Изучение состава супернатанта из томатов

Во многих страна мира, в том числе и в России, производство и потребление напитков имеет устойчивую тенденцию к росту. Исследование алиментарных привычек населения России свидетельствует об увеличении спроса и соответственно потребления продуктов из группы «здоровье» и, в частности, напитков специального назначения. Значение напитков в питании человека трудно переоценить. В первую очередь это связано с пищевой и биологической ценностью этих продуктов. Напитки наряду с другими продуктами питания являются источником как основных жизненно важных нутриентов так и других ценных компонентов [1–4].

Томаты являются важным компонентом в кухнях многих народов мира и широко используются в пищевой промышленности, занимая одно из первых мест по объемам переработки растительного сырья [9]. Мировое производство томатов растет с каждым годом, и, по данным FAOSTAT, в 2019 году производство составило около 180,8 млн тонн [10].

Современные люди широко используют томаты и продукты на их основе, так как они являются важным источником каротиноидов, включая такой элемент, как ликопин [9, 13–15], который является пигментом, в значительной степени ответственным за характерный темнокрасный цвет плодов спелых томатов. Интерес к ликопину обусловлен его биологическими свойствами, в частности антиоксидантными [15–17].

Каротиноиды содержащиеся в томатах могут улучшать питательные свойства, вкус и функциональные качества продуктов, в которых они содержатся [18–20].

Известно, что употребление томатов положительно влияет на здоровье человека. В частности, оказывает противовоспалительное, антитоксическое, антимутагенное, антипроли-феративное, химиопрофилактическое [12, 18], иммунопротекторное [9] и снижающее уровень холестерина в крови [13, 18].

Одним из способов улучшения здоровья людей с помощью продуктов питания является промышленное производство продуктов из так называемой группы "здоровья", к которой сегодня относятся безалкогольные напитки специального назначения. Напитки представляют собой идеальную основу для разработки новых функциональных продуктов. Безалкогольные напитки часто используются для обогащения рациона питания с целью лечения и профилактики различных заболеваний. Они не только помогают поддерживать оптимальный баланс воды и электролитов в организме, но и улучшают химический состав рациона. (Москва 2018). Одним из функциональных ингредиентов, который в последнее время привлекает внимание как производителей, так и исследователей, является ликопин. Существуют различные технологии его получения, но наиболее перспективным применением ликопина в пищевых технологиях является обезвоживание томатных глыб без использования органических растворителей с последующим выделением целевого компонента.

Актуальность работы заключается в отсутствии в доступной научно-технической литературе сведений о химическом составе супернатанта, полученном из разных сортов томатов.

Цель работы – исследовать качественный и количественный состав углеводов, водорастворимых витаминов, эссенциальных микро- и макроэлементов, органических кислот, флавоноидов, содержащихся в супернатанте, предназначенном для использования в безалкогольных напитках, в том числе специального назначения.

Материалы и методы

Супернатанты, получены из томатов сортов Волгоградский, Оранж и Чёрный принц, выращенных в 2022 году в Хохольском районе Воронежской области.

Исследования проводились в специализированных лабораториях ФГБНУ ВНИВИПФиТ. Нутриентный состав определяли общепринятыми методами, в том числе: углеводы глюкозу, фруктозу и сахарозу определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии по ГОСТ 31669–2012; лимонную и L-яблочную кислоты при ферментативном преобразовании под действием НАД в присутствии L-МДГ спектрофотметрически по ГОСТ Р 51239–98 и ГОСТ Р 51129–98; калий, магний и кальций методом атомно-абсорбционной спектрометрии по ГОСТ 33462–2015, фосфор спектрофотометрическим методом по ГОСТ Р 51430–99; железо, цинк и медь атомно-абсорбционным методом по ГОСТ 30178–96; марганец методом атомной спектрометрии по ГОСТ Р 51309–99; аскорбиновую кислоту методом высокоэффективной жидкостной хроматографии по ГОСТ 31643–2012; фолаты методом микробиологических испытаний по ГОСТ EN 14131–2015.

