Влияние процесса фильтрации на содержание минеральных веществ в функциональном напитке адаптогенного действия

Развитие индустрии продуктов функционального и специализированного назначения обусловлено растущим осознанием потребителем  связи между питанием и здоровьем.

Об этом свидетельствует спрос на здоровую пищу, активный образ жизни,а также желание Для цитирования

Хасанов А.Р., Матвеева Н.А. Влияние процесса фильтрации на содержание минеральных веществ в функциональном напитке адаптогенного действия // Вестник ВГУИТ. 2018. Т. 80. № 1.

быть образованным в аспектах физиологии, диетологии. Население стало воспринимать продукты не только как ресурс для жизнедеятельности, но как источник питательных нутриентов, улучшающих здоровье, снижающих или предотвращающих заболевания или их симптомы, стимулирующих функции организма.

В связи с этим стремительно растёт ассортимент функциональных и специализированных продуктов питания разнонаправленного воздействия на организм человека [1, 2].

Наиболее быстроусвояемым носителем питательных соединений для организма среди продуктов является жидкость, а именно сокосодержащие напитки. Эта категория продуктов усваивается за 15–20 минут, что позволяет быстро обогатить ту или иную систему организма необходимыми соединениями [3].

Сегмент функциональных безалкогольных сокосодержащих напитков в России начал развиваться сравнительно недавно, а напитки профилактического действия практически отсутствуют. В связи с этим возникает необходимость в разработках продуктов разнонаправленного действия, в том числе, напитков адаптогенного действия, способствующих оптимальному функционированию организма человека в условиях повышенных физических и интеллектуальных нагрузок. Их действие направлено на стимуляцию деятельности лимбической системы для улучшения памяти, концентрации внимания, повышения работоспособности и профилактики расстройств нервной системы (стрессов, депрессий, легких невротических заболеваний) [4, 5].

Растёт уровень заболеваний, связанных с расстройствами нервной системы и мозговой деятельности. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) спрогнозировала, что к 2020 году заболевания мозга и психические расстройства

Суточная потребность в минеральных войдут в пятёрку болезней ведущих к потере трудоспособности. В России число людей, нуждающихся в психиатрической помощи, превышает 20%. Невротические расстройства (расстройства памяти и личности, подавленность, тревожные состояния, психозы, депрессии), составляют 75–80% от всех неврологических заболеваний [6].

Цель работы – определение концентраций макроэлементов: натрия (Na), калия (К), магния (Mg), кальция (Ca), и микроэлементов: железа (Fe), меди (Cu), цинка (Zn), марганца (Mn)в напитке адаптогенного действия, методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии с пламенной атомизацией пара и сравнение их в фильтрованном и нефильтрованном напитке.

Объекты и материалы исследования

Исследован функциональный напиток на содержание макроэлементов (Na, К, Mg, Ca), и микроэлементов (Fe, Cu, Zn, Mn)и их изменение после процесса фильтрации.

Напиток состоит из следующих компонентов: соки прямого отжима из красного винограда, моркови, киви, черники, яблок, чёрный и зелёный чай [7, 8].

Сырье подобрано с учётом физико-химических свойств ингредиентного состава, а также рекомендаций диетологов.

Дегустационные характеристики напитка определялись с использованием профильного метода сенсорного анализа [9].

Суточные нормы употребления минеральных веществ, представлены в таблице 1 [10].

Таблица 1.

элементах. Биологическоевоздействие

Table 1.

Daily demand for mineral elements. Biological impact

Минеральные элементы Minerals	Биологическое воздействие на организм Biological impacton the body	Средняя суточная потребность для взрослых, мг Average daily need for adults, mg
		Мужчины Male	Женщины Female
1	2	3	4
Натрий (Na) Sodium	Важнейший компонент межклеточной жидкости, поддерживающий осмотическое давление; кислотно-щелочное равновесие; передача нервного импульса. The most important component of the intercellular fluid, which maintains the osmotic pressure; acid-base balance; nerve impulse transmission.	550	550
Калий (K) Potassium	Важнейший компонент внутриклеточной жидкости; кислотнощелочное равновесие, мышечная деятельность; синтез белков и гликогена. An important component of intracellular fluid; acid-base balance, muscular activity; synthesis of proteins and glycogen.	2000	2000

