СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРАТА ОБЛЕПИХИ
SEA-BUCKTHORN CONCENTRATE PRODUCTION METHOD

Изобретение относится к производству ягодных концентратов.
Современные научные достижения показывают, что продукты функционального назначения - это, прежде всего, натуральные продукты, содержащие в своей природной структуре набор ценных биологически активных компонентов. Повышение адекватности пищевых композиций достигается за счет их многокомпонентности, этого можно достичь, используя природно-сырьевые ресурсы, в частности плодово-ягодное сырье.
Облепиха - популярная поливитаминная плодово-ягодная культура, содержит богатейший комплекс природных биополимеров, представленный соединениями полисахаридов, липидов, белков. Плоды облепихи содержат незаменимые аминокислоты, органические кислоты, каротиноиды, флавоноиды, лейкоантоцианидины, витамины, участвующие в протекании биохимических реакций в организме человека, способствующие поддержанию здоровья, снижая риск возникновения заболеваний. Своими чудодейственными свойствами облепиха славится уже давно.
Состав облепихи. Зрелые ягоды содержат целый комплекс витаминов. 100 грамм ягод содержит: С (аскорбиновая кислота) 54-316 мг; биофлавоноиды 75-100 мг; В1 (тиамин) 0,016-0,085 мг; В2 (рибофлавин) 0,030-0,056 мг; В9 (фолиевая кислота) 0,79 мг; провитамин А (каротин) 0,9-10,9 мг; Е (токоферол) 8-18 мг; группа витамина К (филлохиноны) 0,9-1,5 мг; ненасыщенные жирные кислоты в масле до 77%; 15 микроэлементов, включая железо, магний, марганец, бор, серу, алюминий, кремний, титан.
Одним из центральных направлений переработки плодов облепихи является получение сока, в который, безусловно, также переходят биологически активные вещества, однако необходимо учитывать, что плоды облепихи - сложный субстрат, в котором ценные химические компоненты находятся в ассоциативной связи со структурными элементами растительной ткани.
В этом аспекте целесообразным представляется проведение ферментативной обработки плодов облепихи. Применение ферментов позволяет существенно повысить глубину переработки многокомпонентного растительного сырья, повышая его экстрактивную способность, благодаря чему переходят в растворимую часть ценные физиологически функциональные компоненты, которые содержатся в кожице и семечках. Являясь высокоспецифичными системами, ферменты взаимодействуют лишь с необходимым субстратом, благодаря чему значительно увеличивается возможность получить продукт с желаемыми свойствами.
Наличие и высокое содержание физиологически активных ингредиентов в связанном состоянии в плодах облепихи диктуют необходимость применения ферментных препаратов, действие которых должно быть направлено на гидролиз биополимеров плодов, связанных с микроингредиентами и сдерживающих их переход в растворимую часть продукта. Эти биополимеры - преимущественно полисахариды - пектин, клетчатка, гемицеллюлоза. В связи с этим при обосновании выбора ферментных препаратов мы ориентировались на их активность и способность гидролизовать различные группы полисахаридов.
Известен способ ферментативной обработки ягод брусники путем добавления различных ферментных препаратов Фруктоцим-колора или Laminex BG («Применение биотехнологических приемов для переработки ягод красной смородины и брусники». Траубенберг С.Е. и др. Известия вузов. Пищевая технология, №2-3, 2008 г., стр.67-69) [1].
Недостатком известного способа является низкий выход сока, пониженное содержание биологически активных компонентов, а также низкая сохранность сока, поскольку он не является концентрированным, а также используемое сырье - брусника.
Наиболее близким аналогом является способ приготовления концентрата облепихи, включающий подготовку ягод, отжим с получением сока и отгонку влаги из сока, при этом во время отгонки влаги в сок вводят сахар и отгонку влаги ведут при 45-50°С под вакуумом до содержания ее 10-30% в количестве 20-60% массы концентрата, а сахар вводят после достижения содержания влаги 55-60 мас. (см. RU 2043741 С1, 20.09.1995) [2].
Недостатком наиболее близкого аналога является низкий выход продукта, высокая вязкость сока, а также низкое качество концентрата.
Задачей изобретения является повышенный выход продукта, низкая вязкость сока, а также повышенное качество концентрата.
Поставленная задача решается тем, что способ получения концентрата облепихи, характеризующийся тем, что дробят облепиху с получением мезги, выдерживают мезгу в течение 10-15 минут при температуре 40-45°С, вносят в нее смесь ферментных препаратов Фруктоцим-колор и Laminex BG при следующем соотношении мезга - смесь ферментов 100 г - 0,025 г, осуществляют гидролиз в течение 1-2 часов при температуре 40-45°С при постоянном перемешивании, нагревают смесь до температуры 80-85°С, выдерживают в течение 1-2 минут и затем охлаждают до температуры 30-40°С, осуществляют разделение на жидкую фракцию с содержанием сухих веществ 10-11% и твердый остаток путем прессования, затем жидкую фракцию концентрируют под вакуумом при температуре 50-70°С, при этом соотношение ферментных препаратов в смеси составляет 1:1.
