Исследование влияния дозы внесения ферментных препаратов на выход полифенольных веществ и антоцианов в плодово-ягодных и овощных соках
Автор: Хасанов А.Р., Баракова Н.В.
Журнал: Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий @vestnik-vsuet
Рубрика: Пищевая биотехнология
Статья в выпуске: 2 (88), 2021 года.
Бесплатный доступ
Увеличение выхода сока и биологически активных компонентов из растительного сырья является актуальной задачей в производстве функциональных напитков. Для этого плодово-ягодную и овощную мезгу обрабатывали ферментными препаратами пектолитического действия и определяли выход сока. Образцы мезги каждого сырья обрабатывались ферментными препаратами: Фруктоцим П6-Л, Фруктоцим П, Фруктоцим МА, в количестве 0,03% от массы мезги. Ферментативный гидролиз проводили при 50 °С, в течение двух часов, после чего сравнивали количество полученного сока с контрольным образцом. В результате при внесении в мезгу яблок и моркови Фруктоцима МА увеличивается выход сока на 8 и 17% соответственно. При внесении Фруктоцим П6-Л в мезгу киви, черники, винограда увеличивает выход сока на 6%, 12 и на 10% соответственно. Для определения влияния ферментных препаратов на выход биологически активных компонентов во все образцы вносили выбранные ранее ферментные препараты в количестве 0,01; 0,03; 0,05; 0,07% от массы мезги и методом колориметрии определяли суммарное содержание полифенолов и антоцианов. В результате эксперимента установлено, что по показателю количества полифенольных веществ, извлеченных из мезги плодово-ягодное сырье можно разделить на три группы: сырье с рыхлой мякотью, с мякотью средней плотности и сырье с плотной мякотью. В результате для каждого вида сырья подобраны индивидуальные ферментные препараты, и оптимальные режимы внесения. Установлена зависимость содержания полифенольных соединений от дозировки внесения ферментных препаратов.
Плодово-ягодные соки, овощные соки, ферментные препараты, пектин, выход сока, полифенольные соединения, антоцианы
Короткий адрес: https://sciup.org/140261167
IDR: 140261167 | DOI: 10.20914/2310-1202-2021-2-61-66
Текст научной статьи Исследование влияния дозы внесения ферментных препаратов на выход полифенольных веществ и антоцианов в плодово-ягодных и овощных соках
В технологии производства безалкогольных функциональных напитков на основе растительно сырья, а именно плодово-ягодных и овощных соков, важным является показатель выход сока и функциональных компонентов. Эти показатели определяют коммерческую привлекательность готового продукта. Для повышения выхода сока и концентрации функциональных
компонентов используют ферментные препараты для обработки растительной мезги, благодаря способности расщеплять межклеточные структуры сырья, состоящие из некрахмалистых полисахаридов и белков [1–3, 5].
Для исследования влияния ферментных препаратов на выход сока и активных компонентов использовали растительно сырьё, которое входит в рецептуру ранее разработанного
This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International License
функционального напитка адаптогенного действия: красный виноград, морковь, яблоки, киви, черника [4, 6, 7].
Пектин формирует основную долю клеточной стенки растительных тканей и препятствует соединению мелких частиц мякоти в более крупные агрегаты, сравнительно легко оседающие, что препятствует осветлению соков.
Для высвобождения сока и активных компонентов, которые важны для функционль-ного напитка адаптогенного действия, важным является расщепление пектиновых веществ клеточных стенок. Именно ферментные препараты пектолитического действия обладают этой способностью [8, 9–12]. Они содержат пек-тинэстеразы, полигалактуроназы, протопектиназы и трансэлиминазы, которые расщепляют растворимый пектин и его предшественник нерастворимый протопектин.
Материалы и методы
В эксперименте использовали следующее плодово-ягодное и овощное сырье: красный виноград, морковь, яблоки, киви, черника. Характеристики представлены в таблице 1.
На основании литературных данных и химическом составе исследуемого сырья [6, 7], а также ферментов, которые входят в состав ферментных препаратов, для ферментативной обработки мезги выбраны ферментные препараты комплексного действия с преобладающей пектиназной активностью, производимые фирмой «ERBSLÖH» (Германия). Характеристики ферментных препаратов приведены в таблице 2 [5, 14, 15].
Таблица 1.
Характеристика растительного сырья
Table 1.
Characteristics of plant raw materials
Сырьё Raw materials |
Сорт /страна происхождения Variety / country of origin |
Красный виноград Red grapes |
Саперави/ Россия Saperavi / Russia |
Морковь Carrot |
Нантская/ Россия Nantes / Russia |
Киви Kiwi |
Хейворд/ Италия Hayward / Italy |
Черника Blueberry |
Садовая/ Россия, Северо-западный регион | Sadovaya / Russia, North-West region |
Яблоки Apples |
Антоновка/ Россия, Северо-западный регион | Antonovka / Russia, Northwest Region |
Таблица 2.
Характеристика ферментных препаратов
Для определения суммарных полифеноль-ных соединений в соках использовали метод Фолина-Чокальтеу в соответствии с нормативным документом Руководство по методам контроля качества и безопасности биологически активных добавок к пище. Р 4.1.1672–03 (утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 30.06.2003) [16, 17-19].
Для определения антоцианов в соках использовали метод фотоэлектроколориметрии, который заключается в стабилизации антоцианов соков подкисленным до рН 1–2 этиловым
спиртом, после чего определяют оптическую плотность. Значение умножают на коэффициент перевода на мальвидин (К=1056,7)
Результаты и обсуждение
Во все образцы мезги, за исключением контрольных, вносились ферментные препараты Фруктоцим П6-Л, Фруктоцим П, Фруктоцим МА, в количестве 0,03% от массы мезги. Температурный режим – 50°c, время 2 часа. Результаты представлены в таблице 3.
Table 2.
Characterization of enzyme preparations
Препарат enzyme preparation |
Основной фермент Main enzyme |
Действие Action |
Диапазон температур, °C Temperature range, °C |
Оптимальная температура, °C Optimum temperature, °C |
Продуцент Producer |
Фруктоцим П6-Л Fructocyme P6 L |
пектиназа (пектинэстераза, пектинлиаза, эндо-полигалактуроназа, экзо-b-глюконаза) pectinase (pectinesterase, pectin lyase, endo-polygalacturonase, exo-b gluconase) |
гидролиз пектиновых веществ, деградация растворённого арабана hydrolysis of pectin substances, degradation of dissolved araban |
20–55 |
45–55 |
Aspergillus niger |
Фруктоцим П Fructocyme P |
20–55 |
45–55 |
|||
Фруктоцим МА Fructocyme MA |
40–50 |
40–50 |
Хасанов А.Р. и др. Вестник ВГУИТ, 2021, Т. 83, №. 2, С. 61-66 post@vestnik-vsuet.ru
Таблица 3.
Влияние ферментных препаратов на выход соков
The effect of enzyme preparations on the yield of juices
В результате установлено, что ферментный препарат Фруктоцим МА является оптимальным для увеличения выхода сока из яблок и моркови, а Фруктоцим п6-л для киви, черники и винограда. При внесении в мезгу яблок и моркови Фруктоцима МА увеличивается выход сока на 8% и 17% соответственно. При внесении Фруктоцим П6-Л в мезгу киви, черники, винограда увеличивает выход сока на 6%, 12 и на 10% соответственно.
Для определения влияния ферментных препаратов на выход биологически активных компонентов, таких как антоцианы и полифе-нольные соединения во все образцы, за исключением контрольных, вносили выбранные ранее ферментные препараты в количестве 0,01; 0,03; 0,05 и 0,07% от массы мезги. Результаты представлены в таблице 4.
Table 3.
Ферментный препарат Enzyme preparation |
Выход сока, % | Juice yield, % |
Содержание сухих веществ в соке, % | Brix, % |
Сок из яблок | Apple juice |
||
Фруктоцим П6-Л | Fructocyme P6 L |
79 |
11,3 |
Фруктоцим П | Fructocyme P |
82 |
11,0 |
Фруктоцим МА | Fructocyme MA |
84 |
10,6 |
Контроль | Control sample |
76 |
13,3 |
Сок из киви | Kiwi juice |
||
Фруктоцим П6-Л | Fructocyme P6 L |
73 |
13,3 |
Фруктоцим П | Fructocyme P |
68 |
13,7 |
Фруктоцим МА| Fructocyme MA |
55 |
14,2 |
Контроль | Control sample |
67 |
15,6 |
Сок из че |
ники | Blueberry juice |
|
Фруктоцим П6-Л | Fructocyme P6 L |
87 |
8,2 |
Фруктоцим П | Fructocyme P |
82 |
8,8 |
Фруктоцим МА | Fructocyme MA |
80 |
8,9 |
Контроль | Control sample |
75 |
9,6 |
Сок из моркови | Carrot juice |
||
Фруктоцим П6-Л | Fructocyme P6 L |
76 |
10,4 |
Фруктоцим П | Fructocyme P |
78 |
10,0 |
Фруктоцим МА | Fructocyme MA |
84 |
9,6 |
Контроль | Control sample |
67 |
11,7 |
Сок из красного винограда | Red grape juice |
||
Фруктоцим П6-Л | Fructocyme P6 L |
92 |
13,1 |
Фруктоцим П | Fructocyme P |
87 |
13,6 |
Фруктоцим МА | Fructocyme MA |
88 |
13,9 |
Контроль | Control sample |
82 |
14,3 |
Таблица 4.
