Разработка функциональных чайных напитков на плодоягодной и растительной основе

В последние годы хронические алиментарно-обусловленные заболевания, а также иммунодефицитные состояния стали одной из важнейших медико-социальных проблем мирового здравоохранения, вследствие их высокой распространенности и серьезных угроз для здоровья населения [1]. Одним из решений данной проблемы является рационализация питания населения путем введения в рацион специализированных и функциональных пищевых продуктов для здорового питания.

Результаты многочисленных прикладных научно-технических исследований свидетельствуют о том, что различные специализи- рованные пищевые продукты на основе фруктового, ягодного и лекарственного растительного сырья могут оказывать направленное общеукрепляющее, иммуностимулирующее и в целом превентивное действие.

В связи с этим, актуальным является разработка научно обоснованных и инновационных в рецептурном и технологическом исполнении чайных напитков на плодоягодной и растительной основе полифункционального назначения для восполнения дефицита ряда эссенциальных нутриентов и улучшения структуры питания населения.

Учитывая вышеизложенное, целью настоящего исследования явилось конструирова- ние рецептурных композиций на основе фруктов, ягод, лекарственного сырья местного произрастания для разработки чайных напитков профилактического действия.

Материалы и методы исследований

Объектами настоящего исследования служили листья черного и зеленого чая, сублимированные плоды и ягоды, а также лекарственные растения с повышенным содержанием биологически активных веществ.

В работе применялись физико-химические и технологические методы исследования. Приемку чая осуществляли в соответствии с Межгосударственным стандартом (ГОСТ) 1936-85 «Правила приемки и методы анализа». Листья черного и зеленого чая принимались партиями. Согласно указанному нормативному документу, партией считают количество упаковочных единиц с чаем одной или нескольких марок. Отбор исследуемых образцов осуществляли в закрытом помещении в соответствии с ГОСТ ISO 1839-2018 «Чай. Отбор проб».

Массовая доля влаги, белка, липидов, золы, витаминов и минеральных веществ определялись с использованием химических и физико-химических методов анализа согласно общепринятым методикам выполнения испытаний. Определение минеральных веществ проводили с использованием метода атомноадсорбционной спектрометрии. Анализ водо- и жирорастворимых витаминов в составе чайных напитков осуществляли с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии.

Определение содержания бета-каротина проводилось в соответствии с ГОСТ 8756.2280 «Продукты переработки плодов и овощей. Метод определения каротина». Определение суммарного содержания антиоксидантов в продуктах растительного происхождения проводилось на приборе «ЦветЯуза-01-АА» с амперометрическим детектированием. Амперометрическое детектирование заключается в измерении электрического тока в ячейке, возникающего при окислении (восстановлении) анализируемого вещества на поверхности рабочего электрода при подаче на него определенного потенциала [2].

Оценку уровня сухих веществ и влаги в сушеных плодах и овощах проводили в соответствии с ГОСТ 28561-90 «Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения сухих веществ или влаги».

Уровень витамина С в плодоягодном и растительном сырье, а также в готовых чайных напитках оценивали в соответствии с ГОСТ 24556-89 «Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения витамина С». Определение содержания витамина Е в чайных напитках проводили в соответствии с ГОСТ EN 12822-2014 «Продукты пищевые. Определение содержания витамина Е (альфа-, бета-, гамма- и дельта - токоферолов) методом высокоэффективной жидкостной хроматографии».

Анализ минерального состава чайных напитков проводили в соответствии с ГОСТ 26928-86 «Продукты пищевые. Метод определения железа» и ГОСТ 26934-86 «Сырье и продукты пищевые. Метод определения цинка».

Уровень биофлавоноидов и органических кислот в составе чайных напитков оценивали в соответствии с Р 4.1.1672-03 «Руководство по методам контроля качества и безопасности биологически активных добавок к пище».

Обзор литературы

Чайные напитки, как продукты массового потребления, издавна занимают важное место в жизни многих стран мира и имеют богатую историю. Растительное сырье, используемое в чайных напитках, включает свежие или высушенные корни, стебли, листья, плоды, цветы, семена, кору или целые растения одного или нескольких видов растений. Увеличение потребления чайных напитков за последнее десятилетие происходило параллельно с увеличением органического производства во всем мире. Потребительский спрос на органические продукты обусловлен очевидными их преимуществами для окружающей среды и здоровья человека.

