Оценка качества уз-экстрактов из клюквы

Недостаточное содержание микронутриентов в пище – актуальная проблема современного рациона питания, который при достаточном уровне восполнения энергозатрат, не обеспечивает организм необходимым количеством витаминов, минеральных веществ и пищевых волокон, потребность в которых у современного человека существенно возросла вследствие роста стрессовых и экологически неблагоприятных факторов [1]. Зарубежный и отечественный опыт свидетельствуют, что эффективно и экономически доступно обеспечить население микронутриентами можно за счет создания пищевых продуктов и напитков, обогащенных витаминами, минеральными веществами и пищевыми волокнами.

Основным сырьем для производства напитков являются лекарственные растения, дикорастущие или культивируемые плоды и ягоды, содержащие значительное количество биологически активных веществ. К сырью такого рода можно отнести ягоды клюквы, содержащие большое число витаминов, макроэлементов, повышающих адаптивные возможности человека. Ягода тонизирует, освежает, повышает умственные и физические способности, богата эллаговой кислотой, которая эффективно разрушает канцерогены и предотвращает развитие сердечно-сосудистых заболеваний, обладает антибактериальными свойствами, повышает иммунитет, нормализует артериальное давление [2, 3]. Максимальное извлечение данных нутриентов в процессе приготовления напитков, обладающих максимально сохраненным исходным биокорректирующим действием на организм, возможно с помощью ультразвукового экстрагирования [4, 5]. При использовании ультразвука наблюдается не только значительное возрастание скорости массопереноса, но и увеличение массы экстрагируемых веществ.

Цель работы – оценка влияния предварительного замораживания на физико-химические показатели экстрактов из ягод клюквы, полученных с применением метода ультразвукового экстрагирования.

Материалы и методы

В качестве объектов исследования были выбраны свежие и предварительно замороженные ягоды клюквы.

Процесс экстрагирования осуществляли с помощью установки с ультразвуковым погружным излучателем в диапазоне частот 20–20,5 кГц, при температуре 20–22 °C в течение 15 мин. Замораживание производили по технологии шоковой заморозки при температуре от -35 до -40 °C и до достижения внутри продукта температуры -18 °C. В качестве контроля рассматривали экстракт, получаемый по традиционной технологии методом настаивания при температуре 85–90 в течение 5 минут и дальнейшего охлаждения в течение 2–3 часов.

В полученных экстрактах контролировали оптическую плотность (ГОСТ 28562-90), антиоксидантную активность (АОА) (ГОСТ Р 54037-2010), содержание макроэлементов (метод атомно-адсорбционной спектроскопии), сухих веществ (ГОСТ 28562-90), кислотность (ГОСТ 25555.0-82).

Результаты и их обсуждение

В результате эксперимента была получена зависимость изменения оптической плотности от продолжительности экстрагирования (рисуно к 1) .

Рисунок 1. Изменение оптической плотности экстракта из клюквы: I – контроль, II – УЗ-экстракт из натуральной ягоды, III – УЗ-экстракт из замороженной ягоды

Figure 1. The change in optical density of the extract from cranberry: I – control, II – US-extract natural berry, III – US-extract from the frozen berries

Экспериментальные данные (рисунок 1) свидетельствуют о том, что значение оптической плотности образца III, для приготовления которого использовались замороженные ягоды клюквы, на 8% превышает значение оптической плотности образца II и на 24% превосходит образец I. Это объясняется тем, что предварительное замораживание способствует разрушению клеточной структуры ягод, и процесс экстрагирования проходит интенсивнее.

Как показали экспериментальные исследования полученный экстракт характеризуется значительным содержанием в нем макроэлиментов (рисунок 2, таблица 1) , таких как калий, натрий, кальций, магний, которые в сравнении с другими нутриентами являются наиболее стабильными при производстве и хранении напитков.

