Оценка биологически активных веществ сухого экстракта шиповника

УДК: 664:634.19

Оценка биологически активных веществ сухого экстракта шиповника

Г. Н. Дубцова, д-р техн. наук, профессор; И.У. Кусова, канд. техн. наук; И. К. Куницына, магистрант

Московский государственный университет пищевых производств

Забота потребителей о своем здоровье стимулирует развитие производства функциональных пищевых продуктов. Современные высокоэффективные технологии позволяют создавать продукты питания с высокими потребительскими характеристиками, отвечающие не только всем требованиям безопасности, но и позволяющие создавать продукты функционального назначения с заданными свойствами и обогащенными незаменимыми макро-и микронутриентами.

Одним из направлений развития инновационных пищевых технологий является расширение производства продуктов питания, обогащенных биологически активными компонентами, способных положительно влиять на физиологические процессы в организме человека, повышать способность защитных систем организма, адекватно отвечать на неблагоприятные воздействия окружающей среды и снижать риск развития алиментарно-зависимых заболеваний [1, 2, 3].

Расширять ассортимент таких пищевых продуктов целесообразно за счет включения в рецептуры традиционных продуктов плодово-ягодного сырья и продуктов его переработки, содержащих комплекс ценных природных компонентов, натуральных красителей и консервантов, что позволит повысить пищевую ценность, придать антиоксидантные свойства и получить продукцию с более высокими органолептическими свойствами и увеличенным сроком годности [4, 5, 6].

Особый интерес в качестве обогащающих добавок представляют продукты переработки плодов, в том числе шиповника.

Шиповник является одной из перспективных культур, поскольку его плоды обладают не только великолепными вкусовыми свойствами, но и чрезвычайно богаты биологически активными веществами

(БАВ). Свежие и высушенные плоды шиповника используют для производства витаминизированных соков, пюре, поливитаминных концентратов в форме отваров, экстрактов, сиропов, драже. Из семян плодов шиповника получают масло шиповника. Поскольку плоды шиповника, кроме аскорбиновой кислоты (витамин С), богаты и другими БАВ (флавонои-дами, каротиноидами, фенольными и другими соединениями), используя разнообразные способы их переработки, можно получить широкий ассортимент пищевого сырья, в том числе растительные порошки и сухие экстракты, применение которых позволит обогатить пищевые продукты макро- и микронутриентами.

В настоящее время на российском рынке разные компании предлагают сухие экстракты, полученные из разнообразного плодово-ягодного сырья. Экстракция является распространенным способом получения стабилизированных форм биологически активных веществ, извлеченных из растений [7].

Экстракты - концентрированные продукты извлечения из растительного природного сырья, в котором растворитель удален. На содержание БАВ в сухих экстрактах оказывают влияние различные факторы. Экстракты из плодово-ягодного сырья получают, используя растворитель, который затем отгоняют и продукт высушивают. Параметры каждого этапа процесса получения сухих экстрактов оказывают влияние на качество конечного продукта.

На процесс экстрагирования БАВ из растительного сырья оказывает влияние следующие факторы:

- природа экстрагента;

- продолжительность предварительного настаивания сырья;

- концентрация этилового спирта в экстрагенте;

- продолжительность экстрагирования;

- температура экстрагирования;

- соотношение массы сырья к объему экстрагента и др.

В зависимости от используемого растворителя, экстракты классифицируют как водные, спиртовые, водно-спиртовые и масляные.

К сухим экстрактам относят концентрированные вытяжки из растительного сырья, порошкообразной консистенции с содержанием влаги не более 5%. Для наиболее полного извлечения экстрактивных веществ и флавоноидов используют водно-спиртовые смеси с содержанием спирта от 50 до 70% [7].

Важным при экстрагировании является соотношение массы растительного сырья к объему экстрагента. Обычно при проведении водно-спиртовой экстракции это соотношение составляет от 1:5 (7) объемных частей экстрагента до 1:10 (12). Необходимо также учитывать метод проведения экстрагирования БАВ.

Обычно производители сухих экстрактов в сопроводительной документации на продукт не указывают концентрацию спирта в растворителе для экстракции, а дают только соотношение массы сырья и экстрагента.

Для подтверждения целесообразности использования сухого экстракта шиповника в качестве обогащающей добавки в производстве продуктов питания необходимо знать его химический состав.

Изучали химический состав сухого экстракта шиповника, используемого в качестве обогащающей добавки в производстве продуктов питания.

