Применение комплексных ферментных препаратов для получения сока из рябины садовой

современные технологии

для производства номера

пива и напитков

УдК 663.81

Применение комплексных ферментных препаратов

для получения сока из рябины садовой

И. В. Черных,

аспирант; Г. А. Ермолаева,

д-р техн. наук, профессор Московский государственный университет пищевых производств

Структура и качество питания населения претерпевают изменения под влиянием социального и экономического развития общества. В настоящее время актуально обогащать рацион витаминами и другими биологически активными веществами (БАВ). Об этом свидетельствует повышенный интерес потребителей к пищевым продуктам, богатым БАВ растительного происхождения. В данной работе исследовали широко распространенную в средней полосе садовую рябину Sorbus domestica L.

Кора, древесина и листья рябины выделяют большое количество фитонцидов, по активности не уступающих фитонцидам лука и чеснока [1]. Благодаря полезным свойствам указанные части растения используют в современной пищевой, медицинской, деревообрабатывающей и парфюмерной промышленности. Плоды рябины — ценное сырье консервной промышленности, особенно при производстве соков, сухофруктов, повидла [2]. В повседневном и диетическом питании используют сок из плодов рябины, благодаря высокому содержанию в нем витаминов С и Р, что особенно ценно в зимне-весенний период. По уровню накопления в плодах каротина, витаминов С и Р рябина значительно превосходит яблоню и грушу, что, несомненно, ставит ее в число исключительно ценных плодовых пород [1]. В 100 г рябинового сока содержится почти суточная норма (для взрослого здорового человека) витамина С (40-45 мг) и 3-4 нормы витамина Р (180-220 мг). По ко-

личеству каротина плоды рябины превосходят ряд сортов моркови. Замороженные плоды рябины используют для получения длительно хранящихся без пастеризации соков. Такие соки обладают приятным кисло-сладким вкусом, без ощутимой горечи. Легкость получения сока из размороженных плодов и его высокие вкусовые и биохимические качества представляют большой интерес для производства, в том числе безалкогольных и алкогольных напитков.

В плодах содержится до 30 % сухих веществ (СВ), в том числе сахаров 5-10%, кислот 2,5-2,7 %, дубильных веществ 0,3-0,5 %, витамина С 0,06 %, витамина Р 0,5 %, каротина 0,008-0,015 %, пектиновых веществ 0,7 %, витамина Е 0,001-0,005%. Плоды рябины — источник микроэлементов. В 1 кг зольного остатка плодов рябины моравской, сортов Бурка, Десертная содержится (г): Mg 3-4, Си 0,01-0,05, № 0,01-0,08, Мп 10-15, Са 5-7, Р 7-12 [1]. Присутствие в плодах фосфора и аминокислоты треонина особенно повышает их пищевую ценность. Препятствует широкому применению рябины высокое содержание в ягодах пектиновых веществ, что затрудняет переработку рябины [2, 3].

С целью повышения выхода сока и СВ из плодов рябины садовой исследовали возможность применения комплексных ферментных препаратов (ФП) цитолитического действия для получения сока из рябины садовой как полуфабрикатов пищевого производства.

26 ПИВО и НАПИТКИ 3 • 2015

СОВРЕМЕННЫЕТЕХНОЛОГИИ для ПРОИЗВОДСТВАПИВА и НАПИТКОВ

В работе использовали комплексные ферментные препараты Рапидаза-Ц-80Л, Фруктоцим П, Брюзайм, Ламинекс супер, Цел-ловиридин Г20Х, Ультрафло max, Cellic HTec и составленные из них мультиэнзимные композиции (МЭК).

Рапидаза-Ц-80Л — жидкий препарат, содержащий пектиназу, геми-целлюлазу и арабиназу (активность 3500 ед./г); продуцент Aspergillus niger. Условия действия: температура 5...50 °C, рН 3,0-5,0.

