CC BY
55
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА
УДК 663.052, 664.863
Влияние плодовых уксусов на качество растительных экстрактов
ОА. Соболева, канд. техн. наук; И.Л. Ковалева*
ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности -филиал ФНЦ пищевых систем им. В. М. Горбатова РАН, Москва
Дата поступления в редакцию 23.07.2019 'kovalevail@mail.ru
Дата принятия в печать 25.09.2019 © Соболева ОА, Ковалева И.Л, 2019
Реферат
В работе исследовали возможность применения плодовых уксусов в процессе гидролиза растительного сырья при получении экстрактов. Базовая технология, разработанная в институте, включает в себя водно-спиртовый ферментативный гидролиз. В состав экстрагента входит лимонная кислота с целью создания оптимальной величины рН для действия ферментного комплекса. Кроме того, в экстрагент вносят 3%об. этилового спирта. При отсутствии у производителя возможности использования спирта в процессе производства возникает опасность микробиологической порчи гидролизата. Проведены исследования по замене спирта и лимонной кислоты на натуральные плодовые уксусы. Они позволяют установить необходимый уровень рН и в то же время обладают консервирующим эффектом. Для исследований были выбраны разные типы растительного сырья (травы, корни, листья и цветы), гидролизаты которых нуждаются в коррекции рН. В экстрагент опытных образцов вносили виноградный или яблочный уксус в объеме, необходимом для получения заданной величины рН. Экстрагент контрольных образцов содержал этиловый спирт и лимонную кислоту. Результаты эксперимента показали, что опытные образцы экстрактов имели более высокий показатель массовой концентрации сухих веществ по сравнению с контрольными образцами. Кроме того, они содержали более широкий спектр и более высокое содержание органических кислот. Приготовленные на основе экстрактов путем сгущения в роторно-пленочном испарителе концентраты поликомпонентные для безалкогольных напитков исследовали на содержание микро- и макроэлементов, более высокое содержание которых установлено в опытных образцах. Напитки из концентратов поликомпонентных, при приготовлении которых использовали плодовые уксусы, обладали более насыщенным и богатым ароматом и вкусом, по сравнению с контрольными.
Ключевые слова
гидролиз, микробиологическая стабильность, органическая кислота, плодовый уксус, растительное сырье, экстракт. цитирование
Соболева О.А, Ковалева И.Л. (2019) Влияние плодовых уксусов на качество растительных экстрактов // Пиво и напитки. 2019. № 3. С. 34-37.
The Influence of Fruit Vinegar on the Quality of Plant Extracts
OA. Soboleva, Candidate of Technical Science; I.L. Kovaleva*
All-Russian Scientific Research Institute of Brewing, Beverage and Wine Industry -
Branch of V.M. Gorbatov Federal Research Center for Food Systems of RAS, Moscow
Received: July 23,2019 'kovalevail@mail.ru
Accepted: September 25,2019 © Soboleva OA, Kovaleva I.L, 2019
Abstract
The article is devoted to the study of the possibility of using fruit vinegar in the process of hydrolysis of plant raw materials upon receipt of extracts. The basic technology developed at the institute includes hydroalcoholic enzymatic hydrolysis. The extractant contains citric acid in order to create an optimal pH value for the action of the enzyme complex. The extractant also contribute 3% ethanol. This reduces the technological risk. In the absence of the manufacturer's ability to use alcohol in the production process, there is a danger of microbiological deterioration of the hydrolyzate. Studies have been conducted to replace alcohol and citric acid with natural fruit vinegar. They allow you to set the required pH level and have a preservative effect. For studies were selected different types of plant raw materials (herbs, roots, leaves and flowers). Their hydrolysates need pH correction. Grape or apple vinegar was added to the extractant of the test specimens in an amount necessary to obtain a given pH value. The extractant of the control samples contained ethyl alcohol and citric acid. The results of the experiment showed that the experimental samples of the extracts had a higher mass concentration of dry substances compared with the control samples. They contained a wider spectrum and higher content of organic acids. Polycomponent concentrates for soft drinks based on extracts were prepared by condensing them in a rotary film evaporator. They were investigated for the content of micro and macro elements. The data obtained indicate a higher content in the experimental samples. Drinks from polycomponent concentrates, in the preparation of which fruit vinegars were used, had a richer and richer aroma and taste in comparison with the controls.
