Требования к созданию технологии переработки рябины обыкновенной в пищевые добавки Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

ИНДУСТРИЯ ИНГРЕДИЕНТОВ

DOI: 10.24411/9999-008A-2020-10002 УДК 663.05: 635.077: 66.081.63

Кудряшов В.Л., канд. техн. наук, ст. науч. сотр. Соколова Е.Н., канд. биол. наук Фурсова Н.А. зав. лабораторией E-mail: vera_vikir@mail.ru

ВНИИПБТ - филиал ФГБНУ «ФИЦ питания и биотехнологий»

Требования к созданию технологии переработки рябины обыкновенной в пищевые добавки

Аннотация. Описаны высокоурожайные сорта и содержание биологически активных веществ в рябине обыкновенной. Приведен анализ существующих методов переработки рябины в пищевые добавки и их использование. Разработаны технология производства из рябины пищевых добавок с применением мебранных процессов.

Ключевые слова: рябина обыкновенная, ферменты, баромембранные процессы, пищевые добавки.

Abstract. High-yielding varieties and the content of biologically active substances in mountain ash are described. The analysis of existing methods of processing mountain ash into food additives and their use is given. The technology of Rowan production of food additives using membrane processes has been developed. Keywords: mountain ash, enzymes, baromembrane processes, food additives.

Нутрициология требует от состава продуктов питания не только необходимой калорийности, но и присутствия в них необходимых для человека биологически активных веществ (БАВ): белка, углеводов, пищевых волокон (ПВ), витаминов, органических кислот, микро - и макроэлементов и др. ценных нутриентов. Значительная их часть содержится в плодово-ягодном сырье, в том числе в рябине обыкновенной (БогЬиз аисирапа Ц 1753).

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ

И БИОЛОГИЧЕСКИЕ

СВОЙСТВА

Рябина обыкновенная семейства розовых - древняя плодовая культура, одно из самых известных и любимых на Руси растений.

Этот род характерен для умеренной полосы. Морозостойкость, теневыносливость, устойчивость как к повышенному так и пониженному увлажнению почвы - характерные свойства рябины. Уникальность рябины в том, что она является важным источником сразу многих БАВ, что раскрывается в табл.1.

В составе рябины присутствуют

также витамины, мг/100г: А - 1,5, С - 90, Е - 1,4, а также пищевые ингредиенты, белки - 1,4, жиры - 0,2, углеводы - 8,9, ПВ - 5,4, крахмал - 0,4. Калорийность -50 кКал/100г плодов.

Плоды рябины имеют горький привкус, обусловленный моно-гликозидом парасорбиновой кислоты содержащейся в количестве 0,8 %.

Листья рябины содержат 200 мг % витамина С и флавоно-лы (астрагалин, гиперозид, кемп-ферол-3софорозид, кверцетин-3-софорозид, изокверцитрин). В семенах содержится 22% жирного масла и небольшое количество гликозида амигдалина. В цветках обнаружены кверцитрин и спире-озид. В коре найдены дубильные вещества.

Примечание: по содержанию Р-активных веществ и количеству свободных аминокислот рябина стоит на первом месте среди плодово-ягодных культур. При этом витамина С в зрелой рябине гораздо больше, чем в лимоне, а провитамина А больше, чем в моркови.

Витамин С в плодах рябины обыкновенной, увеличивает со-

противляемость организма к инфекции, прочность кровеносных сосудов. Витамин Р нормализует проницаемость стенок сосудов, обмен холестерина. Ка-ротиноиды являются предшественником витамина А стимулируют рост организма, регулирует обменные процессы. Наряду с аскорбиновой кислотой, ка-ротиноидами и Р-активнми веществами в плодах рябины также находятся витамины В1, В4, В6 и РР обладающие антиоксидантной активностью.

В плодах рябины сорта Сорбинка выявлено высокоесодержаниехолина (провитамина В4) - 449,0 мг/100г, что способствует поддержанию здорового состояния печени. Холин требуется нервной системе для защиты нервных клеток от повреждений, участия в передаче нервных возбуждений и является важнейшим строительным элементом мозга и нервной системы.

Плоды рябины обыкновенной признаны лекарственным сырьем (см. Государственная Фармакопея. Том 2. стр. 413-414. Рябины плоды).