Влияние ферментных препаратов на выход биологически активных компонентов
The effect of enzyme preparations on the yield of biologically active components
Table 4.
Количество вносимого ферментного препарата, % The amount of the applied enzyme preparation, % |
Выход сока, % Juice yield, % |
Массовая концентрация экстракта в соке, % Mass concentration of extract in juice, % |
Массовая концентрация полифенольных веществ, мг/дм 3 Mass concentration of polyphenolic substances, mg / l |
Массовая концентрация антоцианов, мг/дм 3 Mass concentration of anthocyanins, mg / l |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Сок из яблок, Фруктоцим МА | Apple juice, Fructocyme MA |
||||
0,01 |
75 |
11,9 |
9,98/0,0735 |
0 |
0,03 |
84 |
11,4 |
7,14/0,599 |
0 |
0,05 |
88 |
11,0 |
8,06/0,709 |
0 |
0,07 |
87,5 |
11,2 |
10,86/0,950 |
0 |
Контроль | Control sample |
76 |
13,0 |
10,82/0,822 |
0 |
Продолжение таблицы 4 | Continuation of table 4
1 1 |
2 |
3 1 |
4 1 |
5 |
Сок из киви, Фруктоцим П6-Л | Kiwi juice, Fructotsim P6 L |
||||
0,01 |
70,5 |
14,3 |
19,32/1,362 |
0 |
0,03 |
73,1 |
14,1 |
20,64/1,508 |
0 |
0,05 |
77 |
14,0 |
22,67/1,745 |
0 |
0,07 |
78,1 |
14,3 |
20,28/1,583 |
0 |
Контроль | Control sample |
67 |
14,8 |
18,99/1,27 |
0 |
Сок из черники, Фруктоцим П6-Л | Blueberry juice, Fructotsim P6 L |
||||
0,01 |
83 |
8,8 |
52,21/4,33 |
265,54/22,04 |
0,03 |
87 |
8,7 |
43,62/3,79 |
272,63/23,72 |
0,05 |
96 |
8,5 |
43,25/4,15 |
305,39/29,32 |
0,07 |
96 |
8,5 |
32,41/3,11 |
286,37/27,49 |
Контроль | Control sample |
82 |
9,6 |
55,39/4,54 |
265,23/2,74 |
Сок из мор |
кови, Фруктоцим МА | Carrot juice, Fructocyme MA |
|||
0,01 |
78 |
10,6 |
7,17/0,559 |
0 |
0,03 |
84 |
10,4 |
8,47/0,711 |
0 |
0,05 |
88 |
10,7 |
8,28/0,728 |
0 |
0,07 |
89 |
10,7 |
4,42/0,393 |
0 |
Контроль | Control sample |
67 |
11,7 |
6,67/0,446 |
0 |
Сок из красного винограда, Фруктоцим П6-Л | Red grape juice, Fructotsim P6 L |
||||
0,01 |
81 |
12,8 |
22,78/1,845 |
169,95/13,76 |
0,03 |
92 |
12,2 |
23,21/2,135 |
168,02/15,456 |
0,05 |
96 |
12,0 |
23,65/2,27 |
163,79/15,72 |
0,07 |
97 |
12,1 |
26,30/2,55 |
165,90/16,09 |
Контроль | Control sample |
82 |
13,3 |
22,03/1,8 |
170,13/13,9 |
Список литературы Исследование влияния дозы внесения ферментных препаратов на выход полифенольных веществ и антоцианов в плодово-ягодных и овощных соках
- Vitolo M. Enzymes in the production of juices and beverages // World Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences. 2020. V. 9. P. 504-517. https://doi.org/10.20959/wjpps20203-15735
- Guasch-Ferr? M., Hu F. B. Are fruit juices just as unhealthy as sugar-sweetened beverages? // JAMA network open. 2019. V. 2. №. 5. P. e193109-e193109. https://doi.org/10.1001/jamanetworkopen.2019.3109
- Yip C.S.C., Chan W., Fielding R. The associations of fruit and vegetable intakes with burden of diseases: a systematic review of meta-analyses // Journal of the Academy of Nutrition and Dietetics. 2019. V. 119. №. 3. P. 464-481. https://doi.org/10.1016/j.jand.2018.11.007
- Gomes A. et al. Berry-enriched diet in salt-sensitive hypertensive rats: metabolic fate of (poly) phenols and the role of gut microbiota // Nutrients. 2019. V. 11. №. 11. P. 2634. https://doi.org/10.3390/nu11112634
- Patidar M.K. et al. Pectinolytic enzymes-solid state fermentation, assay methods and applications in fruit juice industries: a review // 3 Biotech. 2018. V. 8. №. 4. P. 1-24. https://doi.org/10.1007/s13205-018-1220-4
- Garc?a C.?. Application of enzymes for fruit juice processing // Fruit Juices. Academic Press, 2018. P. 201-216. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-802230-6.00011-4