Key words
hydrolysis, microbiological stability, organic acid, fruit vinegar, plant raw materials, extract. Citation
Soboleva O.A,Kovaleva I.L. (2019) The Influence of Fruit Vinegar on the Quality of Plant Extracts // Beer and Beverages = Pivo i Napitki. 2019. No. 3. P. 34-37.
ПИВО и НАПИТКИ / BEER and BEVERAGES
3•2019
Разработанная во ВНИИПБиВП технология получения экстрактов из растительного сырья успешно внедрена на предприятиях, перерабатывающих растительное сырье с целью получения концентратов поликомпонентных для безалкогольной промышленности. В основе этой технологии лежит водно-спиртовый ферментативный гидролиз. При этом в состав экстра-гента вносят этиловый спирт в концентрации 3 %об. для активизации
процесса биокатализа и снижения технологического риска при гидролизе растительного сырья [1, 2].
При отсутствии на предприятии возможности применения этилового спирта существует опасность «закисания» гидролизата, этому способствует температура 46...48 °С и продолжительность процесса от 6 до 10 ч.
Микробиологическую стабильность можно обеспечить внесением в состав экстрагента натурального
Таблица 1
Состав органических кислот плодовых уксусов
Органическая кислота Содержание, г/дм
Яблочный уксус Виноградный уксус
Винная - 3,0
Яблочная 5,0 2,8
Молочная Следы 2,1
Янтарная 0,09 0,09
Уксусная 40,0 42,0
Щавелевая 0,07 0,09
Таблица 2
Технологические характеристики сырья
Растительное сырье
Показатель корень солодки трава крапивы лист зеленого чая цветки ромашки
Влажность, % 7,9 7,7 4,3 6,1
Экстрактивность, % 31,6 20,9 46,0 38,9
Соотношение сырье: экстрагент 1:10 1:14 1:10 1:20
Исходный рН гидролизата 6,1 6,9 5,8 5,5
Объем 50%-го раствора лимонной кислоты для установления рН 4,5-5,0, см3/100 см3 гидролизата 0,07 0,07 0,07 0,1
Объем яблочного уксуса, см3/100 см3 гидролизата 1,4 1,7 0,3 0,3
Объем виноградного уксуса, см3/100 см3 гидролизата 1,5 1,7 0,5 0,3
Таблица 3
Технологические характеристики гидролизатов
Растительное Выход гидролизата, % Массовая доля Объем уксуса в экстрагенте, см3/100 см3
сырье сухих веществ в гидролизате, % яблочного виноградного
Корень солодки
Контроль 82,5 2,6 - -
Яблочный уксус 83,0 3,4 0,2 -
Виноградный уксус 85,0 3,0 - 0,84
Трава крапивы
Контроль 79,2 1,5 - -
Яблочный уксус 79,2 2,0 1,0 -
Виноградный уксус 81,4 1,8 - 1,0
Цветки ромашки
Контроль 82,5 1,7 - -
Яблочный уксус 85,0 1,7 0,6 -
Виноградный уксус 82,5 2,0 - 0,36
Лист зеленого чая
Контроль 88,0 4,5 - -
Яблочный уксус 89,0 4,7 0,18 -
Виноградный уксус 87,0 4,5 - 0,18
плодового уксуса, который получают из плодовых выжимок путем сбраживания. Плодовый уксус в своем составе содержит целый комплекс биологически активных веществ, в том числе органических кислот, которые, в свою очередь, обеспечивают консервирующий, антимикробный эффект, придают гидролизату гармоничный вкус, а также обеспечивают оптимальные условия рН для действия ферментного комплекса [3-5].
Проведенные исследования на разных типах растительного сырья подтвердили эту возможность.