Фруктоцим П — жидкий высококонцентрированный пектолитиче-ский ферментный препарат, содержащий сбалансированный комплекс пектинэстеразы, пектинлиазы и эндо-полигалактуроназы (активность 3500 ед/г). Применяется при температуре 20.55 °C.

Брюзайм — жидкий ферментный препарат, основной фермент

которого ксиланаза с активностью 300-350 ед./см3. Сопутствующие ферменты: р-глюканаза и цел-люлаза. Продуцент Trichoderma longibrachiatum. Оптимум действия — при рН 4,5-5 и температуре 50.55 °C.

Ламинекс супер — жидкий ферментный комплекс, расщепляющий Р-глюканы, пентозаны и смежные углеводы (целлюлозу, гемицеллюло-зу и арабиноксиланы). Продуценты Trichoderma reesei и Penicillium funiculosum. Активность 3900 ед./г. Применяют при температуре 50.65 °C.

Целловиридин Г20Х — комплексный ФП, в основе которого — грибная целлюлаза Trichoderma viride. Активности: целлюлазная 15002000 ед./г, ксиланазная 1900 ед./г, Р-глюканазная 1000 ед./ г. Оптимум действия: температура 50...55 °C, рН 4,5-5,5.

80 -

„ 70 s

и

g 60

0

Ï 50

Ф

40

> S

1 30 -

-------------------------76-----------------------------------------------------------76-------------------------------------------------------------

III lili

Контроль Рапидаза- Фруктоцим Брюзайм Ламинекс Целло- Ультра- CeLLicHTec Ц-80Л П супер виридин флотах

Г20Х

Рис. 1. Влияние ферментных препаратов на выход сока из рябины

19,534 19,556

20 -

5 -

-1-8,7-2---------18,901-

Контроль Рапидаза- Фруктоцим Брюзайм Ламинекс Целло- Ультра- CeLLicHTec Ц-80Л П супер виридин флотах

Г20Х

Рис. 2. Влияние ферментных препаратов на увеличение выхода СВ в соке

Ультрафло max — препарат Р-глюканазы (с активностью 70008000 ед. ГлС, 370-400 ед. АС) и кси-ланазы. Применяется при температурах 60.70 °C, рН 4,0-6,0.

Cellic HTec содержит эндоксила-назу с высокой специфичностью к растворимой гемицеллюлозе. Оптимальная температура и рН действия препарата составляют соответственно 45.50 °C и 5,0 [4].

Плоды замороженных ягод рябины измельчали, выдерживали мезгу с ФП в течение 45-120 мин при рекомендуемой для каждого препарата температуре [3]. Фиксировали продолжительность формирования осадка (мин) и определяли его объем и характер (плотный или рыхлый). Сок-самотек и отжатый сок объединяли. Сок в контрольном опыте получали без применения ФП.

В полученном рябиновом соке определяли кислотность в пересчете на лимонную кислоту (г/100 см3), которая составила 2,3-2,5, и рН сока 3,48-3,73; содержание СВ [5].

Установлено, что для увеличения выхода сока наиболее эффективны Фруктоцим П, Рапидаза-Ц-80Л и Ламинекс супер (рис. 1), для увеличения содержания СВ в нем — Фруктоцим П, Рапидаза-Ц-80Л, Ламинекс супер и Ультрафло max (рис. 2).

Для улучшения биодеградации полимеров рябины составили муль-тиэнзимные композиции (МЭК), для чего был посчитан суммарный выход СВ из экстракта рябины (г), равный произведению общего объема сока (см3) на количество СВ (%). Наибольший суммарный выход СВ из экстракта рябины был получен при обработке ферментными препаратами Рапидаза-Ц-80Л, Фруктоцим П, Ламинекс супер. ФП Рапидаза-Ц-80Л, способствующий высоким показателям выхода сока и извлечения СВ в предыдущих экспериментах авторов, и входил в состав разработанных ими МЭК 1 и МЭК 2 [6]. В настоящем исследовании ферментный препарат Рапидаза-Ц-80Л решено было включить в состав МЭК 3. Таким образом, МЭК 3 представляла собой смесь Рапидазы-Ц-80Л и Лами-некса супер в различных соотношениях (табл. 1).

