo State Institute of Agriculture, 5, Markovtseva St., Kemerovo, 650056, [email protected]
Концерн BASF:
«Мы создаем химию в целях устойчивого будущего»
BASF - лидер мировой химической отрасли: The Chemical Company. Портфель предложений концерна включает химикаты, пластмассы, специальные химикаты, средства защиты растений, а также нефть и природный газ. В своей деятельности BASF сочетает экономические успехи, социальную ответственность и бережное отношение к окружающей среде. Высококачественные продукты и системные решения от BASF вносят вклад в сбережение ресурсов планеты, в обеспечение ее жителей здоровым питанием и продовольствием, в улучшение качества жизни. Такой подход отвечает корпоративному девизу концерна: «Мы создаем химию в целях устойчивого будущего». Объем продаж концерна BASF в 2012 г. достиг 72,1 млрд евро, а общее число сотрудников превысило 110 тыс. человек.
По итогам третьего квартала 2013 г. продажи концерна BASF выросли на 1,5 % и составили около 17,7 млрд евро - несмотря на значительное негативное воздействие колебаний обменных курсов валют. Рост был достигнут благодаря увеличению объёмов реализации - в частности, в сегменте нефти и газа.
Прогнозы экспертов BASF относительно глобальных макроэкономи-
ческих показателей в 2013 г. остались неизменными: прирост валового внутреннего продукта - 2,0 %; рост промышленного производства - 2,7 %; рост производства в химической отрасли - 3,1 %; среднегодовой обменный курс евро / долл. США - 1,30; среднегодовая цена сырой нефти - 105 долл. США за баррель.
Помимо приобретений и инвестиций, ориентированных на инновации, концерн BASF продолжает реструктуризацию своего портфеля предложений. При этом особое внимание уделяется сегменту специальных продуктов, в котором показатели прибыльности по некоторым стандартным наименованиям продукции не отвечают предъявляемым требованиям. Как уже сообщалось, в подразделении пигментов принимаются меры по повышению конкурентоспособности и более полному удовлетворению потребностей заказчиков. Концерн BASF сохраняет свои лидирующие позиции в данном сегменте рынка и продолжает осуществлять инвестиции - как в производственную сеть, так и в научные исследования и разработки.
В сегменте химикатов объёмы продаж уменьшились на 8 % по сравнению с третьим кварталом 2012 г., и
составили 4,2 млрд евро. На показателях продаж негативно сказалось снижение цен, особенно в подразделении мономеров. Наряду с неблагоприятной динамикой курсов валют, во всех подразделениях было отмечено падение объёмов реализации.
В сегменте специальных продуктов было отмечено увеличение объёмов продаж. Итоговый показатель (3,9 млрд евро) лишь немного уступает уровню прошлогоднего III квартала -вследствие негативной динамики колебаний обменных курсов валют.
Продажи в сегменте функциональных материалов и решений выросли до 4,4 млрд евро (плюс 3 % к предыдущему третьему кварталу). Подразделения катализаторов и специальных материалов достигли улучшения показателей за счёт увеличения объёмов реализации, тогда как в подразделениях покрытий и строительной химии было зафиксировано снижение продаж (главным образом, из-за негативных валютных эффектов).
Неблагоприятная динамика валютных курсов не помешала увеличению продаж в сегменте решений для сельского хозяйства - вновь, как и годом ранее, они превысили отметку в 1 млрд евро.
