Разработка технологии функциональных напитков брожения с использованием чая. Часть I. Подбор питательной среды для культивирования микроорганизмов

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ НАПИТКИ для ОПТИМАЛЬНОГО ПИТАНИЯ

УдК 663.86.054.1; 663.95

разработка технологии функциональных напитков брожения с использованием чая

Часть I. Подбор питательной среды для культивирования микроорганизмов

М. В. Гернет,

д-р техн. наук, профессор;

И. Н. Грибкова,

канд. техн. наук;

К. В. Кобелев,

канд. техн. наук;

И. В. Лазарева,

канд. техн. наук;

Б. Р. Хашукаева,

аспирантка

ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности

В последнее время во всем мире все большее внимание уделяется структуре питания различных групп населения. Следует отметить, что научные разработки в России по данному вопросу занимают далеко не лидирующее место, несмотря на актуальность этой проблемы.

С учетом неблагоприятных экологических условий проживания, социального неблагополучия, стрессов большинство населения России слабо адаптировано к окружающей среде и подвержено риску тяжелых заболеваний. Только 15-20% населения можно считать практически здоровым, 15-20% находится в состоянии болезни, а 60-70% балансируют между здоровьем и болезнью до тех пор, пока компенсаторные возможности организма имеют достаточный резерв.

Концепция позитивного (здорового, функционального) питания зародилась в начале 80-х годов в Японии. В 1989 г. в научной литературе впервые появился термин «functional foods» — «функциональные продукты» (сокращенное название термина «физиологические функциональные продукты»).

В России в соответствии с ГОСТ Р 52349-2005 функциональный пищевой продукт — это продукт, предназначенный для систематического употребления в составе пищевых рационов всеми возрастными группами здорового населения, снижающий и улучшающий здоровье за счет наличия в его составе физиологически функциональных пищевых ингреди-

ентов. Физиологически функциональный пищевой ингредиент — вещество или комплекс веществ животного, растительного, микробиологического происхождения или идентичные натуральным, а также живые микроорганизмы, входящие в состав функционального пищевого продукта, обладающие способностью оказывать благоприятный эффект на одну или несколько физиологических функций, процессы обмена веществ в организме человека при систематическом употреблении в количествах, составляющих от 10 до 50% от суточной физиологической потребности.

Сегодня развитые страны переживают бурный рост производства потребления функциональных продуктов питания. По официальным данным почти 40% этих продуктов принадлежит США, около 25% Японии, более 32 % странам Центральной Европы, где самыми активными участники — Германия, Великобритания и Франция.

К сожалению, подобных продуктов в России — ничтожно малое количество, и их продвижение на рынке происходит довольно медленно. Что же мешает этому и каковы факторы, препятствующие продвижению функциональных продуктов на рынке? К ним относятся:

• нежелание расстаться с многолетними привычками и стереотипами пищевого поведения;

• неприятие повышения цен на новые продукты;

30 ПИВО и НАПИТКИ 2016

• неясность ожидаемых эффектов;

• беспокойство по поводу нетрадиционно приготовленной пищи;

• недоверие к мотивам производителей и других структур, продвигающие продукт на рынок (независимые медицинские организации, союз потребителей, государственные структуры и т. д.);

• сомнение в достоверности информации на этикетке, заявляющей о способности продукта и его компонентов предупреждать болезни;

• невозможность для потребителей объективно оценить, измерить эффективность купленного и даже потребленного продукта. Актуальные задачи при внедрении

функциональных продуктов в повседневный рацион населения следующие:

• для потребителей — забота о здоровье и выбор полезных продуктов;

• для правительства — поддержка производителей;

• для производителей — организация производства функциональных продуктов;

• для науки — расширение знаний об оздоровительном эффекте ингредиентов здорового питания;

• для технологов — усовершенствование технологий производства и упаковки функциональных продуктов.

Согласно прогнозам ведущих специалистов мира, в области питания и медицины, в ближайшие 10-20 лет доля функциональных продуктов достигнет 30% от общего количества пищевой продукции. При этом они на 35-50% вытеснят из сферы реализации многие традиционные лекарственные препараты.

В современной структуре питания функциональные пищевые продукты занимают промежуточное место между продуктами массового потребления и лечебными продуктами.