Одним из перспективных направлений расширения ассортимента специализированных чайных напитков является модификация компонентного состава традиционных чаев путем введения в рецептуру плодоягодного и растительного сырья с повышенным содержанием биологически активных веществ, в частности, витаминов, природных антиоксидантов, макро- и микроэлементов, биофлавоноидов, фенольных соединений и органических кислот. При этом в производстве функциональных чайных напитков необходимо использовать только натуральное сырье растительного происхождения без добавления ингредиентов , полученных путем химического синтеза [3].

Результаты и их обсуждения

Для конструирования новых композиционных чайных напитков с выраженными превентивными свойствами осуществлен подбор сырьевых источников с повышенным содер- жанием биологически активных веществ, обеспечивающих направленные антиоксидантные и иммуностимулирующие свойства, а также благоприятно влияющих на работу сердечнососудистой системы.

В целях научного и экспериментального обоснования выбора растительных компонен- тов при разработке чайного напитка с направленными антиоксидантными свойствами, проведен анализ содержания витамина С и β-каротина, а также суммарного содержания антиоксидантов в используемом плодоягодном и растительном сырье. Результаты анализа приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Содержание витамина С и β-каротина, а также суммарного содержание антиоксидантов в плодоягодном и растительном сырье, входящем в состав чайного напитка

Наименование ингредиентов	Содержание витамина С, мг/100г	Содержание β-каротина, мг/100 г	Суммарное содержание антиоксидантов, мг/г
Ягоды клюквы	17,2±1,2	0,03±0,01	44,8±3,2
Ягоды Годжи	49,5±3,8	91,3±7,6	31,0±2,6
Листья чая черного	8,2±1,0	Не обнаружено	25,4±1,9
Плоды черной смородины сушеные	196,5±14,3	0,1±0,03	21,6±1,2
Листья мяты перечной	32,5±1,9	18,7±1,6	15,2±1,1
Трава душицы обыкновенной	Не обнаружено	0,1±0,01	6,6±0,7
Плоды облепихи	215,7±18,4	33,7±2,9	3,2±0,5
Листья мелиссы	100,1±9,9	47,2±3,6	0,7±0,01
Цедра лимона сушеная	90,5±8,4	24,4±1,6	0,8±0,03

Высокий уровень суммарных антиоксидантов в ягодах клюквы, ягодах Годжи, листьях черного чая и плодах сублимированной черной смородины обусловлен высоким содержанием катехинов, антоцианов, каротиноидов, витаминов С, Е, танина и биофлавоноидов, регулирующих защитные функции организма от повреждений свободными радикалами и предотвращающих развитие окислительного стресса в организме [4-6].

В плодах облепихи, входящих в рецептуру чайного напитка отмечено высокое содержание флавонолов, ксантофиллов, каротинов, токоферолов, а также витаминов А, С, Е и β-каротина [7]. Листья мелиссы лекарственной содержат вещества антиоксидантной природы, включая флавоноиды (кверцетин и рутин), полифенолы (розмариновая кислота и кафеино-вая кислота), каротиноиды. Данные фитохи-мические компоненты представляют собой мощные антиоксиданты, которые помогают защитить клетки организма от вредного воздействия свободных радикалов и снижают уровень окислительного стресса [8].

Также сконструирована рецептура приготовления чайного напитка, на основе зеленого чая, плодоягодного и растительного сырья, повышающего защитные функции организма к воздействию внешних факторов окружающей среды, а также способствующей нутритивной поддержке иммунной системы организма и профилактике алиментарно-обусловленных заболеваний.

Иммуностимулирующие свойства листьев зеленого чая связаны с содержанием полифенолов, катехинов и эпигаллокатехинов, витаминов, аминокислот и углеводов. Также листья зеленого чая богаты алкалоидами, сапонинами, дубильными веществами, терпеноидами, флавоноидами, фенолами и стеролами [9]. Лимонная цедра ( Citrus limon ) характеризуется высоким содержанием витамина С, фенольных соединений и биофлавоноидов [10]. Ягоды Годжи оказывают благоприятное влияние на иммунную систему, способствуют активации Т-лимфоцитов, NK-клеток и иммуноглобулинов Lg G и LgA. Корень женьшеня и трава элеутерококка содержат тетрациклические тритерпеноидные сапонины (гинсенози-ды), полиацетилены, полифенольные соединения и различные полисахариды [11,12].

Одним из широко используемых в пищевой промышленности лекарственных растений является корень солодки голой, вследствие выраженных иммуностимулирующих и антиоксидантных свойств. Корень солодки голой применяется для профилактики ряда неинфекционных заболеваний и противовирусных состояний [13]. Ресвератрол, содержащийся в виноградных косточках, является полифенолом, обладающищм выраженными антиоксидантными и иммуностимулирующими свойствами [14].

