Технология и товароведная оценка безалкогольных ароматизированных напитков с растительными экстрактами

УДК 663.88

Технология и товароведная оценка

безалкогольных ароматизированных напитков с растительными экстрактами

Е. И. Черевач, д-р техн. наук, доцент, М. Е. Вдовченко, аспирант,

М. А. Палагина, д-р биол. наук, профессор, Е. С. Фищенко, канд. техн. наук, доцент

Дальневосточный федеральный университет, г. Владивосток

Введение. Российский рынок безалкогольных напитков в настоящее время находится на стадии активного развития. Большое влияние на него оказывают «здоровые» тренды, стремление к хорошему самочувствию и расширению ассортимента качественных натуральных продуктов. Поэтому появляются новые виды напитков, в том числе функциональные, которые обладают дополнительными полезными свойствами и снижают риск развития заболеваний, связанных с питанием [1, 2].

Напитки на ароматизаторах занимают значительный сегмент рынка, так как они являются наиболее популярными за счет присутствия большого разнообразия вкусо-ароматических компонентов, высоких органолепти-ческих показателей и сравнительно низкой стоимости. Для ароматизации напитков в основном используют искусственные и идентичные натуральным ароматизаторы, а в качестве основы - воду различной степени газирования [3, 4].

Учитывая предпочтения современных потребителей, значительный интерес представляет использование в производстве ароматизированных напитков композиций растительных экстрактов, способствующих обогащению их функциональными ингредиентами и биологически активными веществами (БАВ) антиоксидантного действия.

Растительное сырье содержит значительное количество фенольных соединений, алкалоидов, гликози-дов, полисахаридов, органических кислот, эфирных масел, витаминов, минеральных веществ и др., которые благоприятно воздействуют

на физиологическую деятельность различных систем организма человека (пищеварительную, мочевы-делительную, сердечнососудистую, иммунную и другие) [5].

Благоприятное географическое положение и почвенно-климатические условия Дальневосточного региона открывают широкие возможности для культивирования многих дикорастущих растений, тем самым создавая дополнительные объемы ценного сырья для пищевой промышленности. Применение культивируемого растительного сырья в производстве напитков актуально, так как позволяет сократить логистические затраты, обеспечить доступный уровень цен на выпускаемую продукцию и ее соответствие потребительским предпочтениям населению Дальневосточного региона.

Так, многочисленные работы по интродукции и селекции позволили успешно выращивать на юге Дальнего Востока эхинацею пурпурную (Echinacea purpurea L.) и мяту перечную (Menthae р':регИае L.); и заготавливать различные части растений (стебли, листья, цветки, корневища с корнями). Биологически активные вещества этих растений проявляют иммуностимулирующее, противовоспалительное, противоаллергическое, противоопухолевое, общеукрепляющее, антиоксидантное, тонизирующее и успокаивающее действия [6, 7].

Практический интерес представляет также изучение возможности использования в технологии напитков чайных экстрактов, особенно экстрактов из зеленого чая, которые содержат танино-катехиновый комплекс, дубильные вещества, алколоиды, аминокислоты, микроэлементы, ви-

тамины С, Р, группы В и другие БАВ. Они обладают антиканцерогенными, антибактериальными свойствами и антиоксидантной активностью, способствуя профилактике онкологических заболеваний, снижению уровня холестерина, нормализации артериального давления и мозгового кровообращения. Следует отметить, что содержание полифенольных соединений и катехинов в составе зеленого чайного листа в 2 раза выше, чем в черном чае, а массовая доля аскорбиновой кислоты превышена в 10 раз [8].

Эффективность процесса экстрагирования БАВ растений зависит от основных технологических факторов: температуры и времени экстракции, степени измельчения сырья, вида экстрагента, гидромодуля и др. Для каждого вида растительного сырья характерны рациональные параметры, режимы, условия, установленные экспериментально [9].

