Исследование антиоксидантных и потребительских свойств ферментированных напитков

Введение. Кратковременные и более стойкие нарушения нормального физиологического состояния в различных отделах желудочнокишечного тракта организма человека, связанные с нарушениями количественного и качественного состава микрофлоры, а также ее функциональной активности, включающей антимута-генные, антитоксические, антиканцерогенные, защитные, иммунные и метаболические функции, являются следствием воздействия различных факторов, таких как ятрогенное воздействие, фактор питания, различные стрессы, острые инфекционные заболевания, снижение иммунного статуса, нарушение биоритмов, заболевания внутренних органов, а также нарушения моторики кишечника.

Обозначенный выше фактор питания включает резкую смену рациона и режима питания, нерегулярное и несбалансированное по нут-риентному и минорнокомпонентному составу питание, а также значительное потребление пищевых ксенобиотиков и антибактериальных компонентов, включающих консерванты и красители. В связи с этим одним из основных лечебнопрофилактических мероприятий при нарушении микробиоценоза кишечника является диетическая коррекция с использованием природных источников пробиотиков, пребиотиков и симбиоти-ков, которыми могут выступать ферментированные напитки, составляющие неотъемлемую часть культуры питания населения многих стран мира, производимые с использованием широкого спектра субстратов, включая молоко, злаки, фрукты и овощи [1–3].

Процесс ферментации чайной [4, 5] или альтернативной основы [6–8] с использованием сахаров и различных штаммов симбиотической культуры уксуснокислых бактерий и дрожжей (SCOBY) [9, 10], лежащий в основе получения безалкогольного напитка комбучи, приводит к накоплению и образованию фитохимических веществ [11, 12], обладающих высокой антиоксидантной активностью, ингибирующей образование свободных радикалов [13], что в свою очередь приводит к снижению оксидативного стресса и защите практически всех систем организма человека от дегенеративных заболеваний.

Рис. 1. Принципиальная схема производства ферментированных безалкогольных напитков комбуча Schematic diagram of the production of fermented soft drinks kombucha

Первый этап технологического процесса производства ферментированного напитка ком-буча [14] (Рис. 1) подразумевает заваривание при повышенной температуре (90–100 °С) и различной продолжительности основы напитка (1), представляющее соединение питьевой воды различной предварительной подготовки, подсластителя-источника углеводов, который может быть представлен фруктозой, глюкозой, галактозой, лактозой, мальтозой, медом, кленовым сиропом и сиропом топинамбура, экстрактом стевии, а также какого-либо субстрата – черного, зеленого и других видов чаев, кофе, растительного и плодово-ягодного сырья. На следующем этапе происходит охлаждение (2) основы напитка до температурных условий (23 ± 2) °С и дальнейшее создание аэробных условий для осуществления начала ферментации (3), подразумевающее внесение культуры SCOBY и/или стартовой жидкости в количестве 5 % от объема, сопровождающееся образованием слоев и пучков между целлюлозными волокнами, бактериями и дрожжами консорциума, а также образование уксусной кислоты ацетобактериями, обусловленное потреблением этанола, образованного дрожжами. Предпочитаемый вкусоароматический профиль и желаемые органолептические свойства находятся в прямой зависимости от таких технологических факторов, как содержание уксусной кислоты, этилового спирта и остаточного количества сахара, а также рН, температуры и продолжительности протекания процесса ферментации. После окончания процесса ферментации (4) и до начала розлива готового безалкогольного ферментированного напитка комбуча (5) возможно проведение таких дополнительных технологических операций, как фильтрование (6), пастеризация (7), СО2-гази-рование (8), деалкоголизация (9), а также внесение функциональных ингредиентов, включающее обогащение витаминами, хлорофиллом, пребиотиками и пробиотиками (10), или внесение вкусоароматических композиций на основе растительного и плодово-ягодного сырья в виде экстрактов, пюре, соков и в сушеном виде.

Цель исследования – изучение антиоксидантных характеристик и отдельных потребительских показателей качества образцов ферментированного безалкогольного напитка ком-буча из торговой розничной сети.

Задачи: оценка органолептических показателей; исследование кислотности; определение массовой доли общих сахаров; исследование общей антиоксидантной активности.

Объекты и методы. Наименование ферментированных напитков, описание регламентируемого производителем состава, а также результаты органолептической оценки исследуемых ферментированных напитков, представленных 12 образцами комбучи «Live Brew» (г. Екатеринбург), изготовленных в соответствии с нормативной документацией ТУ 11.07.19-001-399074892020 и 10 образцами комбучи «Карибу» (г. Москва), с нормативной документацией ТУ 11.07.19003-03951995-2023, представлены в таблице.

Ввиду отсутствия в настоящее время на территории Российской Федерации государственных и межгосударственных стандартов, регламентирующих технические требования к показателям качества безалкогольного ферментиро- ванного напитка на основе чайного гриба комбу-ча, образцы напитков были также исследованы на соответствие требованиям безопасности для безалкогольных напитков брожения, установленным техническими регламентами Таможенного союза ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции», ТР ТС 029/2012 «Требования безопасности пищевых добавок, ароматизаторов и технических вспомогательных средств», а также ТР ТС 022/2011 «Пищевая продукция в части ее маркировки».

Регламентируемый состав и органолептическая оценка ферментированных напитков комбучи Regulated composition and organoleptic evaluation of the fermented kombucha drinks

Напиток	Регламентируемый состав	О	рганолептическая оценка, балл
		Аромат	Цвет	Вкус	Кислотность	Сладость
1	2	3	4	5	6	7
Ферментированные напитки комбуча «Карибу»
Благородный хмель	Вода, сахар, зеленый чай листовой, культура чайного гриба, хмель гранулированный	5	4	4	5	5
Шиповник и имбирь	Вода, сахар, зеленый чай листовой, ягоды шиповника сушенные, экстракт имбиря, культура чайного гриба	3	5	3	4	4
Чага с клюквой	Вода, сахар, зеленый чай листовой, отвар чаги, пюре клюквы, культура чайного гриба	1	4	3	3	3
Кедр и тархун	Вода, сахар, зеленый чай листовой, экстракт эстрагона (тархуна), экстракт шелухи кедрового ореха, культура чайного гриба	4	4	4	3	3
Можжевельник и смородина	Вода, сахар, зеленый чай листовой, пюре черной смородины, экстракт можжевельника, культура чайного гриба	1	5	5	4	5
Мате	Вода, сахар, листья падуба парагвайского, культура чайного гриба	2	5	2	5	5
Органический зеленый чай	Вода, сахар, зеленый чай листовой, чистая культура чайного гриба	1	5	4	2	4
Кофейная	Вода, сахар, кофе, культура чайного гриба	5	3	5	3	4
Малина и мята	Вода, сахар, зеленый чай листовой, пюре малины, экстракт мяты, культура чайного гриба	2	3	4	3	3
Лавандовый тоник	Вода, сахар, зеленый чай листовой, настой лаванды, экстракт цедры лимона, культура чайного гриба, бутоны Клитории Тройчатой	4	2	4	4	4
Ферментированные напитки комбуча «Live Brew»
Ginger Hype	Вода, черный чай, малина, ваниль, имбирь, пробиотическая культура «комбуча», сахар	5	5	4	3	4
Pineapple Express	Вода, черный чай, ананас, лемонграсс, пробиотическая культура «комбуча», сахар	2	5	1	2	3
ЧО	Вода, жимолость, черника, сок тархуна, пробиотическая культура «комбуча», сахар	4	5	4	4	4
Oh My Green	Вода, бирюзовый улун, зеленый базилик, мята, спирулина, пробиотическая культура «комбуча», сахар	3	4	3	2	4
Fall in Lavender	Вода, белый чай, лаванда, ежевика, клитория, пробиотическая культура «комбуча», сахар	3	4	2	2	3
Cold Brew-tiful	Вода, кофе, пробиотическая культура «комбуча», сахар	5	4	4	3	4
Earl Yellow	Вода, черный чай с бергамотом, облепиха, маракуйя, пробиотическая культура «комбуча», сахар	3	5	3	4	3

Окончание табл.

1	2	3	4	5	6	7
Lady in Red	Вода, ройбуш, клубника, гибискус, пробиотическая культура «комбуча», сахар	3	4	3	2	5
OoLong Island	Вода, молочный улун, клубника, базилик, пробиотическая культура «комбуча», сахар	3	4	4	2	4
Forever Ivan	Вода, кипрей узколистный, ревень, черная смородина, пробиотическая культура «комбуча», сахар	2	5	3	3	4
Big Gaba Boom	Вода, габа улун, пробиотическая культура «комбуча»,	2	5	4	3	4
Every Thyme	Вода, шен пуэр, чабрец, клюква, пробиотическая культура «комбуча», сахар	4	4	4	3	4

Методология исследований: отбор проб и подготовка к физико-химическим испытаниям осуществлялись по ГОСТ Р 54607.1-2011; определение кислотности осуществлялось методом титрования по ГОСТ Р 54607.1-2011; определение массовой доли общих сахаров осуществлялось цианидным методом по ГОСТ Р 54607.62015; определение массовой доли сухих веществ осуществлялось высушиванием в сушильном шкафу до постоянной массы по ГОСТ Р 54607.4-2015.

Определение значений общей антиоксидантной активности осуществлялось с использованием многофункционального потенциометрического анализатора МПА-1 по ТУ 4215-00305828695–07.

Результаты исследований представили в виде среднего арифметического и стандартной ошибки среднего (M ± m), медианы (Ме) и размаха колебаний показателя от минимальной до максимальной величины (min – max).

Результаты и их обсуждение. Результаты исследований общей антиоксидантной активности исследуемых образцов ферментированного напитка комбуча «Live Brew» представлены на рисунке 2 и находятся в диапазоне от (0,239 ± 0,007) до (7,496 ± 0,225) ммоль-экв/дм3 (минимальное значение у образца «Big Gaba Boom», максимальное – у образца «Cold Brew-tiful»). Таким образом, употребление данных напитков позволяет удовлетворить рекомендуемую суточную норму потребления в пересчете на аскорбиновую кислоту ((32,124 ± 0,96) ммоль-экв/дм3), на 0,7–23,3 %. Полученный диапазон значений коррелируется с исследованиями отечественных и зарубежных исследователей [10, 12].

Необходимо отметить, что для каждого напитка у данного производителя используется своя уникальная основа, включая черный чай, габа, бирюзовый и молочный улун, шен пуэр, белый чай, кофе, ройбуш, кипрей узколистный, ревень и другое растительное сырье, исходя из чего можно сделать заключение, что наиболее подходящими основами для ферментированных безалкогольных напитков с целью получения напитка с высокими антиоксидантными показателями является кофейная основа, а также белый чай, бирюзовый и молочный улун.

Рис. 2. Общая антиоксидантная активность ферментированного напитка комбуча «Live Brew», ммоль-экв/дм3

Total antioxidant activity of the fermented «Live Brew», mmol-eq/dm3

Результаты исследований общей антиоксидантной активности исследуемых образцов ферментированного напитка комбуча «Карибу» представлены на рисунке 3 и находятся в диапазоне от (1,629 ± 0,049) до (5,042 ± 0,151) ммоль-экв/дм3 (минимальное значение у образца «Благородный хмель», максимальное у образца «Кофейная»). Таким образом, употребление данных напитков позволяет удовлетворить рекомендуемую суточную норму потребления в пересчете на аскорбиновую кислоту на 5,1–15,7 %. Полученный диа- пазон значений коррелируется с исследованиями отечественных и зарубежных исследователей.

Необходимо отметить, что технологический процесс данного производителя подразумевает использование зеленого чая или кофейной основы для производства ассортимента напитков. Полученные значения также подтверждают целесообразность использования такой основы для получения функционального ферментированного напитка.

Лавандовый тоник Малина и мята Кофейная Органический зеленый чай Мате Можжевельник и смородина Кедр и тархун Чага с клюквой

Шиповник и имбирь Благородный хмель

Рис. 3. Общая антиоксидантная активность ферментированного напитка комбуча «Карибу», ммоль-экв/дм3

Total antioxidant activity of the kombucha «Karibu», mmol-eq/dm3

Результаты исследования кислотности исследуемых образцов ферментированного напитка комбуча «Live Brew» представлены на рисунке 4 и находятся в диапазоне от (3,4 ± 0,1) до (7,2 ± 0,1) °Т (минимальное значение у образца «Pineapple Express», максимальное – у образца «Cold Brew-tiful»).

Таким образом, в ассортименте данного производителя демонстрируется влияние различных основ и функциональных добавок, ис- пользуемых в технологическом процессе производства напитка, на кислотность и содержание органических кислот, напрямую влияющих на органолептические свойства напитка: наибольшие показатели наблюдаются у напитка, изготовленного на кофейной основе без внесения каких-либо дополнительных ингредиентов; наименьшее – у напитка, изготовленного на основе черного чая, с использованием в качестве добавок ананаса и лемонграсса.

