Изучение стабильности антоцианов клюквенного сока под воздействием технологии ферментирования

Введение. В настоящее время большое внимание уделяется природным антиоксидантам, источником которых являются плоды растений. К числу важнейших природных антиоксидантов относят антоцианы – водорастворимые соединения класса флавоноидов. Основной признак присутствия большого количества антоцианов – темно-синяя (темно-красная) окраска плодов. Одним из таких растений, темноок-рашенные плоды которого, по литературным данным, содержат большое количество антоцианов, являются плоды клюквы. Основным компонентом антоцианового комплекса ягод является цианидин-3-глюкозид (от 60 до 80 %) [1].

Антоцианы обладают наиболее четко выраженной капилляроукрепляющей активностью, антиоксидантным, антибактериальным, антиканцерогенным свойствами и применяются в медицине для предупреждения ряда заболеваний. Также они являются превосходными пищевыми красителями, широко используемыми в пищевой промышленности [2].

Для обработки мезги в соковом производстве в настоящее время используются различные ферментные препараты пектолитического действия, которые не только увеличивают выход соковой продукции, но и способствуют оптими- зации экстрагирования красящих веществ используемого сырья [3].

В работе [4] изучено влияние пектолитиче-ских ферментных препаратов Fructozym MA-X-Press и Fructozym Color, Fructozym P6-L на цветность свекольного сока. Увеличение выхода сока с сохранением красящих веществ (бетацианинов и бетаксантинов) обеспечивает такой ферментный препарат, как Fructozym MA-X-Press.

Применение композиции ферментных препаратов для обработки ягод брусники при получении сока позволяет увеличить содержание флавоноидов: флавонов и флавонолов (в 5,4– 5,9 раза), антоцианов (в 1,2–1,3 раза), катехинов (в 1,7 раза), проантоцианидинов (в 1,3–2 раза) [5].

В статье [6] проводилось исследование процесса экстрагирования дикорастущих ягод Сибири с использованием биокаталитических методов. Доказано, что применение пектолитиче-ских ферментных препаратов способствует увеличению содержания сухих веществ ягод клюквы и брусники.

Таким образом, на стабильность антоцианов влияют генотип ягод, климатические факторы, химический состав [7]. Отмечается снижение содержания антоцианов с повышением содержания аскорбиновой кислоты и Н 2 О 2 . Использование технологии ферментирования способствует повышению содержания сухих веществ, фенольных соединений, антоцианов.

Цель исследований . Установление оптимальных условий ферментирования, обеспечивающих наибольший выход, стабильность антоцианов, содержание растворимых сухих веществ в клюквенном соке прямого отжима с использованием различных пектолитических ферментов.

Задачи исследований : изучение содержания антоцианов, растворимых сухих веществ, выхода клювенного сока прямого отжима с использованием пектолитических ферментных препаратов Энерзим ХТ, Extra, XXL; обработка результатов, проведение сравнительного анализа, построение трехмерных диаграмм поверхности отклика; подбор оптимальных условий ферментации, выбор ферментного препарата, который позволяет стабилизировать окраску и повышать выход клюквенного сока.

Объекты и методы длине исследований. В качестве галвойобъектов исследования стерильнойиспользовали сок прямого пвктораотжима клюквы этих Vaccinium macrocarpon , собранной в середине сентября в северных широтах России. Получение соков осуществлялось в течение трех дней после сбора культур.

Технология получения клюквенного сила сока прямого igxuanотжима с использованием ферментных препаратов включает в себя следующие стадии: приемка, roniyaмойка, инспекция, методыизмельчение, обработка ферментными препаратами, отжим. Параметры ферментации: температура от 30 до 50 °С, концентрация к массе сырья от 5 до 15 %, продолжительность ферментации от 2 до 6 часов. Для качствеанализа физико-химических этихпока-зателей применяли следующие методики.

Содержание растворимых образующемсясухих веществ определяли фланидовпо ГОСТ Р 51433-99. В oxidantкачестве навески черплднойиспользовали фильтрованный такжесок клюквы прямого отжима [8].