ПРИМЕНЕНИЕ В ПИЩЕВОЙ

ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Издавна плоды рябины широко применялись населением в сушенном и моченом виде, а также для изготовления варенья, повидла, пастилы, компота, уксуса, кваса и др.

№1 февраль 2020

Пищевая Индустрия

Таблица 1

Физико-химические и биологические свойства рябины

Показатели, ед.измерения Сорбинка Бусинка Рубиновая Титан

Назначение Универсальная Универсальная Универсальная Универсальная

Сахара, % 8,9 6,8 8,8 8,4

Титруемая кислотность, % 2,09 1,85 1,13 1,29

Лимонная кислота, г/л 0,29 0,4 0,25 0,16

й - изолимонная кислота, мг/л 78,1 89,5 28,1 23,0

Лимонная/й-изолимонная 4,7 4,5 8,9 7,0

1,- яблочная кислота, г/л 15,5 18,9 8,7 10,2

й-сорбит, г/л 31,5 18,7 30,6 25,3

Растворимый пектин,% 0,16 0,26 0,33 0,23

Протопектин, % 0,21 0,36 0,26 0,21

Сумма,% 0,37 0,62 0,59 0,44

Протопектин, % от суммы 56,8 58,1 37,7 47,7

Мас. доля сырой клетчатки, % 1,47 1,41 1,83 2,00

Аскорбиновая кислота, мг/100г 53,7 57,8 21,4 22,0

Сумма каратиноидов, мг/100г 3,52 5,57 2,54 4,49

Катехины, мг/100г 68 36 350 270

Антоцианы, мг/100г 12,1 9,9 61,6 105,6

Флаванолы, мг/100г 170,3 26,2 65,5 58,9

Р-активные вещества, мг/100г 250,4 72,1 477,1 434,5

Хлоргеновая кислота, мг/100г 120 95 184 185

Антиоксидантная активность по дегидрокверцетину, мг % 160,9 120,6 114,0 145,1

Витамин В1 (тиамин), мг/кг 0,11 0,019

Витамин В2(рибофлавин), мг/кг менее 0,001 - - менее 0,001

Витамин В6 (пиридокин), мг/100г 0,01 - - 0,009

Витамин РР (ниацин) мг/100г 0,67 - - 0,78

Провитамин В4 (холин) мг/100г 449,0 - - 23,0

Растворимые сухие вещества 22,0 14,0 18,0 18,5

Интерес к рябине как источнику сырья для кондитерской и хлебопекарной промышленности растет. Например, на 11,8, 17 и 8,8 % увеличивают сжимаемость мякиша, удельный объем и пористость пшеничного хлеба и на 13, 17,9 и 6,4 % у сдобной булочки, соответственно. Кроме того, повышается их пищевая ценность (в разы увеличивается содержание витаминов С, А и РР, а так же ПВ на 63,4 %). Кроме того, внесение этой добавки способствует укреплению клейковины пшеничной муки и ускорению процессов брожения. НИР проведенные в ОрелГИЭТ показали эффективность использования порошка ря-

бины при производстве сахарного печенья, являющемся строительным материалом мозга и нервной системы.

В работе [3] за основу принята рецептура батона «Простой» и порошок рябины обыкновенной. Основным фактором является то, что объем, пористость, и формо-устойчивость изделий в дозировке 3 % к массе муки пшеничной первого сорта по сравнению с контролем возрастает на 20 %, 1,8 % и 16,4 % соответственно, а удельная плотность уменьшается на 12 %, что повышает степень усвояемости продукции. Доказано, что на поверхности контрольных булочных изделий видимый ми-

целий плесени появляется на 7-е сутки хранения, а анализируемые образцы способствуют замедлению образования плесени на двое суток. В результате применения порошка рябины в изделии повышается их кислотность, и это приводит к снижению интенсивности развития картофельной болезни, а наличие сорбиновой и бензойной кислот приводит к тому, что изделие начинает плесневеть на 10-е сутки [3].

В этом же издании разработана Мацейчик И.В. (Т.2. стр. 33-35) с помощью программы МаНаЬ рецептура бисквитов с использованием продуктов переработки рябины и овсяных хлопьев (содержащих ПВ, р-каротин, витамин С и антиоксиданты)лечебно-профилактическай добавки.