При этом содержание сухих веществ в концентрате составляет 45-50%.
Дополнительно перед концентрированием жидкую фракцию смешивают с сахаром при соотношении 1:1. После добавления сахара содержание сухих веществ в концентрате составляет 70-72%.
Техническим результатом заявленного изобретения является увеличение выхода сока на 18-20%, а также биоактивных компонентов ягод - органических кислот (в 1,25 раза), витамина С (в 1,2 раза) и сахаров (в 1,4 раза). Полученный концентрат можно рассматривать как ценный функциональный ингредиент при создании продуктов питания с гармоничным сочетанием пищевых, профилактических и потребительских достоинств. Выбранные условия концентрирования позволяют получить концентрат ферментативного гидролизата ягод облепихи с содержанием сухих веществ 40-45% и с хорошими органолептическими свойствами. Технический результат будет достигаться только при заявленном качественном и количественном соотношении компонентов, а также при использовании только заявленных режимов.
На фигурах представлено влияние концентраций ферментных препаратов на динамику выхода сока и снижение вязкости.
Фиг.1 - влияние концентрации ферментного препарата «Фруктоцим-Колор» на динамику выхода сока: x - время гидролиза, ч; y - выход сока, %.
Фиг.2 - влияние концентрации ферментного препарата «Фруктоцим-Колор» на вязкость гидролизатов плодов облепихи: x - время гидролиза, ч; y - процент снижения вязкости сока, %.
Фиг.3 - влияние концентрации ферментного препарата «Laminex BG» на динамику выхода сока: x - время гидролиза, ч; y - выход сока, %.
Дозировку вносимых препаратов и диапазон продолжительности ферментативного гидролиза выбирали исходя из ранее определенных условий применения каждого ферментного препарата в отдельности (концентрация, время и другие параметры). Ферментные препараты вносили в мезгу ягод облепихи одновременно, проводили ферментативный гидролиз в оптимальных для действия ферментов условиях (t=40-45°C). Затем гидролизат нагревали для инактивации ферментов до температуры 80-85°С и отделяли сок от мезги прессованием. Определяли выход сока и % снижения вязкости гидролизата относительно сока, полученного с отдельными ферментными препаратами и смесью ферментных препаратов.
Кроме того, исследовали влияние ферментативной обработки с использованием ферментных препаратов на выход физиологически функциональных ингредиентов ягод облепихи в растворимую часть.
Что касается внесения отдельных ферментных препаратов при переработке ягод облепихи, то были проведены исследования по введению отдельных ферментов.
Целесообразность применения пектолитического ферментного препарата «Фруктоцим-Колор» объясняется достаточно высоким содержанием пектиновых веществ в плодах облепихи.
Для проведения гидролиза плоды облепихи измельчали, в полученную мезгу вносили ферментный препарат в концентрациях 3.1, 6,3, 12,5, 18,8, 25,0 ед. ПкА/г пектина. Гидролиз проводили в течение 1-3 ч в оптимальных условиях для действия фермента (45°С). Через определенные промежутки времени прессованием отжимали сок. Об эффективности действия ферментного препарата судили по выходу сока и снижению вязкости. Контролем являлся сок, полученный из мезги плодов в тех же условиях, но без добавления фермента (фиг.1, фиг.2).
Полученные результаты свидетельствуют о том, что наибольшее увеличение выхода сока обеспечивает применение ферментного препарата «Фруктоцим-колор» в количестве 6,3 ед. ПкА/г пектина в течение 1-1,5 ч гидролиза на 12-17%, при этом вязкость снижается на 56-60%. После 1-1,5 часов гидролиза увеличение выхода сока, как и процент снижения вязкости, изменяется незначительно.
Помимо пектиновых веществ плоды облепихи содержат некрахмальные полисахариды (клетчатка, гемицеллюлоза), формирующие каркас растительной ткани. Эти сложно организованные клеточные структуры также заключают в своем составе химические вещества, обладающие биологической активностью. Гидролитическое расщепление сложной полисахаридной цепочки позволит интенсифицировать процесс сокоотделения, увеличить выход ряда биоактивных компонентов в растворимую часть продукта. В связи с этим применение ферментных препаратов с соответствующим набором основных ферментативных систем кажется вполне обоснованным.
Для обработки использовали ферментный препарат «Laminex BG» в концентрациях, выбранных на основе анализа литературных данных, которые вносили в мезгу плодов облепихи и вели гидролиз в течение 1-3 ч в оптимальных для действия фермента условиях (45°С). Эффективность действия ферментного препарата определяли по выходу сока.
х
х
Ферментный препарат «Laminex BG» вносили в мезгу плодов облепихи в количестве 6,5, 13, 26, 39, 52 ед. ЦА/г целлюлозы и вели гидролиз в течение 1-3 ч при 45°С (фиг.3). Анализ динамики выхода сока показал, что применение ферментного препарата «Laminex BG» в концентрации 26 ед. ЦА/г целлюлозы через 1,5-2 ч гидролиза способствует увеличению выхода сока на 8-12%. Дальнейшее увеличение концентрации ферментного препарата и времени гидролиза нецелесообразно, поскольку не приводит к заметным изменениям.
