Исследование свойств и применение растительных пигментов

Устойчивость их к высокой температуре указывает на целесообразность применения при изготовлении изделий для снижения количества углеводов. Пищевые волокна обладают и технологическими функциональными свойствами: связывание воды в изделии, влияние на реологические показатели, коррекция структуры.

Установлено, что введение пищевых волокон не способствует увеличению вязкости сахарного сиропа и гигроскопичности, а содержание углеводов снижается при этом на 10%. Кроме того, уменьшается сладость изделия.

При добавлении отрубей пшеничных в сахарное печенье возросло содержание балластных веществ, ненасыщенных жирных кислот, витаминов группы В, а также улучшились органолептические и физико-химические показатели качества печенья (табл.3).

Частичная замена муки пшеничной в мучных кондитерских изделиях на отруби имеет важное значение с экономической точки зрения, так как дает возможность увеличить экономию хлебных ресурсов, сберегая продовольственное зерно.

Таким образом, можно сделать вывод, что регулирование состава и свойств кондитерских изделий (карамели, галет и печенья) путем внесения изменений в рецептуру и технологию позволило получить продукты с функциональными свойствами. Эти продукты найдут свою нишу на современном продовольственном рынке России, так как сегодня придается особое значение созданию технологической основы для получения качественных продуктов, выполняющих лечебные и профилактические функции.

Л и т е р а т у р а

1. Федорова Р.А., Головинская О.В. Технология и организация производства продуктов переработки зерна, хлебобулочных и макаронных изделий. - СПб.: Университет ИТМО, 2015. - 85 с.

2. Цыганова Т.Б. Научные основы применения в хлебопекарной промышленности добавок,

содержащих белки и пищевые волокна: Дис... доктора техн. наук . - М.; 1992. - 300 с.

3. Дробот В.И. Использование нетрадиционного сырья в хлебопекарной промышленности. -

Киев: Урожай, 1988. - 148 с.

УДК 641.18 Канд. с.-х. наук Н.Ю. СТЕПАНОВА

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ И ПРИМЕНЕНИЕ РАСТИТЕЛЬНЫХ ПИГМЕНТОВ

Пищевые красители, пигменты, антоцианы, антоциановые красители, методы получения

Высококачественные пищевые продукты гармонично сочетают форму, вкус, аромат и окраску. Без любой из этих характеристик продукт перестает быть полноценным, соответствовать своему названию, пользоваться спросом. Однако именно цветовая гамма в значительной мере предопределяет привлекательность и разнообразие ассортимента продуктов питания растительного и животного происхождения. Исследованы растительные антоциановые пигменты, полученные методом лиофильной сушки, из ягод клюквы [1] и аронии черноплодной [4]. Разработана технология получения пигмента из свеклы [5]. Значительное внимание уделяется роли пигментов при формировании растительной продукции [6], а также в мясном сырье [8].

Естественные пищевые красители содержат в своем составе, кроме пигментов, другие полезные биологически активные компоненты: витамины, гликозиды, органические кислоты, ароматические вещества, микроэлементы. Поэтому использование естественных пигментов

для окрашивания продуктов питания позволяет не только улучшить внешний вид, но и повысить пищевую ценность продуктов.

Однако в пищевой промышленности использование естественных красителей сильно ограничивается их нестабильностью к таким возможным технологическим параметрам производства продуктов питания, как длительное нагревание, воздействие высоких температур и щелочной среды. В связи с этим необходимо проведение исследований, направленных как на разработку способов получения натуральных пигментов, так и на их стабилизацию.

Пигменты, содержащиеся в растительном сырье, в зависимости от их растворимости в воде могут быть разделены на две группы: растворимые в воде, находящиеся в соке растений (лепестках цветов, ягодах и фруктах), и не растворимые в воде - хлорофилл, ликопин, присутствующие в хлоропластах клеток листьев зеленых растений, фруктах, овощах[2].

Цвет растворимых в воде растительных пигментов обусловлен в основном антоцианами. Антоцианы имеют широкий диапазон цветовой гаммы - от оранжевых до синих тонов. Цветовые оттенки зависят от присутствующих антоцианидинов. Широко распространены антоцианидины - пеларгонидин, цианидин, мальвидин и петунидин.

Характер окраски природных антоцианов зависит от многих факторов: строения, рН среды, возможности образования комплексов с ионами металлов, способности адсорбироваться на полисахаридах, температуры, света.

