Publication text
(PDF):
Read
Download
В настоящее время рынок кондитерских изде- лий является востребованным и занимает устойчи- вые позиции среди широкого ассортимента продуктов питания. С целью удержания устойчивых пози- ций на рынке кондитерских изделий необходимо улучшать их качество и пищевую ценность, ис- пользуя сырье с новыми вкусовыми характеристиками и функциональной направленностью. Одной из наиболее широко представленных групп конди- терских изделий являются сахаристые желирован- ные кондитерские изделия, которые помимо основ- ных ингредиентов, содержат пищевые добавки, влияющие не только на органолептические, но и технологические свойства продукта. В настоящее время в производстве сахаристых желированных кондитерских изделий распространено использова- ние синтетических красителей и консервантов, из- за их устойчивости к условиям внешней среды, дешевизны и простоты применения, но известно что искусственные пищевые добавки оказывают негативное влияние на организм человека (канце- рогенное, мутагенное, тератогенное воздействия). В связи с этим перед производителями кондитер- ских изделий остро стоит вопрос о безопасности и ограничении применения в пищевом производстве синтетических красителей и консервантов и ис- пользование для этих целей преимущественно пи- щевых добавок природного происхождения[1]. Источником натурального красителя и консер- ванта природного происхождения для сахаристых желированных кондитерских изделий может слу- жить экстракт околоплодника ореха маньчжурского (Juglans manshurica Maxim). Орех маньчжурский широко распространен на Дальнем Востоке России, в частности в Приморском крае. Плод ореха состо- ит из перикарпа (околоплодника) и собственно оре- ха с семенем. На долю околоплодника приходится 57 % от общей массы ореха. Органолептические и физико-химические показатели околоплодника су- щественно зависят от стадии зрелости плода [3]. Кроме того, околоплодник ореха маньчжурского отличается богатейшим химическим составом и обладает уникальными лечебными свойствами. Он содержит до 0,03 % алкалоидов, 12-14 % дубиль- ных и красящих веществ, 2,6 % клетчатки, 18,4 % пектинов, до 12 % минеральных веществ и 0,8 % витамина С, а также, флавоноиды и хиноны [2]. Околоплодник ореха маньчжурского обладает ан- тибактериальными, антипаразитарными, противо- опухолевыми и антиоксидантными свойствами [4]. Целью работы является изучение возможности использования экстрактов околоплодника ореха маньчжурского в качестве красителя и консерванта, а также источника биологически активных ве- ществ, в производстве желированных кондитерских изделий, в частности мармелада. Объекты и методы исследований Объектами исследования в данной работе явля- ются водные экстракты околоплодника ореха мань- чжурского молочной (собранный в июне) и потре- бительской (собранный в октябре) стадий зрелости и образцы мармелада на их основе. Экстракты го- товились путем экстрагирования водой в соотно- шении 1:5 свежесобранного околоплодника ореха маньчжурского при температурах 23, 75 и 100 °С в течение 5 минут. На основе экстрактов было приготовлено 4 об- разца мармелада с содержанием 1, 3, 5 и 7 % экс- тракта околоплодника ореха маньчжурского молочной стадии зрелости и 4 образца мармелада с экстрактом околоплодника ореха маньчжурского потребительской стадии зрелости в тех же соотно- шениях. Съемку дифференциальных УФ-спектров об- разцов проводили на спектрофотометре UV-1800 Shimadzu (Япония). В связи с насыщенностью окраски для съемки УФ-спектров экстракты около- плодника ореха маньчжурского молочной стадии зрелости разбавляли водой в 10 раз, экстракты по- требительской стадии зрелости в 200 раз. Исследование антиоксидантной активности (АОА) экстрактов из околоплодника ореха мань- чжурского проводилась по методу DPPH. Метод основан на восстановлении DPPH (2,2-дифенил-1- пикрилгидразил) антиоксидантом [7]. Количественное содержание биологически ак- тивных веществ в экстрактах околоплодника ореха маньчжурского анализировали методом обращено- фазной хроматографии на хроматографе Shimadzu LC-20 Prominence, оснащенном вакуумным дегаза- тором DGU-20A, модулем подачи растворителей LC-20AD, автосэмплером SIL-20A, колоночным термостатом CTO-20A, системным контроллером CBM-20A, спектрофотометрическим детектором SPD-20A. Разделение компонентов экстракта про- водили на аналитической колонке Shimadzu Shim- Pack VP-ODS (4.6 μm, 250 мм×4.6 мм), оснащенной предколонкой Shimadzu Shim-Pack GVP-ODS (10 мм×4.6 мм). Детектирование осуществлялось при длине волны 260 нм. Во время проведения ана- лиза образцы и колонку термостатировали при 30 °C. Объем вводимой пробы составлял 10 мкЛ. Анализ проводили с использованием хроматогра- фических систем А (метанол/муравьиная кислота 1 % (v/v)) и Б (вода/муравьиная кислота 1 % (v/v)). Для разделения компонентов экстракта использо- вали градиентный режим: 20 % системы А в тече- ние 10 минут, затем с 20 до 80 % системы А за 10 минут, затем 80 % системы А в течение 10 ми- нут, затем с 80 % системы А до 20 % за 10 минут для восстановления первоначальных условий. Объ- ем потока элюента составлял 0,8 мл/минуту. В ка- честве внешних стандартов были использованы рутин, юглон и кверцетин. Калибровочные раство- ры приготовлены путем растворения стандартных веществ в метаноле. Массовую долю влаги в мармеладе определяли по ГОСТ 5900-14. Для измерений использовалось устройство для определения влажности пищевых продуктов ЭЛЕКС-7, Россия. Массовую долю редуцирующих веществ в мар- меладе определяли по ГОСТ 5903. Массовую долю золы в мармеладе определяли по ГОСТ 5901. Об- щую кислотность мармелада определяли по ГОСТ 5898. Микробиологическое исследование проводили согласно нормативной документации: ГОСТ 31659, ГОСТ 10444.15, ГОСТ 31747, ГОСТ 28805. Исследование токсичных элементов в экстрак- тах околоплодника ореха маньчжурскго и мармела- да на его основе проводили в соответствии с Еди- ными санитарно-эпидемиологическими и гигиеническими требованиями и товаром, подлежащим саннитарно-эпидимическому надзору от 28 мая 2010 г. № 299. Результаты и их обсуждение Спектры поглощения красящих веществ в экс- трактах околоплодника ореха маньчжурского по- требительской и молочной стадий зрелости в зави- симости от температуры и времени экстрагирова- ния представлены на рис. 1. 3 2 Было установлено, что условия экстрагирования существенно влияют на переход пигментов в рас- твор. Наибольшей экстрагирующей способностью и насыщенностью цвета, обладают экстракты око- лоплодника ореха маньчжурского молочной и по- требительской стадий зрелости, экстрагированные водой при температуре 100 °С в течение 5 мин (рис. 1). Наименьшее количество красящих веществ наблюдается в экстрактах, экстрагированных водой при температуре 23 °С. Таким образом, при увели- чении температуры нагревания экстрактов, коли- чество выделившихся красящих веществ возрастает. Кроме того, в спектрах водных экстрактов околоплодника ореха маньчжурского в молочной стадии зрелости в областях 225 нм и 430 нм наблюдаются ярко выраженные пики, первый свидетельствует о наличие в экстрактах соединения хиноидной природы - юглона [2], второй - кверцетина [5]. По мере достижения плодом потребительской стадии зрелости характер пиков становится менее интенсивным. Содержание биологически активных веществ и антиоксидантная активность экстрактов околоплодника ореха маньчжурского молочной и потре- 1 а бительской