В качестве источника пищевых органических кислот были выбраны натуральный яблочный и виноградный уксусы. Состав органических кислот плодовых уксусов представлен в табл. 1.
Для исследования возможности внесения пищевых добавок, содержащих органические кислоты, были выбраны разные типы растительного сырья: трава — крапива двудомная, корни и корневища — солодковый корень, цветы — цветки ромашки аптечной, лист — зеленый чай. Их гидролизаты имеют слабощелочную или слабокислую реакцию, рН этих гидролизатов нуждается в коррекции для достижения оптимума действия применяемого комплекса ферментов.
Органические кислоты вводили в экстрагент в количестве, необходимом для установления в нем величины рН 4,5-5,0, оптимальной для действия комплекса ферментов Экс-трапект Пресс и Целлоксил Брю [1].
В экстрагент контрольного образца вносили лимонную кислоту и этиловый спирт в концентрации 3 %об., в опытные образцы — соответственно яблочный и виноградный уксус. Количество вносимых пищевых добавок определяли по результатам титрования гидролизатов, полученных при опытных экстракциях после определения исходного значения рН. Во всех опытных гидролизатах отмечены высокие значения рН, которые нуждаются в кислотной коррекции до значений 4,5-5,0.
Опытные экстракции проводили при настаивании 10 г каждого вида растительного сырья в течение 2 ч при температуре 48 °С. Технологические характеристики сырья и результаты исследования представлены в табл. 2 и 3.
3•2019
ПИВО и НАПИТКИ / BEER and BEVERAGES
контроль качества"
Таблица 4
Состав органических кислот в гидролизатах
Растительное сырье Содержание органических кислот, г/дм3
щавелевая винная молочная лимонная яблочная янтарная уксусная
Корень солодки
Контроль 0,08 - 0,6 1,3 - - -
Яблочный уксус 0,03 - - 1,0 0,8 - 0,30
Виноградный уксус 0,03 0,7 0,6 1,0 0,5 0,3 0,36
Трава крапивы
Контроль 7,4 - - 3,3 - - 0,24
Яблочный уксус 6,8 - 0,2 2,7 2,1 - 0,36
Виноградный уксус 6,7 1,1 1,6 2,9 0,6 - 0,3
Цветки ромашки
Контроль 0,5 - 0,2 1,9 0,4 3,7 <0,01
Яблочный уксус 0,5 - 0,2 1,4 0,8 3,2 0,36
Виноградный уксус 0,6 0,9 0,4 1,5 0,5 3,5 0,24
Лист зеленого чая
Контроль 0,2 - 2,0 2,6 0,6 0,7 -
Яблочный уксус 0,2 - 2,0 2,0 0,6 1,7 0,42
Виноградный уксус 0,3 0,9 1,3 2,1 0,6 1,7 0,3
Таблица 5
Растительное сырье Состав сахаров в гидролизатах Содержание сахаров, г/дм3 фруктоза глюкоза сахароза
Корень солодки
Контроль 1,7 2,1 0,2
Яблочный уксус 1,8 2,0 -
Виноградный уксус 1,8 2,1 0,4
Трава крапивы
Контроль - - 0,2
Яблочный уксус - 0,3 0,1
Виноградный уксус - 0,2 0,2
Цветки ромашки
Контроль 1,4 0,9 -
Яблочный уксус 1,1 0,8 -
Виноградный уксус 1,2 0,9 -
Лист зеленого чая
Контроль 4,1 0,7 9,5
Яблочный уксус 3,7 0,7 9,4
Виноградный уксус 2,3 0,5 9,4
В опытных образцах выход ги-дролизата был выше. Кроме того, опытные образцы гидролизатов характеризовались более высоким содержанием сухих веществ, что указывает на более полную экстракцию. Все гидролизаты были прозрачные, обладали чистым, характерным для каждого сырья вкусом и ароматом. Полученные гидролизаты подвергали инактивации ферментов путем нагревания до 80 °С и выдержке при
этой температуре в течение 20 мин, а затем охлаждали до 20 °С. После проведенной инактивации ферментов и выдержки полученных экстрактов при 20 °С в течение 5 сут с целью ассимиляции и частичного осветления определяли содержание в них органических кислот и сахаров (табл. 4 и 5).