Объектами исследования были три образца сухого экстракта шиповника, полученные при различных условиях от разных производителей. Образец № 1 получен экстрагированием 50% спиртом из измельченных плодов шиповника Rosa cinnamomea (шиповник коричный) при соотношении экстрагента и массы сырья: 10:1. Образцы 2 и 3 получены экстрагированием из плодов шиповника Rosa canina L. (шиповник собачий) при разном соотношении экстрагента и массы сырья: 10:1 и 4:1.

Сухие экстрагенты шиповника оценивали по содержанию флавонои-дов, так как они являются преобладающими из БАВ плодов шиповника (табл. 1).

Сравнительная оценка образцов сухих экстрагентов шиповника показала, что наибольшее количество флавоноидов содержит препарат, полученный экстракцией водно-спиртовой смеси с содержанием этилового спирта 50%. При сравнении образцов № 2 и 3, различающихся объемным соотношением исходного

TOPICAL GUIDELINES FOR THE DEVELOPMENT OF THE FOOD INGREDIENTS MARKET

Таблица 1

Содержание флавоноидов в сухих экстрактах шиповника

№ образца Образец Флавоноиды, в пересчете на рутин, мг/100 г

1 Сухой экстракт из плодов щиповника (экстра-гент - 50% этиловый спирт) 1916

2 Сухой экстракт из плодов шиповника (экстракционное соотношение 10:1) 1483

3 Сухой экстракт из плодов шиповника (экстракционное соотношение 4:1) 1058

Таблица 2

Органолептические показатели сухого экстракта шиповника

Показатель Характеристика

Внешний вид Мелкодисперсный порошок

Цвет Коричневый

Вкус и запах Характерный, без посторонних запаха и привкуса

Размер частиц 100% с размером 80 меш

материала и экстрагента, количество флавоноидов в них отличается на 28,6 %. Полученные результаты показали, что условия экстрагирования оказывают существенное влияние на содержание БАВ в экстрактах. На содержание БАВ также оказывает влияние вид шиповника и условия произрастания.

Для применения сухого экстракта шиповника в качестве обогащающей добавки в производстве функциональных продуктов питания был выбран образец № 1, содержащий наибольшее количество флавоноидов.

Органолептические показатели сухого экстракта представлены в табл. 2.

По микробиологическим показателям безопасности образец соответствовал нормативно-технической документации: СанПиН 2.3.2.1078 - 01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов» и ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции» (табл. 3).

По содержанию тяжелых металлов, токсичных элементов, хлороргани-ческих соединений, радионуклидов, пестицидов сухой экстракт соответствовал требованиям ТР ТС 021/2011.

Результаты определения химического состава показали (табл. 4), что основным компонентом в сухом экстракте шиповника являются поли-фенольные соединения.

В сухом экстракте шиповника содержатся также такие компоненты, определяющие его пищевую ценность, как белки, углеводы, пищевые волокна, липиды и зольные элементы. Высокая зольность продукта свидетельствует о значительном количестве в экстракте минеральных веществ.

Данные анализа группового состава липидов (табл. 5) показали, что в их состав входят разнообразные фракции, при этом преобладающими являются триацилглицерины и сте-рины. Важным является присутствие в сухом экстракте шиповника сте-ринов, которые обладают широким спектром биологической активности, являются предшественниками витамина D и проявляют антиканцерогенные свойства. Нашими исследованиями было установлено наличие

Таблица 3

Микробиологические показатели сухого экстракта шиповника

Показатель Значение показателя

Мезофильные аэробные и факультативно - анаэробные микроорганизмы, КОЕ/г, не более 5,0х104

Бактерии группы кишечных палочек (колиформные), в 0,1 г продукта Отсутствует

Е. соП, в 1,0 г Отсутствует

Плесневые грибы, КОЕ в 1 г продукта, не более 100

Дрожжи, КОЕ в 1 г продукта, не более 100

Патогенные микроорганизмы, в том числе сальмонеллы в 10 г Не допускаются

в липидах порошков шиповника семи фракций стеринов: кампесте-рин, стигмастерин, р-ситостерин, 24-этил-капростанол, циклоартенол, холестерин. Преобладающей является фракция р-ситостерина [8].

Результаты исследования жирно-кислотного состава липидов сухого экстракта шиповника показали, что основными жирными кислотами являются: стеариновая - 5,38%, пальмитиновая - 29,27 %о, олеиновая -11,93 %, эссенциальные ш-6 линоле-вая - 24,69% и ш-3 а-линоленовая -10,29%, что свидетельствуют о высокой биологической эффективности липидов сухого экстракта шиповника.

