Исследование технологии производства экстрактов черного и зеленого чая с антиоксидантной активностью: определение влияния степени измельчения исходного сырья на извлечение антиоксидантных веществ

Введение. Измельчение является широко используемым процессом для уменьшения размера сырья в пищевой промышленности. Высу-

шенные зерна и корни могут разрушаться разными способами, включая сжатие, удар, истирание, растирание и резку [1]. Измельчение ис- пользуется для увеличения степени извлечения соединений из растений. Действительно, тонкий помол уменьшает размер частиц, сгущает распределение частиц по размерам и увеличивает удельную площадь поверхности, что приводит к улучшению функциональности материала [2].

Известно, что размер оказывает заметное влияние на физико-химические свойства измельченного твердого сырья. Уменьшение размера поверхности ультрадисперсного измельченного твердого сырья вызывает различные изменения, которые приводят к уникальным свойствам сыпучих материалов. До настоящего времени эта технология обработки находила применение в прикладных областях керамики, электротехники, химии и бумаги, а также в фармацевтических компаниях, но мало использовалась в пищевой промышленности. Этот метод может не подходить для многих аспектов из-за ограничений, которые приводят к повреждению активных ингредиентов пищевого сырья [3].

Влияние методов и степени измельчения рассматривается во многих исследованиях [4–8]. Таким образом, на основании данных проанализированных литературных источников можно сделать вывод о решающем влиянии степени измельчения сырья, используемого для экстракции, на выход антиоксидантных веществ.

Чай, известный с древнейших времен, является одним из самых популярных напитков и широко используемой пищевой добавкой в мире. Чайные листья богаты полифенолами, а также хорошо известны своими антиоксидантными свойствами [9]. Химический состав чая включает кроме полифенолов алкалоиды (кофеин и теобромин), аминокислоты (главным образом L-теанин), углеводы, белки, хлорофилл, летучие соединения, минералы (алюминий, марганец и фторид) и другие соединения [10].

Экстракция – это метод отделения определенных компонентов от жидкости или смеси твердых веществ в другой растворитель или фазу. В качестве растворителя при экстракции может использоваться любой растворитель, в том числе и вода. Настои – это фармакологическое или бытовое понятие, тогда как экстракт – это технологическое понятие. Использование воды в качестве растворителя для анализируемых объектов доказывается в предыдущих исследованиях [11].

Цель исследования: подбор степени измельчения для черного и зеленого чая, обеспечивающей наиболее высокие показатели содержания фенолов, флавоноидов, танинов, ан-тирадикальной активности по методу DPPH и восстанавливающей силы по методу FRAP.

Задачи исследования: получение сырья со степенью измельчения 0,5; 1,0; 1,6 мм; получение экстрактов черного и зеленого чая с использованием воды; определение фенольных веществ, флавоноидов, танинов, антирадикальной активности по методу DPPH, восстанавливающей силы – по методу FRAP в экстрактах черного и зеленого чая со степенью измельчения 0,5; 1,0 и 1,6 мм; определение степени измельчения, при использовании которой извлекается наибольшее количество антиоксидантных веществ.

Методы и объекты исследования. В исследовании использовались два вида чая с различными степенями измельчения: 1,6; 1,0 и 0,5 мм. В качестве растворителя для экстракции использовали воду, так как по результатам исследования этот тип растворителя извлекает наибольшее количество антиоксидантных веществ.

Таким образом, на испытания было представлено по 3 образца, в которых определяли показатели: общее содержание фенольных веществ, содержание флавоноидов, танинов, ан-тирадикальную активность – по методу DPPH, восстанавливающую силу – по методу FRAP.

Получение сырья с необходимой степенью измельчения: измельченное сырье просеивали через сито с размером 1,6; 1,0 и 0,5 мм.