Общее содержание такжеантоцианов определяли аэробных методом sther рН-дифференциальной спектрофотометрии. Суммарную массовую концентрацию (массовую эсрактыдолю) антоцианинов в соковой рхвалтноепро-дукции определяли ыдерживают на основе изменения брзования поглощения света аствренгос длиной волны 510 нм тчниепри изменении search кислотности растворов масовую соковой продукции с рН от 1 до 4,4 [9].

Результаты и их обсуждение. Оптимальные параметры экстрагирования спланированы трехфакторным экспериментом. Изменяемыми параметрами являлись модуль ферментации, продолжительность ферментации и температура выдержки. Процесс контролировали по выходу клюквенного сока, содержанию в нем сухих веществ и антоцианов.

Влияние пектолитических ферментных препаратов Extra, XXL, Энерзим ХТ на выход клюквенного сока прямого отжима представлено на рисунке 1.

Проанализировав полученные результаты, делаем вывод, что на выход сока влияют как тип ферментного препарата, так и выбранные параметры ферментации: температура, продолжительность обработки, концентрация. На диаграммах А, В, С представлено влияние температуры и концентрации (А), температуры и продолжительности ферментации (В), концен- трации и продолжительности обработки (С) на выход клюквенного сока с использованием ферментного препарата Extra. С учетом построенных поверхностей оптимальными параметрами при обработке ферментным препаратом Extra является концентрация 15 %, продолжительность 2 ч при 50 °С, что увеличивает выход сока на 17 %. С повышением продолжительности ферментации наблюдается незначительное снижение выхода сока на 4 %, а повышение температуры и концентрации, наоборот, способствует увеличению выхода сока.

На диаграммах D, E, F представлено влияние температуры и концентрации (D), температуры и продолжительности ферментации (Е), концентрации и продолжительности обработки (F) на выход клюквенного сока. Оптимальными параметрами ферментации с использованием ферментного препарата XXL, увеличивающего выход сока на 24 %, является 10 %-й модуль ферментации при 40 °С в течение 2 ч. С увеличением концентрации и температуры повышается выход сока, увеличение продолжительности ферментации снижает выход и увеличивает вязкость исследуемого объекта.

На диаграммах K, L, M представлено влияние температуры и концентрации (К), температуры и продолжительности обработки (L), продолжительности ферментации и концентрации (М) на выход клюквенного сока с использованием ферментного препарата Энерзим ХТ. Повышение температуры и концентрации увеличивает выход сока незначительно, а увеличение продолжительности ферментации снижает выход сока на 40 %.

Если сравнивать ферментные препараты Extra, XXL, Энерзим ХТ между собой, то ферментный препарат XXL повышает выход клюквенного сока прямого отжима более чем на 20 % с меньшей концентрацией использования ферментного препарата (10 %) и меньшей температурой выдержки (40 °С) по сравнению с другими ферментными препаратами.

Влияние пектолитических ферментных препаратов Extra, XXL, Энерзим ХТ на содержание растворимых сухих веществ клюквенного сока прямого отжима представлено на рисунке 2.

A

D

K

B

E

L

C   FM

Рис. 1. Влияние пектолитических ферментных препаратов Extra, XXL, Энерзим ХТ на выход клюквенного сока прямого отжима

A

D

K

B

E

L

C

F

M

Рис. 2. Влияние пектолитических ферментных препаратов Extra, XXl, Энерзим ХТ на содержание сухих веществ клюквенного сока прямого отжима

На диаграммах А, В, С представлено влияние температуры и концентрации (А), температуры и продолжительности ферментации (В), продолжительности ферментации и концентра- ции (С) на содержание растворимых сухих веществ с использованием ферментного препарата Extra. Повышение концентрации и продолжительности ферментации увеличивает содержа- ние растворимых сухих веществ (до 10,5 %), а с возрастанием температуры наблюдается снижение показателей (до 8 %). Такую же тенденцию отмечаем и с использованием ферментных препаратов XXL (с повышением концентрации и продолжительности ферментации увеличивается содержание растворимых сухих веществ до 11,8 %, а с возрастанием температуры снижается до 8 %), представленную на диаграммах D (зависимость температуры и концентрации), Е (зависимость продолжительности ферментации и концентрации), F (продолжительности ферментации и концентрации) и Энерзим ХТ (с повышением концентрации и продолжительности ферментации увеличивается содержание растворимых сухих веществ до 10,5 %, а с возрастанием температуры снижается до 6,5 %), К (зависимость температуры и концентрации), L (зависимость температуры и продолжительности ферментации), М (зависимость продолжительности ферментации и концентрации).