Для введения в рецептуры напитков натуральных ароматизаторов, в т. ч. эфирных масел, для равномерного их распределения по объему напитка необходимы поверхностно-активные вещества (ПАВ). К высокоэффективным ПАВ относятся тритерпеновые растительные сапонины, обладающие широким спектром фармакологического действия (гиперхолесте-ринемический, антиканцерогенный, гепатопротекторный эффекты; анти-оксидантное, иммунологическое действия и др.) [10-12]. Так, за рубежом, в качестве эмульгатора в «напитки безалкогольные на ароматизаторах» разрешено добавлять сапонинсо-держащий экстракт квилайи (Е 999), полученный из коры дерева Quillaja saponaria М., Южная Америка (Чили), в количестве до 200 мг/л в пересчете на безводный экстракт [3].

Перспективным источником пищевых поверхностно-активных веществ для ароматизированных напитков является мыльнянка лекарственная (Saponaria officinalis L.) махровой формы, культивированная в почвенно-климатических условиях Приморского края России, корни которой содержат значительные концентрации сапонинов (до 32%) [13].

Целью настоящего исследования явилась разработка технологии и товароведная оценка безалкогольных напитков, ароматизированных пищевыми эфирными маслами, с использованием экстрактов зеленого чая и растений, культивируемых в условиях Приморского края.

Результаты и их обсуждение.

В качестве основы напитков использовали композиции экстрактов

из зеленого чая, эхинацеи пурпурной и мяты перечной. Было установлено, что растительное сырье содержит значительные концентрации флаво-ноидов (31,2-257,7мг/ 100 г), аскорбиновой кислоты (12,5-112 мг/100 г) и танинов (687,5 мг/100 г).

С целью оптимизации процесса экстрагирования БАВ на основании серии экспериментов изучали влияние технологических параметров (гидромодуля, продолжительности экстрагирования и температуры экс-трагента) на динамику функциональных ингредиентов и биологически активных веществ растений.

Математические модели экстрагирования растительного сырья были выражены в виде полиномных уравнений второй степени:

- для чая зеленого:

F(x, у) = 0,79829х + 10,29152у -

- 0,01325х2 - 0,08019у2 - 0,0032ху -

- 275,64762

- для эхинацеи пурпурной:

F(x, у) = 2,78189х + 2,42869у -

- 0,01643х2 - 0,01289у2 - 0,01626ху -

- 96,39543

- для мяты перечной:

F(x, у) = 0,43711х + 1,03088у -

- 0,00117х2 - 0,00599у2 - 0,00585ху

- 24,97143,

где F(x, у) - функция содержания витамина С /флавоноидов, %; х -продолжительность экстракции, ч; у - температура экстрагента, °С.

В результате авторами было установлено, что максимальное количество витамина С (59,2 мг/100 г) в экстракте зеленого чая наблюдалось при следующих параметрах экстрагирования (температура 60 °С, время 15 мин); при этом в экстракт из сырья переходит почти 55% аскорбиновой кислоты. Оптимальными параметрами экстрагирования флавоноидов из эхинацеи пурпурной и мяты перечной явились - температура 60 и 70 °С, продолжительность 40 и 20 мин соответственно, при которых в экстракты из сырья переходит 80,1 и 54,5 %% биологически активных веществ.

Для определения оптимального количества экстрактов в рецептурах безалкогольных напитков изучали модельные системы с их различным соотношением. Для напитков с использованием цитрусовых эфирных масел

Таблица 1

Рецептуры безалкогольных ароматизированных напитков на основе растительных

экстрактов, на 100 дал

Наименование ингредиента Ед. изм. «Чайный букет -Апельсин» «Чайный букет -Грейпфрут» «Чайный букет - Корица»

Экстрактзеленого чая л 567,80 567,80 659,68

Экстракт эхинацеи пурпурной л 189,25 189,20 286,82

Экстракт мяты перечной л 189,25 189,20 -

ЭКМ (5% сухих веществ) л 0,374 0,312 0,170

Эфирное масло апельсина л 0,002 - -

Эфирное масло грейпфрута л - 0,002 -

Эфирное масло корицы л - - 0,002

Сахар-песок кг 53,0 53,0 53,0

Кислота лимонная кг 0,324 0,324 0,324

предусматривали использование композиции из трех растительных экстрактов. Известно, что цитрусовые ароматы хорошо сочетаются с ароматом мяты, взаимно усиливая, и дополняя друг друга. А для напитков с маслом корицы использовали только экстракты зеленого чая и эхинацеи пурпурной.