Антоциановые красители в растениях находятся в лепестках цветов, листьях, кожице фруктов, плодов и корнеплодов, а также непосредственно в мякоти питательной части растений.

Окраску продуктов питания в красный цвет часто производят соками и экстрактами из плодов ягод и других источников, которые сами используются как пищевые продукты. Примерами таких ягод могут быть клубника, земляника, черника, ежевика, клюква, малина, вишня, черноплодная рябина, окрашенные сорта винограда, черная смородина, брусника и другие.

В настоящее время во всем мире очень распространены антоциановые пигменты. Это связано с тем, что они, кроме пигмента, содержат в своем составе и другие полезные биологически активные компоненты: витамины, гликозиды, органические кислоты, ароматические вещества, микроэлементы и др., использование которых позволяет не только улучшить внешний вид, придать привлекательный, естественный цвет, но и повысить биологическую ценность пищевых изделий. Цвет пищевого продукта имеет для потребителя огромное значение: это не только показатель свежести и качества, но и необходимая характеристика его узнаваемости. За цвет продукта ответственны присутствующие в нем красители.

На основе антоцианов методом экстрагирования антоциановых пигментов из растительного сырья получают натуральные антоциановые красители для пищевых продуктов. В настоящее время наблюдается увеличение спроса на натуральные пищевые красители, среди которых лидирующее положение по объему продаж занимают именно красные красители. Натуральные красители содержат в своем составе, кроме пигментов, и другие биологически активные компоненты: витамины, гликозиды, органические кислоты, ароматические вещества, микроэлементы и другие соединения. Их использование позволяет не только улучшить внешний вид, создать привлекательный естественных цвет, но и повысить биологическую ценность изделий.

Целью работы явилось: Провести сравнительную характеристику исследований свойств и практическое применение антоцианового пигмента, полученного из ягод клюквы и ягод аронии черноплодной.

В ходе исследований использовались следующие объекты и методы. Примем под цифрой 1 - антоциановый краситель, полученный методом лиофильной сушки из ягод

клюквы; под цифрой 2 - антоциановый краситель, полученный методом лиофильной сушки из ягод аронии черноплодой.

1. Его хранение осуществлялось в холодильной камере при температуре (2+1)°С. В процессе хранения исследовали: рН раствора с массовой долей 3%, содержание красящих веществ по CoS04*7H20, растворимость в воде и отражающую способность в видимой области спектра.

Антоциановый краситель добавляли в суфле, которое готовили по стандартной рецептуре. Хранилось суфле в холодильной камере при температуре (2±1)°С. Во время хранения определяли изменение рН и интенсивность окраски суфле.

Окраску оценивали двумя методами. По первому методу - на спектрофотометре СФ-18 снимали спектры отражения в видимой области (400 - 750 нм). По второму методу -образцы снимали на цифровую камеру CanonIXUS 200 IS при постоянном освещении с разрешением 2048х1536 dpi в режиме съемки микрообъектов с последующей компьютерной обработкой изображений в цветовом режиме RGB при помощи программы AdobePhotoshopCS4. На изображении выделяли участок площадью 1 см2 и сохраняли его в формате JPEG. Для численного анализа красного (R), зеленого (G) и синего (B) цветов брали среднеарифметическое, полученное из пяти значений цветовых характеристик, зафиксированных в центре и по углам выделенного квадрата [3].

2. Краситель из аронии черноплодной получали по следующей технологической схеме: инспекция и сортировка сырья ^ подготовка сырья ^ измельчение сырья ^ экстракция антоцианового пигмента ^ фильтрация ^ получение антоцианового красителя методом сублимационной сушки ^ измельчение ^ упаковка и хранение. Его хранение осуществлялось в холодильной камере при температуре (2+1)°С. В процессе хранения исследовали: рН раствора с массовой долей 3%, содержание красящих веществ по CoSO4*7H20, растворимость в воде и отражающую способность в видимой области спектра. Изучено применение антоцианового пигмента для окрашивания суфле. Суфле хранилось в холодильной камере при температуре (2+1)°С. Во время его хранения определяли изменение рН и активности воды. Активность воды определяли на приборе «HygroLab 3».

Интенсивность окраски антоцианового пигмента и полученного с его использованием суфле проводили по оптической плотности. Спектры отражения пигмента и суфле получали на спектрофотометре СФ-18.

Основные характеристики антоцианового пигмента, сразу после получения из ягод клюквы и ягод аронии черноплодной методом лиофильной сушки, представлены в табл. 1.