Как видно, состав органических кислот в опытных образцах шире и содержание их в основном выше, чем в контрольных образцах.
В полученных опытных образцах экстрактов микробиологические показатели находились на уровне контрольных образцов и соответствовали требованиям технического регламента Таможенного союза «О безопасности пищевой продукции» ТР ТС 021/2011.
Из отдельных экстрактов всех четырех наименований сырья были образованы смеси, а именно:
• из всех контрольных образцов;
• из всех образцов с добавлением в экстрагент яблочного уксуса;
• из всех образцов с добавлением в экстрагент виноградного уксуса. Из каждой смеси экстрактов
были приготовлены концентраты поликомпонентные (КПК) путем сгущения в роторно-пленочном испарителе при температуре 45 °С. Предварительно для установления концентрации сухих веществ в смеси экстрактов не менее 8 г/100 см3 в них вносили углеводную добавку. В данном случае в качестве этой добавки использовали сахар [1].
В образцах концентратов (КПК) определяли микро- и макроэлементы (табл. 6).
Все образцы КПК, как контрольный, так и опытные, богаты микро-и макроэлементами. При этом КПК из экстрактов, полученных с применением плодовых уксусов, по ко-
ПИВО и НАПИТКИ / BEER and BEVERAGES
3•2019
Таблица 6
Содержание микро- и макроэлементов в образцах концентратов поликомпонентных
Содержание, мг/кг
Микро-и макроэлементы Концентрат поликомпонентный (КПК)
контроль с яблочным уксусом с виноградным уксусом
Литий 2,41 12,12 2,35
Калий 4763,0 5455,0 4812,0
Натрий 1480,0 1078,0 1206,0
Стронций 1,12 0,6 3,8
Кальций 530,0 1030,0 720,0
Магний 552,0 693,0 541,0
Хром 1,6 0,8 1,2
Медь 2,43 5,52 2,57
Марганец 11,2 13,4 20,0
Железо 4,14 2,1 3,15
Никель 0,5 0,4 0,5
Кобальт 0,2 0,1 0,2
Свинец <0,1 <0,1 <0,1
Кадмий <0,01 <0,01 <0,01
Селен <0,005 <0,005 <0,005
Серебро <0,005 <0,005 <0,005
Цинк 14,7 13,0 9,5
Кремний 456,0 539,9 452,7
Фосфор 431,4 588,2 686,3
личественному содержанию многих микро- и макроэлементов превосходят опытный образец.
Таким образом, применение натуральных плодовых уксусов при получении экстрактов из растительного сырья с целью установления оптимальной для действия ферментов величины рН позволяет достичь микробиологической стабильности в процессе экстракции, а также обогатить конечный продукт натуральными органическими кислотами [6].
Из всех полученных концентратов поликомпонентных были приготовлены безалкогольные напитки. При этом напитки, для которых в процессе приготовления экстрактов применяли плодовые уксусы, обладали более насыщенным и богатым ароматом и вкусом, по сравнению с контрольным напитком.
ЛИТЕРАТУРА
1. Патент РФ № 2283602, МПК А23L 2/385,
А23L 1/28 (2006.01) Способ производства
экстракта и концентрата поликомпонентного из него / Филонова Г. Л., Литвинова Е.А., Коновалов Н. Т., Оганесянц Л. А., Ковалева И. Л.; заявитель и патентообладатель ГУ ВНИИПБиВП, Коновалов Н. Т. -2004138481/13, заявл. 10.06.2006, опубл. 29.09.2006. - Бюл. № 26. - 5 с.
2. Коничев, А. С. Традиционные и современные методы экстракции биологически активных веществ из растительного сырья: перспективы, достоинства, недостатки / А. С. Коничев, П. В. Баурин, Н. Н. Федоровский [и др.] // Вестник МГОУ. Серия «Естественные науки». — 2011. — № 3. — С. 49-54.