Функциональные продукты различаются по следующим категориям:

1) традиционные продукты, содержащие в нативном виде значительные количества функциональных ингредиентов или их группы;

2) традиционные продукты, в которых технологическим путем понижено содержание вредных для здоровья компонентов или компонентов, препятствующих проявлению биологической активности или физиологического действия полезных ингредиентов;

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕНАПИТКИ для ОПТИМАЯЬНОГОПИТАНИЯ

3) традиционные продукты, дополнительно обогащенные функциональными ингредиентами с помощью различных технологических приемов.

В последние годы на мировом рынке сформировались 4 основные группы продуктов функционального назначения: продукты на зерновой основе; молочные жировые продукты и безалкогольные напитки.

Следует отметить, что напитки являются наиболее удобной формой выпуска функциональной пищи для удовлетворения дефицита микронутриен-тов организма по двум причинам:

• физиологические нормы потребления воды (в том числе жидких продуктов) в отличие от физиологических норм потребления белков, жиров и углеводов практически не менялись и составляют около 2 дм3 в сутки;

• в водной среде хорошо растворяются или диспергируются большинство микронутриентов, поэтому плотность питательных веществ в этих продуктах может быть увеличена до любых заданных значений. Исследователи относят напитки

брожения к оптимальной форме пищевого продукта, используемого для обогащения рациона питания биологически активными веществами, благотворно влияющего на обмен веществ и иммунорезистентность организма человека, которые представляют собой субстраты растительного происхождения, органолептические и физико-химические свойства которых формируются в результате жизнедеятельности различных видов микроорганизмов. Используемые при этом микроорганизмы продуцируют в ходе своего развития целый комплекс ценных и полезных для организма человека веществ, таких как витамины, аминокислоты, органические кислоты и др., что и придает ферментированным напиткам повышенную биологическую ценность.

Известно, что микроорганизмы, как и другие живые существа, обитают в природе не изолировано, а в биоценозах, где представители различных видов не могут не оказывать друг на друга определенного влияния. Для каждого вида микроорганизмов характерен особый генетически закрепленный обмен веществ, благодаря чему происходят химические изменения питательной среды, в которой развиваются микроорганизмы, приводящие

к обогащению субстрата продуктами своей жизнедеятельности — метаболитами.

Известные научно-практические результаты подтверждают перспективность и целесообразность более широкого использования микроорганизмов для полезной модификации пищевых ресурсов.

Микроорганизмы можно применять для улучшения структуры питания, ликвидации аминокислотного, витаминного дефицита организме человека, а также биогенных минеральных веществ [1].

В последние годы технологи, производящие напитки в промышленном масштабе, все больше внимания уделяют такому сырью, как чай. В состав чая входят различные органические и неорганические вещества: дубильные, азотистые и минеральные вещества; кофеин, эфирные масла, углеводы, витамины, ферменты, органические кислоты и др.

С функциональной точки зрения, учитывая высокие лечебно-профилактические и выраженные Р-витаминные свойства чайных кате-хинов, зеленый чай — наиболее биологически ценный продукт. Однако, черный чай характеризуется терпким, полным вкусом, интенсивным красновато-темно-коричневым настоем и неповторимым ароматом. Благодаря этим показателям черный чай стал наиболее популярным напитком среди народов мира [2].

Человек с давних пор употреблял настой чайного гриба как освежающий, приятный на вкус напиток и как лечебное средство. Родина чайного гриба — Цейлон, откуда он распространился в Индию, затем в Китай и Маньчжурию. За право называться родиной чайного гриба в настоящее время спорят Индия, Шри-Ланка, Китай и Тибет.

В разных странах микроорганизмы для получения этого напитка называют по-разному: в Германии — «чудо-гриб», во Франции — «фанго», в Испании — «хонго», в России — «волжский», «морской», «китайский», «японский», «маньчжурский», «японская губка», «чайная медуза» и др.

Вообще, в России чайный квас известен около 100 лет [3] и был завезен к нам из Японии.

Чайный гриб получил широкое распространение в быту населения бывшего СССР и других странах: Германии, Чехии, Словакии, Италии и др. Куль-

2016

ПИВО и НАПИТКИ 31

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕНАПИТКИ для ОПТИМАЛЬНОГОПИТАНИЯя

10 8 6 4

48 69 92 117 143

Продолжительность брожения, ч Чай — Чай:сусло 3:1 — Чай:сусло 3,8:4

16 1 14 -12 -10 -8 -6 -

48 69 92 117 141 165 188 207

Продолжительность брожения, ч — Чай — Чай:сусло 3:1 — Чай:сусло 3,8:4

Рис. 1. Динамика накопления кислотности при разном соотношении масс черного чая и ячменного солодового сусла в сбраживаемой среде

Рис. 2. Динамика накопления кислотности при разном соотношении масс зеленого чая и ячменного солодового сусла в сбраживаемой среде

туральная жидкость этой ассоциации употребляется в основном как освежающий напиток, а в народной медицине как лечебное средство при различных заболеваниях. Это привлекло внимание научной общественности [4].