По результатам изучения возможности повышения выхода экс-

0

1 <

§

ш h

90 -I

80

20 -

10 -

0

25 -.

G 15 -

10 -

0

3 • 2015 ПИВО и НАПИТКИ

27

СОВРЕМЕННЫЕТЕХНОЛОГИИ для ПРОИЗВОДСТБАПИБА и НАПИТКОВ=

0

1 <

§

ш н

Таблица 1

Соотношение ФП Рапидаза-Ц-80Л : Ламинекс супер в составе МЭК 3 Общий выход сока, см3 Содержание СВ, мас. %

1 : 1 44 18,765

1,5 : 1,5 56 19,015

2 : 1 64 19,116

1 : 2 68 19,241

трактивных веществ из рябины садовой с применением комплексных ФП для получения полуфабрикатов напитков установлено следующее.

Максимальный выход сока и экстрактивных веществ наблюдается при воздействии на мезгу рябины ферментных препаратов Фруктоцим П и Ламинекс супер. Применение биокатализаторов позволяет повысить выход СВ в соке в 1,7-2 раза, а выход самого сока — в 1,3 раза.

Мультиэнзимная композиция МЭК 3, состоящая из Рапидазы-Ц-80Л и Ламинекса супер в соотношении 1:2, повышает переход СВ в сок в 2 раза, а выход самого сока — в 1,1 раза (по сравнению с контролем). Это соотношение ферментных препаратов в составе МЭК 3 наиболее эффективно.

После обработки комплексными ферментными препаратами мезги рябины полученный из нее сок имел более высокую прозрачность (из-за гидролиза мутеобразующих полисахаридов), поэтому такая обработка подходит для получения полуфабрикатов для ликероводоч-ной и безалкогольной промышленности, где высокие требования к прозрачности и стойкости готового продукта.

На основании математической обработки данных табл. 1 получены регрессионные уравнения, описывающие зависимости у1 экс (выход сока) от исследуемого фактора х (различное соотношение ферментных препаратов в составе МЭК 3) (табл. 2), и у2 экс (содержание сухих веществ в соке) от исследуемого фактора х (различное соотношение ферментных препаратов в составе МЭК 3) (табл. 3). Также был проведен статистический анализ полученных уравнений регрессии: проверка значимости уравнений и их коэффи-

Таблица2

Состав МЭК Соотношение ФП Выход сока, см3

в составе МЭК х у 1 экс у 1 расч

Рапидаза-Ц-80Л — Ламинекс супер 1:1 44 44

Рапидаза-Ц-80Л — Ламинекс супер 1,5:1,5 56 62,67

Рапидаза-Ц-80Л — Ламинекс супер 2:1 64 60,67

Рапидаза-Ц-80Л — Ламинекс супер 1:2 68 64,67

Таблица 3

Состав МЭК Соотношение ФП Содержание СВ, мас. %

в составе МЭК х У2 экс У 2 расч

Рапидаза-Ц-80Л — Ламинекс супер 1:1 18,765 18,76

Рапидаза-Ц-80Л — Ламинекс супер 1,5:1,5 19,015 19,12

Рапидаза-Ц-80Л — Ламинекс супер 2:1 19,116 19,06

Рапидаза-Ц-80Л — Ламинекс супер 1:2 19,241 19,19

циентов, исследование абсолютных и относительных ошибок аппроксимации.

Уравнение регрессии к табл. 2: у = 6,67 + 16,67х1 + 20,67х2.

Анализ параметров уравнения регрессии:

• оценка дисперсии

s2 = (у - х у (х))т(у - х у (х)) = 66,67;

• несмещенная оценка дисперсии

s2 = [1/(я - т- 1)] s 2 =

= [1/(4 - 2 - 1)] 66,67 = 66,67.

