Сравнительное исследование действия антиоксидантов пивоваренного сырья на модельной липидной системе

УДК 663.423

Сравнительное исследование действия антиоксидантов пивоваренного сырья

на модельной липидной системе

1С. В. Румянцев

ЗАО «Московский пиво-безалкогольный комбинат «Очаково»

Ключевые слова: пивоваренное сырье; антиоксиданты; модельная липидная система; вторичные сырьевые ресурсы.

Keywords: brewing raw materials; antioxidants; model lipid system; a secondary source of raw materials.

Антиоксиданты (АО) — показатели жизнеспособности и устойчивости любой биологической системы, в том числе хмеля, солода и пива. В настоящее время потребность использования АО в пивоварении возросла в связи с увеличением сроков хранения пива в торговой сети, причем часто не в надлежащих условиях [1].

Хмель, как источник горьких и ароматических веществ, придает пиву специфические вкус и аромат, увеличивает его стойкость при хранении, способствует лучшему осветлению пива и образованию пены. Полифеноль-ные соединения в пиве представлены антоцианогенами, кумаринами, флаво-ногликозидами, катехинами, лейкоан-тоцианами, фенолкарбоновыми кислотами. Считается, что по сравнению с солодом полифенолы хмеля обладают более высокой восстановительной и антиоксидантной активностью [2, 3].

В основе биохимических процессов, протекающих при производстве солода и пива, лежит активация свободно-радикальных реакций [4, 5, 6]. Применение антиоксидантов позволяет повысить пищевую ценность и качество продуктов, а также увеличить сроки хранения сырья и готовой продукции [5, 7, 8]. Богатыми источниками АО считаются также розмарин, шиповник, ацерола и др. [9, 10].

Цель исследования — изучение антиоксидантной активности (АОА) вторичных сырьевых ресурсов (ВСР) пивоварения и других растительных источников АО.

При получении растительных анти-оксидантов использовали метод биокатализа, который в настоящее время широко применяют в пищевой про-

мышленности. Этот метод основан на действии ферментов широкого спектра действия на субстраты растительного, животного и микробиологического происхождения [11].

В качестве источников АО использовали ВСР пивоваренного производства (хмелевую и солодовую дробину), чайного производства (мелкие некондиционные фракции зеленого чая), а также цитрусовых плодов после отделения сока. Контрольными образцами АО служили индивидуальные препараты: кверцетин и дигидрокверцетин, полученные из древесины лиственницы (фирма «Флука» и НПФ «Флавит»), а также ксантогумоловый экстракт из хмелевой дробины (компания Barth-Haas-Group).

Для получения экстрактов АО применяли промышленные виды ферментных препаратов отечественного производства — Целловеридин Г20Х и зарубежные препараты — Целлюкласт, Ультрафло («Новозаймс», Дания), в-глюканазу и Биоцеллюлазу («Керри Байосайенс», Ирландия).

Определение содержания АО проводили методом высокоэффективной

Таблица 1

ВСР пивоваренного производства Содержание антиоксидантов, мкг/г

Хмелевая дробина (сорт Крылатский) 307,4

Хмелевая дробина (сорт Михайловский) 301,5

Солодовая дробина (сорт Скарлет) 211,6

Солодовая дробина (сорт Кедр) 210,7

Остаточные 65,0

пивные дрожжи

жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) со спектрофотометрическими и ампе-рометрическими детекторами. Такой метод обладает высокой разрешающей способностью и позволяет разделить основные группы полифенольных соединений: флавонолы, флавононы, флавоноиды, в том числе пренилфла-воноиды [12].

Полученные результаты свидетельствуют о высоком содержании АО в хмелевой дробине сортов Крылатский и Михайловский, а также в солодовой дробине сортов Скарлет и Кедр. Данные сорта целесообразно использовать в производстве пива с повышенной АОА (табл. 1).

Высокое содержание антиокси-дантов в экстрактах хмеля на уровне 300 мкг / г объясняется их природным химическим составом, включающим фенольные соединения, витамины и аминокислоты, которые входят в группу природных антиоксидантов.

Известно, что при проращивании ячменя в солоде активируются синтетические процессы, приводящие к образованию разнообразных соединений, обладающих антиоксидантной активностью. Однако солодовая дробина по сравнению с хмелевой характеризуется более низким содержанием анти-оксидантов — на уровне 210 мкг/ г. Это объясняют тем, что пивную дробину получают на стадии фильтрования осахаренного затора, когда максимально возможное количество экстрактивных веществ-антиоксидантов, содержащихся в заторе, переходит в пивное сусло.

Учитывая полученные данные, можно считать экономически оправданным использование хмелевой и солодовой дробины как дополнительных источников АО в пивоварении.

