Влияние экстракта шиповника на показатели процесса окисления животного жира при хранении

В настоящее время понятие «качество жизни» становится все актуальнее. В первую очередь это связано с быстрым темпом самой жизни современного человека на фоне потребления не всегда высококачественных продуктов питания, а также с наличием психоэмоциональных стрессов, неблагоприятной экологической обстановки и многих других факторов. Понятие «качество жизни» прежде всего определяется здоровьем человека, зависящим, в том числе, от рациона, который можно улучшить, употребляя пищевые продукты, обогащенные незаменимыми аминокислотами, полиненасыщенными жирными кислотами, витаминами, микро- и макроэлементами, антиоксидантами и т.д.

Исследования ученых показали, что антиоксиданты помогают организму человека противостоять процессам окисления, снижают уровень накопления продуктов, ведущих к гибели клетки и организма в целом, ускоряют процесс выздоровления, а значит, влияют на качество жизни в сторону ее улучшения. Антиоксиданты - природные или синтетические вещества, оказывающие ингибирующее действие по отношению к процессу окисления органических соединений. Они действуют таким образом, чтобы прекратить процесс неуправляемых, цепных реакций образования свободных радикалов, процесс окисления липидов мембран клеток. К веществам с антиоксидантной активностью относят полифенольные вещества, некоторые ферменты, витамины и микроэлементы, к так называемой биоантиоксидантной «четверке» принадлежат витамины А, С, Е и микроэлемент селен. Известно, что многие пищевые продукты обладают антиоксидантными свойствами, особенно представители флоры. Потребление фруктов, овощей, зернопродуктов обеспечивает поставку в организм человека витаминов С и Е, каротиноидов. Однако получить необходимую суточную дозу антиоксидантов из пищевого сырья сложно. Поэтому обогащенные биоантиоксидантными пищевыми добавками продукты питания становятся важным источником эссенциальных элементов, и разработка пищевых продуктов с использованием растительных комплексов с антиоксидантной активностью является перспективным направлением функционального питания. Использование потенциала дикоросов Бурятии при изыскании новых источников биоантиоксидантов для использования последних в качестве рецептурных ингредиентов в производстве продуктов питания массового потребления является актуальным и согласуется с концепцией повышения качества жизни населения региона, представленной в Программе социально-экономического развития Республики Бурятия до 2030 г.

Среди растительного пищевого сырья интерес привлекают дикоросы семейства Розовые ( Rosaceae ), а именно плоды шиповника. Шиповник распространен на территории многих районов Республики Бурятия. Химический состав плодов шиповника богат различными эссенциальными соединениями, поэтому плоды в натуральном или переработанном виде используют при разработке обогащенных продуктов питания.

Применение биологически активных веществ природного происхождения в рецептуре продуктов питания способно не только обогатить их ценными компонентами, но и улучшить вкусовые характеристики пищевых продуктов и способствовать торможению окислительных процессов жировых составляющих продуктов.

Анализ разработок в области применения антиоксидантных комплексов растительного сырья в производстве пищевых продуктов показал их высокую эффективность и перспективность изыскания новых источников биофлавоноидов для обогащения продуктов массового потребления [1-9].

Цель работы - исследование суммарного содержания антиоксидантов в экстракте из плодов шиповника, произрастающего в Республике Бурятия, и изучение влияния экстракта на показатели процесса окисления свиного жира при хранении.

Материалы и методы исследования

Эксперименты проводили в лабораториях кафедр и Биотехнологического центра ФГБОУ ВО «Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления».

Объектами исследования служили высушенные плоды шиповника Даурского Rósa davurica Pall с содержанием влаги не более 15% (собранные в Мухоршибирском районе Республики Бурятия в 2018 г.); 40%-ный водно-спиртовой экстракт из плодов шиповника Даурского Rosa ; образцы измельченного свиного шпика - контроль 1, образцы измельченного свиного шпика с добавлением экстракта из плодов шиповника в количестве 0,2 % к массе сырья - опыт 1; образцы измельченного свиного шпика, прошедшие тепловую обработку, - контроль 47

2, образцы измельченного свиного шпика с добавлением экстракта из плодов шиповника в количестве 0,2 % к массе сырья, подвергшихся тепловой обработке, – опыт 2.

Измельчение жиросырья проводили на мясорубке с диаметром решетки 2-3 мм, после добавления экстракта в опытные образцы проводили тщательное перемешивание. Контрольные и опытные образцы измельченного свиного шпика хранили в одинаковых условиях без доступа света при температуре 2±2 ° С в течение 14 дней. Термическая обработка исследуемых образцов включала процесс нагревания до температуры 70 ° С.

