Разработка технологии ферментированного напитка на основе арбузного и гранатового сока

Ферментация - это процесс переработки натурального сырья, веками используемый с различной пищевой продукцией. Это процесс, применяемый с незапамятных времен для производства продуктов. Ферментация позволяет без применения консервантов надолго сохранить свойства продуктов и сделать их легко усвояемыми.

Продукты ферментации являются «пищей будущего», потому что этот вид обработки в полной мере способствует сохранению протеинов, важных аминокислот, жирных кислот и витаминов. Химические консерванты вредны, потому что накапливаются в организме и загрязняют его. Пищевые продукты, получаемые с использованием ферментации (брожения), известны по всему миру. Это—вино, сметана, йогурт, квас, квашеная капуста, соевый соус, чай. Эти продукты содержат питательные, антибактериальные и антивирусные вещества.

Безалкогольные ферментированные основы являются сегодня фундаментом для инновационных освежающих напитков. Потому что ферментированные напитки из различных видов плодовоягодного сырья имеют освежающий, немного терпкий и менее сладкий вкусовой профиль, который нравится, в первую очередь, взрослым. В зависимости от используемого сырья, микроорганизмов и за счет различных производ- ственных процессов можно получить различные вкусовые направления, имеющие, к тому же, питательные или функциональные особенности [1].

Арбуз относится к категории ягод и входит в семейство тыквенных. Арбузный сок, семена, мякоть, корочки используют в пищу и в виде лекарственного средства

Арбузный сок - не только кладезь витаминов и минеральных солей, но и прекрасное мочегонное и слабительное средство, что особенно эффективно при похудении. На соке из арбуза можно устраивать разгрузочные дни, использовать его в лечебных целях - при малокровии, заболеваниях сердца, почек, нарушении обмена веществ, - и просто в качестве охлаждающего напитка во время летней жары, жидкий пищевой продукт, который популярен практически во всех странах мира. Наиболее распространены соки, выжатые из съедобных плодов доброкачественных, спелых фруктов и овощей.

Благодаря уникальному химическому составу, сок граната обладает лечебными свойствами. Гранатовый сок содержит органические кислоты: лимонную, яблочную, винную и прочие. Органические кислоты способствуют расширению кровеносных сосудов, снижают кровяное давление и холестерин. Они увеличивают содержание ферментов в желудочном соке, что способствует нормализации пищеварения [2]. Целью настоящей работы является исследование и разработка новой технологии ферментированного напитка на основе соков из арбуза и граната с высокой пищевой и биологической ценностью.

Объекты и методы исследования

В качестве сырья использовали арбузы сорта Ницца и Чили Тарбуз, выращенные в орошаемой зоне юга Казахстана в Туркестане, и приобретенные при розничной цене за 1 кг арбуза 15 тенге.

Ницца (Nissa) - самый популярный раннеспелый сорт арбуза, от полных всходов до первого сбора 70-80 дней. Урожайность 35-40 т/га.

Плоды массой 10-14 кг, со светлозеленой корой и зелеными фестончатыми полосами среднего размера. Цвет мякоти красный с малиновым оттенком. Структура мякоти – зернистая, консистенция нежная, сочная, сладкая[3].

Гранат - южное растение, он любит тепло и вызревает в теплых краях в зоне юга Казахстана в Туркестане. Сорт «Полоша розовая». Полукустарник. Крона полукруглая. Плоды у «Полоши» крупные, овальной формы, с розовой кожурой и крупными насыщенно вишневого цвета зёрнами. Очень ароматный кисловатый сок, стоимость за 1 кг 500 тенге. Урожайность 50 - 60 кг с дерева. Это кисло-сладкий плод, каждый из которых содержит от 400 до 800 семян, которые можно есть. Они разделены между собой тонкими мембранами. Размер граната примерно составляет размер яблока. Произрастает Гранат в виде густых кустарников или невысоких деревьев вида PunciaGranatum, у которого колючие ветки. Деревья граната дают плоды каждый год и очень неприхотливы в плане ухода. Для ферментации по меньшей мере одним дрожжевым штаммом может быть использован в качестве штамма Saccharomy cescerevisiae [4] штамм, известный под названием D. CL Spady компании Дистиллерз Лтд или штамм под названием Castelli. Дрожжи - сахаромицеты активно размножаются в соках, напитках, вызывают их брожение, накопление спирта, углекислого газа, летучих кислот, способствуют помутнению напитка. Так как дрожжи рода Saccharomyces cerevisia расы Гармония, которые зарекомендовали себя как штамм, благоприятно влияющий на качество напитков и широко применяемый, наиболее подходят для теплового брожения.

Процессы, протекающие при участии бактерий, дрожжей и плесневых грибов, применяются для получения пищевых продуктов и напитков.

В работе процесс получения ферментированного напитка на основе соков из арбуза и граната с высокой пищевой и биологической ценностью, состоит из ряда последовательных операций:

При проведении исследований использовали арбузный и гранатный сок, ферментацию сока осуществляли с помощью дрожжей рода Saccharomy cescerevisia . Методом центрифугирования отделяли нерастворимые примеси ферментированного напитка [5].

Определение содержание спирта по плотности отгона, определяемой пикнометром[6].