Т а б л и ц а 1. Характеристика антоцианового пигмента из ягод клюквы и ягод аронии

черноплодной

Наименование показателя Ягоды клюквы Ягоды аронии черноплодной

Органолептические показатели

Цвет Красный Темно-красный

Вкус Характерный, слегка Характерный, слегка

терпкии, кислыи терпкий, вяжущий, кисло-сладкий

Запах Ощущается аромат Ощущается аромат ягод

клюквы аронии черноплодной

Физико-химические показатели

рН раствора с массовой долей 3% 2,70 3,20

Содержание красящих веществ по CoSO4*7H2О, г/кг 48,8 81,5

Растворимость Полная Полная

Цветообразование антоциановых красителей непосредственно связано с качественным составом красителей, который определяет соотношение поглощенного и отраженного света в зависимости от длины волны в видимой области спектра. Антоциановые пигменты в зависимости от соотношения антоцианидинов образуют определенные цвета, а вариации цветовых оттенков связаны, в основном, с различием в составе гликозидов. Для цвета антоцианидинов гидроксильная группа у третьего углеродного атома имеет особое значение, так как под ее влиянием максимум поглощения перемещается из желто-оранжевой в красную область спектра. Поэтому цвет пеларгонидина - красный, цианидина -темно-пурпурный, а дельфинидина -пурпурный [7].

На рис. 1 представлены спектры отражения антоциановых пигментов, полученных из ягод клюквы и ягод аронии черноплодной.

На основании спектров отражения, приведенных на рис. 1, можно сделать вывод, что темнокрасный цвет пигмента, полученного из ягод черноплодной рябины, по сравнению с пигментом из ягод клюквы объясняется как более слабым отражением в красной области (650 - 750 нм), так и более слабым отражением во всей видимой области.

1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 ОД 0,3 0,2 ОД 0,0 4(

1 2

)0 450 500 550 600 650 700 750 Длина волны, нм

Рис. 1. Спектры отражения антоциановых пигментов: 1 - из ягод клюквы, 2 - из ягод аронии черноплодной

Во время хранения свойства антоцианового пигмента изменяются,что подтверждается данными, представленными на рис. 2, по изменению рН раствора пигмента с массовой долей 3%.

Рис. 2. А) Зависимость рН раствора пигмента из клюквы с массовой долей 3% от продолжительности хранения; Б) Зависимость рН раствора пигмента из аронии черноплодной с массовой долей 3% от продолжительности хранения

Из результатов, приведенных на рис. 2, следует, что в течение 3 месяцев хранения ягод клюквы величина рН возрастает, достигая некоторого предела, тогда как в течение 5 месяцев хранения величина ягод аронии черноплодной рН раствора, получаемого из пигмента, изменяется незначительно.Наиболее вероятной причиной увеличения рН является потеря антоциановым пигментом кислотных свойств вследствие окислительных процессов, которым он подвергается под действием кислорода воздуха. Этот вывод согласуется с уменьшением содержания красящих веществ в пигменте при хранении (рис. 3).

Рис. 3. Зависимость содержания пигментных веществ (по CoSO4*7H2О) в антоциановом красителе от продолжительности хранения: А) ягод клюквы; Б) ягод аронии черноплодной

Для определения устойчивости цвета антоцианового красителя исследовалось изменение его отражения в видимом свете во время хранения. В этой связи особый интерес представляет изменение оптической плотности в красной области спектра (700 нм). На рис. 4 представлена зависимость изменения оптической плотности красителя при длине волны 700 нм от продолжительности хранения.

150 140 *?20 110 130 120 сГ 110 1ЛЛ 4

——4

/

/

100 4 3 30 60 Бремя хранения, сут 90 ( ) 30 60 90 120 150 Время хранения, сут

Рис. 4. Зависимость оптической плотности пигмента при длине волны 700 нм от продолжительности хранения. Начальное значение оптической плотности принято за 100%: А) ягод клюквы; Б) ягод аронии черноплодной

Из представленной зависимости следует, что величина оптической плотности ягод клюквы увеличивается в течение первого месяца хранения на четверть от исходного значения, а к концу третьего месяца хранения - на 40%. Это указывает на уменьшение отражающей способности пигмента в красной области спектра. Тогда как величина оптической плотности ягод аронии черноплодной тоже увеличивается. Это указывает также на уменьшение отражающей способности пигмента в красной области спектра, что также связано с разрушением исходного пигмента под влиянием кислорода воздуха. Таким образом, результаты исследования изменения рН, содержания красящих веществ и оптической плотности в красной области, представленные на рис. 2, 3 и 4, дополняют и подтверждают друг друга.

