THE USE OF HIGHLY PURIFIED SUNFLOWER PECTIN IN FUNCTIONAL FOODS
Rubrics: FOOD PRODUCTION TECHNOLOGY
Authors:
1.
Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilin
Type:
Article
Pages:
from 90
to 95
Status:
Published
Received:
30.12.2016
Accepted:
30.12.2016
Published:
30.12.2016
Subject area:
UDK 664-03-021.51
UDK 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
UDK 60 Прикладные науки. Общие вопросы
UDK 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
UDK 60 Прикладные науки. Общие вопросы
Language:
Russian
Keywords:
Sunflower head, pectin, the degree of esterification, ballast substances, functional drinks
Abstract (English):
The supply of consumers with available functional foods is the main objective of the food processing industry. Considering adverse environmental conditions in most regions of Russia, foods must not only provide the body with necessary substances but also protect people from the adverse external environment impact. This task is carried out by foods containing pectin. Pectin or pectin substances are components of all plants. The most valuable property of pectin substances is their ability to form insoluble complexes enabling the body to get rid of heavy metals, radionuclide, toxins, etc. The above property is found in pectin extracted from sugar beets, sun- flower heads, cotton shutters. The aim of the research is to study the heads of different varieties of sunflower grown in the Krasnodar region and the possibility to use the obtained sunflower pectin in functional foods. Mass fraction of pectin substances in sunflower heads of different varieties has been determined as well as their yield as the main index which characterizes the technological im- portance of raw materials to be processed. In the obtained samples of pectin the degree of esterification has been determined. It is one of the main factors influencing the complex-forming ability. Mass fraction of ballast substances and pure pectin has been also deter- mined. Research results show high purity of obtained samples of pectin allowing us to develop new types of functional beverages containing sunflower pectin. The developed drinks have high organoleptic and physicochemical indices and can be recommended as preventive dietary foods for the population of Russia.
The supply of consumers with available functional foods is the main objective of the food processing industry. Considering adverse environmental conditions in most regions of Russia, foods must not only provide the body with necessary substances but also protect people from the adverse external environment impact. This task is carried out by foods containing pectin. Pectin or pectin substances are components of all plants. The most valuable property of pectin substances is their ability to form insoluble complexes enabling the body to get rid of heavy metals, radionuclide, toxins, etc. The above property is found in pectin extracted from sugar beets, sun- flower heads, cotton shutters. The aim of the research is to study the heads of different varieties of sunflower grown in the Krasnodar region and the possibility to use the obtained sunflower pectin in functional foods. Mass fraction of pectin substances in sunflower heads of different varieties has been determined as well as their yield as the main index which characterizes the technological im- portance of raw materials to be processed. In the obtained samples of pectin the degree of esterification has been determined. It is one of the main factors influencing the complex-forming ability. Mass fraction of ballast substances and pure pectin has been also deter- mined. Research results show high purity of obtained samples of pectin allowing us to develop new types of functional beverages containing sunflower pectin. The developed drinks have high organoleptic and physicochemical indices and can be recommended as preventive dietary foods for the population of Russia.