Рис. 4. Кислотность ферментированных напитков комбуча «Live Brew», °Т Acidity of the studied samples of kombucha «Live Brew», °T

Результаты исследования кислотности исследуемых образцов ферментированного напитка комбуча «Карибу» представлены на рисунке 5 и находятся в диапазоне от (6,4 ±0,1) до (12,0 ± 0,2) °Т (минимальное значение – у образца «Чага с клюквой», максимальное – у образца «Кофейная»).

Ввиду того, что у данного производителя, за исключением комбучи «Кофейная», в качестве основы используется только зеленый чай, имеется возможность оценить влияние различных добавок на отклонения показателей кислотности и содержания органических кислот.

Лавандовый тоник Малина и мята Кофейная Органический зеленый чай Мате Можжевельник и смородина Кедр и тархун Чага с клюквой

Шиповник и имбирь Благородный хмель

Рис. 5. Кислотность ферментированных напитков комбуча «Карибу», °Т Acidity of the studied samples of kombucha «Karibu», °T

Результаты исследования содержания общих сахаров в исследуемых образцах ферментированных напитков комбуча «Live Brew» представлены на рисунке 6 и находятся в диа- пазоне от (6,4 ± 0,1) до (8,3 ± 0,1) % (минимум у образца «OoLong Island», максимум – у образца «Cold Brew-tiful»).

Рис. 6. Содержание общих сахаров ферментированных напитков комбуча «Live Brew», % Content of total sugars in the kombucha «Live Brew», %

Результаты исследования содержания общих сахаров в исследуемых образцах ферментированных напитков комбуча «Карибу» представлены на рисунке 7 и находятся в диапазоне от (4,4 ± 0,1) до (9,2 ± 0,1) % (минимум у образца «Шиповник и имбирь», максимум у образца «Благородный хмель»).

Из результатов исследования можно сделать заключение о значительном влиянии на содер- жание сахаров используемых в технологическом процессе производства функциональных добавок – различных экстрактов, соков и пюре плодово-ягодного и растительного сырья, включая шиповник, клюкву, черную смородину, малину, жимолость, можжевельник, ежевику, клубнику, имбирь, хмель, эстрагон, кедровый орех, мяту, лаванду, лимон, кипрей узколистый, ревень, чабрец и бергамот.

Рис. 7. Содержание общих сахаров ферментированных напитков комбуча «Карибу», % Content of total sugars in the kombucha «Karibu», %

Результаты исследования содержания редуцирующих сахаров в исследуемых образцах ферментированных напитков комбуча «Live Brew» представлены на рисунке 8 и находятся в диапазоне от (0,8 ± 0,1) до (4,4 ± 0,1) % (минимум у образца «Lady in Red», максимум у образца «Fall in Lavender»).

Рис. 8. Содержание редуцирующих сахаров ферментированных напитков комбуча «Live Brew», % Content of reducing sugars in the kombucha «Live Brew», %

Результаты исследования содержания редуцирующих сахаров в исследуемых образцах ферментированных напитков комбуча «Карибу» представлены на рисунке 9 и находятся в диа- пазоне от (0,5 ± 0,1) до (2,2 ± 0,1) % (минимум у образца «Малина и мята», максимум у образца «Кофейная»).

Рис. 9. Содержание редуцирующих сахаров ферментированных напитков комбуча «Карибу», % Content of reducing sugars in the kombucha «Karibu», %

Результаты исследования массовой доли растворимых и нерастворимых сухих веществ в исследуемых образцах ферментированных напитков «Live Brew» представлены на рисунке 10 и находятся в диапазоне от (3,5 ± 0,1) до (6,8 ± 0,1) % (минимум у образца «Forever Ivan», максимум – «Cold Brew-tiful»). При этом массовая доля нерастворимых сухих веществ нахо- дится в диапазоне от (0,3 ± 0,1) до (2,1 ± 0,1) % (минимальное значение у образца «Every Thy-me», максимальное – у образцов «Pineapple Ex-press» и «Ginger Hype»), а массовая доля растворимых сухих веществ – в диапазоне от (2,3 ± 0,1) до (5,2 ± 0,1) (минимальное – у образца «Forever Ivan», максимальное значение у образца «Cold Brew-tiful»).