Результаты оценки качества модельных систем, полученные с учетом разработанной шкалы бальной оценки органолептических показателей, свидетельствуют о том, что наибольшее количество баллов (18-19) набрали композиции при следующих соотношениях экстрактов - зеленый чай: эхинацея: мята - 3:1:1 и зеленый чай: эхинацея - 2,3:1.

Композиции представляли собой прозрачные, с легкой опалесценцией экстракты; вкус приятный, гармоничный, выраженный, слегка терпкий, без горечи и лекарственного привкуса; цвет - от темно-янтарного до темно-желтого.

В качестве ПАВ для растворения эфирных масел в технологии напитков использовали пищевую сапо-нинсодержащую добавку - экстракт из корней мыльнянки лекарственной (ЭКМ) с содержанием сухих веществ 5%. На основании ранее полученных экспериментальных данных авторов о величине солюбилизационного потенциала экстракта мыльнянки по отношению к эфирным маслам (для масла корицы - 5,1*10-3 мл / г; апельсина - 1,1*10-3 мл/г и грейпфрута 1,4* 10-3 мл/ г), была установлена концентрация ЭКМ в рецептурах безалкогольных напитков, которая составила 0,170-0,374 л на 100 дал напитков. Данные значения в 23,5 раза ниже, чем предельно допустимые концентрации, установленные для экстракта Quillaja saponaria М. (Е999) в безалкогольных напитках на ароматизаторах

[3].

Разработанные новые напитки получили название «Чайный букет» (СТО 9198-02-68551160-2015). Рецептуры безалкогольных ароматизированных напитков на основе растительных экстрактов представлены в табл. 1.

Принципиальная технологическая схема безалкогольных напитков предусматривает следующие технологические операции: приготовление растительных экстрактов и их композиций, солюбилизацию эфирных масел в мицеллах сапонинов пищевой добавки из корней мыльнянки с помощью ультразвуковых колебаний (частота (и) - 35 кГц; 1 = 40 °С; т = 10-15 мин), подготовку инвертированного сахарного сиропа, купажирование смеси, пастеризацию, розлив, укупорку и хранение.

Товароведную оценку качества разработанного ассортимента безалкогольных напитков проводили по комплексу показателей (органолептических, физико-химических и показателей безопасности) в сравнении с выбранным аналогом (напиток ароматизированный безалкогольный сильногазированный «Байкал» (ООО «ПК «АКВАЛАЙФ»», ТМ «Напитки из Черноголовки», с. Ямкино, Московская область, ГОСТ 28188-89)).

Результаты органолептической оценки показали, что все образцы напитков были прозрачными, без признаков отслоения эфирных масел; при этом аналог имел незначительный осадок. Вкус безалкогольных напитков «Чайный букет» был более выраженным, гармоничным, по сравнению с аналогом. В них полностью отсутствовал лекарственный и травяной привкус.

Физико-химические показатели аналога и новых безалкогольных напитков «Чайный букет», а также полученные экспериментальные данные по концентрации в них биологи-

Таблица 2

Физико-химические показатели аналога и новых напитков

Значение

Наименование показателя Напиток безалкогольный «Байкал» «Чайный букет - Апельсин» «Чайный букет - Грейпфрут» «Чайный букет - Корица»

Массовая сухих веществ доля, % углеводов 9,2+0,2 10,0+1,0 6,08+0,43 8,2+0,8 6,1+0,43 8,3+0,8 5,2+0,43 8,5+0,8

Титруемая кислотность, °Т 3,5+0,3 4,3+0,3 4,2+0,3 4,6+0,3

Энергетическая ценность, ккал 40,0 32,8 33,2 34,0

Таблица 3

Концентрации биологически активных веществ в аналоге и новых напитках

Наименование ингредиента Содержание/% от суточной нормы

Аналог «Чайный букет -Апельсин» «Чайный букет -Грейпфрут» «Чайный букет -Корица»