Методика подготовки экстракта из плодов шиповника представляет собой последовательность следующих операций: измельчение сухих плодов, подготовка навески, ее заливка 40%-ной водно-спиртовой жидкостью в соотношении 1:10. Экстрагирование проводили с помощью электромагнитного поля сверхвысокой частоты (СВЧ) – продолжительностью 30 с при мощности облучения 240 Вт. По окончании экстракции проводили фильтрование настоя.

В экстракте содержание сухих растворимых веществ определяли пикнометрическим методом; водорастворимых витаминов – методом капиллярного электрофореза с косвенным детектированием при длине волны 190 нм [10]; витамина Е – методом хроматографии на анализаторе «Флюорат - 02» (приставка ВЭЖХ); каротиноидов - спектрофотометрическим методом при длине волны, равной 450 нм (ГОСТ Р 54058); содержание суммы флавоноидов – адаптированным методом [11]. Суммарное содержание антиоксидантов (ССА) в образцах исследовали амперометрическим методом на приборе «Цвет Яуза-01-АА» [12]. Перекисное число в образцах определяли титриметрическим методом согласно ГОСТ Р 51487.

Эксперименты проводили в 3-кратной повторности, статистическую обработку полученных экспериментальных данных осуществляли с помощью программы Microsoft Excel.

Результаты исследования и их обсуждение

Плоды шиповника издавна известны как богатый источник эссенциальных веществ, в том числе соединений с антиоксидантной активностью. Они содержат значительное количество аскорбиновой кислоты, витамина Е, каротиноидов, антоцианов, флавоноидов и других биоантиоксидантов [13]. Огромная роль в химическом составе растений отводится флавоноидам, которые не только могут при использовании в производстве жиросодержащих мясных продуктов проявлять антиокислительную активность по отношению к жировым компонентам, но и способны реагировать с белковыми компонентами и ускорять протеолитические процессы. Результаты изучения химического состава эссенциальных антиоксидантных веществ плодов шиповника, произрастающего в регионах Республики Бурятия, показали, что они содержат значительное количество аскорбиновой кислоты (1243,42 мг %), флавоноидов (3,62 %), токоферолов (148,5 мг %) и β-каротина (6,52 мг %). Это позволяет рассматривать данное дикорастущее растение как перспективное сырье для получения пищевой добавки антиоксидантного характера, рекомендуемое для использования при производстве мясных продуктов.

Ранее проведенными исследованиями была показана перспективность введения настоев, экстрактов, отваров из плодов шиповника в мясные изделия [14, 15].

В работе были проведены исследования оценки полноты извлечения биоантиоксидантов и уровня их суммарного содержания из высушенных плодов шиповника в раствор при использовании метода СВЧ-экстракции (табл.).

Полученные данные, представленные в таблице, показали, что содержание сухих веществ в экстракте находится на уровне 4,1 %. Комплекс веществ антиоксидантного характера представлен флавоноидами (3,62 %) и витаминами С, Е и каротиноидами, при этом в экстракт перешло значительное количество аскорбиновой кислоты (1012 мг%). Изучение показателя ССА показало, что при СВЧ-экстракции в раствор переходит 235,10 мг/г водорастворимых антиоксидантов.

Таблица

Содержание биоантиоксидантов в водно-спиртовом экстракте

Показатели	Значение
Содержание:
- сухих веществ, %	4,1±0,1
- витамина С, мг %	1012,3±11,3
- витамина Е, мг %	108,0±1,4
- каротиноидов, мг %	5,6±0,3
- суммы флавоноидов, % в.м.	3,62±0,01
Суммарное содержание антиоксидантов, мг/г	235,10 ± 0,22

На следующем этапе исследовали антиокислительные способности экстракта из плодов шиповника, для этого вносили изучаемый экстракт в измельченный животный жир и исследовали степень накопления продуктов перекисного окисления липидов при хранении жира.

Традиционно животный жир, как межмышечный, так и шпик, используют при производстве мясных изделий. Жирное сырье входит в состав фарша в различных количествах. Он влияет как на технологические характеристики фаршевой системы, так и на потребительские свойства готовой продукции (консистенцию, вкус, запах, цвет) в сторону их улучшения, при необходимости придает определенный рисунок колбасам. Ввиду того, что мясопродукты могут содержать до 40 % общего жира, при хранении в них протекают химические изменения, приводящие к потере эссенциальных нутриентов, изменению вкуса, цвета и консистенции. Это негативно отражается на пищевой ценности и качестве продукта, приводит к снижению срока годности. В результате процессов гидролиза и окисления жировой фазы пищевые продукты становятся неустойчивым при хранении, процесс порчи начинается раньше заявленных сроков годности. Предотвращение гидролитической и окислительной порчи жировых компонентов готовых изделий, сохранение их качества и биологической ценности достигается введением в их составы пищевых добавок – антиокислителей.