В остаточных дрожжах АО адсорбируются из пивного сусла (до 35%). Однако их содержание не превышает 65%, что свидетельствует о том, что этот ВСР нецелесообразно применять в качестве полноценного источника АО.

Наряду с использованием естественных природных АО пивоваренного сырья и ВСР представляет интерес повышение АОА пива за счет экстрактов, полученных из растительных источников, богатых полифенолами. К ним относят, прежде всего, экстракты зеленого чая и виноградной косточки [9].

В табл. 2 представлены сравнительные данные о содержании АО в индивидуальных препаратах: ксанта-

гумол, кверцетин, дигидрокверцетин, выпускаемых отечественной фирмой «Флавит» и зарубежными фирмами.

Из множества представленных на мировом рынке препаратов растительных экстрактов лучшие результаты по содержанию АО получены в препаратах из зеленого чая, виноградной косточки, розмарина (табл. 3).

При сравнении зарубежного экспериментального образца экстракта зеленого чая установлено, что ферментативный способ выделения позволяет получить экстракт, по содержанию АО и чистоте приближенный к зарубежному препарату французской фирмы №1шех.

Для экстракта из цитрусовых плодов аналог не найден, однако показатель содержания АО в нем находится на уровне, а в некоторых случаях превосходит по АОА зарубежные аналоги, например экстракт шиповника. АО в экстракте из цитрусовых ВСР и шиповника представлен в основном витаминами Р, РР, С и пектинами.

Действие препаратов АО изучали на модельной системе, которая представляла собой смесь подсолнечного и оливкового масла с массовой долей жира 99,9% (табл. 4).

Изучали влияние различных доз лучших из исследуемых препаратов АО на изменение показателя перекисного числа (ПЧ) в процессе хранения: индивидуального препарата — ксантогумола (рис. 1) и экспериментального экстракта зеленого чая (рис. 2).

Сравнительный анализ результатов значений ПЧ опытных образцов относительно контрольных (без вне-

Таблица 2

Препарат Сырьевой источник Фирма-производитель Чистота препарата, % Содержание АО, мг/г

Ксанта гумол Хмелевая дробина Barth-Haas-Group (патент ЕИ 1 24 385) 95,5 960,5

Кверцетин Древесина сибирской лиственницы «Флука» 97,0 965,2

Дигидрокверцетин Древесина сибирской лиственницы НПФ «Флавит», Россия 90,0 905,0

Таблица 3

Препарат Фирма-производитель Массовая доля Содержание АО, мг/г в препарате, % Сумма флавоноидов по рутину, мкг/см3

Экстракт зеленого чая Ма1жех, Франция 445,0 95,0 210,5

Экспериментальный Экстракт зеленого чая образец 440,0 90,0 221,0

Экстракт виноградной МаНигех, Франция косточки 280,0 95,0 135,0

Экстракт виноградной ВЮзегае, косточки VinOserae Франция 230,0 95,0 115,2

Экстракт розмарина «Фортиум» «Кемин» 200,0 90,0 —

Экстракт шиповника Frutarom, Швейцария 48,0 63,0 17,2

Цитрусовый экстракт Экспериментальный из ВСР образец 85,0 90,0 35,7

Таблица 4

Липидный компонент Содержание, %

1 Общие жиры 99,9

В том числе жирные кислоты:

насыщенные 12,1

мононенасыщенные 26,5

полиненасыщенные 62,2

Холестерин 0

Витамин Е 0,07

сения антиоксидантов) показал, что лучшую антиокислительную активность проявили образцы в следующей последовательности: ксантогумол в концентрации 0,05-0,1%; экспери-

0,04

0,01

5 10 15 20 25

Продолжительность хранения, сут

Концентрация ксантогумола: Ц 0,025 % Ц 0,05 % Щ 0,1 % Ц Контроль, без АО

Рис. 1. Влияние дозы ксантогумола на изменение ПЧ в липидной модельной системе

ментальный экстракт зеленого чая в концентрации 0,15%.

Достижение максимальной АОА выявлено на 20-25-е сутки хранения липидов: отличается снижение ПЧ на 30-32 %.

Накопление вторичных продуктов окисления липидов изучали по концентрации малонового диальдегида (МДА) в модельной системе. Этот показатель также обратно пропорционален антиоксидантной активности исследуемых образцов: ксантогумола (рис. 3) и экспериментального экстракта зеленого чая (ЭЗЧ) (рис. 4).

Характер зависимости накопления продуктов окисления в модельной системе от времени хранения для каждого вида антиоксидантов индивидуален. Динамика накопления первичных продуктов окисления (ПЧ) и вторичных продуктов окисления (МДА) идентична.