Получение экстракта: 2 г исследуемого чая переносили в стеклянную колбу с притертой крышкой и заливали 20 мл растворителя (для каждого растворителя 3 колбы). Экстракция чая продолжалась 2 ч в термостате при температуре 37 °C. Полученный экстракт центрифугировали 15 мин при скорости 5 000 об/мин.

Определение общего содержания фенольных веществ в экстрактах чая проводилось на основе методики [12].

Для определения общего содержания фла-воноидовв исследуемых экстрактах чая была взята методика [13].

Определение общего содержания танинов проводилось на основе методики [14].

Определение антирадикальной активности по методу DPPH экстрактов чая проводилось на основе методики [15].

В качестве исходной методики для определения восстанавливающей силы по методу FRAP использовали метод [16].

Результаты исследования и их обсуждение. Результаты испытаний определения общего содержания фенольных веществ в экстрактах двух видов чая с различной степенью измельчения представлены на рисунке 1.

Рис. 1. Результаты исследования общего содержания фенольных веществ в различных экстрактах черного и зеленого чая со степенью измельчения 1,6; 1,0 и 0,5 мм

Максимальное количество фенольных веществ из черного (784 мг (ГК)/100 г) и зеленого (1324 мг (ГК)/100 г) чая возможно экстрагировать при степени измельчения исходного сы- рья 0,5 мм.

сунке 2.

Рис. 2. Результаты исследования общего содержания флавоноидов в различных экстрактах черного и зеленого чая со степенью измельчения 1,6; 1,0 и 0,5 мм

При степени измельчения, равной 0,5 мм, как из черного (437 мг (К)/100 г), так и из зеленого (651 мг (К)/100 г) чая извлекается большее количество флавоноидов.

Полученные результаты определения общего содержания флавоноидов в экстрактах черного и зеленого чая со степенью измельчения 1,6; 1,0 и 0,5 мм представлены на ри-

Результаты испытаний определения содержания танинов в экстрактах 2 видов чая со степенью измельчения 1,6; 1,0 и 0,5 мм представлены на рисунке 3.

s

119,7

Чай чёрный

Чай зелёный

0,5

1,0

1,6

Рис. 3. Результаты исследования содержания танинов в различных экстрактах черного и зеленого чая со степенью измельчения 1,6; 1,0 и 0,5 мм

Из экстрактов черного (98,2 мг катехина/100 г исходного сырья) и зеленого (119,7 мг катехина/100 г исходного сырья) чая со степенью измельчения 0,5 мм извлекается наибольшее количество танинов.

Результаты испытаний антирадикальной активности экстрактов черного и зеленого чая со степенью измельчения 1,6; 1,0 и 0,5 мм представлены на рисунке 4.

■ 0,5

■ 1.0

■ 1,6

Рис. 4. Результаты исследования антирадикальной активности по методу DPPH в различных экстрактах черного и зеленого чая со степенью измельчения 1,6; 1,0 и 0,5 мм

По результатам исследования можно отметить, что наименьшие показатели по улавливанию свободного радикала 2,2-дифенил-1-пикрил-гидразила наблюдаются при степени измельчения 0,5 мм как для черного (Eс 50 = 3,7 мг/см³), так и для зеленого (Eс 50 = 3,3 мг/см³) чая.

Результаты испытаний определения значения восстанавливающей силы в экстрактах двух видов чая с различной степенью измельчения представлены на рисунке 5.

Рис. 5. Результаты исследования восстанавливающей силы по методу FRAP в различных экстрактах черного и зеленого чая со степенью измельчения 1,6; 1,0 и 0,5 мм

Для увеличения показателя восстанавливающей силы у черного (14,27 ммоль Fe2+/кг) и зеленого (13,96 ммоль Fe2+/кг) чая можно рекомендовать использовать степень измельчения 0,5 мм.

Выводы. Высокие значения содержания фенольных веществ, флавоноидов, танинов, восстанавливающей силы FRAP и наименьшая антирадикальная активность обнаружены в экс- трактах черного и зеленого чая со степенью измельчения частиц 0,5 мм.