В настоящее время наибольшее распространение в кондитерском производстве приобретают антоциановые красители. В связи с этим проведена серия экспериментов по окрашиванию суфле и исследованию изменения его свойств во время хранения. Краситель добавляли в виде раствора с лимонной кислотой на заключительном этапе взбивания в дозировке 0,4%, 0,6% и 0,8% к массе продукта. В зависимости от концентрации красителя суфле имело различные оттенки - от розового до красно-фиолетового цвета. Окрашенные образцы суфле хранили в течение 30 (для клюквы) и 90 (для аронии черноплодной) суток.

Исследование свойств суфле, окрашенного натуральным антоциановым красителем, показало небольшое увеличение рН при хранении (рис.5), что согласуется с результатами исследования величины рН антоцианового красителя.

Однако, следует отметить, что при максимальной концентрации (0,80% к массе продукта) наблюдается минимальное изменение величины рН, а при минимальной, наоборот - максимальное изменение рН.

Рис. 5. Изменение рН суфле в процессе хранения в зависимости от дозировки красителя: 1 - без антоцианового пигмента, 2 - 0,4 %, 3 - 0,6 %, 4 - 0,8 % антоцианового пигмента к массе готового продукта: А) ягод клюквы; Б) ягод аронии черноплодной

Исследования отражающей способности суфле в видимой области при длине волны 540 нм, отвечающей максимуму поглощения антоцианов из ягод аронии черноплодной, представлены на рис. 6.

Рис. 6. Зависимость изменения оптической плотности суфле при длине волны 540 нм от продолжительности хранения при различной дозировке красителя: 1 - 0,4%, 2 - 0,6%, 3 - 0,8% красителя к массе продукта. Исходное значение оптической плотности во

всех случаях принято за 100%

В процессе хранения суфле наблюдалось уменьшение оптической плотности при длине волны 540 нм, что указывает на снижение интенсивности окраски. При этом наименьшее снижение оптической плотности и соответственно наибольшая стойкость цвета суфле при хранении наблюдалась при максимальной концентрации красителя (0,8% к массе готового продукта). Следует также отметить, что при этой же концентрации красителя наблюдалось минимальное увеличение рН суфле.

Образцы суфле, окрашенные натуральным антоциановым красителем, полученным из ягод клюквы и ягод аронии черноплодной, имеют высокую органолептическую оценку (табл.2). Антоциановые пигменты не только придают окраску суфле, но и улучшают вкус и аромат.

Т а б л и ц а 2. Сравнительная оценка суфле, содержащего антоциановый пигмент из ягод клюквы и ягод аронии черноплодной через 30 (клюква) и 90 (арония черноплодная) суток

хранения

дата выработки Наименованиях показателя Суфле с натуральным антоциановым пигментом, полученным из

Ягод клюквы Ягод аронии черноплодной

0,0% 0,2 % 0,4 % 0,6% 0,8% 0,0 % 0,2 % 0,4 % 0,6% 0,8%

Внешний вид 6,0 6,0 10,0 10,0 10,0 7,0 7,0 10,0 10,0 10,0

Цвет 3,0 3,0 9,0 10,0 10,0 4,0 4,0 9,0 10,0 10,0

Вкус 8,0 8,0 10,0 10,0 10,0 8,0 8,0 10,0 10,0 10,0

Запах 8,0 7,0 10,0 10,0 10,0 7,0 8,0 9,0 10,0 10,0

Консистенция 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0 10,0

Средний балл 7,0 6,8 9,8 10,0 10,0 7,2 7,4 9,6 10,0 10,0

На основании выше изложенного можно сделать следующие выводы

Была проведена сравнительная характеристика получения антоцианового красителя методом лиофильной сушки из ягод клюквы и ягод аронии черноплодной. Сравнены их свойства и изменения, происходящие в процессе хранения.

Для практического использования красителей было получено суфле. Исследованы цветовые характеристики суфле, которые показали, что происходило уменьшение интенсивности красной окраски при хранении. Рекомендуемые дозировки красителя при производстве суфле составляют 0,4 - 0,8% к массе продукта в зависимости от желаемой интенсивности окраски.

Также следует отметить, что добавление антоцианового красителя придает суфле не только цвет, но и приятный кисло-сладкий вкус. Таким образом, применение антоцианового красителя для придания окраски суфле позволяет получить продукт с окраской от розового до фиолетового цвета при сохранении полезных свойств и безопасности продукта для потребителя.

