Получение напитков на овсяной основе с растительными добавками

*Казанский национальный исследовательский технологический университет, г. Казань, Россия; e-mail: , ORCID:

e-mail: , ORCID:

В настоящее время актуальна разработка продуктов здорового питания с добавлением функциональных компонентов, благоприятно влияющих на физиологические функции организма. Напитки функционального назначения составляют значительную часть рациона современного человека. Особый интерес представляют напитки из зерновых культур ( Меренкова и др., 2018 ), так как они являются заменителями молока в рационе людей, не употребляющих молочную продукцию по вкусовым предпочтениям или имеющих медицинские противопоказания.

В качестве сырья в технологии получения зерновых напитков используются рожь, пшеница, ячмень, гречиха, овес. Напитки на основе овса имеют оптимальный состав по содержанию белков, жиров, углеводов. Овсяная крупа содержит аминокислоты, идентичные мышечным белкам; содержание белка в овсе сравнимо с содержанием белка в гречихе. В состав экстрактов овса входят лизин; триптофан; витамины В₁, В₂, В₆, К; каротин; никотиновая и пантотеновая кислоты; эфирные масла; сера; железо; фтор; цинк; йод; марганец; магний; хром; амилаза; тереостатины, влияющие на деятельность щитовидной железы ( Чекина и др., 2016 ). Зерно овса содержит антиоксиданты (токоферол, токотриенол, авенантрамид), пищевые волокна (β-глюканы и арабиноксиланы), применяемые в функциональном питании ( Баталова, 2018 ). Бета-глюканы овса имеют более высокую молекулярную массу, чем бета-глюканы ячменя. Благодаря разветвленной структуре, в воде растворяется около 70 % β-глюкана овса, в то время как β-глюканы ячменя растворимы в воде только на 15–20 %. Содержание β-D-глюкана в целом зерне составляет 3,4 %, а в продуктах переработки зерна – 2,9–4,3 %; наибольший процент β-D-глюкана содержится в периферийных частях зерна ( Лоскутов и др., 2017; Kale, 2014 ).

Напитки из зерна овса лучше усваиваются организмом человека по сравнению с напитками из других зерновых, поэтому необходимо расширять их ассортимент и добиваться наиболее полного перехода полезных компонентов из зерна овса в напиток.

Целями настоящей работы являются разработка способа получения напитков на овсяной основе с растительными добавками и определение оптимального соотношения рецептурных компонентов для их получения.

Материалы и методы

В ходе исследования использовался овес посевной; влажность зерна определяли согласно рекомендациям ГОСТ 13586.5-2015.

Зерновую основу напитков получали следующим образом:

• –    проводили обработку зерна с использованием дезинфицирующих растворов перекиси водорода (2 %) и перманганата калия (0,1 %) ( Ходунова и др., 2017 );

• –    подготовленные зерна овса проращивали при температуре 25–30 °С в течение 25–30 ч;

• –    пророщенное зерно измельчали до состояния кашицы; добавляли негазированную минеральную воду "Раифский источник" и отфильтровывали твердую фракцию.

Тепловую обработку зерновой основы выполняли в различных режимах: пастеризация при t = 85 °С с выдержкой 20 мин; стерилизация горячим паром в течение 10 мин; стерилизация при t = 95 °С в течение 20 мин. В качестве структурообразующего агента применяли крахмал растворимый, крахмал картофельный, овсяное толокно.

Пищевыми добавками являлись шрот аронии или сироп шиповника. Арония черноплодная урожая 2020 г. была собрана в Лаишевском районе Республики Татарстан. Из ягод отжимали сок, выжимки высушивали, измельчали и вносили в зерновую основу в количестве 0,5–2 % от ее объема. Сироп шиповника (ООО "Витамин Продукт") добавляли в количестве 16 % от объема жидкости.

В результате экспериментов получены три напитка: контроль – образец без добавок; напиток 1 – образец с добавлением шрота аронии; напиток 2 – образец с добавлением сиропа шиповника.

Результаты и обсуждение

Для разработки способа получения напитков и их рецептуры использовали зерно овса влажностью 9,51 ± 0,33 %, что соответствует требованиям ГОСТ 28673-2019. Зерно обсеменено микроорганизмами, поэтому для получения напитков необходимо проводить его предварительную дезинфекцию. В качестве дезинфицирующих агентов выбраны 2%-й раствор H2O2, 0,1%-й раствор KMnO4; проведен микробиологический анализ зерен овса, результаты которого представлены в табл. 1.

Таблица 1. Микробиологические показатели зерна овса Table 1. Microbiological indicators of oat grain

Образец	КМАФАнМ, КОЕ/см3 1	Дрожжи, КОЕ/см3	КМАФАнМ, КОЕ/см3 п Дрожжи, КОЕ/см3
	Обработка в течение 20 мин		Обработка в течение 30 мин
Контроль*	6,7∙104	1,7∙104	3,0∙104	1,1∙104
H 2 O 2 **	5,4∙104	Не обнаружено	Не обнаружено	Не обнаружено
KMnO 4 ***	2,0∙104	Не обнаружено	1,0∙104	Не обнаружено

Примечания. *Зерно без обработки. **Зерно обработано 2%-м раствором H2O2. ***Зерно обработано 0,1%-м раствором KMnO4.