Для применения в профилактике сердечно-сосудистых заболеваний разработан композиционный чайный напиток, содержащий в своем составе листья черного чая с добавлением комплекса сублимированных ягод и лекарственных растений, оказывающих благоприятное влияние на работу сердечно-сосудистой системы.

Плоды боярышника, черной смородины и шиповника, характеризующиеся высоким содержанием витамина А, С и Е, фенольных соединений, антоцианов, катехинов, а также макро- и микроэлементов, повышают антиоксидантные возможности организма, способствуют снижению уровня холестерина в крови, улучшают работу сердечной мышцы и снижают кровяное давление и риск развития аритмий [15,16]. Плоды черники также являются хорошим источником фенольных соединений, в особенности антоцианов, способствующих снижению артериального давления и уровня холестерина липопротеинов высокой плотно- сти (ЛПВП), которые являются потенциальными предикторами сердечно-сосудистых заболеваний [17].

Также особый интерес в профилактике заболеваний сердечно-сосудистой системы представляет трава пустырника, вследствие благоприятного влияния на функционирование ряда отдельных систем организма [18]. Широкое применение в профилактике сердечно-сосудистых заболеваний цветков бессмертника обусловлено высоким содержанием полифенольных соединений, таких как арзанол, гомодимерный α-пирон, фенольных кислот и флавоноидов [19].

Основываясь на уникальности химического состава и высокой биологической ценности вышеуказанного плодоягодного и растительного сырья, сконструированы рецептуры чайных смесей «Антиоксидантный», «Иммуностимулирующий» и «Сердечно-сосудистый». Компонентные составы чайных напитков приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Рецептуры чайных напитков

Наименование ингредиентов	«Антиокси дантный», г	«Иммуностиму лирующий»,г	«Сердечнососудистый», г
Листья черного чая	25,0		10,0
Листья зеленого чая		15,0
Каркаде		38,0
Плоды боярышника			20,0
Цедра лимона		17,0
Плоды черной смородины			15,0
Плоды шиповника			15,0
Ягоды Годжи	10,0	13,0
Плоды черники			10,0
Плоды облепихи	10,0
Листья мелиссы	10,0
Ягоды клюквы	10,0
Душица обыкновенная	10,0
Корень имбиря	5,0
Цветки гвоздики	5,0
Листья толокнянки	5,0
Эхинацея	5,0
Листья мяты	5,0		5,0
Корень женьшеня		5,0	5,0
Трава элеутерококка		5,0
Корень родиолы розовой		3,0
Корень солодки голой		3,0	3,0
Трава пустырника			5,0
Корень цикория			5,0
Цветки бессмертника			5,0
Ресвератрол		1,0	2,0

В ходе исследования определены показатели пищевой ценности смесей сухих чайных напитков, а также содержания минорных и биологически активных веществ, в частно- сти, витаминов, минеральных веществ, биофлавоноидов, дубильных веществ и т.д. В таблице 3 приведены физико-химические характеристики разработанных чайных напитков.

Таблица 3 – Физико-химические характеристики чайных напитков, из расчета на 100 г сухой чайной смеси

Показатели	«Антиоксидантный»	«Иммуностимулирующий»	«Сердечно-сосудистый»
Белки, г	0,76±0,05	2,91±0,05	1,49±0,09
Жиры, г	0,92±0,06	1,56±0,06	1,02±0,06
Углеводы, г	82,05±4,1	76,18±3,8	79,34±3,98
Влага, %	9,16±0,46	8,49±0,42	8,79±0,44
Зола, %	7,11±0,36	10,86±0,54	9,36±0,47
Энергетическая ценность, ккал/кДж	339/1418	330/1380	332/1389

Результаты исследований, касающиеся физико-химических характеристик разработанных чайных смесей, свидетельствуют о их высокой пищевой и энергетической ценности, что обусловлено незначительным содержа- нием в их составе белка и жира, при высоком уровне углеводов.

Результаты по содержанию витаминов и макроэлементов в чайных смесях на плодоягодной и травяной основе приведены в таблице 4.