Сухой экстракт шиповника оценивали также как источник важнейших микроингредиентов, таких как витамины и минеральные вещества (табл. 6, 7).

Высокое содержание аскорбиновой кислоты и витамина Е в сухом экстракте шиповника позволяет считать его хорошим источником антиоксидантов. Следует отметить высокое содержание в нем таких минеральных веществ, как калий, магний и кальций.

Среди биологически активных веществ сухого экстракта шиповника особый интерес представляют

Таблица 4

Химический состав сухого экстракта шиповника

Компонент Массовая доля, % с. в.

Белок 8,70

Липиды 0,19

Зола 14,10

Пищевые волокна нерастворимые растворимые Всего 6,64 9,44 16,08

Глюкоза 3,38

Углеводы Фруктоза 3,60

Всего 6,98

Органические кислоты лимонная 0,2

Полифенольные соединения 52,89

Таблица 5

Групповой состав липидов сухого экстракта шиповника

Фракции липидов Содержание, % от общего количества липидов

Полярные липиды 11,1

Моноацилглицерины 0,9

Диацилглицерины 1,8

Стерины 27,8

Свободные жирные кислоты 17,5

Триацилглицерины 39,8

Эфиры стеринов 1,1

Таблица 6

Массовая доля витаминов в сухом экстракте шиповника

Сухой экстракт шиповника Витамин С Витамин А Витамин Е Витамин РР Витамин В1 Витамин В2

6402,2 167,4 406,3 27,0 38,0 351,0

Таблица 7

Содержание минеральных веществ в сухом экстракте шиповника

Сухой экстракт шиповника Макроэлементы Микроэлементы

Калий Кальций Магний Натрий Железо

7425,6 2278,4 3468,8 301,0 21,1

Таблица 8

Состав и содержание фенолокислот сухого экстракта шиповника

Наименование кислоты Содержание мг/100 г

Галловая кислота 2,0

Кафтаровая кислота 1,0

Хлорогеновая кислота 16,0

4-кофеоилхинная кислота 1,0

Кофейная кислота 3,0

Пара-кумаровая кислота 2,0

Феруловая кислота 12,0

Таблица 9 Состав и содержание катехинов в сухом экстракте шиповника

Наименование катехина Содержание мг/100 г

Эпикатехин 9,0

Катехин 10,0

Эпигаллокатехингаллат 6,0

Галлокатехингаллат 10,0

Эпикатехингаллат 6,0

Эффективные комбинации природных антиоксидантов и их синер-гистов обусловливает проявление высоких антиоксидантных свойств сухого экстракта шиповника. Степень ингибирования DPPH-радикала в сухом экстракте шиповника составила 31,6%, а антиоксидантная активность по отношению к тролоксовому эквиваленту - 3761 мг/100 г

Таким образом, изучение химического состава сухого экстракта шиповника показало, что он содержит разнообразный набор биологически активных веществ, в том числе природных антиоксидантов и других ценных микроингредиентов, обладает высокой антиоксидантной активностью, что дает основание оценить его как перспективный компонент пищевых продуктов, способный повысить пищевую ценность и расширить ассортимент продуктов здорового питания.

полифенольные соединения, разнообразная биологическая активность которых может служить основанием для разработки продуктов профилактического назначения. Выявлено, что фенольные соединения представлены флавоноидами и феноло-кислотами, которые являются многофункциональными антиоксидан-тами, способными предотвращать пероксидное окисление липидов путем утилизации химически активных соединений кислорода, липид-ных пероксильных и алкоксильных радикалов, образования хелатных комплексов с ионами переходных металлов [9, 10].

Определение фенолокислот проведенное методом ОФ ВЭЖХ со спек-трофотометрическим детектированием показало, что преобладающими гидроксикоричными кислотами экстракта были хлорогеновая и феруло-вая кислоты (табл. 8).

В составе катехиновых соединений присутствуют эпикатехингаллат эпигаллокатехингаллат которые в наибольшей степени среди катехиновых соединений обладают антирадикальной активностью (табл. 9).

Нашими исследованиями установлено, что в порошках шиповника флавонолы представлены агликона-ми в виде кверцетина и кемпферола и гликозидами флавонолов - рути-ном и гиперозидом [8].

ЛИТЕРАТУРА

1. Тутельян, В.А. Политика здорового питания: Федеральный и региональный уровни/В.А. Тутельян [и др.] - Новосибирск: Сибирское университетское издательство, 2002. - 344 с.

2. Тутельян, В.А. Концепция оптимального питания: научные обоснования. Здоровье населения и среда обитания. Информационный бюллетень. - М.: Знание, 2001. - № 11. - С. 6-12.