Согласно данным, приведенным в табл. 1, при обработке зерна 2%-м раствором перекиси водорода в течение 30 мин получены наилучшие результаты по снижению его обсемененности микроорганизмами.

Обработанное зерно проращивали для активации в нем биохимических изменений. Проращивание сопровождалось увеличением относительного количества пищевых волокон, содержащихся в плодовых и семенных оболочках зерновки, что вызвано разрушением полисахаридов (в основном крахмала). Как показано в работе ( Гематдинова и др., 2018 ), при проращивании в зерне овса увеличивается содержание β-глюкана. Одним из преимуществ β-глюканов зерновых по сравнению с другими пищевыми волокнами является относительно высокая растворимость в воде, что позволяет получить их в большем количестве в пищевых продуктах. Таким образом, полученный экстракт обогащается биологически активными веществами: белками, β-глюканами, жирами, ферментами, витаминами, микро- и макроэлементами. В результате проращивания увеличиваются доля небелкового остатка и содержание лизина, треонина, лейцина, валина, изолейцина и метионина, что свидетельствует о повышении биологической ценности продукта из проросшего зерна ( Шаршунов и др., 2016 ). Проростки используют микроэлементы и минеральные вещества из воды, которая применяется для проращивания. Минеральные вещества в проростках связаны с аминокислотами и другими органическими соединениями, поэтому хорошо усваиваются человеческим организмом ( Шаршунов и др., 2016 ), что позволяет увеличить функциональные свойства получаемого напитка.

Пророщенное зерно овса измельчали, смешивали с минеральной водой и фильтровали. Минеральную воду использовали как источник макроэлементов. В полученную зерновую основу вносили структурообразующие компоненты, в качестве которых использовали крахмал картофельный, или овсяное толокно, или крахмал растворимый; при этом все образцы имели хорошую консистенцию. В процессе хранения структура образца с добавкой овсяного толокна была нестабильна и расслаивалась, что связано, возможно, с недостаточной тепловой обработкой. Крахмал картофельный и крахмал растворимый в количестве 1,3 % проявляли хорошие стабилизирующие свойства, и в процессе хранения расслаивание структуры напитков не наблюдалось. Для дальнейших исследований был выбран растворимый крахмал как структурообразующий компонент, поскольку он дает более стабильную консистенцию напитку.

При выборе способа тепловой обработки образцы гомогенизировали. Экспериментально исследовались различные режимы тепловой обработки: пастеризация при температуре 85 °C с выдержкой 20 мин; стерилизация горячим паром в течение 10 мин; стерилизация при температуре 95 °С в течение 20 мин. После микробиологического анализа напитков было установлено, что пастеризация не дает положительных результатов и необходима стерилизация. Стерилизация глухим паром и стерилизация при температуре 95 °С значительно снижают обсемененность микроорганизмами, но для дальнейших исследований был выбран более простой режим стерилизации при 95 °С в течение 20 мин.

Для улучшения органолептических свойств напитков были использованы растительные добавки: высушенный шрот аронии, сироп шиповника.

Разработка рецептуры напитка 1

Шрот аронии является источником комплекса биологически активных веществ. Он содержит клетчатку, гемицеллюлозу, лигнин, белок; сумма этих компонентов достигает 70 % в пересчете на сухое сырье ( Тарасова и др., 2020 ). Не менее ценны низкомолекулярные соединения: сахара, органические кислоты, состав и соотношение которых определяет вкусовые свойства плодов и ягод. Шрот содержит до 10 % полифенольных соединений, антоциановых пигментов, дубильных веществ, пектиновых веществ, витаминов, макро-и микроэлементов. Вещества, содержащиеся в шроте аронии, оказывают благоприятное влияние на сердечнососудистую систему, способствуют укреплению стенок кровеносных сосудов, проявляют Р-витаминную активность. В отличие от высушенного шрота в замороженных ягодах при оттаивании разрушаются витамины, наблюдается потеря дубильных веществ ( Тарасова и др., 2020 ). В работе ( Sysoeva et al., 2020 ) показано, что экстракты из шрота аронии обладают антиоксидантной активностью 1,438 ± 0,051 мг (эквивалент аскорбиновой кислоты/мл).

При разработке рецептуры напитка 1 необходимо было выбрать количество вносимого в зерновую основу шрота аронии (от 0,5 до 2,0 % от ее объема). Органолептические показатели зерновой основы приведены в табл. 2.

Таблица 2. Органолептические показатели зерновой основы с внесенным шротом аронии Table 2. Organoleptic characteristics of the grain base with the introduced meal of aronia

Концентрация вносимого шрота, %	Характеристика цвета, вкуса и запаха
0,5 %	Жидкость серого цвета; без вкуса и запаха
1,0 %	Жидкость розового цвета; вкус и аромат фруктовый
2,0 %	Жидкость насыщенного розового цвета; аромат и вкус насыщенный, фруктовый

Согласно полученным данным лучшие показатели имел образец с добавлением шрота аронии в количестве 2,0 %.