В результате исследования получены данные, отражающие накопление продуктов окисления МДА во времени для каждого образца индивидуальных АО и растительных экстрактов. Определены рациональные концентрации ксантогумола — 0,1%, экспериментального образца ЭЗЧ — 0,15%.

Отмечено снижение уровня МДА в модельной системе при использовании ксантогумола на 31,2% начиная с 20-го часа хранения липидов. Аналогичная зависимость накопления МДА

12011

0

38

0,03 -

5

25

10 15 20

Продолжительность хранения, сут Концентрация экспериментального ЭЗЧ: 0,05 % 0,1 % Ц 0,15 % Контроль, без АО

Рис. 2. Влияние дозы экспериментального экстракта зеленого чая

на изменение ПЧ в липидной модельной системе при хранении

20 -г

Q

5

25

10 15 20

Продолжительность хранения, сут

Концентрация ксантогумола: Ц 0,025 % Ц 0,05 % Щ 0,1 % Ц Контроль, без АО

Рис. 3. Влияние ксантогумола на концентрацию МДА в липидной модельной системе при хранении

10 --

5 --

аО.

5

25

10 15 20

Продолжительность хранения, сут

Концентрация экспериментального ЭЗЧ: 0,05 % 0,1 % Ц 0,15 % Ц Контроль, без АО

Рис. 4. Влияние дозы экспериментального экстракта зеленого чая

на концентрацию мДа в липидной модельной системе при хранении

от дозы препарата АО и продолжи- В случае с образцами ксантогумола

тельности хранения наблюдается при помимо наибольшей АОА установлены

использовании экспериментального еще и незначительная разница значе-

экстракта зеленого чая. ний ПЧ и МДА при использовании

различных концентрации и высоким показатель активности даже при малоИ концентрации (0,05%). Таким образом, можно сделать вывод о том, что применение ксантогумола экономически оправдано. Использование экстрактов АО из зеленого чая для проявления максимального эффекта требует больших доз — 0,15% к массе липидов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Христюк, А. В. Особенности производства солода и хмеля для пивоварения/А. В. Христюк, Г. И. Касьянов // Известия вузов. Пищевая технология. — 2007. — № 3. — С. 66-68.

2. Моир, М. Ароматические соединения хме-ля/М. Моир // Мир пива. — 1997. — № 3. — С. 63-71.

3. Тюкавкина, Н. А. Природные флавоноиды как пищевые антиоксиданты и биологически активные добавки/Н. А. Тюкавкина, И. А. Руленко, Ю. А. Колесник // Вопросы питания. — 1996. — № 2. — С. 32.

4. О'Рурк, Т. Роль кислорода в пивоварении/Тим О'Рурк // Пиво и напитки. — 2003. — № 2. — С. 24-27.

5. Щавел, Я. Методы исследования активных форм кислорода в сусле и пиве/Я. Щавел, Д. Здвигалова, М. Прокопова // Пиво. — 1998. — № 4. — С. 11.

6. Charon, L. Peroxidatic step in oxidation of beers/L. Charon, S. J. Charon // J. Am. Soc. Brew. Chem. — 1979. — № 37. — P. 96-104.

7. Кравчено, С. Н. Применение в производстве пищевых продуктов антиоксидантов, полученных из растительного сырья/С. Н. Крав-чено, С. С. Павлов, А. М. Попов // Хранение и переработка сельхозсырья. — 2005. — № 2. — С. 18-19.

8. Меледина, Т. В. Сырье и вспомогательные материалы в пивоварении / Т. В. Меледина. — СПб.: Профессия, 2003. — 299 с.

9. Токаев, Э. С. Сравнительная характеристика антиоксидантной активности растительных экстрактов/Э. С. Токаев, Г. Г. Манукян // Хранение и переработка сельхозсырья. — 2009. — № 9. — С. 36-38.

10. Митасева, Л.Ф. Использование экстрактов растений в качестве антиоксидан-тов/Л. Ф. Митасева, П. С. Дегтярев, А. Н. Се-лищева // Мясная индустрия. — 2002. — № 12. — С. 28-30.

11. Румянцева, Г. Н. Научные и практические основы использования ферментативного катализа в пищевой промышленности/Г. Н. Румянцева, Н. И. Дунченко. — М.: МГУПБ, 2007. — 101 с.

12. Стрижаков, И. И. Определение природных антиоксидантов в пиве/И. И. Стрижаков, С. В. Румянцев, А. Я. Яшин, Я. И. Яшин, Н. И. Черноусова // Пиво и напитки. — 2006. — № 2. — С. 86-88. &

0

15 -

10

5

0

20 -г

15

0