Здесь же описана К.Н. Нициев-ской (патент Ш № 2623635) технология получения полуфабрикатов из смеси рябины обыкновенной с водой не менее 55% обработанной в механоакустическом гомогенизаторе с интенсивностью воздействия 100...500 Вт/кг на этот продукт. Затем эта смесь упаковывается [3, - Т.2, - Стр. 95-96]. Ее можно использовать как полуфабрикат плодово-ягодного пюре, джемов, конфитюров, желе, варенья, нектаров или неосветленных соков для детского, геродиетическо-го и диетического питания.

В работе [4] антиоксидантная активность образца ржано-пше-ничного хлеба «Столичный», полученного промышленным способом составляет 28 мг/100 г. Образца ржано-пшеничного хлеба, приготовленного на заквасках по инновационной технологии -31 мг/100 г, новых образцов ржано-пшеничного хлеба с добавлением 3.6% порошка рябины обыкновенной - от 34 до 39 мг/100 г.

Полученные исследования образцов хлеба по антиоксидантной активности позволяют отнести весь ржано-пшеничный хлеб к функциональным продуктам, а новый хлеб на заквасках и с добавлением овощных или фруктовых добавок к продуктом с более высокими функциональными свойствами [4].

Для обогащения сливочного масла БАВами, а также для увеличения сроков его хранения, был

ИНДУСТРИЯ ИНГРЕДИЕНТОВ

получен рябиновый концентрат экстракцией плодов 75%-м этанолом. Введение 1,3 % рябинового концентрата в сливочное масло позволило получить продукт, обогащенный БАВ-ами с повышенной активностью к окислению и продолжительностью хранения.

Сливочное масло, обогащенное БАД различных видов, состава и свойств, вкусового букета, занимают важную нишу среди продуктов питания различного целевого назначения, а расширение его ассортимента будетспособствовать росту спроса [5].

Большую эффективность и перспективу использования имеют добавки из рябины для обогащения БАВами кисломолочных напитков (в том числе из молочной сыворотки), сливочного масла, спреда, творога, мягких кислотно-сычужных и плавленных сыров, муссов и др. продуктов молочной промышленности [6]. Доказано, что использование рябинового сока в производстве мороженого позволяет осуществлять импортозамеще-ние дорогостоящих импортных наполнителей, красителей и ароматизаторов, а также повышать его пищевую ценность.

Применение рябины целесообразно при производстве пельменей, фарша, сырокопченых колбас, мясных полупродуктах под маринадом [7] и др. продуктов из мяса.

Наибольшее же количество исследований относится к производству безалкогольных и алкогольных напитков: соков, нектаров, киселей, настоев, морсов, ликероводочных изделий(например, настоек сладких«Рябиновая на коньяке» и «Букет Башкирии») [8].

В рябинесодержатся нетолько БАВ, но и 8 % сбраживаемых сахаров. Отсюда в последнее время появились НИР по производству из нее вин с высокой биологической ценностью [8]. Анализ показывает - по-видимому, сок рябины целесообразно (из-за горечи) использовать при производстве крафтового витаминизированного пива.

Разработана технологическая схема получения жирного масла методом репрессования. Навеска сырья замачивается подогретым

до 60оС подсолнечным маслом и настаивается 30 мин, после чего подвергается прессованию при Р = 10.. .12 МПа. Отпрессованным извлечением замачивается новая порция сырья, настаивается, отпрессовывается. Полученным извлечением замачивается следующая порция сырья и т.д. до получения готовой продукции. Полученные практические данные показали, что процесс репрессо-вания подчиняется строгой закономерности, представленной уравнением:

x = cd / a + Ь,

где

х - количество каротиноидов в готовом продукте (мг);

с - количество каротиноидов в исходном сырье (мг);

с1 - количество опрессованного извлечения (л);

а - количество жирного масла в сырье (л);

Ь - количество экстрагента (подсолнечное масло, л).

В соответствии с этим предлагаемый способ позволяет получить целевой продукт за 3-5 реп рессова ний. С пособ позволяет наиболее полно извлечь липо-фильную фракцию из плодов рябины обыкновенной и получить масло с высоким содержанием каротиноидов [9]. Жирное масло плодов рябины обыкновенной отличается высоким содержанием олеиновой (около 30%) и лино-левой кислот (более 50%).