Продолжение табл.1

1	2	3	4
Магний (Mg) Magnesium	Образование костной ткани, формирование зубов; нервно-мышечная проводимость; коэнзим (кофермент) в углеводном и белковом обменах; неотъемлемый компонент внутриклеточной жидкости. The formation of bone tissue, teeth; neuromuscular conduction; It is a coenzyme in carbohydrate and protein metabolism; an integral component of intracellular fluid.	350	300
Кальций (Ca) Calcium	Образование костной ткани, формирование зубов, процесс свертывания крови, нервно-мышечная проводимость. The formation of bone tissue, the formation of teeth, the process of blood coagulation, neuromuscular conduction	1000	1000
Железо (Fe) Iron	Помогает переносить кислород к клеткам мозга, улучшает концентрацию внимания, улучшает память. Participates in the transfer of oxygen to the brain cells, and also improves concentration of attention, improves memory.	10	15
Марганец (Mn) Manganese	Механизмы ферментного катализа (биокатализа). Mechanisms of enzymatic catalysis (biocatalysis).	2,0–5,0	2,0–5,0
Медь (Cu) Copper	Взаимодействие с железом, улучшая нейрометаболизм. Interaction with iron, improving neurometabolism.	1,0–1,5	1,0–1,5
Цинк (Zn) Zinc	Улучшает память и концентрацию внимания. Компонент (кофактор) более чем ста ферментов. Принимаетучастиев образованииклетокмозга, повышаетиммунитет. Improvesmemoryandconcentration. It is a component (cofactor) of more than one hundred enzymes. Takes part in the formation of brain cells, increases immunity.	10,0	7,0

Методы исследований

Функциональный напиток разделяли на две части, по 250 мл каждая. Одну из них направляли на фильтрацию, другую (контрольный образец) оставляли неизменным. Оба образца отправляли на пробоподготовку и затем на измерение содержания макро – микроэлементов.

Пробоподготовку осуществляли методом мокрой минерализации в соответствии с ГОСТ 26929-94 на термоустановке EHD 36 LABTECH (Венгрия) [11]. Метод основан на разложении проб концентрированными минеральными кислотами при температуре 180–200 °С. Подготовленные таким образом минерализаты измеряли на спектрофотометре на содержание макроэлементов (Na, К, Mg, Ca), и микроэлементов (Fe, Cu, Zn, Mn).

Макро- и микроэлементы в напитке определяли методом атомно абсорбционной спектроскопии с пламеннойатомизацией пара на приборе – спектрофотометре марки Shimadzu AA-6300, (Япония). Процесс атомизации пробы происходил в пламени ацетилен/ воздух. Метод позволяет определять концентрации от 0,01 до 100 мг/л [12–14].

Выбор способа фильтрация

Для придания напитку прозрачности с блеском и микробиологической стабильности в технологической схеме производства предусмотрена технологическая операция – фильтрование. Принцип мембранной фильтрации основан на организации и осуществлении разделения веществ через полупроницаемую перегородку. Существует четыре основных метода фильтрации (рисунок 1) [15, 16]:

• 1.    Микрофильтрация (0.1–1 мкм);

• 2.    Ультрафильтрация (0.02–0.03 мкм);

• 3.    Обратный осмос (0.001 мкм);

• 4.    Нанофильтрация (1 нм).

Рисунок 1. Методы мембранной техники фильтрации

Figure1. Methods of membrane filtration technique

В эксперименте выбранпервый тип фильтрации – микрофильтрация, позволяющая задерживать на фильтре частицы размером от 0.1–1.0 мкм. С учётом размеров минеральных ионов, исчисляемый в пикометрах, а также размера микроорганизмов (от 0.5 до 7 мкм в диаметре) были выбраны мембранные фильтры из нитроцеллюлозы с размером пор 0.45 мкм.

Результаты и обсуждения

Результаты измерений, полученные как среднее арифметическое значение из двух определений, представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Содержание макро – и микроэлементов в функциональном напитке.

Table 2.

The content of macronutrients and trace elements in functional beverage.

Наименование элемента Element	Концентрация в нефильтрованном образце, мг/дм3 Concentration in unfiltered sample, mg/l	Концентрация в фильтрованном образце, мг/дм3 Concentration in а filtered sample, mg/l	Погрешность определения, % Error of determination, %	Нормативный документ Normative document
	Макроэлементы |Macronutrients			ГОСТ 33462-2015 GOST 33462-2015
Na	28.11	27.19	±7	–v–
K	1205.00	1200.00	±12	–v–
Mg	46.12	44.35	±6	–v–
Ca	62.18	58.97	±13	–v–
	Микроэлементы |Trace elements			ГОСТ 30178-96 GOST 30178-96
Fe	1.03	0.21	±10	–v–
Cu	0.41	0.33	±10	–v–
Zn	0.59	0.56	±10	–v–
Mn	2.47	2.37	±10	Руководство по методам анализа качества и безопасности пищевых продуктов. Под редакцией И.М.Скури-хина и В.А.Тутельяна, гл. 5, 1998 Guidance on methods for analyzing the quality and safety of food products. Edited by I.M. Skurikhina and V.A.Tutelyan, Ch. 5, 1998

Заключение

Таким образом:

• •    концентрация калия (K) после фильтрации не изменилась;

• •    концентрация железа (Fe) уменьшилась на 79.6%;

• •    концентрация меди (Cu) уменьшилась на 19.5%

• •    концентрация макроэлементов: натрия (Na), магния (Mg), кальция (Ca) и микроэлементов: