Разработка технологии получения ликопинсодержащего томатно-масляного экстракта для пищевых целей

Большое количество биологических отходов, которые производятся в аграрном комплексе, создают экологические, экономические проблемы, поэтому на фоне этих проблем утилизация пищевых отходов становится все более актуальной задачей. При переработке сельскохозяйственного сырья выход основного продукта томатного сока составля- ет в среднем не более 40–50 % от массы первичного сырья. Остальное сырье переходит в отходы и является источником загрязнения окружающей среды [1–3]. В связи с этим проблемы, связанные с переработкой пищевых отходов, должны решаться конструктивным способом, путем более эффективного использования отходов в качестве возобновляемых источников сырья. В настоящее время пред- приятия пищевой промышленности, занятые переработкой томатов, являются источником отходов органического происхождения для агропромышленного комплекса [4–8]. Эти отходы являются ценными кормовыми продуктами [9–11]. Кроме того, они содержат в себе биологически активные вещества, которые представляют большой интерес для последующего использования при производстве функциональных продуктов питания в пищевой промышленности, косметических целей, получения лекарственных препаратов и др. [12]. В промышленных условиях при переработке томатов (получения соков прямого отжима и др.) также выделяются большие объемы отходов, которые богаты ценными компонентами с определёнными экономическими возможностями. В современных условиях актуальными являются аспекты изучения и разработки процессов и технологий глубокой переработки и эффективного использования вторичных ресурсов в пищевой промышленности, переработка данного овощного сырья, которая позволяет максимально сохранить функциональные свойства и получить с естественно-оздоровительными свойствами функциональные средства с использованием их в качестве БАДов. Проведенные комплексные исследования позволяют обосновать применение ликопинсодержащего томатно-масля-ного экстракта в качестве высокоэффективной липидной добавки в пищевые продукты [13– 15].

Разработка эффективной технологии глубокой переработки биологически ценного продукта, ликопинсодержащего томатного сухого порошка, на основе переработки выжимок томатов для пищевых целей, без сомнения, окажет положительное влияние на отрасли пищевой промышленности. Внедрение разработанной технологии способствует выпуску новых продуктов питания и имеет большую социальную и экономическую значимость, так как безопасные, с естественнооздоровительным эффектом продукты оказывают благотворное влияние на здоровье людей, производительность труда и обеспечивают эффективную базу для развития и повышения экономики государства.

В данной статье представлены результаты исследований по разработке оптимальной технологии получения из сухого томатного порошка ликопинсодержащего томатно-масляного экстракта для пищевых целей.

Объекты и методы исследований

Научно-экспериментальные работы проводились на базе исследовательских лабораторий ТОО «Казахский научно-исследовательский институт перерабатывающей и пищевой промышленности», испытательной лаборатории ТОО «НУТРИТЕСТ» и др.

При проведении работы использованы общепринятые химико-аналитические, биохимические и физические методы исследований. В данном случае определение кислотного числа масляного экстракта проводили по ГОСТ 31933-2012, определение перекисного числа по ГОСТ 26593-85. Определение в— каротина и ликопина проводили на ВЭЖХ -ГОСТ 33277-2015. Витамины: А - по ГОСТ ЕН 12823-1-2014; D₃ - ГОСТ ЕН 12821-12014; Е - ГОСТ ЕН 12822-1-2014. Токсичные элементы определяли по ГОСТ 33824-2016, ГОСТ 31628-2012, ГОСТ 26927-86, ГОСТ 30178-96, пестициды - СТ РК 2011-2010, а жирнокислотный состав жировой фазы лико-пинсодержащего томатно-масляного экстракта из сухого томатного порошка - ГОСТ 30418-96.

В данном случае опыты по получению ликопинсодержащего томатно-масляного экстракта проводились не менее 3-х раз. Полученные результаты подвергнуты математической обработке [16].

Результаты и их обсуждение

При разработке оптимальной технологии получения ликопинсодержащего томатно-масляного экстракта прежде всего важно изучить оптимальные условия термического воздействия и параметры экстракции из томатного сухого порошка. Для обеспечения рационального экстрагирования из томатного сухого порошка рекомендуется короткое время экстрагирования при отработанном температурном режиме, чтобы уменьшить разрушение каротиноидов, включая и ликопин. Трансфотоизомеризация и фотодеструкция являются известными механизмами, которые могут приводить к деградации каротиноидов под воздействием света. Следовательно, защита экстракта от прямого воздействия ультрафиолетового излучения во время экстракции может быть полезной для сохранения качества экстракта [14].

Устойчивость масел, включая масляный экстракт томатов, к окислению можно оценить путем измерения физико-химических параметров, таких как кислотное число и пе- рекисное число. Кислотное число – это показатель кислотности масла, а перекисное число – показатель окислительной стабильности или присутствия пероксидов в масле. Более низкие значения кислотного числа и перекисного числа обычно указывают на более высокую окислительную стабильность масла или экстракта. Мониторинг и контроль этих параметров в процессе экстракции может помочь обеспечить качество и стабильность экстракта томатного масла, содержащего ликопин. В опытах для экстракции сухого ликопинсодер-жащего томатного порошка взято в качестве экстрагента подсолнечное масло.

Отработаны соотношения «сырьё : масло» – при соотношении 1:2 выход экстракта составляет 20 %, масса получается очень густой консистенции и замедляется выход экстракта, а при соотношении 1:3 выход составляет 40 %, соотношение 1:4 – 50 %, поэтому нами выбран оптимальный вариант – соотношение 1:4. Экспериментально установлено влияние параметров процесса экстракции от температуры и времени при экспозиции от 20 до 40 минут на содержание β- каротина и ликопина (табл. 1).

Оптимальным вариантом является время экстракции 30 минут, содержание β-каротина 4,89 мг/100 г, ликопина 4,88 мг/100 г, так как при увеличении времени экстракции происходит снижение содержания β-каротина и ли- копина, а при экстракции 20 минут недостаточно для полноты экстракции томатного порошка.

В последующем необходимо установить устойчивость к окислению томатно-масляного экстракта при термическом воздействии по кислотному и перекисному числу. Результаты анализа показателей кислотного и перекисного числа представлены в табл. 2.

Из полученных данных (см. табл. 2) видно, что как кислотное, так и перекисное числа масляного экстракта увеличиваются с повышением температуры. Это говорит о том, что более высокие температуры экстракции приводят к более высокому уровню кислотности и перекисного окисления в масляном экстракте. В данном случае нужно учитывать, что кислотное и перекисное числа имеют допустимые значения в маслах и не должны превышать эту норму 0,4 мг КОН/г – ГОСТ 11292013 «Масло подсолнечное ТУ». Так, в ТР ТС 024/2011 кислотное число для нерафинированного растительного подсолнечного масла составляет до 6,0 мг КОН/г, для оливкового – от 1,6 мг КОН/г до 4 мг КОН. Перекисное число для оливкового масла первого отжима, являющегося по общему признанию одним из лучших видов пищевых растительных масел, составляет до 20 ммоль активного кислоро-да/кг, а для других масел – до 10 ммоль активного кислорода/кг.

Таблица 1

Результаты анализа томатно-масляного экстракта на содержание β- каротина и ликопина при температуре 50 °С

Время экстракции, минута	20	30	40
β- каротин, мг/100 г	3,80 ± 0,35	4,89 ± 0,34	3,05 ± 0,28
Ликопин, мг/100 г	4,05 ± 0,39	4,88 ± 0,38	2,99 ± 0,29

Таблица 2

Результаты анализа показателей кислотного и перекисного числа

Температура, °С	Контроль	40	50	60	70	80
Сырье : масло		1:4
Время экстракции, мин		30
Кислотное число, мг КОН/г	0,24 ± 0,02	0,28 ± 0,02	0,30 ± 0,02	0,35 ± 0,02	0,58 ± 0,02	0,65 ± 0,02
Перекисное число, ммоль/кг ½ О	2,98 ± 0,22	3,05 ± 0,24	3,18 ± 0,29	4,20 ± 0,30	5,02 ± 0,32	5,77 ± 0,32

По полученным данным видно, что в образце томатно-масляного экстракта из сухого ликопинсодержащего томатного порошка, полученного при температуре 70 °С, по показателям кислотного числа идет превышение – 0,58 мг КОН/г, а перекисное число 5,02 ммоль/кг ½ О является оптимальным. В то время как в образце указанного экстракта, полученного при температуре 80 °С, кислотное число превышает допустимую норму, т. е. составляет (0,65 ± 0,02) мг КОН/г, следовательно, эта температура не приемлема для экстракции. При этом значения перекисного числа во всех образцах масляных экстрактов не превышают допустимого нормативного значения [17].

Кроме того, в образцах масляных лико-пинсодержащих экстрактов, полученных при разных температурных режимах, определили содержание ликопина и β- каротина (табл. 3).

По данным табл. 3 видно, что содержание β- каротина и ликопина увеличивается в образцах масляных экстрактов, полученных при более высоких температурах (от 40 до 80 °C) по сравнению с контрольным образцом. Это говорит о том, что более высокие температуры могут усилить экстракцию этих каротиноидов из томатного порошка в масляный экстракт.