В плодах рябины обыкновенной много витаминов Р - до 777 мг/100г. Около 2% их составляют флавоноиды: кверцетин, ме-ратин, рутин, кверцетрин, гипе-розид, 3-галактозид цианидина, 3,5-диглюкозид цианидина, лей-коцианидин, катехины. Пищевые продукты с добавкой фенольных соединений предназначаются для регионов с неблагоприятной экологической обстановкой - повышенная радиоактивность, загрязненность промышленными отходами, а также экстремальные климатические условия.

Плоды рябины используют для изготовления начинки для конфет, мармелада, желе, вин, настойки, в пивоварении. Для приготовления пастилы, мармелада и желе важнейшим условием является повышенное содержание в пло-

дах пектиновых веществ. Для сухофруктов нужна рябина с повышенным накоплением СВ, а для соков и других напитков предпочтительны сорта рябины с невысоким их содержанием. Есть технологии, позволяющие использовать рябину как сырье для выделения пектиновых веществ, сорбита и каротиноидов, что также подразумевает поиск форм и сортов с повышенным их содержанием.

При использовании экстракта на 95% подкисленном этаноле проявилось достоверное торможение роста первичной опухоли и метастазов. В периферической крови мышей получавших экстракт на 40% этаноле количество тромбоцитов оказалось сниженным, а при использовании в схеме химиотерапии - уменьшилось и количество моноцитов. В противоположность этому при использовании экстракта на 95 % подкисленном этаноле у животных повышались показатели красной крови и количество моноцитов: уменьшалась также выраженность тромбоцитопении вызванной введением циклофос-фана.

Наиболее эффективным в схеме химиотерапии опухолей ци-клофосфаном является экстракт плодов рябины обыкновенной на 95% подкисленном этаноле обогащенный антоцианами. Целесообразно дальнейшее исследование экстракта плодов рябины обыкновенной полученного на 95% подкисленном этаноле в качестве средства для повышения эффективности химиотерапии опухолей [10]. Экстракт из жома рябины проявлял выраженные атиоксидантные и мембранопротекторные свойства при внутрижелудочном введении крысам с экспериментальным СС14 - гепатитом. По параметрам антиоксидантной активности экстракт не уступал препарату «Легалон».

Продолжаются работы по получению новых адаптивных и перспективных сортов рябины, обладающих ценными хозяйственными, технологическими, органолептическими и биохимическими характеристиками. Важно, что отсутствие терпкости и горечи с успехом до-

№1 февраль 2020

Пищевая Индустрия

стигается при внутривидовой и межсортовой гибридизации (Перфилова О.В.)

Новые сорта рябины обыкновенной без терпкости и горечи: Вефед, Солнечная, Сорбин-ка, Бусинка, Титан, Рубиновая, Сказочная, Невежинская создаются сегодня во ВНИИГ и СПР им. И.В. Мичурина.

Первой стадией процесса получения экстрактов является стадия экстрагирования. Экспериментально исследован процесс извлечения целевых компонентов из плодов рябины обыкновенной и определены влияющие на процесс факторы при которых достигается высокое качество получаемого водного экстракта и высокая степень извлечения растворимых веществ. Экспериментально обоснована продолжительность процесса экстрагирования - 60 мин, температура процесса - 60оС, установлена зависимость изменения эффективности процесса экстрагирования от размера частиц - 1.2 мм и внешнего воздействия - чем выше частота тем экстракция лучше [11].

Наиболее существенное увеличение выхода экстракта наблюдаются при обработке рябины ферментными препаратами [8, 12]. С целью повышения выхода сока из ягод замороженной рябины рекомендуется применение мультиэнзимных композиций, состоящих из препаратов целлюлолитического действия Рапидаза - Ц - 80Л и Ламинекс супер для обработки мезги. МЭК 3, состоящий из указанных препаратов, вследствие содержания в своем составе пектиназы, гемицеллюлазы, аробиназы, пен-тозаназы, глюколазы, целлюлазы, позволяли вследствие гидролиза некрахмалистых полисахаридов увеличить отдачу сока и углеводов ягод рябины. Применение МЭК З позволяет повысить объем сока на 11,5%, а содержание извлеченных из ягод СВ - в 2 раза [12].