Рисунок 2. Содержание макроэлементов в экстракте из клюквы: I – контроль, II – УЗ-экстракт из натуральной ягоды, III – УЗ-экстракт из замороженной ягоды

Figure 2. The content of macronutrients in the extract from cranberry: I – control, II – ULTRASONIC extract natural berry, III – UZ-extract from the frozen berries

Физико-химические показатели экстрактов

Таблица 1.

Physical-chemical parameters of extracts

Table 1.

Макроэлемент Macronutrient	Суточная потребность (мг) Daily requirement (mg)	% от суточной потребности
		I – контроль I – control	II – УЗ-экстракт из натуральной ягоды II – US-extract from natural berry	III – УЗ-экстракт из замороженной ягоды III – US-extract from frozen berries
	2500	0,42	0,44	0,50
Калий Kalium	1300	0,09	0,12	0,23
Натрий Natrium	1000	0,46	0,49	0,62
Кальций Calcium	400	0,30	0,34	0,35

Благодаря наличию калия экстракт способствует нормализации деятельности мышц сердца, активизирует ферменты, регулирует кислотно-щелочное состояние организма и водно-солевой обмен, повышает работоспособность, поддерживает кислотно-щелочное равновесие в организме, стимулирует пищеварение, нормализует работу сердечно-сосудистой системы. Кальций активно участвует в обмене веществ, поддерживает здоровье тканей нервной и костной системы, принимает активное участие в выработке необходимых гормонов. Магний влияет на усвоение кальция и витаминов группы В, играет важную роль для метаболизма натрия, калия, фосфора и витамина С, участвует в обмене белков, углеводов и энергетическом обмене, улучшает функцию дыхания, улучшает работу пищеварительной системы, оказывает положительное действие на состояние репродуктивной системы.

Известно, что клюква отличается высоким содержанием полифенольных веществ, совместное действие которых с аскорбиновой кислотой обусловливает антиоксидантые свойства ягоды [5, 6]. Данные по оценке влияния ультразвукового воздействия на переход антиоксидантов в экстракт и сохранение их активности представлены на рисунке 3.

Экспериментальные данные (рисунок 3) свидетельствуют о лучшем сохранении этого показателя при применении ультразвукового воздействия в процессе экстрагирования, что является подтверждением сохранения биологически активных веществ клюквы и соответствующего повышения функциональных свойств экстрактов на ее основе. Значения антиоксидантной активности в образцах, приготовленных с применением метода ультразвукового экстрагирования (II) и предварительным замораживанием (III) выше на 24 и 32% по сравнению с контрольным образцом.

контроль, II – УЗ-экстракт из натуральной ягоды, III – УЗ-экстракт из замороженной ягоды

Figure 3. The values of antioxidant activity of extract from cranberry: I – control, II - ULTRASONIC extract natural berry, III – UZ-extract from the frozen berries

По сравнению с контролем УЗ-экстракты из натуральной и предварительно замороженной ягоды обладали более высокими значениями по всем оцениваемым показателям: на 36 и 40% возросло содержание сухих веществ, на 18 и 30% увеличилась кислотность (таблица 2) .

Таблица 2.

Содержание макроэлементов в экстрактах

Table 2.

Macronutrient content in extracts

Наименование показателей The name of indicators	Образец Sample I	Образец Sample II	Образец Sample III
Содержание сухих веществ, % Dry matter content, %	5,5	7,5	7,8
Кислотность, г/см3 Acidity, g/cm3	0,27	0,30	0,33

Полученные результаты доказывают интенсифицирующее действие ультразвукового воздействия при получении водных экстрактов из клюквы, которое связано и объясняется наличием ряда специфических эффектов в жидких средах, подвергаемых ультразвуковому воздействию – кавитации, интенсивных микро-и макропотоков, приводящих к нарушению диффузионного слоя и, как следствие, быстрому проникновению жидкой среды в структуру частицы, набуханию частиц, экстрагированию растворимых компонентов, быстрому и качественному перемешиванию компонентов среды.