Таблица 4 – Витаминно-минеральный состав чайных напитков, из расчета на 100 г сухой чайной смеси

Нутриенты	«Антиоксидантный»	«Иммуностимулирующий»	«Сердечнососудистый»
Витамин Е, мг	0,57 ±0,06	0,62 ±0,04	0,53 ±0,05
Витамин С, мг	67,58 ±4,65	57,43±4,23	49,96 ±3,65
β-каротин, мг	0,78 ±0,06	0,42±0,02	0,49 ±0,51
Железо (Fe), мг	0,84 ±0,07	0,75±0,03	0,94 ±0,06
Цинк (Zn), мг	0,15±0,02	0,13±0,01	0,14±0,01

Оценка витаминно-минерального состава чайных напитков показала, что разработанные чайные смеси имели сбалансированный состав исследуемых микронутриентов, в частности, витамина С, Е, β-каротина, железа и цинка. Поливитаминная недостаточность, а также дефицит макро- и микроэлементов снижают общую сопротивляемость организма к вирусным и бактериальным агентам, а также повышают риск развития различных метаболических нарушений, онкологических и сердечно-сосудистых заболеваний. Учитывая вышеизложенное, введение в рацион специализированных продуктов, в частности, функциональных чайных напитков на плодоягодной и травяной основе, с повышенным содержанием природных биологически актив- ных веществ, является эффективным методом профилактики данных заболеваний.

Кроме витаминов и минеральных веществ, особая роль в укреплении иммунитета, а также профилактике сердечно-сосудистых заболеваний принадлежит биофлавоноидам. Биофлавоноиды в комплексе с органическими кислотами придают пищевым продуктам цвет и обладают широким спектром полезных свойств. В ходе исследования определены уровни содержания биофлавоноидов и органических кислот в разработанных чайных композициях, в частности, содержания кверцетина, дегидрокверцетина, катехинов, галловой кислоты и танина. Результаты анализа приведены в таблице 5.

Таблица 5 – Содержание биофлавоноидов и органических кислот в чайных напитках, из расчета на 100 г сухой чайной смеси

Нутриенты	«Антиоксидантный»	«Иммуностимулирующий»	«Сердечно-сосудистый»
Кверцетин, мг	1,16±0,56	23,00±1,32	1,12±0,59
Дегидрокверцетин, мг	Не обнаружено	Не обнаружено	2,07±0,68
Катехин, мг	13,68±0,97	22,41±1,45	35,91±2,89
Галловая кислота, мг	64,47±5,23	40,08±3,56	45,53±4,22
Танин, мг	2,32±0,32	7,00±0,89	1,60±0,35

Результаты проведенных клинических исследований свидетельствуют о том, что включение в рацион питания продуктов с повышенным содержанием кверцетина и его производных, способствует снижению риска развития сердечно-сосудистых заболеваний и ишемических поражений головного мозга, являющихся на сегодняшний день наиболее распространенными патологиями в развитых странах [20]. Результаты проведенных исследований свидетельствуют о том, что разработанные чайные напитки могут служить дополнительным источником кверцетина в организме, при этом наиболее высокий уровень данного биофлавоноида наблюдался в образцах «Иммуностимулирующего» чайного напитка. Дегидрокверцетин присутствовал лишь в одном образце чайной смеси - «Сердечнососудистый». Кроме того, практически во всех образцах чайных напитков определено высокое содержание катехинов, галловой кислоты и танина, оказывающих направленное физиологическое действие, в первую очередь, антиоксидантное, а также повышающих защитные функции и усиливающих профилактическое действие организма по отношению к различного рода неинфекционным заболеваниям, негативному действию на организм чужеродных соединений и неблагоприятных факторов окружающей среды.

Заключение, выводы

Таким образом, разработанные функциональные чайные напитки массового потребления и профилактического назначения, разработаны согласно созданным рецептурам с учетом антиоксидантной иммуностимулирующей активности, а также благоприятного их влияния на работу сердечно-сосудистой системы.

Рецептуры и технология функциональных чайных напитков предусматривают использование листьев черного и зеленого чая с добавлением традиционного и нетрадиционного плодоягодного и растительного сырья. Результаты проведенных исследований показали, что чайные смеси обладали высокими сенсорными характеристиками, а также сбалансированным содержанием минорных веществ.

Материалы подготовлены в рамках выполнения проекта «Разработка технологии производства фруктовых, ягодных снеков и овощных снеков, чайных напитков из сырья местного произрастания для здорового питания» по научно-технической программе BR10764970 «Разработка наукоемких технологий глубокой переработки с/х сырья в целях расширения ассортимента и выхода готовой продукции» Министерства сельского хозяйства Республики Казахстан на 2021-2023 годы.