Исследование влияния натуральных антиоксидантов на стабильность полуфабрикатов ликероводочного производства

ТЕМА НОМЕРА

Инновационные технологии

и методы исследований

УДК 663.5

Исследование влияния натуральных антиоксидантов

на стабильность полуфабрикатов ликероводочного производства

В. А. Поляков, д-р техн. наук, профессор, академик РАН, И. М. Абрамова, д-р техн. наук, Е. В. Воробьева, канд. биол. наук, Л. П. Галлямова

ВНИИ пищевой биотехнологии

Известно, что при производстве высококачественных ликероводоч-ных напитков большое значение имеет сохранение нативных компонентов натурального сырья.

Однако при хранении полуфабрикатов и напитков протекающие в них физико-химические, химические и биохимические процессы приводят к изменению состава продукта, вызывая негативные явления. Полуфабрикаты и напитки теряют товарный вид из-за появления в них бурого оттенка, опалесценции, а в дальнейшем - осадка.

Существует ряд технологических приемов (обработка холодом, оклеивающими материалами, ферментными препаратами), позволяющих повысить стабильность напитков при хранении [1-3]. Тем не менее эти

технологические приемы не всегда дают возможность исключить окислительные процессы, которым подвержены в основном фенольные вещества плодов и ягод. Они представлены большой группой химических соединений (катехины, антоцианы, флавонолы, лейкоантоцианы, фла-вононы, флавононолы и др.). Наиболее склонны к окислению катехины и лейкоантоцианы.

Окисление фенольных веществ может протекать как под действием окислительных ферментов, так и за счет окисленных форм этих соединений (хинонов), образующихся на ранней стадии приготовления полуфабрикатов [4, 5].

С другой стороны, известно, что некоторые группы фенольных веществ, а именно флавоноиды, являясь анти-

оксидантами (антиокислителями), замедляют процесс окисления путем взаимодействия с кислородом воздуха. Они прерывают реакции окисления или разрушают образующиеся органические перекиси. Эффективность применения антиоксидантов зависит от свойств как конкретного продукта, так и самих антиоксидантов.

Большой интерес представляют природные антиоксиданты, так как напитки являются пищевым продуктом и внесение синтетических антиоксидантов нежелательно.

В связи с этим нами проведена работа по использованию антиоксидантов для защиты фенольных веществ от окисления.

Для исследования были выбраны полуфабрикаты с высоким содержанием общих фенольных веществ (черносмородиновый, брусничный, клюквенный морсы и вишневый спиртованный сок). Из данных, приведенных в табл. 1, можно видеть, что концентрация фенольных веществ в исследуемых объектах колеблется в широком диапазоне (550-1350 мг / л), что коррелирует с интенсивностью окраски.

Наибольшую интенсивность окраски имеет черносмородиновый морс, наименьшую —брусничный морс. Оттенок окраски «Т» свидетельствует о том, что наименее окислены фенольные вещества в клюквенном морсе, наиболее - в черносмороди-

новом морсе. Следовательно, окраска в клюквенном морсе представлена в основном антоцианами, а в черносмородиновом - продуктами окисления антоцианов. По содержанию железа наибольшую обеспокоенность вызывает черносмородиновый морс, в других полуфабрикатах содержание железа находится в пределах, допущенных нормативными документами.

На наш взгляд, важным критерием оценки стабильности полуфабрикатов является соотношение флавоноидной и нефлавоноидной фракций феноль-ных веществ. Высокое содержание флавоноидов в черносмородиновом и клюквенном морсах свидетельствует о предрасположенности этих полуфабрикатов к выпадению осадков.

Из литературных данных известно, что антоцианы можно защитить от окисления, если вносить в полуфабрикаты аскорбиновую кислоту, лимонную кислоту или сахара [4-6].

Нами установлено, что лимонная кислота в количестве 0,5-1 г/л и аскорбиновая кислота в количестве 100 мг/л не оказывают стабилизирующего действия на окраску исследуемых полуфабрикатов. Неэффективность применения этих анти-оксидантов связана, на наш взгляд, с тем, что образующиеся на стадии переработки сырья органические перекиси (хиноны) «запускают» процесс окисления фенольных веществ.

Практики считают, что аскорбиновую кислоту можно применять для защиты напитков от окисления только при кратковременном их контакте с воздухом, например, при фильтрации или розливе напитка.

Известно также, что в напитках с высоким содержанием сахара окисление антоцианов замедляется [4, 5]. Экспериментальные данные по влиянию сахарозы на стабильность полуфабрикатов приведены в табл. 2.