Витамин С, Суточная потребность - 90 мг/100 г [14

мг / 100 г 6,6 /7,3 73,7/ 81,9 73,7/ 81,9 86,8 / 96,4

Флавоноиды, Суточная потребность - 250,0 мг [15]

мг / 100 г - 164,9 / 65,6 164,9 / 65,6 191,4 /76,6

Танины, мг/ 100 г Суточная потребность - 300,0 мг [15]

- 165,0 / 55,0 165,0 / 55,0 192,5 /64,2

чески активных веществ представлены в табл. 2, 3.

Из табл. 2 видно, что по химическому составу аналог и новые напитки практически не отличаются; по энергетической ценности (32,8-34,0 ккал) их можно отнести к низкокалорийным продуктам питания.

Однако установлено, что в безалкогольных напитках «Чайный букет» по сравнению с аналогом содержатся значительные концентрации витамина С, флавоноидов и танинов, которые удовлетворяют суточную потребность в них организма человека при приеме одной порции напитков на 55,0-96,4%. Поэтому новые напитки можно отнести к функциональным продуктам питания (согласно ГОСТ Р 52349-2005 «Продукты пищевые. Продукты пищевые функциональные. Термины и определения» (изменение № 1)).

Исследование показателей безопасности опытных образцов напитков «Чайный букет» в процессе хранения проводили в течение 70 сут (при температуре 4...8 °С и относительной влажности воздуха не более 75%) на соответствие их требованиям Технического регламента Таможенного союза (ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции») и Единым санитарно-эпидемиологическим и гигиеническим требованиям к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю) [15, 16]. Полученные данные свидетельствуют о том, что при хранении в течение 60 суток микробиологические показатели в напитках

не превышали значении, установленных нормативными документами. Содержание токсичных элементов также не превышало предельно-допустимых значении. Пестициды в опытных образцах обнаружены не были.

Органолептическая оценка показала, что в течение установленного срока годности (60 суток) новые безалкогольные напитки оставались прозрачными, однородными, без признаков отслоения эфирных масел, а также имели выраженныи, гармоничный вкус и аромат, свойственные входящим в рецептуру растительным экстрактам и эфирным маслам.

Заключение. Таким образом, использование пищевой сапонин-содержащей добавки из корней мыльнянки (Saponaria officinalis L.) и композиций растительных экстрактов из чая зеленого, эхинацеи пурпурной (Echinacea purpurea L.) и мяты перечной (Menthae piperitaa L.) позволили получить безалкогольные ароматизированные напитки с высокими органолептическими показателями, значимыми концентрациями биологически активных веществ антиоксидантного действия и достаточно длительными сроками годности без применения консервантов.

Исследование выполнено при поддержке ДВФУ, проект № 14-08-06-10-и.

ЛИТЕРАТУРА

1. Анализ рынка функциональных напитков в России в 2006-2010 гг.,

прогноз на 2011-2015 гг. - США: BusinesStat, 2011. - 97 с.

2. Пакен, П. Функциональные напитки и напитки специального назна-чения/П. Пакен. - Пер. с англ. - СПб: Профессия, 2010. - 496с.

3. Сарафанова, Л. А. Применение пищевых добавок в индустрии напитков/Л. А. Сарафанова. - СПб: Профессия, 2007. - 240 с.

4. Стин, Д. П. Газированные безалкогольные напитки: рецептуры и произ-водство/Д. П. Стин, Ф. Р. Эшхерст. - СПб: Профессия, 2008. - 415 с.

5. Палагина, М. В. Ресурсы пищевого сырья Дальневосточного региона: учебное пособие/ М. В. Палагина, Я. В. Дубняк, В. И. Голов. - Владивосток: Издательский дом Дальневост. федерал. ун-та, 2012. -156с.