Оценка среднеквадратичного отклонения

5 = л/52 = V—67= 8,16.

Непосредственное влияние фактора х1 на результат у в уравнении регрессии измеряется р. и составляет 0,75390298380983; 'косвенное (опосредованное) влияние данного фактора на результат определяется как

г В, = -0,454545454548 х

х 0,93483969992331 = -0,4249.

Все парные коэффициенты корреляции |г|<0,7, что говорит об отсутствии мультиколлинеарности факторов. Анализ параметров уравнения регрессии показал, что коэф-

фициенты корреляции и детерминации статистически значимы.

Уравнение регрессии к табл. 3:

у = 18,05 + 0,3х1 + 0,42х2.

Анализ параметров уравнения регрессии:

• оценка дисперсии

= (у - х у (х))т(у - х у (х)) = 0,0178;

• несмещенная оценка дисперсии

s2 = [1/(я - т- 1)] s 2 =

= [1/(4 - 2 - 1)] 0,0178 = 0,0178.

Оценка среднеквадратичного отклонения

5 = л/52 = л/0,01786 = 0,13.

Непосредственное влияние фактора х1 на результат у в уравнении регрессии измеряется р. и составляет 0,70300302767931; ко.свенное (опосредованное) влияние данного фактора на результат определяется как

г В, = -0,454545454548 х

х1 х2 2

х 0,99937867172438 = -0,4543.

Все парные коэффициенты корреляции |г|< 0,7, что говорит об отсутствии мультиколлинеарности факторов. Анализ параметров уравнения регрессии показал, что коэффициенты корреляции и детерминации статистически значимы.

28 ПИВО и НАПИТКИ

3 • 2015

СОВРЕМЕННЫЕТЕХНОЛОГИИ для ПРОИЗВОДСТВАПИВА и НАПИТКОВ

На основании изученного действия комплексных ферментных препаратов на рябину садовую для создания МЭК 3 были выбраны ферментные препараты Рапидаза-Ц-80Л пектолитического действия и Ламинекс супер, расщепляющий Р-глюканы, пентозаны и смежные углеводы (целлюлозу, гемицеллю-лозу и арабиноксиланы).В данной МЭК методом регрессионного анализа установлено наиболее эффективное соотношение ферментных препаратов, равное 1:2. Применение МЭК 3 позволяет повысить объем сока на 11,5 %, а содержание извлеченных из ягод СВ — в 2 раза.

То есть, с целью повышения выхода сока и СВ из ягод замороженной садовой рябины рекомендуется применение мультиэнзимной композиции, состоящей из препара-

тов целлюлолитического действия Рапидаза-Ц-80Л и Ламинекс супер в соотношении 1:2 для обработки мезги. МЭК 3, состоящий из указанных препаратов, вследствие содержания в своем составе пекти-назы, гемицеллюлазы, арабиназы, пентозаназы, глюканазы, целлюла-зы, позволяет, вследствие гидролиза некрахмальных полисахаридов, увеличить отдачу сока и углеводов из ягод рябины.

ЛИТЕРАТУРА

1. Курьянов, М. А. Рябина садовая / М. А. Ку-рьянов. — М.: Агропромиздат, 1986. — 78 с.

2. Злобин, А. А. Строение и свойства пектинов плодов шиповника морщинистого и рябины обыкновенной: дис. канд. тех. наук / Злобин А. А. — Киров-Сыктывкар, 2012. — 107 с.

3. Романова, Н. Г. Плоды боярышника и рябины — перспективный сырьевой источник для создания продуктов функционального питания / Н. Г. Романова // Достижения науки и техники АПК. — 2008. — № 9. — С. 59-62.

4. Ресурсы и маркетинг для промышленности [Электронный ресурс]: ферментные препараты // Русфермент, 2003. URL: http://www.rusferment.ru/juice.php (дата обращения: 14.01.2014).