Совместным применением ферментных препаратов «Фруктоцим-Колор» и «Laminex BG» путем их комплексного воздействия на структурные составляющие клеточной стенки облепихи можно существенно увеличить не только сокоотдачу, но и значительно улучшить биохимический состав растворимой части продукта, повысить его антиоксидантную активность за счет увеличения выхода флавоноидов, витаминов, органических кислот, жирных и тритерпеновых кислот. Использование получаемых ферментативных гидролизатов плодов облепихи, обладающих ценным набором полезных веществ, весьма перспективно при получении функциональных продуктов питания.
х
При этом максимальный выход сока наблюдается при условии применения смеси ферментных препаратов, в котором соотношение ферментных препаратов составляет 1:1 (50% от оптимальной концентрации каждого препарата в отдельности, при условии их индивидуального применения, что составляет 6,3 ед. ПкА/г пектина для Фруктоцим-колор и 26 ед. ЦА/г клетчатки для Laminex BG Glucanase Complex) и длительности ферментативного воздействия 1-2 часа. При этом выход сока увеличивается на 18-20%, а вязкость снижается на 66-70%.
Результаты проведенных исследований, полученные с применением современных методов анализа, показали, что ферментативная обработка с использованием смеси ферментов способствует существенному увеличению выхода в растворимую часть ферментативных гидролизатов экстрактивных веществ: органических кислот, витаминов и сахаров. Увеличивается выход органических кислот в 1,25 раза.
Таким образом, было установлено, что применение смеси ферментных препаратов в течение 1-2 часов гидролиза способствует увеличению выхода сока на 18-20%, более полной экстракции и переводу в растворимую часть ферментативного гидролизата облепихи ценных физиологически функциональных ингредиентов ягод (органических кислот, витаминов, полифенолов, антоцианов, катехинов).
Весь описанный набор ценных компонентов оказывает разностороннее физиологическое действие на организм, способствует поддержанию здоровья и профилактике заболеваний, в том числе неинфекционных (онкологических, сердечно-сосудистых, обмена веществ).
Концентрат облепихи получают следующим образом.
Плоды облепихи дробят с получением мезги, выдерживают мезгу в течение 10-15 минут при температуре 40-45°С, вносят в нее смесь ферментных препаратов Фруктоцим-колор и Laminex BG при следующем соотношении мезга - смесь ферментов 100 г - 0,025 г, осуществляют гидролиз в течение 1-2 часов при температуре 40-45°С при постоянном перемешивании, нагревают смесь до температуры 80-85°С, выдерживают в течение 1-2 минут и затем охлаждают до температуры 30-40°С, осуществляют разделение на жидкую фракцию с содержанием сухих веществ 10-11% и твердый остаток путем прессования, затем жидкую фракцию концентрируют под вакуумом при температуре 50-70°С, при этом соотношение ферментных препаратов в смеси составляет 1:1.
Пример 1.
Плоды облепихи дробят с получением мезги, выдерживают мезгу в течение 15 минут при температуре 45°С. Вносят в нее смесь ферментных препаратов Фруктоцим-колор и Laminex BG при следующем соотношении мезга - смесь ферментов 100 г - 0,025 г, при этом соотношение ферментных препаратов в смеси составляет 1:1. Осуществляют гидролиз в течение 2 часов при температуре 40°С при постоянном перемешивании. Нагревают смесь до температуры 85°С, выдерживают в течение 2 минут и затем охлаждают до температуры 30°С. Разделяют полученный гидролизат на жидкую фракцию с содержанием сухих веществ 10-11% и твердый остаток путем прессования. Затем жидкую фракцию концентрируют под вакуумом при температуре 50°С. Содержание сухих веществ в концентрате составляет 45%.
Пример 2.
Плоды облепихи дробят с получением мезги, выдерживают мезгу в течение 10 минут при температуре 40°С. Вносят в нее смесь ферментных препаратов Фруктоцим-колор и Laminex BG при следующем соотношении мезга - смесь ферментов 100 г - 0,025 г, при этом соотношение ферментных препаратов в смеси составляет 1:1. Осуществляют гидролиз в течение 1 часа при температуре 45°С при постоянном перемешивании. Нагревают смесь до температуры 80°С, выдерживают в течение 1 минуты и затем охлаждают до температуры 40°С. Разделяют полученный гидролизат на жидкую фракцию с содержанием сухих веществ 10-11% и твердый остаток путем прессования. В полученную жидкую фракцию добавляют сахар при соотношении 1:1. Затем осуществляют концентрирование полученной смеси под вакуумом при температуре 70°С. Содержание сухих веществ в концентрате составляет 70%.
Выход за рамки заявленных параметров осуществления процесса не позволит получить концентрат облепихи, обладающий именно вышеописанными свойствами.