стадий зрелости, экстрагированных водой при температуре 100 °С в течение 5 мин представлены в табл. 1. Как показали результаты исследования, в экс- тракте околоплодника ореха маньчжурского мо- лочной стадии зрелости содержится наибольшее количество биологически активных веществ. На этой стадии зрелости околоплодник содержит три биологически активных вещества рутин, юглон и кверцетин. По мере созревания околоплодника происходит постепенное разрушение этих веществ. Полное созревание ореха приводит к полному разрушению рутина в околоплоднике. Как показали 3 2 исследования, наиболее устойчив к процессу созреб вания кверцетин, его содержание в экстрактах око- 1 лоплодника потребительской стадии зрелости Рис. 1. УФ-спектры поглощения экстрактов околоплодника ореха маньчжурского молочной (а) и потребительской (б) стадий зрелости: 1. t=23 °С, 5 мин; 2. t=75 °С, 5 мин; 3. t=100 °С, 5 мин уменьшилось только на 15 %, в то время как со- держание юглона составило лишь 28 % от первона- чального его количества. Таблица 1 Содержание биологически активных веществ и антиоксидантная активность экстрактов околоплодника ореха маньчжурского молочной и потребительской стадий зрелости, экстрагированных водой при температуре 100 °С в течение 5 мин Биологически активные вещества Концентрации стандартных растворов (мг/л) Время удержи- вания, мин Содержание компонента, мг/100 г молочная потребительская Рутин 10 20 30 40 50 30.54 54.7 не обнаружен Юглон 10 20 30 40 50 34.04 76.3 21.1 Кверцетин 5 10 15 20 25 37.89 11.2 9.5 АОА (мкг аск. к-ты/мл) 1251,67 543,54 Экспериментально было установлено, что анти- оксидантная активность экстрактов, зависела от стадии зрелости ореха маньчжурского. Наибольшей антиоксидантной активностью обладает экстракт на основе свежего околоплодника ореха маньчжур- ского молочной стадии зрелости (1251,67 мкг аск. к-ты/мл). Значение антиоксидантной активности экстракта околоплодника ореха маньчжурского потребительской стадии зрелости было в три раза ниже и составляло 543,54 мкг аск. к-ты/мл, Пони- жение антиоксидантной активности экстрактов со- гласуется с потерей в процессе созревания плода биологически активных веществ в его околоплод- нике. На основании полученных результатов, мож- но сделать вывод, что экстракты околоплодника ореха маньчжурского молочной и потребительской стадий зрелости содержат биологически активные вещества, обладают высокой антиоксидантной ак- тивностью и красящей способностью. Это позволя- ет использовать их в качестве красителя и консер- ванта для производства кондитерских изделий в том числе и желейного мармелада. В дальнейшем была изучена возможность ис- следования экстрактов околоплодника ореха мань- чжурского молочной и потребительской стадий зрелости в качестве сырья для производства марме- лада. В качестве желирующего компонента для производства мармелада был выбран агар-агар. Мармелад готовили по стандартной технологии, используя рецептуру, приведенную в сборнике ре- цептур [6]. Для исследования, было приготовлено 8 образцов желейного мармелада в зависимости от стадии зрелости плода и содержания добавляемых экстрактов. Для приготовления желейной массы готовили агаро-паточный сироп, для чего агар-агар замачива- ли в воде при температуре 10-15 °С в количестве 3 % и оставляли для набухания в течение 1-1,5 ч, затем добавляли сахар и патоку, нагревали до полно- го растворения компонентов. Экстракты околоплод- ника ореха маньчжурского вводили на стадии про- изводства агаро-паточного сиропа в концентрациях 1, 3, 5, 7 %. Органолептическая оценка образцов желейно- го мармелада с добавлением экстрактов около- плодника ореха маньчжурского молочной и по- требительской стадий зрелости представлена