Keywords:
Sunflower head, pectin, the degree of esterification, ballast substances, functional drinks
Sunflower head, pectin, the degree of esterification, ballast substances, functional drinks
Введение Одним из ключевых вопросов, стоящих перед пищевой перерабатывающей промышленностью, является вопрос обеспечения населения доступны- ми высококачественными функциональными пи- щевыми продуктами. О важности производства и потребления экологически безопасных и каче- ственных натуральных пищевых продуктов в целях оздоровления и повышения продолжительности жизни населения страны указывается и в Стратегии социально-экономического развития АПК РФ на период до 2020 года [1]. Функциональность пищевых продуктов опреде- ляется их химическим составом, присутствием в них таких веществ, как витамины, макро- и микроэлементы, незаменимые белки, пищевые волокна, ненасыщенные жирные кислоты и т.п., которые улучшают обмен веществ, повышают работоспо- собность человека, способствуют долголетию и активному образу жизни. В настоящее время, когда технический про- гресс способствует существенному загрязнению окружающей среды, одним из основных приори- тетов аграрной политики государства становится использование экологически безопасных техно- логий и сырья при производстве пищевых про- дуктов [3], а также расширение выпуска продо- вольственных товаров, относящихся к группам диетического лечебного и диетического профи- лактического питания. К группе продуктов диетического профилакти- ческого питания с уверенностью можно отнести разнообразные продукты, содержащие в своем составе пектин. Пектин относится к группе пищевых волокон и является прекрасным антиоксидантом и детоксикантом, обладает высокими радиопротек- торными свойствами, поддерживает и улучшает метаболизм углеводов и питательных веществ, по- вышает устойчивость организма к онкологическим патологиям, поддерживает уровень триацилглице- ринов в крови, стимулирует липидный обмен, нор- мализует функции иммунной системы, улучшает пищеварение и функциональное состояние желу- дочно-кишечного тракта и т.д. [2, 4]. Особенно сильно вышеперечисленные свойства выражены у низкоэтерифицированных пектинов - свекловичного, подсолнечного, пектина из хлопко- вых створок. Эти виды пектинов обладают повы- шенной комплексообразующей способностью, ко- торая и обусловливает степень связывания пекти- нами тяжелых металлов, радионуклидов, свобод- ных радикалов и т.д. и выведение их из организма человека. Подсолнечник и продукты его переработки - важная сельскохозяйственная экспортная статья после зерна как в России, так и в Краснодарском крае. Из подсолнечника получают высокоценное растительное масло; кормовую добавку - шрот, обеспечивающую сбалансированность кормового рациона сельскохозяйственных животных и птицы по белку; семена подсолнечника используют в кон- дитерской промышленности; из подсолнечной луз- ги получают биотопливо. Однако ценным сырьем для переработки являются и корзинки подсолнечника после обмолота. Особую ценность представляют пектиновые вещества, входя- щие в их состав. Содержание пектиновых веществ в корзинках подсолнечника колеблется в зависимости от степени зрелости семян в пределах 24,0…35,7 % (в пересчете на воздушно-сухую массу). В период убор- ки и обмолота семян содержание пектиновых веществ составляет 25-26% [4, 5, 6]. Таким образом, целью исследования явилось исследование корзинок подсолнечника различных сортов районированных в Краснодарском крае, с возможностью использования полученного высо- коочищенного подсолнечного пектина в функциональных продуктах питания. Объекты и методы исследований Объектами исследования являлись корзинки- соцветия десяти сортов подсолнечника, выращиваемого на территории Краснодарского края, являющиеся наиболее перспективными для последующей селекции: Кондитерский (СПК), ВНИИМК 8883, Лидер, Родник, Атаман, Кавказец, Юбилейный-60, Березанский, Флагман, Передовик. При проведении экспериментальных исследова- ний применяли органолептические методы исследо- вания (профильный метод), а также стандартные и современные методы физико-химического анализа. Содержание пектиновых веществ определяли стан- дартным кальций-пектатным методом. Для определе- ния массовой доли спиртоосаждаемых пектиновых веществ в корзинках подсолнечника использовали стандартную методику, применяемую для