3. Спиричев, В. Б. Обогащение пищевых продуктов витаминами и минеральными вещества / В. Б. Спиричев, Л. Н. Шатнюк, В. М. Позняковский. -Наука и технология. - Новосибирск: Сиб. Унив., 2004. -548 с.

4. Джабоева, А. С. Использование продуктов переработки дикорастущего сырья в производстве хлебобулочных изделий/А.С. Джабоева. - Монография. -Нальчик: Полиграфсервис, 2008. - 130 с.

5. Корячкина, С. Я. Функциональные пищевые ингредиенты и добавки для хлебобулочных и кондитерских изделий/Т. В. Матвеева, С. Я. Корячкина. -СПб.: ГИОРД, 2013. - 528 с.

6. Стратегическое развитие рынка кондитерских изделий // Кондитерское и хлебопекарное производство. 2014.-№ 11-12. С. 32-34.

7. Базарнова, Ю.Г. Биологически активные вещества дикорастущих растений и их применение в пищевых технологиях. - СПб.: Профессия, 2016. -239 с.

8. Дубцова, Г.Н. Состав и содержание биологически активных веществ в плодах шиповника/Г.Н. Дубцова [и др.] // Вопросы питания. - 2012. -Том 81. -№ 6. - C. 84-88.

9. Базарнова, Ю. Г. Исследование антиоксидантной активности природных ве-ществ/Ю. Г. Базарнова, К. Ю. Поляков // Хранение и переработка сельхозсырья. -2009. - № 3. - С. 31-35.

10.Дубцова, Г.Н. Фенольные соединения и антиоксидантная активность в порошках из плодов шиповника/Г.Н. Дубцова, Р.Н. Негматуллоева // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2011. -№ 4. - С. 46-48.

REFERENCES

1. TuteL'jan, V. A. PoLitika zdorovogo pitanija: FederaL'nyj i regionaL'nyj urov-ni/ V.A. TuteL'jan [i dr.]/ - Novosibirsk: Sibirskoe universitetskoe izdateL'stvo, 2002. - 344 s.

2. TuteL'jan, V. A. Koncepcija optimaL'nogo pitanija: nauchnye obos-novanija. Zdorov'e naseLenija i sreda obi-tanija. Informacionnyj bjuLLeten'. - M.: Znanie, 2001. - № 11. - S. 6-12.

3. Spirichev, V. B. Obogashhe-nie pishhevyh produktov vitaminami i mineraL'nymi veshhestva/V. B. Spirichev, L.N. Shatnjuk, V.M. Poznjakovskij. - Nau-ka i tehnoLogija. - Novosibirsk: Sib. univ. Izd-vo, 2004. -548 s.

4. Dzhaboeva, A. S. IspoL'zovanie produktov pererabotki dikorastushhego syr'ja v proizvodstve hLebobuLochnyh izdeLij/A.S. Dzhaboeva. - Monografija. -NaL'chik: PoLigrafservis, 2008. - 130 s.

5. Korjachkina, S.Ja. FunkcionaL'nye pishhevye ingredienty i dobavki dLja hLebobuLochnyh i konditerskih izdeLij/T. V. Matveeva, S. Ja. Korjachkina. -SPb.: GIORD, 2013. - 528 s.

6. Strategicheskoe razvitie rynka konditerskih izdeLij // Konditerskoe i hLebo-pekarnoe proizvodstvo. 2014.- № 11-12. S. 32-34.

7. Bazarnova, Ju.G. BioLogicheski ak-tivnye veshhestva dikorastushhih rastenij i ih primenenie v pishhevyh tehnoLogijah. -SPb.: Professija, 2016. - 239 s.

8. Dubcova, G.N. Sostav i soderzhanie bioLogicheski aktivnyh veshhestv v pLodah shipovnika/G.N. Dubcova [i dr.] // Vo-prosy pitanija. - 2012. -Tom 81. - № 6. -C. 84-88.

9. Bazarnova, Ju. G. IssLedovanie an-tioksidantnoj aktivnosti prirodnyh vesh-hestv/Ju. G. Bazarnova, K.Ju. PoLjakov // Hranenie i pererabotka seL'hozsyr'ja. -2009. - № 3. - S. 31-35.

10. Dubcova, G.N. FenoL'nye soedineni-ja i antioksidantnaja aktivnost' v porosh-kah iz pLodov shipovnika/G.N. Dubcova, R.N. NegmatuLLoeva // Hranenie i pererabotka seL'hozsyr'ja. - 2011. - № 4. -S. 46-48.