в табл. 2 и 3. Органолептическая оценка желейного мармелада с добавлением экстрактов околоплодника ореха маньчжурского молочной стадии зрелости Таблица 2 Показатель качества Контрольный образец (без экстракта) Образцы мармелада с добавлением экстрактов околоплодника ореха маньчжурского молочной стадии зрелости 1 2 3 4 экстракт 1% экстракт 3% экстракт 5% экстракт 7% Цвет светло-кремовый бледно-желтый светло- коричневый желто- коричневый темно-коричневый Вкус умеренно-сладкий приторный сладкий сладко-кислый горько-кислый Запах синтетический специфический специфический специфический травянистый Консистенция студнеобразная вязкая плотная студнеобразная твердая Органолептическая оценка желейного мармелада с добавлением экстрактов околоплодника ореха маньчжурского потребительской стадии зрелости Таблица 3 Показатель качества Контрольный образец (без экстракта) Образцы мармелада с добавлением экстрактов околоплодника ореха маньчжурского потребительской стадии зрелости 5 6 7 8 экстракт 1% экстракт 3% экстракт 5% экстракт 7% Цвет светло-кремовый светло- желтый желто- коричневый насыщенно- ко- ричневый темно-коричневый Вкус умеренно-сладкий кислый кислый сладко-кислый горький Запах синтетический специфический специфический специфический травянистый Консистенция студнеобразная вязкая плотная студнеобразная твердая Из результатов табл. 2 и 3 видно, что наилуч- шими органолептическими показателями обладают образцы мармелада 3 и 7 с добавлением 5 % экс- трактов околоплодника ореха маньчжурского мо- лочной или потребительской стадий зрелости. Мармелад с добавлением экстрактов околоплодни- ка ореха маньчжурского молочной и потребитель- ской стадий зрелости приобретает приятный желтокоричневый и насыщенный коричневый цвета, со- ответственно. Кроме того, мармелад имеет прият- ный сладко-кислый вкус и плотную студнеобраз- ную консистенцию, что соответствует требовани- ям, предъявляемым к качеству данного вида изде- лий. Содержание биологически активных веществ и антиоксидантная активность исследуемых образ- цов мармелада приведены в табл. 4. Таблица 4 Содержание биологически активных веществ и антиоксидантная активность образцов мармелада Биологически активные вещества Контрольный образец (без экстракта) Содержание компонента, мг/100 г 1 2 3 4 5 6 7 8 Рутин - 0,54 1,6 2,7 3,8 - - - - Юглон - 0,76 2,28 3,8 5,34 0,21 0,63 1,05 1,47 Кверцетин - 0,11 0,33 0,56 0,78 0,095 0,28 0,47 0,66 АОА (мкг аск. к-ты/мл) - 11,4 34,2 70,0 79,8 2,03 6,09 10,1 14,2 Из данных табл. 4 видно, что содержание био- логически активных веществ в мармеладе находит- ся в зависимости от количества, добавляемого в мармелад экстракта, а также стадии зрелости плода. Образцы мармелада 5-8, содержащие экстракты потребительской стадии зрелости не содержат ру- тин. Наибольшее количество юглона и кверцетина содержат образцы мармелада 3 и 4 с добавлением 5 и 7 % экстрактов околоплодника ореха маньчжур- ского молочной стадии зрелости. Данные образцы также обладают высокими значениями антиоксидантной активности 70,0 и 79,8, соответственно. Учитывая органолептические показатели, а также содержание биологически активных веществ и ан- тиоксидантную активность 5 % экстракт около- плодника ореха маньчжурского молочной стадии зрелости может быть рекомендован для производ- ства мармелада. Поскольку, к пищевым продуктам предъявляются жесткие требования к показателям качества и безопасности продуктов питания, были проведены исследования мармелада по данным показателям (табл. 5 и 6). Физико-химические показатели качества мармелада с использованием 5 % экстракта околоплодника ореха маньчжурского молочной стадии зрелости Таблица 5 Наименование показателя Нормативное зна- чение Фактическое