5. Руководство по методам контроля качества и безопасности биологически активных добавок к пище: Р 4.1.1672-03: утв. Гл. Сан. врачом РФ 30.06.03: ввод в действие с 30.06.03. — М.: Минздрав России, 2004. — 240 с.

6. Черных, И. В. Применение биокатализаторов целлюлолитического действия при получении сока из садовой рябины / И. В. Черных, Г. А. Ермолаева // Пиво и напитки. — 2013. — № 6. — С. 52-54. &

0

1 <

§

ш I-

Применение комплексных

ферментных препаратов для получения сока

из рябины садовой

Ключевые слова

выход сока; выход сухих веществ; мультиэнзимная композиция; рябина садовая; ферментный препарат.

Реферат

В работе исследовали применение комплексных ферментных препаратов для получения сока из рябины садовой как полуфабриката пищевого производства. Плоды измельчали, выдерживали мезгу с ферментным препаратом, получали сок. Контрольный опыт проводили без применения ферментных препаратов. Использовали комплексные ферментные препараты Рапидаза-Ц-80Л, Фруктоцим П, Брюзайм, Ламинекс супер, Целловиридин Г20Х, Ультрафло max, CeLLic HTec. В полученном рябиновом соке определяли кислотность и рН сока; содержание сухих веществ; содержание общего сахара. Установлено, что максимальный выход сока и экстрактивных веществ наблюдается при воздействии на мезгу рябины ферментных препаратов Фруктоцим П и Ламинекс супер. Применение биокатализаторов позволило повысить выход сухих веществ в соке в 1,7-2 раза, а выход сока — в 1,3 раза. Разработан состав мультиэнзимной композиции, состоящей из ферментных препаратов Рапидаза-Ц-80Л и Ламинекс супер. Применение данной мультиэнзимной композиции позволяет повысить объем сока на 11,5%, а содержание сухих веществ в 2 раза. После обработки комплексными ферментными препаратами сок имел более высокую прозрачность, поэтому такая обработка рекомендована для получения полуфабрикатов ликероводочной и безалкогольной промышленности. На основании математической обработки данных были получены регрессионные уравнения и проведен их статистический анализ.

Using of Complex Ferments for Producing Juice of Rowan Garden

Key words

juice yield; solids yield; multi-enzyme composition; rowan garden; enzyme.

Abstract

The using of complex enzymes to obtain the rowan garden juice as semi-processed food production was investigated. The fruits were crushed, pulp was heated with an enzyme, and thus the juice was obtained. A control experiment was done without using enzymes. The complex of enzymes of Rapidaza-C-80L, Fructozym P, Bryuzaym, Laminex super, Celloviridin G20X, Ultraflo max, Cellic HTec. The acidity and total solids of the juice were determined. It is found that the maximum of quantity and solids of yield of juice were when pulp of rowan was processed by enzymes Fructozym P and Laminex super. Using of biocatalysts help to increase the solids yield in the juice 1.7-2 times and juice yield 1.3 times. Developed multi-enzyme composition consists of enzyme preparations Rapidaza-C-80L and Laminex super. Application of this multi-enzyme composition enhances juice volume by 11.5%, and the solids content in 2-fold. After processing by complex enzyme preparations juice had a higher transparency, so this treatment is recommended for semi-processed alcoholic beverage and soft drink industry. Based on mathematical data equations of regression were obtained and statistical analyses were done.

Авторы

Черных Ирина Викторовна, аспирант; Ермолаева Галина Алексеевна, д-р техн. наук, профессор Московский государственный университет пищевых производств 125080, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 11, inbro@mail.ru

Authors

Chernih Irina Viktorovna, Post-graduate Student;

Ermolaeva Galina Alekseevna, Doctor of Technical Science, Professor

Moscow State University of Food Production

11, Volokolamskoe shosse, Moscow, 125080, Russia, ferment@mgupp.ru

3 • 2015 ПИВО и НАПИТКИ 29