DEVELOPMENT OF SUGAR CONFECTIONERY USING EXTRACTS OF MANCHURIAN WALNUT PERICARP
Abstract and keywords
Abstract (English):
The article considers the possibility of using the extract of Manchurian walnut pericarp as a dye, a preservative, and a source of biologically active substances in the production of marmalade. The content of biologically active substances and antioxidant activity of extracts of Manchurian walnut pericarp extracted at the temperature of 100 °C for 5 min have been determined. It has been shown that the pericarp extract of Manchurian walnut of milky stage has the highest content of rutin, yuglon and quercentin which amounts to 54.7 mg/100 g, 76.3 mg/100 g, 11.2 mg/100 g, respectively. It has been established that the antioxidant activity of the extracts depends on the stage of Manchurian walnut maturity. The pericarp extract of Manchurian walnut of milky stage of maturity has the highest antioxidant activity. The recipes of jelly marmalade with the use of water extract of pericarp of Manchurian walnut of milky and consumer stages of maturity have been developed. Organoleptic characteristics of the samples of marmalade and the content of biologically active substances, and their antioxidant activity have been defined. Marmalade containing 5% of pericarp extract of Manchurian walnut of milky stage has the best organoleptic indices, as well as the highest values of antioxidant activity and bioactive substances. The extract gives a pleasant yellow-brown color and rich sweet-sour taste to marmalade. In addition, the introduction of the extract of Manchurian walnut pericarp into the marmalade formulation has a positive effect on physico-chemical and microbiological quality indices of the finished products.

Keywords:
Manchurian walnut, extracts of Manchurian walnut pericarp, milky and consumer stages of maturity, agar-agar, marmalade
Text
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.
References

1. Bolotov, V.M. Pischevye krasiteli: klassifikaciya, svoystva, analiz, primenenie / V.M. Bolotov, A.P. Nechaev, L.A. Sarafanova. - SPb.: GIORD, 2008. - 240 s.

2. Kovaleva, E.A. Vzaimosvyaz' integral'nyh harakteristik elektronnyh spektrov pogloscheniya s potencialami ionizacii v ryadu proizvodnyh 1,4-naftohinona / E.A. Kovaleva, M.Yu. Dolomatov // Bashkirskiy himicheskiy zhurnal. - 2014. - T. 21. - № 2. - S. 44-50.

3. Levchuk, T.V. Issledovanie bezopasnosti i otnositel'noy biologicheskoy cennosti / T.V. Levchuk, N.Yu. Chesnokova, L.V. Levochkina // Tehnika i tehnologiya pischevyh proizvodstv. - 2016. - T. 40. - № 1. - S. 96-102.

4. Obosnovanie pischevogo ispol'zovaniya okoloplodnika oreha man'chzhurskogo / T.V. Levchuk, N.Yu. Chesnokova, L.V. Levochkina, N.V. Masalova // Pischevaya promyshlennost'. - 2015. - № 12. - S. 52-54.

5. Spektrofotometricheskoe opredelenie summarnogo soderzhaniya flavonoidov v lekarstvennyh preparatah rasti- tel'nogo proishozhdeniya / O.N. Sorokina, E.G. Sumina, A.V. Petrakova, S.V. Barysheva // Izvestiya Saratovskogo un-ta; Novaya seriya. Ser. Himiya. - 2013. - T. 13. - № 3. - S. 8-11.

6. Sbornik osnovnyh receptur saharistyh konditerskih izdeliy / Sost. N.S. Pavlova. - SPb: GIORD, 2000. - 232 s.

7. Martysiak-Żurowska, D. A comparison of ABTS and DPPH methods for assessing the total antioxidant capacity of hu- man milk. / D. Martysiak-Żurowska, W. Wenta // Acta Sci. Pol., Technol. Aliment. - 2012. - R. 83-89.


Login or Create
* Forgot password?