Исследование антиоксидантной активности настоек из ежевики и клюквы, приготовленных методом ультразвукового экстрагирования

Сегодня большое значение уделяют изучению вопроса антиоксидантной активности продуктов и напитков различной функциональной направленности.

Действие антиоксидантов заключается в способности ликвидировать окислительный стресс, защищать организм человека на клеточном уровне от различных влияний свободных радикалов, предотвращать появление онкологии и задерживать старение организма. По происхождению антиоксиданты могут быть природными и синтетическими. Природные антиоксиданты содержатся в продуктах питания.

Большое количество антиоксидантов содержится в следующих ягодах и фруктах: чернике, клюкве, винограде, черноплодной рябине, смородине, сливах, вишне, ежевике, малине, землянике [1, 2].

В качестве объектов исследования были выбраны ягоды ежевики и клюквы, характеризующиеся наиболее высоким содержанием антиоксидантов. Углеводный состав ежевики представлен моно- и дисахаридами, что делает ее приемлемой в питании людей с сахарным диабетом. В ягодах ежевики содержатся полифенолы, являющиеся сильнейшими антиоксидантами.

Ягоды ежевики содержат (в 100 г): белки -1,39 г, углеводы – 9,61 г, жиры – 0,49 г, витамины: А (бета - каротин)- 17 мг , В1 (тиамин ) – 0,01 мг, В2 (рибофлавин) – 0,05 мг, В3 (никотиновую кислоту) – 0,04 мг, В5 (пантотеновую кислоту) – 0,24 мг, В6 (пиридоксин) – 0,058 мг, В9 (фолиевую кислоту) – 4мг, С (аскорбиновую кислоту) – 15 мг, Е (токоферол) – 1,2 мг, марганец – 1,29 мг, железо – 1 мг, цинк – 0,27 мг, селен – 0,6 мг, медь – 0,14 мг, кальций – 30 мг, калий – 208 мг, фосфор – 32 мг, магний – 29 мг, натрий – 21 мг. Содержание антиоксидантов в 100 г ежевики – 2,036 мг/дм3.

Клюква содержит (в 100 г): белки - 0.5 г, жиры - 0.2 г, углеводы - 3.7 г, моно - и дисахариды - 3.7 г, пищевые волокна - 3.3 г, органические кислоты - 3.1 г, золу - 0.3 г. витамины: A - 0.02 мг, B1 - 0.02 мг, B2 - 0.02 мг, B6 - 0.08 мг, B9 - 1.0 мкг, C - 15.0 мг, PP - 0.2 мг, железо - 0.6 мг, калий - 119.0 мг, кальций: - 14.0 мг, магний - 8.0 мг, натрий - 12.0 мг, фосфор - 11.0 мг.

Ягода клюквы тонизирует, освежает, повышает умственные и физические способности. Богата эллаговой кислотой, которая эффективно разрушает канцерогены и предотвращает развитие сердечно – сосудистых заболеваний. Клюква обладает антибактериальными свойствами, повышает иммунитет, нормализует артериальное давление, устраняет изжогу [3, 4].

Для приготовления настоек из ежевики и клюквы были выбраны два метода: традиционный и метод ультразвукового экстрагирования [5].

Известно, что в зависимости от растительных компонентов, входящих в рецептуры, настойки оказывают различное полезное воздействие на организм человека. Они положительно влияют на иммунитет и улучшают работу сердечнососудистой системы. Рекомендуется употреблять настойки при ишемической болезни, атеросклерозе и лейкемии. При употреблении в небольших количествах напиток выводит вредные вещества из организма. Самое главное в употреблении любых настоек – это дозировка.

В настоящее время для приготовления безалкогольных и алкогольных напитков широко используются современные методы экстрагирования продуктов. Наиболее перспективными сегодня являются методы приготовления с применением ультразвука. В рамках данной экспериментальной работы был исследован метод ультразвукового экстрагирования, при помощи которого были приготовлены настойки из ежевики и клюквы.

В качестве экспериментальной установки использовали экстрактор с ультразвуковым погружным излучателем. Сущность его работы заключается в следующем. Смесь водки и растительного субстрата в различных соотношениях загружали в емкость с излучателем, после чего включали ультразвуковой генератор. Колебания ультразвуковой частоты, возбуждали высокочастотные механические колебания, под воздействием которых в обрабатываемой смеси формировались зоны интенсивной кавитации и диффузного растворения клеточных субстратов в экстрагент [6].

Традиционная технология приготовления ягодной настойки предполагает длительное (более 2 месяцев) выдерживание ягод в 40 % растворе этилового спирта в соотношении ягоды-экстрагент 1:5.

Технология ультразвукового экстрагирования предполагает кратковременный контакт ягод и экстрагента (до 15 минут) при наложении ультразвуковых колебаний.

В процессе экспериментально установлены режимные параметры процесса экстрагирования. Важное значение для осуществления вышеуказанного процесса имеет продолжительность ультразвукового воздействия. С увеличением времени воздействия, выход биологически активных веществ увеличивается. Однако такое увеличение происходит до момента истощения сырья. Полное истощение сырья отмечали при воздействии ультразвука в пределах, указанных на рисунках 1, 2.

ежевики при ультразвуковом экстрагировании

клюквы при ультразвуковом экстрагировании

Также был исследован выход биологически активных веществ в настойках, приготовленных традиционным методом (рисунки 3, 4).

Рисунок 3. Выход экстрактивных веществ из ежевики при традиционном экстрагировании

Рисунок 4. Выход экстрактивных веществ из клюквы при традиционном экстрагировании

Таким образом, было установлено, что оптимальное время экстрагирования с использованием ультразвука 15 минут. За это время происходит не только полное истощение сырья, но и удается получить продукт с более высоким содержанием СВ за более короткий срок (таблица 1).

Т а б л и ц а 1

Содержание СВ в исследуемых ягодных настойках

Настойка	% СВ	Время экстрагирования
Настойка из ежевики ультразвуковая	24,2	15 мин
Настойка из ежевики традиционная	19,0	60 дней
Настойка из клюквы ультразвуковая	21,0	15 мин
Настойка из клюквы традиционная	14,3	7 дней

Для определения антиоксидантной активности был использован прибор ЦветЯуза-01-АА, который позволяет проводить прямые количественные измерения антиоксидантной активности исследуемых проб, причем, варьируя полярность и величины приложенных потенциалов можно определять не только суммарную антиоксидантную активность, но и активность отдельных классов биологически активных соединений.

В ячейке детектора на поверхности рабочего электрода происходит электрохимическое окисление молекул исследуемого вещества, что способствует возрастанию электрического тока между двумя электродами [7].

После приготовления образцов растворов анализируемых объектов, проводили по пять последовательных измерений сигналов

(площади выходной кривой) исследуемых растворов. За результат принимали среднее арифметическое значение из 4 измерений (СКО не превышает 3 %). При определении антиоксидантной активности сигнал регистрируется в виде дифференциальных выходных кривых. С помощью специального программного обеспечения производится расчет площадей или высот пиков анализируемого и стандартного веществ. Полученные экспериментальные дан- ные представлены на рисунках 5,6,7,8 в виде

Рисунок 5. Дифференциальная кривая электрохимического окисления настойки из ежевики традиционной

Рисунок 6. Дифференциальная кривая электрохимического окисления настойки из ежевики ультразвуковой.

Рисунок 7. Дифференциальная кривая электрохимического окисления настойки из клюквы традиционной

Рисунок 8. Дифференциальная кривая электрохимического окисления настойки из клюквы ультразвуковой

Расчет суммарной антиоксидантной активности (СА, мг/ дм3) исследуемого образца проводили по формуле:

СА = САгр ⋅ N;

где САгр - величина антиоксидантной активности кверцетина по калибровочному графику, мг/дм3; N - разбавление анализируемого образца.

Результаты анализа значений антиоксидантной активности настоек приведены в (таблица 2).

Т а б л и ц а 2

Значение антиоксидантной активности исследуемых настоек

Наименование настойки	Значение АОА, мг/дм3
Настойка из ежевики (ультразвуковой метод)	10,3
Настойка из ежевики (традиционный метод)	6,1
Настойка из клюквы (ультразвуковой метод)	9,92
Настойка из клюквы (традиционный метод)	5,76

Из графиков (рисунки 9, 10, 11, 12) следует, что антиоксидантная активность настоек, приготовленных ультразвуковым методом увеличивается в 2 раза по сравнению с настойками, приготовленными традиционно, при значительном сокращении длительности процесса экстрагирования.

Рисунок 9. Изменение антиоксидантной активности настойки из ежевики ультразвуковой

Рисунок 10. Изменение антиоксидантной активности настойки из ежевики традиционной

Рисунок 11. Изменение антиоксидантной активности настойки из клюквы ультразвуковой

Рисунок 12. Изменение антиоксидантной активности настойки из клюквы традиционной

Это доказывает, что применение ультразвука – один из наиболее перспективных методов интенсификации экстрагирования растительного сырья. Ультразвуковой способ экстрагирования позволяет значительно сократить длительность процесса и обеспечить более полное извлечение веществ. При воздействии ультразвуковых волн нарушается пограничный диффузионный слой, улучшается проникновение экстрагента в материал. В результате сырьё набухает гораздо быстрее, возникают турбулентные и вихревые потоки, способствующие переносу масс, растворению веществ. Происходит интенсивное перемешивание содержимого даже внутри клетки (чего невозможно достичь другими способами экстрагирования). Всё это приводит к значительному ускорению процесса перехода действующих веществ из сырья в экстрагент и получение продукта с антиоксидантной активностью, превышающей в 2 раза традиционный продукт.

Вестник ВГУИТ, №4, 2015