технологи- ческой оценки пектиносодержащего сырья. Для опре- деления аналитических характеристик пектиновых веществ использовали метод кондуктометрического титрования (кондуктометр HI 8733 фирмы HANNA), студнеобразующую способность пектиновых веществ определяли с помощью прибора Сосновского, для определения массовой доли балластных веществ и чистого пектина использовали методику промывания полученного порошка пектина и высушивание до постоянной массы (сушильный шкаф SNOL58/350), массовую долю растворимых сухих веществ опреде- ляли с помощью рефрактометра ИРФ-454Б2М, мас- совую долю общих (титруемых) кислот определяли стандартной методикой, для определения активной кислотности (рН) использовали рН-метр фирмы HANNA рН 212. Образцы корзинок подсолнечника отбирались в технической стадии зрелости в районах их выра- щивания. Результаты и их обсуждение В процессе исследования была определена мас- совая доля пектиновых веществ в корзинках иссле- дуемых сортов подсолнечника, которая изменялась в пределах от 40,59 (сорт Кондитерский (СПК) до 43,69 % (сорт Юбилейный-60) и составила в сред- нем 41,98 % (в пересчете на абсолютно сухое вещество). Известно, что для технологической оценки лю- бого растительного сырья и экономической эффек- тивности его переработки одним из важных показа- телей является выход конечного продукта. Таким показателем для пектиносодержащего сырья явля- ется выход пектина или пектиновых веществ. Дан- ные по определению выхода пектиновых веществ из исследуемых корзинок подсолнечника представ- лены на рис. 1. Выход пектиновых веществ, % 33 32 31 30 29 28 27 Рис. 1. Выход пектиновых веществ из различных сортов корзинок подсолнечника, % Результаты исследований, представленные на рис. 1, характеризуют корзинки подсолнечника как перспективное сырье для производства пектина. Выход пектиновых веществ изменяется от 29,0 % (сорта ВНИИМК 8883) до 32,6 % (сорта Кавказец). Однако следует отметить, что среднее значение данного показателя для всех 10 сортов составляет 30,91 %, что является высоким значением для ха- рактеристики целесообразности промышленной переработки. Остаточное содержание пектиновых веществ в растительном сырье составляет (11,07+1,98) %. Проведенные исследования харак- теризуют степень извлечения пектина из корзинок подсолнечника (73,7+3,82) %. Согласно литературным данным, подсолнечный пектин относится к низкоэтерифицированным пек- тинам [2]. Результаты наших исследований по определению степени этерификации пектинов, по- лученных из различных сортов подсолнечника, представлены на рис. 2. Юбилейный-60 Передовик Кавказец Атаман Флагман Родник Березанский Лидер ВНИИМК 8883 Кондитерский (СПК) 0 10 20 30 40 50 60 Степень этерификации пектиновых веществ, % Рис. 2. Степень этерификации пектиновых веществ в корзинках подсолнечника разных сортов Данные, представленные на рис. 2, подтвер- ждают низкую степень этерификации у всех об- разцов полученного пектина. При этом наиболь- шей степенью этерификации - 53,4 % отличается пектин, полученный из корзинок подсолнечника сорта Лидер, наименьшая степень этерификации - 44,4 % установлена для пектина сорта Юбилей- ный-60. В среднем степень этерификации состав- ляет 49,29 %, что позволяет использовать для промышленного получения подсолнечного пек- тина любой из вышеперечисленных сортов под- солнечника. Получение подсолнечного пектина проводили по новой технологии, разработанной в Кубанском государственном аграрном университете. Разрабо- танная технология, включающая дополнительные технологические операции по обработке корзинок подсолнечника различными ферментными препара- тами, позволяет получить подсолнечный пектин высокой чистоты с низким содержанием балласт- ных веществ для использования его в составе пи- щевых продуктов. Для определения чистоты пектина и возможно- сти использования его в составе пищевых продуктов диетического профилактического питания нами проводились исследования по определению содер- жания балластных веществ в порошке пектина. Ре- зультаты исследований представлены на рис. 3. 