Рис. 10. Массовая доля растворимых и нерастворимых сухих веществ ферментированных напитков комбуча «Live Brew», %

Mass fraction of soluble and insoluble dry substances in the kombucha «Live Brew», %

Результаты исследования суммарной массовой доли растворимых и нерастворимых сухих веществ в исследуемых образцах ферментированных напитков «Карибу» представлены на рисунке 11 и находятся в диапазоне от (3,0 ± 0,1) до (5,4 ± 0,1) % (минимум у образца «Можжевельник и смородина», максимум – «Благородный хмель»). При этом массовая до- ля нерастворимых сухих веществ находится в диапазоне от (0,4 ± 0,1) до (2,4 ± 0,1) % (минимальное значение у образца «Мате», максимальное – у образца «Благородный хмель»), а массовая доля растворимых сухих веществ – в диапазоне от (2,2 ± 0,1) до (3,6 ± 0,1) (минимальное значение у образца «Малина и мята», максимальное – у образца «Кофейная»).

Рис. 11. Массовая доля растворимых и нерастворимых сухих веществ ферментированных напитков комбуча «Карибу», %

Mass fraction of soluble and insoluble dry substances in the kombucha «Karibu», %

Заключение. Ферментированные безалкогольные напитки в целом и комбуча на основе чайного гриба в частности представляют уникальный по органолептическим свойствам продукт, который может быть рекомендован к внедрению в рацион. Возможность и вариативность дополнительных операций, которые могут осуществляться в ходе производственного процесса напитка, включая фильтрацию, пастеризацию, деалкоголизацию, газацию, а также внесение вкусоароматических и функциональных композиций и ингредиентов, позволяют осуществлять регулирование состава и содержания биологически активных веществ в напитке.

Несмотря на широкий ассортимент ферментированных напитков на основе чайного гриба у различных производителей [10, 15], представленных в торговой розничной сети, сохраняется актуальность дальнейших исследований с целью создания нового функционального напитка с выраженной функциональной ценностью и улучшенными потребительскими показателями качества. Доказано, что использование растительных экстрактов пряно-ароматического, а также районированного и дикорастущего плодовоягодного сырья, оказывает значительное влияние на характеристики ферментированного напитка, связанные с антиоксидантным потенциалом, а также с содержанием органических кислот, общих и редуцирующих сахаров, растворимых и нерастворимых сухих веществ.

Наибольшие значения общей антиоксидантной активности наблюдаются у образцов ферментированных безалкогольных напитков ком-буча из общедоступной розничной сети Cold Brew-tiful «Live Brew» – (7,496 ± 0,225) и Кофейная «Карибу» – (5,042 ± 0,151) ммоль-экв/дм3, в технологии производства которых основой напитка выступает кофе. Данные результаты поз- воляют в качестве одного из направлений дальнейшей работы проводить исследования влияния факторов обработки, страны произрастания, степени обжарки кофейного зерна, продолжительности экстракции и способа приготовления кофейного напитка как основы для дальнейшего производства ферментированного напитка комбуча. Кроме того, использование кофейной основы в перспективе позволит применять принципиально новые пряно-ароматические, плодово-ягодные и растительные функциональные ингредиенты и вкусоароматические композиции, что позволит значительно расширить и разнообразить ассортимент ферментированных безалкогольных напитков. Особенно перспективным является использование растительных альтернатив коровьего молока животного происхождения на основе сои, овса, миндаля, кокоса и банана ввиду их наблюдающейся популярности в настоящее время у потребителей.

Наименьшее значение общей антиоксидантной активности наблюдаются у образца Big Gaba Boom «Live Brew» – (0,235 ± 0,007) ммоль-экв/дм3, на основе чая, прошедшего процесс ферментации в анаэробных условиях. При довольно низких показателях общей антиоксидантной активности данный образец обладает хорошими органолептическими показателями, что позволяет использовать Габа-чай с целью расширения ассортимента продукции и удовлетворения различных запросов потребителей.

Кроме того, отдельный интерес представляет исследование влияния отдельных технологических факторов, таких как изменение значений рН, температуры и продолжительности процесса ферментации, на значение общей антиоксидантной активности конечного безалкогольного ферментированного напитка.