6. Икрами, М. Б. Перспектива использования полифенольных соединений мяты в качестве антиоксидантов/М. Б. Икрами, Г. Н. Тураева, К. К. Мирзорахимов // Достижение вузовской науки. - 2014. -№ 13. - С. 140-143.

7. Косман, В. М. Изучение состава биологически активных веществ сухих экстрактов эхинацеи и шалфея лекарственного/В. М. Косман, О. Н. Пожариц-кая, А. Н. Шиков, В. Г. Макаров // Химия растительного сырья. - 2012. - № 1. -С. 153-160.

8. Пилипенко, Т. В. Изучение качества и функциональных свойств образцов китайского зеленого чая/Т. В. Пилипенко // Вестник Южно-Уральского государственного университета. - 2014. -Т. 2. - № 4. - С. 64-69.

9. Сорокопуд, А. Ф. Влияние основных факторов на экстрагирование плодов лимонника/ А. Ф. Сорокопуд, А. С. Му-стафина, К. С. Федяев // Химия растительного сырья. - 2012. - № 1. -С. 161-164.

10. Gulcu-Ustundag, O. Saponins: properties, applications and processing/O. Guclu-Ustundag, 0. Mazza// Crit. Rev. Food Sci. Nutr. - 2007. - V. 47. -P. 231-258.

11. Kuznetsova, T. A. Effects of S. officinalis L. radix triterpene glycosides on innate immunity factors/T. A. Kuznetsova, L. A. Ivanushko, I. D. Makarenkova, E. I. Cherevach, L. A. Tenkovskaya // Bulletin of Experimental Biology and Medicine. - 2014. - Vol. 156. - № 3. - Р. 366-369.

12. Man, S. Chemical study and medical application of saponins as anti-cancer agents/ S. Man, W. Gao, Y. Zhang // Fitoterapia. - 2010. - Vol. 81. - P. 703714.

13. Черевач, Е. И. Динамика и биологическая активность сапонинов в экстрактах из корней мыльнянки (Saponaria officinalis L.)/E. И. Черевач, Т. П. Юдина, Г. М. Фролова, Р. И. Живчикова // Из-

вестия вузов. Пищевая технология. -2009. - № 4. - С. 25-28.

14. Методические рекомендации МР 2.3.1.2432-08 Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации: [утв. Главным государственным санитарным

врачом РФ 18.12.2008]. - М. - 200846 с.

15. Единые санитарно-эпидемиологические и гигиенические требования к товарам, подлежащим сани-тарно - эпидемиологическому надзору (контролю): [утверждены Решением Комиссии таможенного союза № 299

от 28.05.2010]. - М., 2010. - Гл. II. -Раздел 1. - 352 с.

16. Технический регламент Таможенного союза «О безопасности пищевой продукции» (ТР ТС 021/2011) [утвержден решением комиссии Таможенного союза № 880 от 9 декабря 2011 г.]. -2011-242 с.

Технология и товароведная оценка безалкогольных ароматизированных напитков с растительными экстрактами

Ключевые слова

антиоксидантное действие; безалкогольные ароматизированные напитки; биологически активные вещества; растительные экстракты; рецептуры; сапонинсодержащая пищевая добавка; технология; товароведная оценка; функциональные ингредиенты