Л и т е р а т у р а

1. Мурашев С.В., Болейко Л.А., Вержук В.Г., Жестков А.С. Определение свойств и практическое применение антоцианового пигмента из ягод клюквы (Oxycoccus Hill.) // Кондитерское производство. - 2011. - № 2. - С. 8 - 11.

2. Мурашев С.В., Жемчужникова М.Е., Вержук В.Г. Антоциановый пигмент, получаемый из растительного сырья методом сублимационной сушки // Овощи России. - 2013. - № 4. - С. 5051.

3. Болейко Л.А., Мурашев С.В., Вержук В.Г., Жестков А.С. Исследование свойств и практическое применение антоцианового пигмента, полученного из ягод клюквы методом лиофильной сушки // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств. - 2011. - № 2(12).

4. Мурашев С.В., Вержук В.Г., Болейко Л.А. , Журавлева О.Е. , Жестков А.С. Исследование свойств и практическое применение антоцианового пигмента, полученного из ягод аронии черноплодной методом лиофильной сушки // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств. - 2012. - №2(14).

5. Куцакова В.Е., Полякова И.Н., Мурашев С.В. Интенсификация технологии получения порошкообразного красителя из столовой свеклы // Хранение и переработка сельхозсырья. -1996.- № 1. - С 36-37.

6. Мурашев С.В., Вержук В.Г. Белова А.Ю. Раннее прогнозирование потерь плодовой продукции при холодильном хранении // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств. - 2011. - № 1.

7. Белова А.Ю., Мурашев С.В., Вержук В.Г. Влияние пигментов в листьях растений на формирование и свойства плодов // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств. - 2012. - № 1.

8. Мурашев С.В., Жемчужников М.Е. Исследование цветовых характеристик мясного сырья для оценки антиокислительных свойств дрожжевого экстракта // Все о мясе. - 2010. - № 6. -С. 52-57.

УДК 664.8.037.1 Доктор техн. наук С.В. МУРАШЕВ

ИЗМЕНЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ ПРИ ХРАНЕНИИ И ПЕРЕРАБОТКЕ

Витамины, аскорбиновая кислота, зеленные культуры, тепловая обработка

Витамины - неустойчивые соединения, которые легко разрушаются под воздействием различных факторов. Поэтому главной задачей при хранении и переработке плодоовощной продукции является использование всех средств, способствующих уменьшению разрушительного действия воздуха, света, влажности и ферментов на витамины, уменьшению извлечения и выхода с водой питательных водорастворимых составных частей витаминов, минеральных веществ, сахара, фруктовых кислот и ароматических веществ [ 1].

Основные факторы, которые влияют на степень и скорость изменения витаминов -действие света и кислорода воздуха, температура хранения и обработки, реакция среды, взаимодействие витаминов с ионами металлов и др.

На свету витамины разрушаются. Особенно чувствительны к свету листовые овощи -шпинат, зеленый лук, укроп, базилик и прочая зелень [2]. Поэтому практически все продукты должны храниться в затемненных помещениях, так как свет ускоряет окисление жиров, вызывает позеленение и прорастание овощей, изменяет вкус, аромат и цвет большинства продуктов.

Некоторые витамины очень чувствительны не только к свету, но и к контакту с содержащимся в воздухе кислородом.

Использование полиэтиленовых мешков дает возможность дольше и с меньшими потерями сохранять морковь в камерах холодильников. Мешки должны быть обязательно открытыми. Без сквозного проветривания морковь меньше увядает, усыхает, теряет в весе, она лучше сохраняет витамины и не изменяет вкусовых качеств.

Наиболее благоприятная температура для хранения плодов, овощей и витаминов в них близка к 0°С. [3]

Чем ниже процент относительной влажности, тем меньше содержание паров в воздухе. Высокая относительная влажность воздуха (85-95% и более) положительно влияет на хранение плодов и овощей. При низкой влажности воздуха (60-75%) хорошо хранятся репчатый лук и чеснок.

Высушивание, замораживание и хранение в металлической посуде значительно снижают содержание витаминов в исходных продуктах, даже в тех, которые традиционно считаются источниками витаминов.

Среди витаминов наибольшей устойчивостью обладают РР, В6, В2, В3 и Н. Высокой чувствительностью к действию света отличаются С, В2 и В9. Термолабильными являются витамины А и С [4].