Культуральная жидкость чайного гриба — продукт двух и более комбинированных микроорганизмов и име-

ющий чрезвычайно сложный состав, который меняется в зависимости от используемого углеводного источника сырья. Так, например, наиболее быстрое снижение рН среды, то есть нарастание кислотности, происходит при использовании сахарозы, глюкозы, фруктозы, и медленнее — лактозы и глицерина [5].

В настоящее время технология производства напитка на основе чайного гриба, несмотря на свои полезные функциональные свойства, не нашла широкого промышленного внедрения в условиях промышленности, хотя имеются данные о попытках создания подобных напитков [6-8].

14

12

4 -

2

2 -

0

0

0

164

0

32 ПИВО и НАПИТКИ

2016

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕНАПИТКИ для ОПТИМАЯЬНОГОПИТАНИЯ

Таблица 1

Показатель Содержание

Массовая доля сухих веществ, % 9,4

Общий азот, мг/100г сусла 1320

Аминный азот, мг/дм3 225,3

Редуцирующие вещества, г/100 см3 5,92

Титруемая кислотность, см3 0,1 н МаОН на 100 см3 сусла 3,2

Таблица 2

Показатель Образец сусла с соотношением по сухим веществам

Чай Чай : сусло, 3:1 Чай : сусло, 3,8:4

Вкус Сладкий Хорошо сброженный с кислинкой Хорошо сброженный, сбалансированный по кислотности

Цвет Светло-соломенный

Аромат Хайный аромат слегка сброженного напитка Сброженного напитка с фруктовыми тонами

Дегустационный балл 18,5 23 22,5 |

Таблица 3

Показатель Образец сусла с соотношением по сухим веществам

Чай Чай : сусло, 3:1 Чай : сусло, 3,8:4

Содержание действительного экстракта, % 5,2 3,1 3,3

Содержание спирта, об. % 1,7 3,2 3,8

Кислотность, к. ед. 2,0 7,8 11,8

Таблица 4

Показатель Образец сусла с соотношением по сухим веществам

Чай Чай : сусло, 3:1 Чай : сусло, 3,8:4

Вкус Сладкий с тонами зеленого чая Сбалансированного сброженного напитка с кислинкой с цветочным ароматом Сброженного напитка с кислым тоном во вкусе

Цвет Светло-соломенный Соломенный

Аромат Чайный аромат слегка сброженного напитка Приятный аромат хорошо сброженного напитка

Дегустационный балл 18,5 25 23,5 |

Таблица 5

Показатель Образец сусла с соотношением по сухим веществам

Чай Чай : сусло, 3:1 Чай : сусло, 3,8:4

Содержание действительного экстракта, % 5,27 3,06 3,33

Содержание спирта, об. % 1,62 3,30 3,74

Кислотность, к. ед. 4,48 11,00 15,04

Поскольку при получении напитков брожения значительное место отводится образованию «первичных» метаболитов — органическим кислотам, спиртам, азотистым соединениям, диоксиду углерода и др., совокупность которых обусловливает качественные показатели получаемого сброженного продукта, представляется интересным найти технологические подходы к решению задачи создания биологически ценных напитков на основе растительного сырья, в том числе чая.

В наших исследованиях мы использовали настои чая (зеленого и черного), сахарозу и комбинированную закваску, состоящую из пивоваренных дрожжей S. cerevisiae и молочнокислых бактерий Betabacterium breve.

В качестве исходных концентраций сырья были взяты экстракт чая (4 г на 1000 см3) и сахарозы (80 г на 1000 см3). Подобные концентрации использовались в работе [3].

Эффективность брожения оценивали по накоплению кислотности. Как видно из рис. 1 и 2, использование чайных настоев и сахарозы не приводило к значительному изменению кислотности (кривая «чай», рис. 1 и 2).

