Пищевая комбинаторика в технологиях поликомпонентных концентратов с использованием растительного сырья и напитков на их основе

технология'

УдК 663.86

Пищевая комбинаторика в технологиях

поликомпонентных концентратов

с использованием растительного сырья и напитков на их основе

Г. Л. Филонова, канд. техн. наук;

И. Л. Ковалева; Н. А. Комракова; В. В. Щербакова; Е. В. Никифорова; В. П. Осипова, канд. техн. наук; Б. А. Гришковский, канд. физ.-мат. наук ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности

Ключевые слова: напитки; пищевая комбинаторика; поликомпонентные концентраты; пряности; растительное сырье; функциональные свойства. Keywords: beverages; multicomponent concentrates; food combinatorics; spices; vegetable ingredients; functional properties.

В соответствии с региональными, в том числе социальными, условиями и наличием сырьевой базы в России отмечена тенденция проведения поисковых работ и разработки новых технологий производства концентратов с использованием натурального, преимущественно растительного, сырья.

Научные исследования по разработке новых технологий и совершенствованию базовых технологий поликомпонентных концентратов на основе растительного сырья, в том числе сельскохозяйственных культур, — одно из основных направлений в институте. Технология каждого поликомпонентного концентрата предусматривает формирование в нем природного комплекса нутриен-тов, потенциально способного проявлять в организме целенаправленные функциональные свойства. Например, тонизирующие, иммуномодули-рующие, антиоксидантные, а также стимулирующие обменные процессы и эндоэкологическую реабилитацию организма.

Многие виды растительного, в том числе плодово-ягодного, овощного и зернового сырья, содержат природный комплекс веществ, проявляющих многовекторное оздоровительное действие.

Биологически активные вещества способны влиять на функциональное состояние жизненно важных систем. Известно, что гликозиды боярышника регулируют работу сердца. Адап-

тогены лекарственных растений (ро-диолы розовой, левзеи сафлоровид-ной, элеутерококка, женьшеня, эхи-нацеи) улучшают функциональную активность иммунной и центральной нервной систем человека. Биофлаво-ноиды ряда растений способствуют стабилизации клеточных мембран, снижению уровня холестерина в организме, улучшению работы лимфатической и сердечно-сосудистой систем за счет усиления лимфодре-нажной функции.

В 2011 г. в институте выполнена научно-исследовательская работа по разработке научно обоснованной технологии концентратов поликомпонентных (КПК) и напитков на их основе, содержащих природный комплекс нутриентов, потенциально способный проявлять многовекторное биокоррегирующее действие по активизации лимфодренажной функции организма и укреплению стенок капилляров.

Нормализации работы лимфатической и сердечно-сосудистой систем способствуют горькие вещества, которые содержатся во многих видах растительного сырья [1]. Горькие вещества, например перца, стимулируют обмен веществ. Их присутствие в пряных смесях, используемых в качестве сырья для получения настоев с последующим применением их в составе безалкогольной продукции, способствует не только формированию оригинальных органолепти-ческих свойств, но и активизации

процесса утилизации жиров в организме. Эти вещества содержатся во многих «жгучих» и «мягких» пряностях. К «жгучим» пряностям относят, например, черный и красный перец, к «мягким» — паприку и кориандр [1].

В составе «жгучих» пряностей содержится вещество капсаицин. Аромат и вкус «жгучих» пряностей способен гармонично сочетаться с горе-чами «мягких» пряностей и поэтому представляет научно-практический интерес по их использованию в технологиях безалкогольных продуктов. При этом формируются природные комплексы, способные проявлять биокоррегирующее действие по активизации работы лимфатической и сердечно-сосудистой систем организма, снижению уровня холестерина в крови.

К «мягким» пряностям также относят корень имбиря. В нем содержатся такие вещества, как гингерол и шогаол. Эти горечи, помимо прочего, стимулируют термогенез в организме.

Растительные смеси, включающие в свой состав имбирь, другие пряности и специи, способствуют формированию в экстрактах и концентратах, получаемых на их основе, природных комплексов, потенциально способных оказывать комплексное оздоровительное воздействие на организм, в том числе на усвоение жиров и расход энергии.

Нами была разработана технология получения настоя из пряной смеси, включающей красный и черный перец, кориандр и паприку. Готовый настой из смеси получил название «Горький».

К активным природным веществам, способным участвовать в процессах обмена веществ, утилизировать жиры и поддерживать чистоту сосудов, относят также микро- и макроэлементы, витамины, органические кислоты, аминокислоты.