Метод определения содержания летучих кислот основан на разложении солей этих кислот концентрированной ортофо-сфорной кислотой при рН 2 с последующей отгонкой образовавшихся свободных летучих кислот водяным паром и определением их титрованием 0,1 н. раствором гидроксида [7].

Определение содержание сахаров. Метод также основан на способности инвертного сахара восстанавливать фелингову жидкость [8].

Методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) выявляем содержание органических кислот [9].

Содержание растворимых сухих веществ определяют с помощью рефрактометра [10].

Методика определения органолептических показателей качества ферментированного напитка [11].

Результаты и их обсуждение

Химический состав. Плодовая мякоть арбуза содержит от 5,5 до 13 % легко- усваиваемых сахаров (глюкоза, фруктоза и сахароза). К моменту созревания преобладают глюкоза и фруктоза, сахароза накапливается в процессе хранения арбуза (табл. 1).

Таблица 1 - Химический состав плодовой мякоти арбуза

Плодовая мякоть арбуза	мг/%
пектины	0,68
белки	0,7
кальций	14
магний	224
натрий	16
калий	64
фосфор	7
железо в органической форме	1
витамины -тиамин, рибофлавин, ниацин, фолиевая кислота, каротин	0,1-0,7
аскорбиновая кислота	0,7-20

В 100 граммах съедобной части плода содержится 38 килокалорий [12].

Химический состав граната. Сок и мякоть семян зрелых плодов культурных сортов граната содержит до 20 % сахара, от 0,2 до 9% кислых кислот, в том числе лимонной 5 - 6 %, и небольшое количество яблочной кислоты. Гранатовый сок содержит 0,208 - 0,218 % минеральных веществ, в том числе марганец, фосфор, магний, алюминий, кремний, хром, никель, кальций, медь. Содержание витаминов (мг%): С - 4,0 - 8,7; B1 -0,04-0,36; В2 - 0,01-0,27; В6 - 0,50; В15 - 0,54; много Р-витаминоподобных веществ, ниацина, следов витамина А и фолацина. В соке диких сортов граната имеется 5-12 % сахара, а кислых кислот - выше 10 %.

Дубильных и красящих веществ в гранатовом соке 0,82-1,13 %, флавоноидов, в том числе антоцианов, 34,0 - 76,5 %. Кроме фенольных соединений, сок граната содержит 15,5 - 29,2 мг% катехинов, около 2 % белков, 61 - 95 мг% аминокислот (из них идентифицировано 15 аминокислот: цистин, лизин, гистидин, аргинин, аспарагиновая кислота, серин, треонин, глутаминовая кислота, аланин, оксипро-люин, альфа-аминомасляная кислота), 6 - 20 % жирного масла.

Сок граната содержит 12,5 - 23,5% сухих веществ, среди которых главными компонентами являются моносахариды: фруктоза, сахароза и глюкоза. Благодаря присутствию в гранатовом соке моносахаридов, он легко усваивается организмом.

Таблица 2 - Содержание аминокислот в основе сока из арбуза и граната в ферментированном напитке

Показатели	Сок на основе арбуза и граната	Ферментированный напиток
Сухие вещества,%	7,42	11,10
Общее количество аминокислот (цистин, гистидин, аргинин, аспарагиновая кислота, треонин, окси-пролюин, альфа-амино-масляная кислота)	3,25	5,74
Глутаминовая к-та	0,53	0,68
Серин	0,18	0,25
Лизин	0,15	0,20
Аланин	0,18	0,23

Было исследовано влияние температуры на физико-химические характеристики ферментированного арбузного сока, которые показали, что наиболее оптимальные свойства ферментированного напитка достигаются при 300С (табл. 3)

Таблица 3 – Физико-химическая характеристика ферментированного напитка на основе соков из арбуза и граната (зависимость от температуры).

Рисунок1 - Технологическая схема приготовления ферментированного напитка на основе соков из арбуза и граната.

Заключение, выводы

По предложенной нами технологической схеме вносится дрожжевой штамм Saccharomycescerevisiae и ферментация выполняется в одну стадию в аэробных условиях при температуре 28-30oС в течение 4-8 часов. Значение рН среды устанавливали до величины от 3 до 4 перед ферментацией с тем, чтобы облегчить ферментацию дрожжевым штаммом.

Органолептическая характеристика сброженного сока из арбуза и граната также показала, что при оптимальной температуре при 30oС сбраживания в образцах не наблюдалось ухудшения вкусовых качеств. Сбраживание осуществляли при температуре 28-30оС в течение 4-8 часов с помощью дрожжей рода Saccharomyces cerevisia расы Гармония. После окончания брожения полученный продукт отстаивали и отделяли с дрожжевого осадка.

Таким образом, проведенные лабораторные исследования показали целесообразность применения дрожжей рода Saccharomyces cerevisi, который обладает ценными производственными свойствами: хорошо сбраживает глюкозу, фруктозу, сахарозу, при разработке новой технологии ферментированного напитка на основе соков из арбуза и граната.

Метод ферментации позволяет получить ферментированный напиток с высокой пищевой и биологической ценностью по содержанию аминокислот и сохраняет сам себя без консервантов и без добавления сахара, что позволяет расширить ассортимент функциональных напитков.