Разработка рецептуры напитка 2

Альтернативой шроту аронии для придания вкуса напитку и обогащению его состава биологически активными веществами был выбран сироп шиповника. Шиповник превосходит другие растения по содержанию биологически активных веществ. В шиповнике содержатся витамин С (до 3 500 мг%), каротин (8,0); витамины В₁ (0,25); В₂ (0,6); В₃ (1,3); В₉ (0,88); Е (0,69); К (0,4 мг%) ( Инюкина и др., 2016 ). Сироп шиповника вносили на стадии готового напитка по вкусовым предпочтениям в количестве 16 % от объема жидкости.

Органолептические и микробиологические показатели напитков 1 и 2

Готовые напитки 1 и 2 представляли собой непрозрачную жидкость без включений, не свойственных продукту, с цветом, ароматом и вкусом, присущими добавкам.

Хранимоспособность напитков оценивали по показателям, которые приведены в табл. 3–4.

Таблица 3. Показатели качества полученных напитков Table 3. Indicators of the quality of the received beverages

Образец	Вязкость, мПА∙с	Кислотность, град
Готовый напиток
Контроль	7,5 ± 0,1	6,0 ± 00
Напиток 1	16,5 ± 0,2	13,6 ± 0,7
Напиток 2	8,7 ± 0,1	34,0 ± 0,8
Хранимоспособность напитка в течение 5 сут
Контроль	8,0 ± 0,1	7,0 ± 0,1
Напиток 1	8,7 ± 0,1	19,6 ± 0,4
Напиток 2	8,8 ± 0,1	35,6 ± 0,2
Нормируемый показатель (ГОСТ 28188-2014)	–	В соответствии с рецептурами

В готовом напитке 1 вязкость в два раза выше, чем в напитке 2 и контрольном образце, что, возможно, обеспечивается пектинами, содержащимися в шроте. Кислотность готовых напитков 1 и 2 превышает уровень кислотности контрольного образца в два и пять раз соответственно, что связано с составом вносимых добавок. В процессе хранения титруемая кислотность напитков со шротом аронии возрастает на 6 %, с сиропом шиповника – на 1,6 % по сравнению с готовыми напитками. При этом увеличение титруемой кислотности напитков 1 и 2 при хранении не влияет на их вкус. Микробиологические показатели (табл. 4) напитков соответствовали требованиям нормативной документации.

Таблица 4. Микробиологические показатели полученных напитков Table 4. Microbiological indicators of the received beverages

Образец	КМАФАнМ, КОЕ/см3      \	Дрожжи, КОЕ/см3
Готовый напиток
Контроль	Не обнаружено	Не обнаружено
Напиток 1	Не обнаружено	Не обнаружено
Напиток 2	Не обнаружено	Не обнаружено
Хранимоспособность в течение 5 сут
Контроль	Не обнаружено	1
Напиток 1	Не обнаружено	Не обнаружено
Напиток 2	2	1
Нормируемый показатель (ТР ТС 021/2011)	Не более 30	Не более 40

Органолептические показатели напитков представлены в виде диаграммы на рисунке.

Вкус

Внешний вид

Консистенция

—♦— контроль

—■— напиток 1

—*— напиток 2

Цве

Рисунок. Органолептические показатели полученных напитков Figure. Organoleptic indicators of the received beverages

Все напитки имели хороший внешний вид. Напитки 1 и 2 отличались от контрольного образца по вкусу, аромату, цвету и консистенции. Напиток 1 имел насыщенный розовый цвет, ягодный вкус и аромат, более густую консистенцию; напиток 2 был окрашен в желтый цвет; обладал сладким вкусом, цветочным ароматом, густой консистенцией.

Таким образом, в результате проведенных исследований разработаны способ получения и рецептуры напитков на основе зерна овса с улучшенными органолептическими показателями. Напитки отличаются от аналогичных продуктов более высокими функциональными свойствами за счет включения в технологию стадии проращивания зерна. Проращивание зерен позволяет сделать более доступными для усвоения организмом человека биологически активных соединений, содержащихся в зерне овса.

Заключение

Разработанные способ получения и рецептуры напитков на основе пророщенного овса включают стадии промывки зерен, дезинфекции, проращивания зерен, получения жидкой зерновой основы, стабилизации структуры зерновой основы, стерилизации, внесения вкусовых компонентов.

Напиток, содержащий в рецептуре 2 % шрота аронии, превосходит контрольный образец по органолептическим показателям и имеет ягодный вкус и аромат, насыщенный розовый цвет.

Напиток, содержащий в рецептуре 16 % сиропа шиповника, превосходит контрольный образец по органолептическим показателям и имеет сладкий вкус, фруктовый аромат, желтый цвет.