Как уже было отмечено, антиоксиданты представляют собой группу веществ, которые, будучи даже в малых концентрациях, защищают клетки организма человека от воздействия вредных свободных радикалов, а также проявляют по отношению к окисляющимся жировым компонентам пищевых продуктов значительный ингибирующий эффект. Они действуют как акцепторы свободных радикалов, тем самым предотвращая окисление ненасыщенных жиров на начальном этапе автоокисления. Поэтому применение антиоксидантов широко распространено в пищевой промышленности.

В работе были проведены серии экспериментов: первая – к измельченному свиному шпику был добавлен экстракт из плодов шиповника в количестве 0,2 % к массе навески образца, исходя из рекомендуемых норм внесения антиоксидантов (0,01–0,2 %), образцы хранили две недели при температуре 2±2 ºС без доступа света. Физико-химические показатели, характеризующие протекание процессов окисления, определяли с периодичностью 7 дней. Известно, что жиры претерпевают значительные изменения при термической обработке. Под воздействием температуры в жирах интенсивно протекают процессы окисления, полимеризации и гидролиза. Все мясные продукты в процессе производства подвергаются термической обработке, поэтому целесообразно было определить характер окислительных изменений в образцах с добавлением экстракта после тепловой обработки – этому была посвящена вторая серия экспериментов. Характер и скорость окислительных изменений жировой фракции устанавливали, анализируя динамику перекисного числа.

Для оценки антиокислительной эффективности экстракта из плодов шиповника определяли его способность влиять на процесс образования первичных продуктов окисления (рис. 1).

Степень безопасности пищевых продуктов обеспечивается, в том числе, величиной перекисного числа, которая не должна превышать 10 ммоль акт. О 2 / кг продукта [16].

Продолжительность хранения, сут

Контроль 1 Опыт 1

Рисунок 1 – Динамика перекисных чисел образцов жира при хранении (серия 1)

Анализ результатов, представленных на рисунке 1, показал, что на протяжении всего срока хранения в образцах имеет место процесс окисления. Темп окисления жира выше в контрольных образцах по сравнению с опытными, что по всей видимости, связано с добавлением к последним водно-спиртового экстракта из плодов шиповника, в составе которого присутствуют сильные природные антиоксиданты: витамины Е, С, каротиноиды, биофлавоноиды. Эта динамика имеет место и к концу хранения образцов, что свидетельствует о наличии у экстракта свойств, способных предостерегать липиды от окислительной деградации. Необходимо обратить внимание, что во всех образцах уровень перекисных чисел не превысил предельно допустимую норму.

Для подтверждения антиокислительных свойств экстракта, полученного из плодов шиповника методом СВЧ-экстракции, были проведены исследования по определению возможности ингибирования процессов окисления животного жира, подвергнувшегося тепловой обработке. Результаты исследований представлены на рисунке 2.

Рисунок 2 – Динамика перекисных чисел образцов жира, подвергнутого тепловой обработке, при хранении (серия 2)

Данные рисунка 2 также свидетельствуют об антиокислительном эффекте экстракта из плодов шиповника по отношению к липидам после термообработки. В опытных образцах гретого жира с добавлением экстракта не наблюдалось существенного роста продуктов окисления. Значения перекисных чиселу этих образцов ниже по сравнению с контрольными на протяжении всего срока хранения, что свидетельствует о наличии высокой антиокислительной активности у экстракта. Необходимо отметить, что по сравнению с образцами жира, не подвергнувшимися тепловой обработке, перекисное число выше, что подтверждает факт увеличения скорости окисления жиров при нагревании, а также может объясняться возможной частичной потерей количества биоантиоксидантов с потерями при термообработке или разрушением части аскорбиновой кислоты.

Заключение

Таким образом, проведенные исследования дают возможность сделать следующие выводы.

• 1.    Высушенные плоды шиповника, произрастающего на территории Республики Бурятия, и водно-спиртовой экстракт из них являются источником природных антиоксидантов. В связи с этим применение их в рецептуре пищевых продуктов будет способствовать созданию продуктов питания, принадлежащих к категории обогащенных, действие которых направлено на профилактику состояния здоровья населения при их ежедневном употреблении.

• 2.    Выявлено высокое суммарное содержание антиоксидантов в экстракте 235,10 мг/г. В состав экстракта входят такие соединения с антиоксидантными свойствами, как витамины С, Е, каротиноиды, флавоноиды и др.

• 3.    При изучении влияния биоантиоксидантов, присутствующих в составе водно-спиртового экстракта из плодов шиповника, на качество жиросырья при хранении, а именно на процесс окислительной порчи, установлено, что добавление экстракта к жиру в количестве 0,2 % к массе сырья способствует торможению процессов перекисного окисления липидов.

• 4.    Биоантиоксиданты оказывают активное стабилизирующее действие на окислительный процесс липидов и сохраняют антиокислительный эффект по отношению к жирам при кратковременном нагреве.