Данные, полученные в ходе исследования, были подвергнуты статистической обработке с использованием программы Stаtistiса v10.0 (StatSoft. Inc. США). Были рассчитаны средняя арифметическая, а также стандартная ошибка средней. Достоверность различия между выборками оценивалась с помощью непараметрического критерия Манна-Уитни. Статистическая гипотеза считалась достоверной при Р˂0,05.

Результаты

Наибольшую ценность для приготовления безалкогольных напитков представляют экстрактивные вещества, сначала содержащиеся в сырье, а затем – в безалкогольных напитках. Поэтому весьма актуальным становится вопрос о полезности сырья (супернатанта) для приготовления напитка. В состав любого безалкогольного напитка входят сахара, качественный и количественный состав которых необходимо знать людям, страдающим сахарным диабетом.

На начальном этапе работы исследовали содержание углеводов. В состав супернатанта (таблица 1), используемого для приготовления безалкогольного напитка, в основном входят углеводы – глюкоза и фруктоза, сахароза как правило присутствовала в исследуемых образцах в незначительном количестве, поэтому, чем меньше ее будет переходить в раствор, тем полезнее станет напиток.

Анализ данных, представленных в таблице 1 показал, что больше всего глюкозы и фруктозы присутствует в супернатанте, полученном из томатов сорта Черный принц.

Установлено, что глюкозы и фруктозы в этом супернатанта 28,8 и 15,3% соответственно больше, чем в супернатанте, полученном из томатов сорта Волгоградский.

Таблица 1.

Содержание органических кислот

Table 1.

The content of organic acids

Супернатант, полученный из томатов сорта A supernatant obtained from tomatoes of the variety	Углеводы, г/100 см3 | Carbohydrates, g/100 сm3
	Глюкоза | Gluсоsе	Фруктоза | Fructose	Сахароза | Sucrose
Волгоградский | Vоlgоgrаd	1,25 ± 0,16	1,31 ± 0,19	0,10 ± 0,01
Оранж | Оrаngе	1,34 ± 0,18	1,33 ± 0,17	0,06 ± 0,01
Черный принц | Тhе Black Prince	1,61 ± 0,30	1,51 ± 0,14	0,09 ± 0,01

Углеводов в супернатанте, полученного из томатов сорта Оранж меньше соответственно на 7,2 и 1,5%, чем у супернатанта из томатов Черный принц.

В рецептуру большинства безалкогольных напитков входит лимонная кислота, в связи с этим необходимо знать содержание органических кислот в супернатантах чтобы корректировать количество лимонной кислоты при разработке новых рецептур напитков.

Исследование органических кислот в образцах супернатантов показало, что в большинстве образцов супернатанта преобладает лимонная кислота, также в незначительных количествах присутствует изомерная форма лимонной кислоты (таблица 2).

Таблица 2.

Содержание макро- и микроэлементов в супернатанте

Table 2.

The content of macro- and microelements in the supernatant

Элементы, мг/100 см3 Elements, mg/100 сm3	Супернатант, полученный из томатов сорта | A supernatant obtained from tomatoes of the variety
	Волгоградский | Vоlgоgrаd	Оранж | Оrаngе	Черный принц | Black Prince
Na	10,35 ± 2,29	10,84 ± 2,66	10,86 ± 2,2
К	147,1 ± 34,9	212,5 ± 29,5	228,9 ± 33,4
Ca	8,1 ± 2,11	9,3 ± 1,89	8,7 ± 1,29
Mg	6,1 ± 1,21	7,3 ± 1,29	7,7 ± 1,23
P	10,2 ± 0,11	22,2 ± 0,11	11,5 ± 0,11
Fe	0,20 ± 0,11	0,33 ± 0,11	0,37 ± 0,12
Zn	0,069 ± 0,005	0,071 ± 0,006	0,096 ± 0,005
Cu	0,043 ± 0,011	0,062 ± 0,021	0,054 ± 0,017
Mn	0,001 ± 0,0001	0,050 ± 0,0441	0,027 ± 0,081

Образцы супернатантов показали различное содержание этих кислот, однако содержание лимонной кислоты в образцах супернатантов, полученных из томатов сортов Чёрный принц и Оранж была существенно ниже на 59,6 и 36,5% соответственно, чем у супернатанта, полученного из томатов сорта Волгоградский. СодержаниеL-яблочной кислоты была также ниже на 70 и 25% в образцах супернатанта, полученных из соответственно томатов сортов

Чёрный принц и Оранж, чем у образцов супернатанта, полученного из сорта Волгоградский.