Из полученных данных (см. табл. 3) можно заметить следующую закономерность: в указанных опытных образцах содержание β-каротина и ликопина достигает максимума при температуре 50 °С, а при повышении температуры содержание β-каротина и ликопина уменьшается. В образце масляного экстракта, полученном при температуре 80 °С, содержание β-каротина выше, чем в образце масляного экстракта, полученном при температуре 50 °С. Однако результаты, представленные в табл. 2, указывают на превышение кислотного числа в образце масляного экстракта, полученного при температуре 80 °С, хотя значения β-каротина выше оптимального варианта, но он не может быть использован для дальнейшего применения.

В последующем в образце масляного экстракта, полученном при температуре 50 °С, определили витаминный состав, в частности витамины: А – (14,959 ± 1,496) мкг/100 г; D 3 – (21,073 ± 2,107) мкг/100 г; Е – (81,343 ± 8,134) мкг/100 г. При изучении его токсикологических показателей безопасности анализы показали отсутствие токсичных элементов – свинца, кадмия, мышьяка, ртути, меди и пестицидов. Микробиологические показатели и ра-дионуклеиды, отвечающие санитарным нормам, подтверждают безопасное использование данного продукта. Наличие витаминов А, Е, D 3 , β- каротина и ликопина говорит о возможности использования масляного томатного экстракта как витаминизированной биологически активной добавки. Также в полученном ликопинсодержащем томатно-масляном экстракте определяли жирнокислотный состав жировой фазы, который может влиять на потребительские свойства кулинарных жиров [18]. Результаты представлены в табл. 4.

По данным табл. 4 видно, что масляный экстракт содержит разнообразие жирных кислот, в том числе наиболее распространенные и важные для организма, такие как линолевая и олеиновая кислоты. Наибольшее количество приходится на линолевую кислоту (68,19 %), наименьшее количество – на докозановую кислоту (0,3 %).

Таблица 3

Результаты анализа содержания β-каротина и ликопина при различных температурных режимах

Температура, °С	Контроль-масло подсолнечное	40	50	60	70	80
Сырье : масло	–	1:4
Время экстракции, мин	–	30
β- каротин, мг/100 г	1,17 ± 0,11	4,79 ± 0,47	5,28 ± 0,52	5,09 ± 0,21	4,98 ± 0,49	5,49 ± 0,54
Ликопин, мг/100 г	0,84 ± 0,08	5,86 ± 0,58	6,48 ± 0,64	6,18 ± 0,61	5,95 ± 0,59	6,29 ± 0,62

Таблица 4

Результаты анализа жирно-кислотного состава жировой фазы в ликопинсодержащем томатно-масляном экстракте

Жирно-кислотный состав жировой фазы, %	Допустимые нормы по НД ГОСТ 30623-2018	Фактический результат-масло подсолнечное	Фактический результат в образцах ликопинсодержащего томатно-масляном экстракта из сухого томатного порошка
С16:0 пальмитиновая кислота	5,0–7,6	7,01	6,52
С 18:0 стеариновая кислота	2,7–6,5	4,32	4,61
С 18:1n9c олеиновая кислота	14,0–39,4	19,17	19,48
С 18:2n6r линолеидиновая кислота	–	0,93	0,23
С 18:2n6c линолевая кислота	48,3–74,0	68,19	68,67
С 18:3n6c гамма-линоленовая кислота	до 0,3	–	–
С 20:3n3 докозановая кислота	–	0,3	0,46

В результате разработана оптимальная технология получения ликопинсодержащего томатно-масляного экстракта из сухого томатного порошка, пригодная для получения продуктов с функциональными свойствами для использования в пищевой промышленности.

Заключение

Нами была разработана оптимальная технология получения ликопинсодержащего то-матно-масляного экстракта из сухого томатного порошка. Определен оптимальный температурный режим: 50 °С при соотношении сырья и масло 1:4 и времени экстракции 30 мин. Проведенный анализ показал, что полученный экстракт содержит значительное количество в-каротина (5,28 мг/100 г) и ликопина (6,48 мг/100 г), а также витаминов А, D3 и Е. Токсикологические, микробиологические и радиологические показатели экстракта соответствуют санитарным нормативным требованиям, подтверждая его безопасность для получения продуктов с функциональными свойствами в пищевой промышленности. Сравнительный анализ жирно-кислотного состава жировой фазы ликопинсодержащего томатно-масляного экстракта по сравнению с контролем (подсолнечное масло) показал увеличение содержания стеариновой, олеиновой и линолевой кислоты, что может влиять на потребительские свойства продукта. Использование ликопинсодержащего томатно-масля-ного экстракта в кулинарных жирах может обогатить их жирорастворимыми витаминами и ненасыщенными жирными кислотами, а также улучшить их потребительские свойства. На основании приведенных исследований можно сделать вывод о возможности использования ликопинсодержащего томатно-масляного экстракта для получения продуктов с функциональными свойствами в пищевой промышленности и косметологии, а разработанная технология может быть использована для внедрения в производство.