- Luz?n-Quintana L.M., Castro R., Dur?n-Guerrero E. Biotechnological Processes in Fruit Vinegar Production // Foods. 2021. V. 10. №. 5. P. 945. https://doi.org/10.3390/foods10050945
- Mieszczakowska-Fr?c M., Celejewska K., P?ocharski W. Impact of Innovative Technologies on the Content of Vitamin C and Its Bioavailability from Processed Fruit and Vegetable Products // Antioxidants. 2021. V. 10. №. 1. P. 54. https://doi.org/10.3390/antiox10010054
- Lafarga T. et al. Effect of steaming and sous vide processing on the total phenolic content, vitamin C and antioxidant potential of the genus Brassica // Innovative Food Science & Emerging Technologies. 2018. V. 47. P. 412-420. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2018.04.008
- Nemzer B. et al. Phytochemical and physical properties of blueberries, tart cherries, strawberries, and cranberries as affected by different drying methods // Food Chemistry. 2018. V. 262. P. 242-250. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.04.047
- Sakooei-Vayghan R. et al. Effects of osmotic dehydration (with and without sonication) and pectin-based coating pretreatments on functional properties and color of hot-air dried apricot cubes // Food chemistry. 2020. V. 311. P. 125978. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2019.125978
- Mesa J. et al. High Homogenization Pressures to Improve Food Quality, Functionality and Sustainability // Molecules. 2020. V. 25. №. 14. P. 3305. https://doi.org/10.3390/molecules25143305
- Benjamin O., Gamrasni D. Microbial, nutritional, and organoleptic quality of pomegranate juice following high?pressure homogenization and low?temperature pasteurization // Journal of food science. 2020. V. 85. №. 3. P. 592-599. https://doi.org/10.1111/1750-3841.15032
- Perreault V. et al. Effect of Pectinolytic Enzyme Pretreatment on the Clarification of Cranberry Juice by Ultrafiltration // Membranes. 2021. V. 11. №. 1. P. 55. https://doi.org/10.3390/membranes11010055
- Качурина И.И., Лакисова Т.Ю., Матвеева Н.А. Концентрирование соков вымораживанием. Влияние ферментных препаратов на температуру замерзания соков. 2013 // Отраслевой научно-практический журнал Индустрия Напитков. № 5(94). С. 14-20.
- Матвеева Н.А., Хасанов А.Р., Торопова А.В., Божко К.А. и др. Разработка рецептуры функционального напитка с использованием растительного экстракта Hoodia gordonii // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств. 2019. № 1(39). С. 37-46.
- Крикунова Л.Н., Дубинина Е.В. Способы снижения содержания метанола в дистиллятах из растительного сырья // Ползуновский Вестник. 2018. № 3. С. 19-24.
- Матвеева Н.А., Лакисова Т.Ю. Концентрирование сливового сока методом вымораживания // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств. 2014. № 2(20). С. 123-134.
- Овчаренко А.С., Расулова Е.А., Иванова О.В., Величко Н.А. Купажированные плодоовощные соки на основе мелкоплодных яблок, тыквы, рябины и меда // Вестник ВГУИТ. 2018. Т. 80. № 3. С. 111-115. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2018-3-111-115
- Кислухина О.В. Ферменты в производстве пищи и кормов. Москва: ДеЛи принт, 2002. 336 с.
- Антипова Л.В., Сторублевцев С.А., Гетманова А.А. Коллагенсодержащие напитки для функционального питания // Вестник ВГУИТ. 2018. Т. 80. № 3. С. 97-103. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2018-3-97-103
- Boddula R. et al. Self-standing Substrates: Materials and Applications. Springer Nature, 2019.