Регулярное поступление с томатным соком биологически активных веществ способствует защите ДНК лимфоцитов человека от повреждающего действия радиации [18–20]. Поэтому зная содержание микро- и макроэлементов в напитке, можно отнести этот напиток так называемой группе «здоровье».

В результате массового распространения полигиповитаминозов, сопровождавшихся недостатком макро- и микроэлементов (кальций, железо), возникла необходимость разработки напитков функционального назначения, обогащенных комплексом витаминов и минеральных веществ. Поэтому необходимо было определить содержание микро- и макроэлементов, витаминов в супернатантах. Исследование содержания микро- и макроэлементов не выявило достоверных различий в супернатанте, полученном из разных сортов томатов. В качестве исключения стоит отметить достаточно высокую концентрацию железа и меди. Так, содержание натрия в супернатанте, полученном из томатов разных сортов не превышало 11,1 мг/100 см3. Содержание калия не превышало 228,9 мг/100 см3, а также концентрация кальция, магния и фосфора соответственно не выше 9,3, 7,7 и 22,2 мг/100 см3 соответственно. Концентрация цинка не превышала 0,096 мг/100 см3, марганца 0,05 мг/100 см3.

Концентрация железа и меди в образцах супернатантов из соков сортов Оранж и Чёрный принц по сравнению с образцами из сорта Волгоградский (таблица 3) была несколько выше. Установлено, что концентрация железа в супернатанте, полученном из томатов сорта Чёрный принц и Оранж была выше, чем в образце, полученном из томатов сорта Волгоградский на 85% и 65% соответственно. Исследование концентрации меди выявило иную картину: данного микронутриента было больше в образцах супернатантов из томатов сорта Оранж и Чёрный принц по сравнению образцом супернатанта, полученном из томатов сорта Волгоградский на 44,2 и 25,6% соответственно.

Исследования отдельных витаминов выявили достоверную разницу в их содержании (таблица 4).

Таблица 3.

Содержание витаминов в супернатантах

Table 3.

Vitamin content in the supernatants

Супернатант, полученный из томатов сорта A supernatant obtained from tomatoes of the variety	Витамин С | Vitаmin C	Фолаты | Folate	Витамин В 6 | Vitamin В 6
Волгоградский | Vоlgоgrаd	5,0 ± 0,4	0,007 ± 0,003	0,20 ± 0,03
Оранж | Оrаngе	1,8 ± 0,4	0,008 ± 0,003	0,19 ± 0,03
Черный принц | Black Prince	2,6 ± 0,4	0,011 ± 0,003	0,22 ± 0,03

Установлено, что аскорбиновой кислоты в супернатантах, полученных из томатов сорта Чёрный принц и Оранж было меньше, чем в образце супернатанта, полученном из томатов сорта Волгоградский на 48 и 64%. Фолатов наоборот больше на 57,1 и 14,3% соответственно в образцах супернатантов из томатов сорта Оранж и Чёрный принц, чем в образце, полученном из томатов сорта Волгоградский.

Заключение

Проведенные исследования показали, что в состав супернатанта входят углеводы, представленные глюкозой и фруктозой, органические кислоты, наиболее значимые для обеспечения человека микро- и макроэлементы, а также биологически активными вещества. Особое внимание необходимо уделить высокому содержанию витамина С в образце супернатанта, полученного из томатов сорта Волгоградский и повышенное по сравнению с ним содержание фолатов в супернатантах, полученных из томатов Оранж и Чёрный принц. Таким образом несмотря на то, что супернатант является побочным продуктом производства каротиноидов, он обладает спектром безусловно ценных для человека нутриентов и может быть использован в технологии пищевых продуктов, в частности безалкогольных напитков, в том числе специального назначения. Следующим этапом работы будет разработка технологии приготовления напитка специального назначения с применением супернатантов, полученных из разных сортов томатов.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23–26–00217, –26–00217.