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 | УДК: 663.885 | DOI: 10.20914/2310-1202-2021-2-61-66
Study of the effect of the dose of enzyme preparations on the yield of polyphenolic substances and anthocyanins in fruit, berry and vegetable juices
Increasing the yield of juice and biologically active components from plant raw materials is an urgent task in the production of functional beverages. For this, fruit, berry and vegetable pulp was treated with enzymatic preparations of pectolytic action and the yield of juice was determined. Samples of pulp of each raw material were treated with enzyme preparations: Fructocyme P6-L, Fructocyme P, Fructocyme MA, in an amount of 0.03% of the pulp mass. Enzymatic hydrolysis was carried out at 50 °C for two hours, after which the amount of obtained juice was compared with the control sample. As a result, when adding Fructocyme MA to the pulp of apples and carrots, the juice yield increases by 8% and 17%, respectively. When Fructocyme P6-L is added to the pulp of kiwi, blueberries, grapes, the juice yield increases by 6%, 12 and 10%, respectively. To determine the effect of enzyme preparations on the yield of biologically active components, the previously selected enzyme preparations were added to all samples in an amount of 0.01; 0.03; 0.05; 0.07% of the pulp mass, and the total content of polyphenols was determined by colorimetry and anthocyanins. As a result of the experiment, it was found that in terms of the amount of polyphenolic substances extracted from the pulp, fruit and berry raw materials can be divided into three groups: raw materials with loose pulp, with pulp of medium density and raw materials with dense pulp. As a result, individual enzyme preparations and optimal modes of application were selected for each type of raw material. The dependence of the content of polyphenolic compounds on the dosage of the addition of enzyme preparations has been established.
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.