С учетом вышеизложенного, руководствуясь принципами пищевой комбинаторики, было подобрано растительное сырье и его процентное содержание, гармонизирующее направленную функциональную и биологическую ценность с вкусоаро-матическими свойствами продукта.

В состав растительного сырья для концентрата «Эрговит-1» вошли: надземная часть кипрея, лист черной смородины, трава чабреца, плоды

22 ПИВО и НАПИТКИ 4 • 2012

шиповника и чернослива; для концентрата «Эрговит-2»: трава душицы, трава зверобоя, надземная часть календулы, плоды боярышника, корень имбиря.

Вышеперечисленное сырье содержит широкий комплекс нутриентов, в том числе витамины группы В, аминокислоты, макро- и микроэлементы, флавоноиды, органические кислоты и горькие вещества.

Были определены влажность и экстрактивность сырья, последовательность внесения компонентов с целью формирования смеси с хорошими дренажными свойствами, оптимальное соотношение жидкой и твердой фаз. Также определили рН экстракта с последующей корректировкой данного показателя путем внесения органической кислоты для активизации процесса биокатализа в образуемой среде.

В составе экстрагента использовали чистые ферментные препата-ты «Брюзайм ВЙХ» и «Экстропект ПРЕСС», органическую кислоту (при необходимости) и ректификованный спирт. Объемное отношение ферментных препаратов к массе растительного сырья составило соответственно: «Брюзайм ВОХ» — 0,020 см3 / 100 г и «Экстропект ПРЕСС» — 0,025 см3 / 100 г. Входящий в состав экстрагента спирт (3%) активизирует процесс биокатализа в гидролизируемой массе и снижает технологический риск в процессе ферментативного гидролиза.

Технология получения экстрактов, включающая биокатализ растительных смесей, и поликомпонентных концентратов на их основе освоена в промышленности и является базовой. Научно обоснованные результаты НИР по возможности использования новых видов растительного сырья в технологии КПК способствуют расширению сырьевой базы, совершенствованию базовой технологии, активизации процесса, качественному улучшению органо-лептических показателей и биологической ценности готового продукта.

В табл. 1 приведены массовые соотношения экстрактивных веществ компонентов в растительных смесях.

В каждой растительной смеси присутствуют компоненты с различной степенью измельченности, что способствует формированию дренажной системы в гидролизируемой массе в

Технология

Таблица 1

Растительная смесь для КПК «Эрговит-1» Масса экстрактивных веществ, г/100 г смеси Растительная смесь для КПК «Эрговит-2» Масса экстрактивных веществ, г/100 г смеси

Надземная часть кипрея 12,5 Трава душицы 6,4

Лист черной смородины 2,6 Трава зверобоя 4,6

Трава чабреца 4,7 Надземная часть календулы 3,6

Плоды шиповника 13,0 Плоды боярышника 7,9

Плоды чернослива 12,8 Корень имбиря 5,4

экстракторе, равномерному ее диспергированию в среде экстрагента. Благодаря подаче экстрагента в экстрактор через устройство душевого типа достигнута равномерность орошения и увлажнения гидролизуемой растительной массы.

Ферментативный гидролиз растительных смесей проводили при температуре 46...48 °С, рН в экстрагируемой среде 4,5-5,0 и массовом соотношении сырье : экстрагент:

• растительной смеси для КПК

«Эрговит-1» — 1 : 6;

• растительной смеси для КПК

«Эрговит-2» — 1 : 8.

Продолжительность гидролиза

8-10 ч.

После окончания гидролиза инак-тивировали ферменты в гидролизате путем нагревания до 85 °С и выдержки при данной температуре в течение 30 мин. Затем гидролизат резко охлаждали до 20.25 °С и спиртовали до 12,0±0,5 об.% спирта. Для ассимиляции и частичного осветления спиртованные гидролизаты (экстракты) выдерживали в течение 4-5 сут, затем фильтровали, смешивали с углеводной добавкой или концентрированным продуктом, ее содержащим, для последующего сгущения.

Массу вносимой углеводной добавки или продукта, ее содержащего, определяли экспериментально. Она зависит от массовой концентрации экстрактивных веществ в получаемом экстракте и массовой доли сухих или экстрактивных веществ вносимой добавки. При этом оптимальная массовая концентрация или массовая доля сухих веществ смеси для сгущения — величина от 9 до 13 г в 100 см3 или в 100 г. В разрабатываемых концентратах в качестве углеводной добавки использовали сахарный песок.