Для интенсификации процесса брожения в чайные настои с сахаром добавляли различные количества пивного сусла (кривые «чай : сусло, 3:1» и «чай : сусло, 3,8:4», причем соотношения чая и сусла даны по массе) из ячменного солода. Изначально в исследовании нами испытывалось 2 образца солода — ячменный и тритикалиевый. Было отмечено, что наилучшие данные по брожению и органолептической оценке получено с применением сусла из ячменного солода, состав которого представлен в табл. 1.

Наилучшие данные по накоплению кислотности получены в образцах, где соотношение черный чай : сусло составило 3,8 : 4 (см. рис. 1). Эта зависимость была идентична при использовании зеленого чая (см. рис. 2).

Длительность брожения у образцов сусла с настоями чая составила 141 ч.

Органолептические показатели сброженного сусла с использованием черного и зеленого чая представлены в табл. 2 и 4, а физико-химические показатели — в табл. 3 и 5 соответственно.

Данные табл. 2 и 4 свидетельствуют о том, что наиболее сбалансированны по органолептическим показателям образцы из зеленого чая и ячменного солодового сусла в соотношениях массовых долей 3:1; 3,8:4.

Таким образом, нами были подобраны следующие оптимальные технологические параметры получения напитков на чайной основе:

• экстракт зеленого чая — 4 г на 1000 см3;

• солодовое ячменное сусло в соотношении чай : сусло 3:1; 3,8:4;

• микроорганизмы для брожения: пивоваренные дрожжи 5. сerevisiae и

молочнокислые бактерии Betabacterium breve; • длительность брожения для максимального накопления кислотности — 207 ч.

Исследования продолжаются. Полученные экспериментальные данные будут опубликованы в следующих номерах журнала.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кудряшова, А.А. Экологическая, продовольственная и медицинская безопасность человечества/А. А. Кудряшова. — М.: Пище-промиздат, 2009 — 472 с.

2. Рудась, И. Г. Маркетинговые исследования российского чайного рынка/И. Г. Рудась, М. В. Гернет// Пиво и напитки, 2004 — № 2 — С. 10-12.

3. Хачатрян, В. Чайный гриб: трезвый выход/В. Хачятрян. — М.-СПб.: Диля, 2012 — С. 99-101.

4. Дубровин И. И. Чайный мир/И. И. Дубровин. — Ростов-на-Дону: Феникс, 2003 — С. 5-6.

2016 ПИВО и НАПИТКИ 33

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕНАПИТКИ для ОПТИМАЛЬНОГОПИТАНИЯя

5. Зайнулин Р. А. Влияние условий культивирования чайного гриба (СотЬиАа) на его функциональные свойства в пищевых профилактических напитках/Р. А. Зайнулин, Р. В. Кунакова, Х. К. Гаделева, О. А. Данило-ва/Извествия вузов, пищевая технология. — 2010. — № 4. — С. 29-31.

6. Хачятрян В.Х. Напиток, способ производ-

ства культуральной жидкости чайного гриба и способ производства напитка/В. Х. Хачятрян, В. С. Исаева, Т. В. Иванова//Патент RU № 2153816 С1, заявка 99121173/13, опубл. 10.08.2000 бюлл. № 22.

7. Саварддинов, И. А Способ приготовления биологически активного напитка/И. А. Саварддинов, Н. Д. Гафурова, Ш. А. Хамидов// Па-

тент RU № 2281012 С2, заявка 2004105828/13, опубл. 10.08.2006, бюлл. № 22.

8. Марченко, В.В. Способ производства культуры «Чайного гриба» и способ производства напитка брожения с использованием культуры «чайного гриба»/В. В. Марченко, В.А. Сотников// Патент RU 2480519 С2, заявка 2011131418/10, опубл. 26.07.2011 бюлл. №12. &

Разработка технологии функциональных напитков брожения с использованием чая. Часть I. Подбор питательной среды для культивирования микроорганизмов

Ключевые слова

функциональные напитки; чай; солодовое сусло; дрожжи; молочнокислые бактерии; динамика брожения.