Обработка мезги ферментным препаратом Extra, XXL, Энерзим ХТ при температуре 30 °С с 15%-й концентрацией ферментного препарата в течение 4 ч дает наибольшие показатели растворимых сухих веществ: Extra (10,5 %), XXL (11,8 %), Энерзим ХТ (10,5 %). Все три ферментных препарата увеличивают содержание растворимых сухих веществ почти в два раза по сравнению с контролем (клюквенный сок до пастеризации – 4,9 %).

Влияние пектолитических ферментных препаратов Extra, XXL, Энерзим ХТ на содержание антоцианов клюквенного сока прямого отжима представлено на рисунке 3.

На диаграммах А, В, С представлена зависимость температуры и концентрации (А), температуры и продолжительности ферментации (В), продолжительности ферментации и концентрации (С) от содержания антоцианов с использованием ферментного препарата Extra. Увеличение температуры повышает показатели, а увеличение продолжительности ферментации (более 2 ч) и концентрации (более 10 %) резко снижает содержание антоцианов на величину около 50 %. Ферментный препарат Extra повышает содержание антоцианов до 94,27 мг циа-нидина-3-гликозида на 100 г исходного сырья по сравнению с контролем (клюквенный сок без ферментного препарата – 71,03 мг цианидина-3-гликозида/100 г исходного сырья). Оптимальные параметры ферментации с использованием ферментного препарата Extra, которые позволяют максимально повысить содержание антоцианов: 5%-я концентрация при 40 °С в течение 2 ч.

На диаграммах E, D, F представлена зависимость температуры и концентрации (Е), температуры и продолжительности ферментации (D), продолжительности ферментации и концентрации (F) от содержания антоцианов с использованием ферментного препарата XXL. Повышение концентрации и продолжительности ферментации резко снижает содержание антоцианов до 40,78 мг цианидина-3-гликозида на 100 г исходного сырья, а повышение температуры практически не изменяет содержание антоцианов. Оптимальные параметры ферментации с использованием ферментного препарата XXL: 5%-я концентрация при 50 °С в течение 2 ч. Содержание антоцианов при таких условиях равно 69,03 мг цианидина-3-гликозида на 100 г исходного сырья.

На диаграммах К, L, M представлена зависимость температуры и концентрации (К), температуры и продолжительности ферментации (L), продолжительности ферментации и концентрации (М) от содержания антоцианов с использованием ферментного препарата Энерзим ХТ. С повышением температуры, концентрации и продолжительности ферментации отмечается увеличение содержания антоцианов. Однако по сравнению с контролем (клюквенный сок без ферментного препарата – 71,03 мг цианидина-3-гликозида) происходит значительное снижение содержания антоцианов до 44,46 мг цианидина-3-гликозида на 100 г исходного сырья.

АD

K

B

E

L

С

F

M

Рис. 3. Влияние пектолитических ферментных препаратов Extra, XXl, Энерзим ХТ на содержание антоцианов клюквенного сока прямого отжима

Заключение. Пектолитические ферментные препараты позволяют ускорить технологический процесс, повысить выход клюквенного сока прямого отжима, стабильность антоцианов, а также физико-химические показатели.

Сравнивая ферментные препараты XXL, Extra, Энерзим ХТ, можно сделать вывод, что получение клюквенного сока прямого отжима с наибольшими показателями выхода сока, содержания растворимых сухих веществ, антоцианов обеспечивает ферментный препарат Extra. Оптимальными условиями ферментации выбраны параметры с 10%-й концентрацией ферментного препарата при 45 °С в течение 2 ч.