значение Нормативная документация на методы испытаний Влажность, % 15-23 18 ГОСТ 5900-14 Массовая доля редуцирующих веществ, %, не более 20 20 ГОСТ 5903 Массовая доля золы, нерастворимой в 10%-ном рас- творе соляной кислоты, %, не более 0,05 0,08±0,3 ГОСТ 5901-14 Общая кислотность, градусы 7,5-22,5 8,5 ГОСТ 5898 Микробиологические показатели качества мармелада с использованием 5 % экстракта околоплодника ореха маньчжурского молочной стадии зрелости Таблица 6 Наименова- ние показате- ля Норма- тивное значение Фактические значения НД на мето- ды ис- пытаний Мармелад без добав- ления экстракта Мармелад с исполь- зова-нием экстракта Мармелад без добавления экстракта че- рез 3 мес Мармелад с использовани- ем экстракта через 3 мес Мармелад без добавления экстракта через 4 мес Мармелад с использованием экстракта через 4мес Патогенные, в том числе сальмонеллы в 25 г не до- пускает- ся не обна- ружено не обна- ружено не обнаружено не обнару- жено не обнаружено не обнаружено ГОСТ 31659 (КМАФАнМ), КОЕ/г не более 1×103 30 10 <100 <100 <100 <100 ГОСТ 10444.15 БГКП (коли- формы) в 0,1 г не до- пускает- ся не обнаруже- но не обнаруже- но не обнаружено не обнаружено обнаружено не обнаружено ГОСТ 31747 Плесени, КОЕ/г не более 100 <10 <10 <10 <10 <10 <10 ГОСТ 10444.12 Дрожжи, КОЕ/г не более 50 <10 <10 <10 <10 <10 <10 ГОСТ 28805 Результаты исследований показали, что все физико-химические и микробиологические пока- затели желейного мармелада с использованием 5 % экстракта околоплодника ореха маньчжур- ского молочной стадии зрелости соответствуют нормативным значениям. В течение четырех ме- сяцев хранения в мармеладе, приготовленном с использованием экстракта околоплодника ореха маньчжурского, патогенные микроорганизмы, бактерии группы кишечных палочек, дрожжи и плесени не обнаружены, что позволяет увели- чить сроки хранения изделия. Исследования со- держания тяжелых металлов в экстракте около- плодника ореха маньчжурского молочной стадии зрелости и мармеладе на его основе представле- ны в табл. 7. Содержание тяжелых металлов в экстракте околопоплодника ореха маньчжурского молочной стадии зрелости и мармеладе с использование 5 % экстракта Таблица 7 Химический элемент Технический регламент Таможен- ного союза ТР ТС 021/2011 О безопасности пи- щевой продукции Мармелад с использованием 5% экстракта около- плодника ореха мань- чжурского молочной стадии зрелости, мг/кг Единые санитарно- эпидемиологические и гигиени- ческие требования к товарам, подлежащим санитарно- эпидемиологическому надзору от 28 мая 2010г № 299 Экстракт околоплодника ореха маньчжурского мо- лочной стадии зрелости, мг/кг Свинец 1,0 0,06 1,0 0,09 Мышьяк 1,0 0,003 1,0 0,007 Кадмий 0,01 0,01 0,1 0,01 Ртуть 0,01 - 0,01 - Исследования содержания тяжелых металлов в мармеладе с использованием экстракта около- плодника молочной стадии зрелости показали, что все токсичные элементы находятся в преде- лах нормы. Таким образом, установлено, что экстракт око- лоплодника ореха маньчжурского может использо- ваться при производстве сахаристых желирован- ных кондитерских изделий. Экстракт околоплод- ника ореха маньчжурского рекомендуется приме- нять в качестве натурального красителя и консерванта, а также в качестве пищевой добавки, обога- щающей изделия полезными биологически актив- ными веществами. Оптимальная дозировка внесе- ния экстракта околоплодника ореха маньчжурского составляет 5 %. Экстракт придает мармеладу при- ятный желто-коричневый цвет и насыщенный сладко-кислый вкус. Кроме того, введение в рецеп- туру мармелада экстракта околоплодника ореха маньчжурского оказывает положительное влияние на физико-химические и микробиологические по- казатели ка-чества готовых изделий.