Данные свидетельствуют о том, что внесение сахарозы способствует повышению стабильности таких полуфабрикатов, как черносмородиновый и клюквенный морсы, и не оказывает существенного влияния на стабильность вишневого спиртованного сока и брусничного морса. Показано, что стабильность черносмородинового морса возрастает с 4 до 10 мес, клюквенного - с 2 до 10 мес. Причем установлено, что для повышения стабильности черносмородинового морса достаточно внесения сахарозы в количестве 5 г/л, а для клюквенного дозировка должна быть увеличена до 100 г/л.

Известно, что калина и черная смородина обладают высокой антиокси-дантной активностью (АОА). В связи с этим в дальнейшей работе нами

Таблица 1

Зависимость интенсивности окраски от концентрации фенольных веществ

Массовая концентрация веществ, мг/л Интенсивность окраски

Полуфабрикат общие фенольные вещества нефлаво-ноидная фракция флаво-ноиды трехвалентное железо

Морс черносмородиновый 1350,0 400,0 950,0 35,0 7,4 1,79

Брусничный морс 550,0 1050,0 475,0 11,6 0,61 1,35

Клюквенный морс 1090,0 65,0 555,0 16,0 1,34 0,89

Вишневый сок 820,0 725,0 95,0 15,8 1,25 1,5

Таблица 2

Влияние сахарозы на стабильность полуфабрикатов

Полуфабрикат Внешний вид полуфабрикатов в процессе хранения, мес

2 4 6 8 10 12

Черносмородиновый морс

Контроль Прозр. Осадок Осадок Осадок Осадок Осадок

Опыт (5 г/л сахарозы) Прозр. Прозр. Прозр. Прозр. Прозр. Осадок

Опыт (10 г/л сахарозы) Прозр. Прозр. Прозр. Прозр. Прозр. Осадок

Брусничный морс

Контроль Прозр. Прозр. Осадок Снят с хранения

Опыт (50 г/л сахарозы) Прозр. Прозр. Осадок

Опыт (100 г/л сахарозы) Прозр. Прозр. Осадок

Клюквенный морс

Контроль Прозр.

Опыт (50 г/л сахарозы) Прозр.

Опыт (100 г/л сахарозы) Прозр.

Осадок Осадок Осадок Осадок Осадок Прозр. Прозр. Прозр. Прозр. Осадок Прозр. Прозр. Прозр. Прозр. Осадок.

Вишневый сок

Контроль Прозр. Прозр. Осадок Снят с хранения

Опыт (50г /л сахарозы) Прозр. Прозр. Осадок

Опыт (100 г/л сахарозы) Прозр. Прозр. Осадок

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

3708

Содержание фенольных веществ в морсе, мг/л

Антиоксидантная активность морса, мг/л

Содержание мономерных флавоноидов, мг / л

Рис. 1. Влияние ферментативной обработки на содержание фенольных веществ, мономерных флавоноидов и антиоксидантную активность морсов

были использованы морсы из этих видов сырья.

Антиоксидантная активность полуфабрикатов, а следовательно, и напитков, может быть увеличена благодаря ферментативной обработке сырья, что, на наш взгляд, повысит

защиту фенольных веществ от окислительных процессов. Для ферментативной обработки использовали пек-толитический ферментный препарат Фруктоцим фирмы ЕКВБЮЕЫ.

Данные, приведенные на рис. 1, свидетельствуют о том, что анти-

^ ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

ТЕМА НОМЕРА

2500

2000

1500

1000

500

2460

2435

Общие фенольные вещества, мг/л Антиоксидантная активность, мг/л

Рис. 2. Влияние дигидрокверцетина на содержание фенольных веществ, антиоксидантную активность морсов при хранении.

Условные обозначения: К1 - контрольный образец исходных морсов, К2 - контрольный образец после 8 мес хранения; О1 - опытный образец исходных морсов, О2 - опытный образец после 8 мес хранения

Интенсивность окраски Оттенок окраски

Рис. 3. Влияние дигидрокверцетина на интенсивность и оттенок окраски морсов при хранении.

Условные обозначения: К1 - контрольный образец исходных морсов, К2 - контрольный образец после 8 мес хранения; О1 - опытный образец исходных морсов, О2 - опытный образец после 8 мес хранения

0

оксидантная активность опытных образцов выше, чем контрольных, что подтверждают и другие авторы [8, 9]. Этот факт связан с тем, что при ферментативной обработке идет расщепление растительной клетки, которое способствует более полному извлечению фенольных веществ и витаминов, обладающих антиоксидантной активностью.