Далее экстракт должен проходить стадии очистки и концентрирования, предпочтительно с помощью баромембранных процессов: ультрафильтрации, на-нофильтрации и обратного осмоса. На заключительной стадии

экстракт должен выпариваться под вакуумом или высушиваться.

Реализовать технологию можно на отечественном оборудовании. Прежде всего на отечественных мембранах, мембранных элементах и установках серийно выпускаемых ЗАО «НТЦ Влади-пор», ООО «Керамикфильтр»,

АО «РМ Нанотех», ООО «Гидро-тех» и др.

Сотрудники лаборатории мембранной технологии и др. подразделений ВНИИПБТ осуществят авторский надзор за разработкой и освоением технологий с применением баромембранных процессов.

Работа выполнена в рамках Программы Фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2019 - 2021 годы (тема № 0529-2019-0066).

Уважаемая Елена Михайловна! От лица читателей журнала, членов

редакционно-экспертного сове™ааи™м

лектива редакции сердечно поздравляем В™заслуженным избранием в члыы-крреспонденты РоссийскоИ анемии наук! Это новый этап признания науч-нным сообществом Ваших достижений Ваш высокий профессионализм и работоспособность, неиссякаемая энергия и искренняя любовь к своемуделу являй Ются залогом успешной и эффективной деятельности.

Желаем вам дальнейшш научных достижений и открытий на благо России, реализации намеченных планов!

СЕРБА Елена Михайловна, заместитель директора по научной работе Всероссийский научно-исследовательский институт пищевой биотехнологии - филиал ФГБУН Федерального исследовательского центра питания, биотехнологии и безопасности пищи (г. Москва), доктор биологических наук, профессор РАН

Стрельцина С.А. Питательные и биологически активные вещества плодов рябины (БогЬиэ 1_.) в условиях северо-западной зоны садоводства России // Аграрная Россия. - 2010. - №3.

- С.10-17.

2. Елисеева Е.Г. Комплексная оценка потребительских свойств селекционных сортов рябины обыкновенной // Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов. - 2012.

- №3. - С. 69-76.

3. Гусева Т.И. Обогащение хлебобулочных изделий растительным сырьем // ПИЩА. ЭКОЛОГИЯ. КАЧЕСТВО. Сб. матер. ХУ1 междунар. науч.-прак. конф. (Барнаул. 24-26 июня 2019). - 2019.

- Т.1. - С. 225-228.

4. Парусова Н.В. Рецептуры и технологии обогащения ржано-пшеничного хлеба природными антиоксидантами // Вестн. Мичуринского ГАУ - 2015. - №4. - С. 86-90.

5. Ильипова С.А. и др, Применение биологически активных добавок в молочной промышленности // Изв. Вузов, Пищевая пром-сть.- 2008. - № 5-6. - С. 17-20.

6. Меркулова А.А. и др. Разработка и оценка качественных показателей молочного мусса с использованием наполнителя - рябины обыкновенной // Аграрный научный журнал. -2018. - № 5. - С 50-56.

7. Волхонская М.С. Технологическая схема производства мясных полуфабрикатов под маринадом на основе плодов рябины обыкновенной // Современная наука и инновации.

- 2017. - №2. - С 134-140.

8. Воробьева Е.В. и др. Влияние ферментативной обработкина на процесс производства спиртованных морсов из сушеного сырья // Хранение и переработка сельхозсырья. -2018. - №2. - С. 28-33.

9. Чахирова А.А. Технологическая схема получения жирного масла из плодов рябины обыкновенной // Сб. науч. тр. Пятигор. гос. фармац. акад. - 2005. - Вып. 60. - С. 161-163.

10. Исайкина Н.В. и др. Плоды рябины обыкновенной (БогЬиэ аисирапа 1_.) как источник средства для повышения эффективности химиотерапии опухалей // Химия растительного сырья. - 2017. - № 4. - С. 163-173.

11. Мищенко, Е.В. Исследование кинетики процесса экстрагирования растворимых веществ из плодов рябины // Известия ТГУ. - 2014. - №1. - С. 352-359.

12. Черных И.В. Применение комплексных ферментных препаратов для получения сока из рябины садовой // Пиво и напитки. - 2015. - № 3. - С. 26-29.