Исследование влияния типа ферментного препарата на содержание антоцианов в клюквенном соке

Введение . Ферментные системы, используемые при производстве вин, плодово-ягодных ягодах соков, безалкогольных напитков, необходимы для повышения степени извлечения сока из сырья, осветления и стабилизации вина, соков, безалкогольных напитков, предотвращения окислительно-восстановительных процессов в соках, для инверсии сахарозы при получении безалкогольных напитков [1]. Изучению влияния ферментных препаратов на химический состав соков уделено большое внимание ученых и исследователей, опубликован ряд работ по данной теме [2, 3].

Предобработка ягод облепихи препаратами «Фруктоцим-Колор» и Laminex BG Glucanase Complex увеличивает выход в соке токоферолов (в 2,5 раза), каротиноидов (в 3,2 раза), флавоноидных соединений - катехинов, флавонов, флавонолов и флаванонолов (в 1,4–4,5 раза) [4]. Выявлено наличие в соке с ферментативной обработкой лютеина, криптоксантина и эпикатехин галлата, которые отсутствовали в соке, полученном без предобработки.

Применение пектолитических ферментных препаратов для обработки овощной мезги перед прессованием способствует увеличению выхода сока, повышению экстрактивности и улучшению органолептических свойств, а также позволяет избежать нежелательных окислительновосстановительных процессов, сохранить естественную окраску сырья [5]. Таким образом, ферментные препараты влияют не только на выход сока, но и на его химический состав.

Антоцианы и другие полифенолы оказывают благоприятное воздействие на здоровье чело- века, способствуют очищению от свободных радикалов, проявляют защитный эффект против сердечно-сосудистых и раковых заболеваний. Антоцианы являются водорастворимыми пигментами растений, локализованными в вакуолях растительных клеток и представлены в большинстве случаев гликозидами полигидрокси- и полиметокси-производных солей 2-фенилбензопирилиума или флавилиума. Гликозиды обычно присоединены в третье положениe молекулы пигмента [6].

Большое количество современных публикаций посвящено исследованию содержания антоцианов в фруктах.

Литовскими учеными было изучено общее содержание фенольных соединений, антиоксидантной активности, антоцианов в 5 гибридах ягод черной смородины [7]. Общее содержание фенольных веществ колебалось от 530 до 614 мг. Наибольшее количество антоцианов обнаружено в ягодах гибридов № 11-13 ( R. nigrum Р. petraeum ) и № 57 ( R. nigrum Р. aureum ), 522 и 498 мг клюквенного цианидина-3-гликозида/100 г исходного сырья соответственно. Наивысшая антиоксидантная активность идентифицирована в экстрактах гибридов № 11-13. Однако взаимосвязь между изученными показателями авторами не установлена. Было определено, что циа-нидин-3-О-глюкозид наиболее стабилен к воздействию температуры, чем цианидин-3-О-рутинозид.

Иранские ученые провели исследование влияния сахара на стабильность антоцианов в ягодах: Morus nigra, Morus alba var. nigra, Fragaria [8] . Концентрация сахара варьировалась от 20 до 60 %. По результатам исследования, согласно статистическому анализу, концентрация сока, равная 20 % сахара, оказывает защитное действие на антоцианы.

Цель исследования : изучение влияния пек-толитических ферментных препаратов на содержание антоцианов в клюквенном соке прямого отжима.

В качестве задач исследования можно выделить:

• 1)    изучение содержания антоцианов, растворимых сухих веществ, выхода клюквенного сока прямого отжима с использованием пекто-литических ферментных препаратов Uf, «Супер-клар», «Фруктоцим»;

• 2)    обработка результатов, проведение сравнительного анализа, построение трехмерных диаграмм поверхности отклика;

• 3)    подбор оптимальных условий ферментации, выбор ферментного препарата, который позволяет стабилизировать окраску и повышать выход клюквенного сока.

Объекты и методы исследования. В качестве объектов исследования использовали сок прямого отжима из дикорастущих культур клюквы Vaccinium macrocarpon , собранных в середине сентября в северных широтах России, получение соков осуществлялось в течение трех дней после сбора культур.

Технология получения клюквенного сока прямого отжима с использованием ферментных препаратов Uf, «Супер-клар», «Фруктоцим» включает в себя следующие стадии: приемка, мойка, инспекция, измельчение, обработка ферментными препаратами с различными параметрами ферментации, отжим. Температура ферментации варьировалась от 30 до 50 °С, модуль ферментации ферментных препаратов Uf, «Супер-клар», «Фруктоцим» – от 5 до 15 % к массе сырья, продолжительность ферментации мезги ягод клюквы – от 2 до 6 ч.

Для анализа физико-химических показателей применяли следующие методики.

Содержание растворимых сухих веществ определяли по ГОСТ Р 51433-99. В качестве навески для определения содержания растворимых сухих веществ использовали фильтрованный сок клюквы прямого отжима [9].

Общее содержание антоцианов определяли методом рН-дифференциальной спектрофотометрии [10]. Метод основан на применении рН-дифференциальной спектрофотометрии. Суммарную массовую концентрацию (массовую долю) антоцианинов в соковой продукции определяют на основе изменения поглощения света с длиной волны 510 нм при изменении кислотности растворов соковой продукции с рН от 1 до 4,4.

Результаты исследования и их обсуждение . Влияние пектолитических ферментных препаратов Uf, «Супер-клар», «Фруктоцим» на выход клюквенного сока прямого отжима представлено на рисунке 1.