Следует отметить, что в калиновом морсе (опыт) ввиду более глубокого расщепления растительной клетки, чем в черноплодно-рябиновом идет высвобождение естественных ферментов сырья, в том числе и полифенолоксидазы, которая, окисляя фенольные вещества, приводит к снижению доли мономерных флавоноидов в большей степени, чем в черноплодной рябине.

В настоящее время для предотвращения окисления пищевых продуктов проводятся исследования по применению такого природного антиоксиаданта, как дигидроквер-цетин, который получен из измельченной древесины лиственницы сибирской.

В качестве исследуемых объектов были использованы спиртованные морсы: калиновый и клюквенный.

Так как процесс окисления является самоускоряющимся, антиокислитель целесообразно вносить либо на стадии получения продукта, либо в свежеприготовленный продукт. Если окислительные процессы достигли своего порогового значения, то применение антиокислителя (антиокси-данта) неэффективно.

Дигидрокверцетин вносили непосредственно в мезгу с водно-спиртовой жидкостью в количестве 0,02% на объем готового морса.

Результаты исследований приведены на рис. 2 и 3.

Во время хранения наблюдали за внешним видом спиртованных морсов, определяли в них концентрацию фенольных веществ, анти-оксидантную активность, интенсивность и оттенок окраски.

В течение 4 мес хранения в исследуемых образцах (контроль и опыт) осадка и опалесценции не наблюдалось. На 5-м месяце хранения отмечалась мутная капля в калиновом морсе в контрольном варианте. Через 6 мес отмечен осадок в контрольном варианте в калиновом морсе, при этом в опыте осадка не наблюдалось, но была легкая опалесцен-ция. Остальные образцы оставались прозрачными. Через 8 мес хранения отмечался осадок разной плотности во всех образцах, и только клюквен-

ный морс (контроль и опыт) оставался прозрачным.

Было отмечено, что присутствие дигидрокверцетина в опытных образцах улучшало органолептические показатели морсов и приготовленных из них напитков. Показатели интенсивности окраски (И) и АОА были выше в опытных образцах, что соответствует более высокому содержанию антоцианов и замедлению процессов окисления, протекающих во время хранения.

Проведенные исследования свидетельствуют о перспективности применения дигидрокверцетина и ферментативной обработки в технологии приготовления полуфабрикатов и напитков, так как они улучшают органолептические свойства ликероводоч-ных изделий, повышают биологическую ценность напитков и не обладают токсическим действием по сравнению с синтетическими антиоксидантами.

ЛИТЕРАТУРА

1. Воробьева, Е. В. Эффективные способы осветления полуфабрикатов и повышение стабильности напит-ков/Е. В. Воробьева, И. И. Бурачевский. -М.: АгроНИИТЭИПП, 1988, с. 24.

2. Бурачевский, И. И. Исследование и разработка оптимальных технологических приемов для производства десертного напитка «Калинка»/И. И. Бурачевский [и др.] // Производство спирта и ликероводочных изделий. - 2008. -№ 1.

3. Бурачевский И. И., Воробьева Е. В., Галлямова Л. П. Ликероводочные напитки, технологические приемы их приготовления и стабильность в процессе хранения. Тезисы к Всероссийской научно-практической конференции в Угличе, 7-8 сентября 2011 г.

4. Валуйко, Г. Г. Биохимия и технология красных вин/Г. Г. Валуйко. - М.: Пищевая промышленность, 1973, 295 с.

5. Кретович, В. Л. Биохимия растений/В. Л. Кретович. - М.: «Высшая школа, 1980 г.

6. Токаев, Э. С. Сравнительная характеристика антиоксидантной активности растительных экстрактов/ Э. С. Токаев, Г. Г. Манукьян // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2009. -№ 9.

7. Сарафанова, Л. А. Применение пищевых добавок. Технические рекомендации/Л. А. Сарафанова. - СПб: ГИОРД, 1999, с. 45-48.

8. Траубенберг, С. Е. Исследование пищевой ценности и антиоксидантной активности ферментализатов из ягод брусники/С. Е. Траубенберг, Н. В. Осташен-кова, Е. В. Алексеенко, А. В. Никитин // Хранение и переработка сельхозсырья. -2008. - № 8. - С. 44-46.

9. Самсонова, А. Н. Фруктовые и овощные соки/А. Н. Самсонова, В. Б. Уше-ва. - СПб.: ВО «Агропромиздат», 1990, 286 с.