Сгущение проводили в глубоком вакууме при температуре 45.50 °С. В получаемых полуфабрикатах массовая доля сухих веществ составляла 80 %. В процессе сгуще-

ния отбирали ароматные фракции водно-спиртового дистиллята. Путем органолептического отбора выявляли наиболее ароматную фракцию в модельном кисло-сладком растворе и стадию ее отбора в автономный мерник. Расчетным путем определяли объем ароматной фракции для возврата в сгущенный полуфабрикат. Ароматную фракцию вносили в сгущенный полуфабрикат при температуре 40.45 °С при непрерывном перемешивании. Возврат ароматной фракции водно-спиртового дистиллята улучшает вкусоароматические свойства КПК.

В 100 г готового КПК массовая доля сухих веществ составила 68,0±2 г. При этом в 68 г сухих веществ поликомпонентного концентрата «Эрговит-1» содержится 34 г экстрактивных веществ растительного сырья и 34 г сухих веществ сахара-песка, а «Эрговит-2» — 22,6 г экстрактивных веществ растительного сырья и 45,4 г сухих веществ сахара-песка.

Настой «Горький» получали по классической технологии путем настаивания пряной смеси в 65%-ном водно-спиртовом растворе в статических условиях при периодическом перемешивании, при соотношении сырье экстрагент — 1 : 6 соответственно, при комнатной температуре в течение 12 сут.

Данный временной промежуток определен в качестве оптимального, в течение которого формируется устойчивый пряный букет с проявлением умеренно мягкой горькой ноты. Настой выдерживали для ассимиляции и частичного осветления, фильтровали и отправляли на хранение в герметически закрывающемся сосуде.

В готовом настое массовая концентрация экстрактивных веществ составила 4,9 г/ 100 см3, объемная доля спирта — 64±0,5%.

Поликомпонентные концентраты «Эрговит-1» и «Эрговит-2» и настой

4 • 2012 ПИВО и НАПИТКИ 23

технология'

«Горький» использовали для моделирования на их основе безалкогольных напитков.

Содержание сухих веществ составляющих компонентов в 100см3 напитка «Эрговит-1» представлено в табл. 2.

Содержание сухих веществ составляющих компонентов в 100 см3 напитка «Эрговит-2» представлено в табл. 3.

Определены физико-химические характеристики поликомпонентных концентратов и напитков на их основе.

Общие фенольные соединения определяли колориметрическим методом с помощью реактива Фолина-Чокальтеу на СФ-2000 при длине волны 670 нм.

Определение свободных аминокислот проводили на жидкостном хроматографе «Agilent 1200» с диодно-матричным детектором, оснащенном автосэмплером (программируемый ввод), градиентным насосом (обеспечивающим смешивание двух растворителей), автоматической системой сбора и обработки информации.

Предколоночную дериватизацию ортофталевым альдегидом проводили автосэмплером по программе:

• колонка хроматографическая Luna 5u С18 (2) 150* 4,6 мм 5 мкм (Phenomenex, США) с предколон-кой;

• скорость потока элюента — 1,0 см3/ мин;

• температура термостата колонки — 25 °С;

• общий объем инжекции — 50 мкл;

• время анализа — 63 мин;

• обнаружение — измерительная длина волны 338 нм (при шири-

Таблица 2

Компонент Содержание сухих веществ в 100 см3, г

Поликомпонентный концентрат «Эрговит-1» 1, 7

В том числе сухих веществ растительного сырья 0,85

Настой из смеси перцев «Горький» 0,0074

Настой из плодов кардамона 0,056

Настой из корня хрена 0,0022

Колер 0,35

Консервант бензоат натрия 0,017

Поваренная пищевая соль 0,05

Лимонная кислота 0,18

Сахар-песок 8,0

не полосы 10 нм), сравнительная длина волны 390 нм (при ширине полосы 20 нм).

Определение катионов проводили на жидкостном хроматографе «Metrohm» с кондуктометрическим детектором. Колонка: Metrosep С 4150 150/4,0 мм. Буфер: дипиколи-новая кислота 116,9 мг/ дм3 и азотная кислота 150 мг/ дм3.

Определение витаминов группы В проводили методом капиллярного электрофореза. Капилляр: G1600-61232 56 см, диаметром 50 мкм. Буфер: № 8500-6782 20 мМ боратный рН 9,3.