Реферат

Для ароматизации безалкогольных напитков в основном используют искусственные и идентичные натуральным ароматизаторы, а в качестве базовой основы - минеральную воду различной степени газирования. Пищевые эфирные масла в безалкогольной промышленности применяют гораздо реже, так как для их введения в водную среду напитков необходимы этиловый спирт или поверхностно-активные вещества (эмульгаторы и солюбили-заторы). Также весьма актуальным является обогащение ароматизированных напитков широким спектром биологически активных веществ растительного сырья. Цель работы: изучить возможность использования чайных экстрактов и экстрактов лекарственных растений, культивированных в почвенно-климатических условиях Приморского края, в технологии безалкогольных ароматизированных напитков на эфирных маслах. Работа была выполнена в ФГАОУ ВО «Дальневосточный федеральный университет» (г. Владивосток). В ходе выполнения работы использовали традиционные методы исследования. Оптимизирован процесс экстрагирования биологически активных веществ (флавоноиды и витамин С) из чая зеленого листового, травы эхинацеи пурпурной (Echinacea purpurea L.) листьев мяты перечной (Menthae р'1рег'Лае L.). Математические модели экстрагирования растительного сырья выражены в виде полиномных уравнений второй степени. Разработаны композиции экстрактов и научно обоснованы рецептуры безалкогольных ароматизированных напитков «Чайный букет» на основе эфирных масел лимона, грейпфрута и корицы с использованием сапонинсодержащей пищевой добавки из корней мыльнянки (Saponaria officinalis L.) в качестве солюбилизирующего агента. Проведена оценка качества новых напитков по комплексу показателей в сравнении с аналогом. Авторами показано, что предложенная технология позволяет получить прозрачные напитки, без признаков отслоения эфирных масел, с гармоничным, слегка терпким вкусом, без горечи и лекарственного привкуса, для которых характерны значимые концентрации функциональных ингредиентов антиоксидантной направленности (флавоноиды, танины, витамин С), удовлетворяющие суточную потребность в них организма человека на 55,0-86,8%.

Авторы

Черевач Елена Игоревна, д-р техн. наук, доцент,

Вдовченко Мария Евгеньевна, аспирант,

Палагина Марина Всеволодовна, д-р биол. наук, профессор,

Фищенко Евгения Сергеевна, канд. техн. наук, доцент,

Дальневосточный федеральный университет, 690950,

г. Владивосток, ул. Суханова, д. 8, elena_cherevach@mail.ru

Technology and Commodity Expert Evaluation of Soft Drinks Flavored with Plant Extracts

Key words

antioxidant activity; non-alcoholic flavored drinks; biologically active substances; plant extracts; recipes; saponin food additive; technology; Commodity Expert evaluation, functional ingredients

Abstracts

For soft drinks flavoring mainly use an artificial and nature-identical flavors, as well as the basic framework - mineral water of varying degrees of carbonation. Food essential oils in the soft drink industry used much less frequent because it is required ethanol or surfactants (emulsifiers and solubilizers) to their introduction into the beverage aqueous environment. Also a highly relevant is enriched of flavored beverage a wide range of biologically active substances of plant raw materials. Objective: To explore the possibility of using tea extracts and extracts of medicinal plants cultivated in soil and climatic conditions of Primorsky region (Russia) in the technology of flavored soft drinks with essential oils. The work was done in Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Professional Education «Far Eastern Federal University» (Vladivostok).In the course of work a traditional research methods are used. The process of extraction of biologically active substances has been optimized (flavonoids and vitamin C) from green leaf tea, Echinacea purpurea (Echinacea purpurea L.) and peppermint leaves (Menthae piperitae L.); mathematical models of extraction plant raw material expressed as a polynomial equation of the second degree. The compositions of extracts are developed and recipes of soft drinks flavored «Tea bouquet» based on essential oils of lemon, grapefruit, cinnamon are scientifically based with using a soapwort food additive from the Saponsria roots (Saponaria officinalis L.) as a solubilizing agent. The evaluation of the quality of new drinks on a range of indicators in comparison with the analogue is held. The authors have shown that the proposed technique allows to get a clear drinks, without any signs of delamination of essential oils, with a harmonious, slightly tart taste, with no bitterness and medicinal off-flavor, which are characterized by significant concentrations of functional ingredients with antioxidant orientation (flavonoids, tannins, vitamin C), which satisfy the daily needs in it of the human body on 55.0-86.8%.

Authors

Cherevach Elena Igorevna, Doctor of Technical Science, Docent, Vdovchenko Maria Evgenyevna, Graduate Student, Palagina Marina Vsevolodovna, Doctor of Biological Science, Professor, Fischenko Evgeniya Sergeevna, Candidate of Technical Science, Docent, Far Eastern Federal University, 8, Sukhanova St., Vladivostok, 690950, elena cherevach@mail.ru