A

D

Fitted Surface: Variable: ВЫХОД (фермент grep-map} 2 3-ferel factors. 1 Btods, 27 Runs: MS ReaduS=54 62046

fitted banace; Vanatte ВЫХОД i.gnepwapi

E

K

L

Рис.1. Влияние пектолитических ферментных препаратов Uf, «Супер-клар», «Фруктоцим» на выход клюквенного сока прямого отжима

C

F

M

Окончание рис. 1

Проведя исследования влияния пектолити-ческих ферментных препаратов Uf, «Супер-клар», «Фруктоцим» на выход клюквенного сока прямого отжима, отмечаем, что возрастание температурных показателей, продолжительности ферментации мезги ягод клюквы и концентрации ферментного препарата положительно сказывается на выходе сока. С использованием ферментного препарата Uf выход сока возрастает на 21 %, с препаратом «Супер-клар» – на 15 %, а «Фруктоцим» – на 12 %. Таким образом, параметры ферментации, обеспечивающие максимальный выход клюквенного сока прямого отжима: с использованием Uf – 30 °С, 5 %, 2 ч; для «Супер-клар» – 30 °С, 10 %, 2 ч; «Фрукто-цим» – 40 °С, 10 %, 2 ч.

Влияние пектолитических ферментных препаратов Uf, «Супер-клар», «Фруктоцим» на содержание растворимых сухих веществ клюквенного сока прямого отжима представлено на рисунке 2.

A

D

K

Fiieti Surface: Knife СуЖ ВеЩВСТВа (ферЮ фруКТОЦИМ) 2 №d betas, I Bodts, 1$ Runs: VS Rssduah, 9Ж8 до сухие вещества

■>« ■ dO

■<9,5

■<9

□<9,5

■<9

Рис. 2 . Влияние пектолитических ферментных препаратов Uf, «Супер-клар», «Фруктоцим» на содержание растворимых сухих веществ клюквенного сока прямого отжима

B

E

L

Rtedsuta ййь сухие вещества (фермент фруктсцим) 2 *Ы гааж 1 Bods. 16 tas: MS Residual,53677 № сухие вещества

C

F

M

Окончание рис. 2

Проанализировав полученные данные, представленные на рисунке 2, делаем вывод, что повышение температуры, концентрации, продолжительности ферментации мезги ягод клюквы с использованием ферментных препаратов Uf, «Супер-клар», «Фруктоцим» увеличивает содержание растворимых сухих веществ в клюквенном соке прямого отжима. Параметры ферментации, увеличивающие содержание растворимых сухих веществ: для ферментного препарата Uf (12, %) и «Супер-клар» – 11 % (30 °С, 15 %, 4 ч), а для препарата «Фруктоцим» – 10,2 % (50 °С, 15 %, 4 ч), по сравнению с контролем (клюквенный сок прямого отжима без пастеризации) – 7,9 %.

Влияние пектолитических ферментных препаратов Uf, «Супер-клар», «Фруктоцим» на содержание антоцианов клюквенного сока прямого отжима представлено на рисунке 3.

Исходя из результатов проделанной работы, представленной на рисунке 3, делаем вывод, что увеличение концентрации ферментного препарата и продолжительности ферментации мезги ягод клюквы с ферментным препаратом Uf, «Супер-клар», «Фруктоцим» приводит к резкому снижению антоцианов почти на 50 %. Так, содержание антоцианов с применением ферментного препарата Uf снижается от 71,03 до 37 мг цианидина-3-гликозида/100 г исходного сырья, с ферментным препаратом «Супер-клар» – до 30 мг цианидина-3-гликозида/100 г исходного сырья, а с «Фруктоцим» – до 35 мг цианидина-3-гликозида/100 г исходного сырья. Однако повышение температуры ферментации с ферментными препаратами Uf, «Супер-клар», «Фрукто-цим» положительно сказывается на содержании антоцианов. От 30 до 50 °С происходит измене- ние общего содержания антоцианов на 20 % от исходного количества цианидина-3-гликозида на 100 г исходного сырья. Для ферментного препарата Uf рекомендуемыми параметрами выдержки с максимальным содержанием антоцианов являются 50 °С, 5 %, 4 ч (72,71 мг цианидина-3- гликозида на 100 г исходного сырья), для «Су-пер-клар» – 50 °С, 5 %, 2 ч (95,83 мг цианидина-3-гликозида на 100 г исходного сырья), для «Фруктоцим» 40 °С, 5 %, 2 ч (72,04 мг цианиди-на-3-гликозида на 100 г исходного сырья).

A

D

K

B

E

Fitted Surface: VariaWe: АНТОЦИаНЫ (ферМ6НТ фруКТОЦИМ)

2 3-tevel facte. 1 Bocks 17 Runs; MS Rk^usI=243 5S7J dv Антоцианы (фермент фруктоцим)

L

C

F

M

Рис. 3. Влияние пектолитических ферментных препаратов Uf, «Супер-клар», «Фруктоцим» на содержание антоцианов клюквенного сока прямого отжима

Заключение . Предварительная ферментативная обработка ягод клюквы позволяет существенно повысить переход в соковую фракцию полезных для здоровья человека компонентов ягод, природных антиоксидантов, антоцианов, что повышает пищевую ценность сока и обусловливает его технологические свойства.

Наиболее оптимальным режимом для проведения процесса ферментации ягод клюквы является: температура 45 ºС в течение 120 мин с добавлением ферментного препарата Uf в концентрации 10 %.