3. Колос, А. Виды уксуса и особенности применения [Электронный ресурс] / А. Колос. — Режим доступа: https:// prostoloca.ru/vidy-uksusa-i-osobennosti-рптешешуа/.
4. Сарафанова, Л.А. Применение пищевых добавок в индустрии напитков / Л.А. Сарафанова. — СПб.: Профессия, 2007. — 239 с.
5. Егорова, З. Е. Органические кислоты [Электронный ресурс] / З. Е. Егорова. — Режим доступа: https://belstu. by/Portals/0/
userfiles/66/eumk/.../organicheskie-kisloti/.
6. Борило, Г. А. Эффективность использования уксусной и лимонной кислот и пищевой соды для консервации водных экстрактов растений водного гиацинта / Г. А. Борило, В. А. Сибагатов, С. Ю. Семенов [и др.] // Вестник Томского государственного университета. Биология. — 2010. — № 1 (9). — С. 111-117.
REFERENCES
1. Filonova GL, Litvinova EA, KonovalovNT, Oga-nesyanc LA, Kovaleva IL. Sposob proizvodst-va ekstrakta i koncentrata polikomponent-nogo iz nego [Method for the production of extract and multicomponent concentrate from it]. Patent RF 2283602. 2006. (In Russ.)
2. KonichevAS, Baurin PV, FedorovskijNN, [et al.] Tradicionnye i sovremennye metody ekstrakcii biologicheski aktivnyh vesh-chestv iz rastitel'nogo syr'ya: perspektivy, dostoinstva, nedostatki [Traditional and modern methods of extraction of biologically active substances from plant materials: prospects, advantages, disadvantages]. Vestnik MGOU. Seriya «Estestvennye nau-ki» [Bulletin of MGOU. Series «Natural Sciences»], 2011, no. 3, pp. 49-54. (In Russ.)
3. Kolos A. Vidy uksusa i osobennosti prime-neniya [Types of vinegar and features of application] [Elektronnyj resurs]: https:// prostoloca.ru/vidy-uksusa-i-osobennosti-primeneniya/. (In Russ.)
4. Sarafanova LA. Primenenie pishchevyh do-bavok v industrii napitkov [The use of food additives in the beverage industry]. Saint Petersburg: Professiya Publ., 2007. — 239 p. (In Russ.)
5. Egorova ZE. Organicheskie kisloty [Organic acids] [Elektronnyj resurs]: https:// belstu.by/Portals/0/userfiles/66/eumk/.../ organicheskie-kisloti/. (In Russ.)
6. Borilo GA, Sibagatov VA, Semenov SYu, [et al.] Effektivnost' ispol'zovaniya uksusnoj i limonnoj kislot i pishchevoj sody dlya kon-servacii vodnyh ekstraktov rastenij vodnogo giacinta [The effectiveness of the use of acetic and citric acids and baking soda for the conservation of aqueous extracts of plants of water hyacinth]. Vestnik Tomskogo gosu-darstvennogo universiteta. Biologiya [Bulletin of Tomsk State University. Biology], 2010, no. 1 (9), pp. 111-117. (In Russ.) <S
Авторы
Соболева Ольга Александровна, канд. техн. наук; Ковалева Ирина Львовна
ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности - филиал ФНЦ пищевых систем им. В. М. Горбатова РАН, 119021, Россия, Москва, ул. Россолимо, д. 7, olgasoboleva@bk.ru, kovalevail@mail.ru
Authors
Olga A. Soboleva, Candidate of Technical Science; Irina L. Kovaleva
All-Russian Scientific Research Institute of Brewing, Beverage
and Wine Industry - Branch of V.M. Gorbatov Federal Research Center for
Food Systems of RAS,
7 Rossolimo Str., Moscow, 119201, Russia,
olgasoboleva@bk.ru, kovalevail@mail.ru
3•2019
ПИВО и НАПИТКИ / BEER and BEVERAGES