Исследование влияния натуральных антиоксидантов на стабильность полуфабрикатов ликероводочного производства

Ключевые слова

антиоксиданты; аскорбиновая кислота; дигидрокверцетин; лимонная кислота; стабильность полуфабрикатов

Реферат

Исследована динамика изменения концентрации фенольных веществ в черносмородиновом, брусничном, клюквенном, калиновом морсах и вишневом спиртованном соке при внесении в них антиоксидантов (лимонной и аскорбиновой кислот и дигидрокверцетина) в процессе хранения. Концентрация фенольных веществ в исследуемых объектах коррелирует с интенсивностью их окраски, антиоксидантной активностью и колеблется в широком диапазоне. Соотношение концентрации общих фенольных веществ и не-флавоноидной фракции свидетельствует о степени окисленности фенольных веществ. Отмечено, что наименее окислены фенольные вещества в клюквенном морсе и наиболее - в черносмородиновом. Установлено, что лимонная кислота в концентрации 0,5-1 г/л и аскорбиновая кислота в концентрации 100 мг/л не оказывают влияния на стабильность окраски полуфабрикатов при хранении. Сахара, образуя с антоцианами агликоны (антоцианидины), способствуют сохранению окраски полуфабрикатов. Установлено, что сахароза в концентрации 50 г/л повышает стабильность полуфабрикатов при хранении. Некоторые группы фенольных веществ являются антиоксидантами (антиокислителями), что приводит к замедлению процесса окисления и защищает полуфабрикаты от побурения и снижения интенсивности окраски. Ферментативная обработка плодового сырья позволяет повысить концентрацию фенольных веществ, а следовательно, и их антиоксидантную активность. Из исследуемых объектов высокую антиоксидантную активность по сравнению с другими полуфабрикатами имеет черноплоднорябиновый морс, что коррелирует с сохранением его стабильности при хранении. Антиоксидантную активность полуфабрикатов можно увеличить путем внесения природных антиокси-дантов. Из них наиболее эффективным является дигидрокверцетин. Внесение дигидрокверцетина на ранней стадии приготовления полуфабрикатов повышает их органолептические показатели и стабильность напитков, приготовленных на их основе.

Авторы

Поляков Виктор Антонович, д-р техн. наук, профессор, академик РАН,

Абрамова Ирина Михайловна, д-р техн. наук, Воробьева Елена Викторовна, канд. биол. наук, Галлямова Любовь Павловна, Всероссийский научно-исследовательский институт пищевой биотехнологии, 111033, Москва, ул. Самокатная, д. 4б, tehnohimkontrol@mail.ru

Investigation of the Effect of Natural Antioxidants on the Stability of the Distillery Semis

Key words

antioxidants; ascorbic acid; dihydroquercetin; citric acid; stability of intermediates

Abstracts

The dynamics of changes in the concentration of phenolic compounds in blackcurrant, cranberry, cranberry, cherry and Kalinovoye Morse fortified juice in the making of antioxidants (citric and ascorbic acids and dihydroquercetin) during storage. The concentration of phenolic compounds in the investigated objects is correlated with the intensity of their color, antioxidant activity, and varies in a wide range. The concentration ratio of total phenolic compounds and neflavonoidnoy fraction indicates the degree of oxidation of phenolics. It is noted that the least oxidized phenolic substances in cranberry juice, and the most - in the blackcurrant. It is found that citric acid in a concentration of 0.5-1 g/L and ascorbic acid at a concentration of 100 mg/ l do not affect the stability of the color of semi-finished upon storage. Sahara form with anthocyanins aglycones (anthocyanidins) contribute to the preservation of semi-finished painting. It is found that the sucrose concentration of 50 g/l improves the stability of semifinished products during storage. Some groups of phenolic compounds are antioxidants (antioxidants), which results in slowing down the process of oxidation and protects the semi-finished products from browning and decrease the color intensity. The enzymatic treatment of fruit raw material allows to increase the concentration of phenolic compounds, and consequently their antioxidant activity. Of the investigated objects high antioxidant activity compared with the other semi a chokeberry juice, which correlates with maintaining its stability during storage. Antioxidant activity of semi-finished products can be increased by adding natural antioxidants. Of these, the most effective is dihydroquercetin. Adding dihydroquercetin on Rann steps of preparing semi-finished products increases their organoleptic characteristics and increases the stability of drinks, prepared on the basis of their.

Authors

Polyakov Viktor Antonovich, Doctor of Technical Science, Professor, Academician of RAS,

Abramova Irina Mikhaylovna, Doctor of Texhnical Science, Vorobyova Elena Viktorovna, Candidate of Biological Science, Gallyamova Lyubov Pavlovna,

All-Russian Research Institute of Food Biotechnology, 4b, Samokatnaya St., Moscow, 111033, tehnohimkontrol@mail.ru