Реферат

В последнее время во всем мире все большее внимание уделяется структуре питания различных групп населения. Следует отметить, что научные разработки в России по данному вопросу занимают далеко не лидирующее место, несмотря на актуальность этой проблемы с учетом неблагоприятных экологических условий проживания, социального неблагополучия, стрессов у населения. Рассмотрены факторы, мешающие развитию рынка российских функциональных продуктов, основные из которых — стереотипы пищевого поведения, неясность ожидаемых эффектов, сомнение в достоверности информации на этикетке, заявляющей о способности продукта и его компонентов предупреждать болезни, невозможность для потребителей объективно оценить, измерить эффективность купленного и даже потребленного продукта. Отмечена тенденция последних лет формирования на мировом рынке 4 основных групп продуктов функционального назначения, среди которых безалкогольные напитки занимают не последнее место, поскольку выступают наиболее удобной формой выпуска функциональной пищи для удовлетворения дефицита микронутриентов организма. Особенно актуальны напитки брожения, которые представляют собой субстраты растительного происхождения, органолептиче-ские и физико-химические свойства которых формируются в результате жизнедеятельности различных видов микроорганизмов. Используемые при этом микроорганизмы продуцируют в ходе своего развития целый комплекс ценных и полезных для организма человека веществ, таких как витамины, аминокислоты, органические кислоты и др., что и придает ферментированным напиткам повышенную биологическую ценность. Авторами исследовалось влияние применения настоя чая (зеленого и черного), ячменного и тритикалиевого солодового сусла, а также сахарозы на динамику брожения комбинированной закваской пивоваренных дрожжей S. сerevisiae и молочнокислых бактерий Betabacterium breve с целью получения сброженных основ из растительного сырья с функциональными свойствами. Отмечено, что наилучшие данные по брожению и органо-лептической оценке были получены в случае применения зеленого чая и ячменного солодового сусла в соотношениях массовых долей 3:1; 3,8:4 при длительности брожения для максимального накопления кислотности 207 ч. Проведение исследований продолжается.

Авторы

Гернет Марина Васильевна, д-р техн. наук, профессор; Кобелев Константин Викторович, канд. техн. наук; Грибкова Ирина Николаевна, канд. техн. наук; Киселева Ирина Валерьевна, канд. техн. наук; Хашукаева Бэла Руслановна, аспирант

ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности, 119021, Москва, ул. Россолимо, д. 7,

institute-beer@mail.ru; kobelev@vniinapitkov.ru; pivo-arbitrag@mail.ru

Development of Functional Fermented Beverages

Technology with Tea.

Part I. Nutrition Medium Selection

for Microorganisms Cultivation

Key words

functional beverages; tea; malt wort; yeasts; lactobacteria; fermentation dynamics.

Abstract

In recent years, all over the world more and more attention is paid to the different population groups nutrition structure. It should be noted that scientific research in Russia on this issue is not occupied the leading position, despite the importance of this problem, taking into account adverse environmental living conditions, social distress and stress of the population. The keep down market development Russian factors of functional products are reviewed, and main ones are the stereotypes of food behavior, obscurity the expected effects, questioned the information authenticity on the label which declares about product its components capacity to prevent disease, the consumers inability to objectively evaluate, measure the effect of purchased and even consumption product. The recent years formation world market tendency of 4 major groups of functional products, including soft drinks with not least place for most convenient form to release function food to meet micronutrient body deficiencies, is observed. Fermented beverages that are vegetable origin substrates, and whose organoleptic and physico-chemical properties are formed dew to various kinds of microorganisms activity, are actually important. The applying microorganisms are produced during growth a complex of useful human body substances, such as vitamins, amino acids, organic acids, et al., and this substances attaches enhanced bioavailability to fermented beverages. The authors studied the effect of tea (green and black) infusion, barley and triticum malt worts and sucrose use on fermentation dynamics by yeast S. cerevisiae and lactic bacteria Betabacterium breve association to produce vegetable raw materials fermented bases with function properties. It is noted that the best data for fermentation and organoleptic evaluation were obtained in the case of green tea, and barley malt wort in the mass proportions of 3:1; 3.8:4, with fermentation process for accumulation of acidity during 207 ch. Research continues.

Authors

Gernet Marina Vasiljevna, Doctor of Technical Science, Professor; Kobelev Konstantin Victorovich, Candidate of Technical Science; Gribkova Irina Nikolaevna, Candidate of Technical Science; Kiseleva Irina Valerjevna, Candidate of Technical Science; Hashukaeva Bela Ruslanovna, Post-graduate Student All-Russian Research Institute of Brewing, Beverages and Wine Industry, 7 Rossolimo St., Moscow, 119021, Russia,

institute-beer@mail.ru; kobelev@vniinapitkov.ru; pivo-arbitrag@mail.ru

34 ПИВО и НАПИТКИ 2016