Определение органических кислот проводили методами высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) и капиллярного электрофореза (ГОСТ 52841-2007).

В табл. 4 приведены физико-химические характеристики КПК и напитков на их основе.

Наличие в составах поликомпонентных концентратов «Эрговит-1» и «Эрговит-2» и напитков на их основе фенольных соединений, катионов, витаминов, аминокислот, в том числе незаменимых, подтверждает потенциальную возможность оказывать биокоррегирующее действие на обмен веществ в организме человека. Фенольные соединения, включающие флавоноиды, способны укреплять капилляры, проявлять детоксикационное, лимфотропное действие, улучшать венозное кровообращение, препятствовать развитию атеросклероза, снижать уровень холестерина.

Витамины В2 и В6 активно участвуют в обменных процессах организма: В2 способствует снятию усталости и

Таблица 3

Компонент Содержание сухих веществ в 100 см3, г

Поликомпонентный концентрат «Эрговит-2» 1, 7

В том числе сухих веществ растительного сырья 0,0565

Настой из смеси перцев «Горький» 0,0025

Настой из корня имбиря 0,0118

Настой мускатного ореха 0,0150

Консервант бензоат натрия 0,017

Поваренная пищевая соль 0,03

Лимонная кислота 0,18

Сахар-песок 7,0

повышению работоспособности, В6 участвует в белковом и жировом обменах.

КПК и напитки, их содержащие, содержат комплекс макро- и микроэлементов. Известно, что положительное действие магния активно проявляется в комплексе с кальцием, натрием и калием. Магний способен тонизировать работу капилляров, проявлять сосудорасширяющее действие, активизировать процесс кровообращения в организме.

В составе поликомпонентных концентратов и напитков на их основе содержатся органические кислоты, которые оказывают благоприятное воздействие на процесс пищеварения, снижают рН среды, способствуя созданию определенного состава микрофлоры, активно участвуют в энергетическом обмене.

Комплекс экстрактивных, в том числе биологически активных веществ, также потенциально способен проявлять в организме целенаправленное биокоррегирующее действие, поддерживая равновесие в работе жизнеобеспечивающих систем.

Вышеприведенные данные свидетельствуют о том, что, руководствуясь принципом научно обоснованной пищевой комбинаторики, можно создавать безалкогольную продукцию на основе поликомпонентных концентратов, в которой пищевая, биологическая и энергическая ценности гармонизированы с оригинальными вкусовыми качествами.

Технология приготовления поликомпонентных концентратов предусматривает мягкое температурное воздействие на перерабатываемое сырье на всех технологических этапах производства (температура экстрагирования сырья 46...48 °С; температура в процессе сгущения смеси для вакуумирования 25 °С на входе и не выше 50 °С на выходе). Это позволяет сохранить в готовых продуктах биологически активные вещества, содержащиеся в сырье в нативном виде.

В результате проведенных исследований разработаны научно обоснованные технологии, изложенные в двух технологических инструкциях по производству поликомпонентных концентратов «Эрговит-1» и «Эрговит-2». Разработаны рецептуры одноименных напитков.

24 ПИВО и НАПИТКИ

4 • 2012

Технология

Таблица 4 Уникальные вкусы чая Curtis

Показатель Количественное содержание, мг/100 г Количественное содержание, мг/1000 см3

КПК «Эрговит-1» КПК «Эрговит-2» Напиток «Эрговит-1» Напиток «Эрговит-2»

Масса экстрактивных веществ из растительного сырья 34000,0 22 640,0 8500,0 5660,0

В том числе:

макро- и микроэлементы:

К 736,577 1020,88 2,735 5,3955

№ 10,94 21,582 184,14 255,22

Са 186,85 126,75 46,7 31,68

Mg 89,77 100,33 22,44 25,08

фенольные соединения 616,0 798,2 154,0 199,55

органические кислоты:

щавелевая — 15,14 3,78 3,78

винная 173,4 144,53 43,35 36,00

муравьиная 19,5 3,40 4,87 0,85

яблочная 253,2 147,20 63,30 36,80

лимонная 460,4 560,80 115,10 140,00

янтарная 80,6 473,90 20,10 118,50

аминокислоты:

аспарагиновая 17,9 16,9 4,5 5,8

глютаминовая 16,1 19,7 4,0 4,9

аспарагин 50,0 19,5 12,5 4,9

гистидин 2,4 3,2 0,6 0,8

серин 17,1 13,1 4,3 3,3

глютамин 120,8 28,4 30,2 7,1

аргинин 25,1 17,5 6,3 4,4

глицин 2,6 3,5 0,7 0,9

треонин 6,6 5,0 1,6 1,3

аланин 18,3 20,3 4,6 5,1

валин 10,3 9,2 2,6 2,3

метионин — 0,2 — 0,04

триптофан 5,5 0,3 1,4 0,09

изолейцин 4,5 4,6 1,1 1,1

фенилаланин 8,8 6,8 2,2 0,7

лейцин 6,9 8,3 1,7 2,1

лизин 4,9 8,5 1,2 2,1

витамины:

В2 8,3 9,0 2,1 2,3

В6 10,4 21,0 2,6 5,3

Масса экстрактивных веществ, вносимых с настоями:

настой из плодов кардамона 82,0 —

настой «Горький» 75,0 25,0

настой из корня хрена 22,0

настой из корня имбиря — 118,0

1 настой мускатного ореха — 150,0 |

По результатам выполненной работы оформляется материал для заявки на изобретение.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гаврилова, А. С. Пряные травы для здоровья и долголетия/А. С. Гаврилова, А. А. Ионо-ва, В. А. Плисов. — М.: ЗАО «ОЛМА Медиа Групп», 2010. — С. 77-104.

2. Пилат, Т. П. Биологически активные добавки к пище. Теории; производство; при-

менение/Т. П. Пилат, А. А. Иванов. — М.: Авваллон, 2002. — С. 61-68; 148-150.

3. Вэйсинь, У. Энциклопедия китайской медицины. Целительные силы природы/У. Вэйсинь. — М.: «Олма-Пресс», 2002.

4. Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации. Методические рекомендации. МР 2.3.1.2432-08. &

Чайная коллекция CURTIS пополнилась шестью новинками, в составе которых уникальные для российского чайного рынка ингредиенты, многие из которых не встречаются в чайных блендах от других производителей!

CURTIS — премиальная чайная коллекция классических и оригинальных вкусов, в составе которой только лучшие, тщательно отобранные ингредиенты: крупнолистовой чай, цветочные лепестки, кусочки фруктов и зерна какао. Абсолютно герметичные сашеты сохраняют вкус и аромат чая CURTIS. Качество CURTIS подтверждено золотой медалью международного конкурса «Лучший продукт-2011».

Палитру ярких вкусов CURTIS украсили новые оригинальные бленды — CURTIS Creamy Praline, CURTIS Bountea, CURTIS Light Jasmine, CURTIS Earl Grey, CURTIS Rich Kenya и CURTIS Royal Yunnan.

CURTIS Creamy Praline — черный цейлонский чай с добавлением натурального какао и кусочков лесного ореха. Специально разработанный бленд со вкусом орехового пралине— уникальное предложение на российском чайном рынке. Чай получился очень душистый, с богатой палитрой шоколадно-орехового вкуса.

CURTIS Bountea — уникальная новинка, которая не имеет аналогов среди фасованного чая в нашей стране. Это белый чай — высушенные на солнце почки и верхние листочки чайного куста, сбор которых происходит в марте и апреле. Благодаря отсутствию термической обработки белый чай сохраняет максимум полезных веществ, среди которых витамины C, Р и B,. Свежий и высококачественный белый чай эффективно укрепляет иммунитет. Новинка была с успехом воспринята на Украине и на сегодняшний день востребована украинскими покупателями наравне с другими вкусами CURTIS.

Другие новинки коллекции CURTIS — зеленый чай CURTIS Light Jasmine с цветами жасмина, классический CURTIS Earl Grey с ароматом цитрусовых, терпкий CURTIS Rich Kenya и CURTIS Royal Yunnan с легкими нотками чернослива —органично дополняют линейку новых вкусов, предоставляя потребителям выбор, исходя из личных предпочтений. Исследования компании показали, что новые купажи со значительным отрывом превосходят конкурентные аналоги по вкусовым характеристикам.

«При разработке новых блендов мы учли как предпочтения наших потребителей, так и последние рыночные тенденции, предложив российскому чайному рынку уникальные, ранее не представленные на нем вкусы. Каждый купаж новой коллекции CURTIS обладает собственным ярким вкусом, который обязательно оценят по достоинству любители высококачественного чая», — рассказывает руководитель бленд-команды CURTIS Леонид Когай.

4 • 2012

ПИВО и НАПИТКИ 25