100 Массовая доля, % 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Массовая доля балластных веществ Массовая доля пектина Рис. 3. Соотношение массовой доли балластных веществ и пектина в промытом порошке пектина Результаты исследований, представленные на рис. 3, позволяют сделать вывод, что низкое содержа- ние балластных веществ в порошке пектина (от 10,05 % в сорте Кавказец до 18,26 % в сорте Атаман) и вы- сокое содержание чистого пектина (от 81,74 в сорте Атаман до 90,0 % в сорте Кавказец) дают возможность его использования в качестве ингредиента в составе пищевых продуктов диетического профилак- тического питания. Для подтверждения этого предпо- ложения нами определена комплексообразующая способность полученных пектинов. Она изменялась в пределах 424…651 мг Рв2+/1 г сухого пектина. Результаты полученных исследований позволили разработать профилактические напитки, в состав которых вводили подсолнечный пектин, плодовые соки, сахар и т.д. Разработка рецептур осуществля- лась с учетом того, что они должны относиться к категории функциональных продуктов, следователь- но, содержание функционального ингредиента, в данном случае пектина, должно составлять от 10 до 50 % суточной физиологической нормы потребления [7]. Суточная норма потребления пектина для про- филактического питания составляет 2-4 г [2]. Для разработки рецептур использовали про- фильный метод, так как данный метод позволяет наиболее быстро выявлять изменения в характериразработанные напитки отличаются высокими органолептическими показателями. Напитки имели гармоничный вкус и хорошо выраженный аромат введенных в рецептуру фруктовых соков (яблочного и алычового), не имели посторонних вкуса и запаха. Рецептуры разработанных напитков представ- лены в табл. 1. Внешний вид 5 4 3 2 стике того или иного показателя. В процессе разра- ботки были получены 10 рецептур напитков. Одна- ко после проведения дегустационной оценки были отобраны два лучших образца - напиток «Яблоч- ный» и напиток «Алычовый». Дегустация напитков проводилась на кафедре технологии хранения и переработки растениевод- ческой продукции Кубанского государственного аграрного университета. Дегустация проводилась балльным методом с использованием пятибалльной шкалы. Результаты дегустации лучших напитков Аромат Вкус 1 0 Яблочный Алычевый Цвет Прозрачность представлены на рис. 4. Результаты проведенной дегустационной оценки, представленные на рис. 4, показали, что Рис. 4. Пентаграмма органолептической оценки разработанных профилактических напитков Таблица 1 Рецептуры разработанных напитков Наименование сырья Рецептура напитков, кг на 1000кг напитка Яблочный Алычовый Сок яблочный осветленный 510,0 - Сок алычовый осветленный - 500,0 Зеленый чай 220,0 220,0 Настой душицы 230,0 200,0 Сахар 30,0 70,0 Подсолнечный пектин 10,0 10,0 Таблица 2 Физико-химические показатели разработанных профилактических напитков Наименование пока- зателя Напиток про- филактический«Яблочный» Напитокпрофилакти- ческий«Алычовый» Массовая доля рас-творимых сухихвеществ (по рефрак- тометру), % 11,5 12,5 Массовая доля тит-руемых кислот (в пересчете на яблоч- ную), % 0,4 0,8 рН 3,8 3,6 Массовая доля пек-тиновых веществ, % 1,1 1,05 Комплексообразу-ющая способность, мг Рв2+/г пектина 269,3 245,5 Подготовленное сырье - соки яблочный или алычовый, настои зеленого чая и душицы под- вергают фильтрованию, дозируют и подают на смешивание с сахарным сиропом и раствором пектина. Полученный напиток расфасовывают в стеклянные бутылки, укупоривают и отправляют на пастеризацию. В разработанных напитках были определены основные физико-химические показатели, пред- ставленные в табл. 2. Содержание пектиновых веществ в разработан- ных напитках (табл. 2) составляет около 50 % су- точной физиологической нормы потребления, что позволяет классифицировать напитки в качестве функциональных продуктов питания. Кроме того, высокая комплексообразующая способность полу- ченных напитков подтверждает возможность их использования для людей, живущих или работаю- щих в среде, загрязненной тяжелыми металлами, радионуклидами и т.д. Таким образом, результаты проведенных исследо- ваний подтверждают возможность использования полученного высокоочищенного подсолнечного пектина в качестве функционального ингредиента в со- ставе пищевых продуктов. Разработанные напитки относятся к группе функциональных напитков и мо- гут быть рекомендованы для диетического профилак- тического питания всех групп населения России.
1. Strategiya social'no-ekonomicheskogo razvitiya agropromyshlennogo kompleksa Rossiyskoy Federacii na peri- od do 2020 goda (nauchnye osnovy). - M.: RASHN, 2011. - 24 s
2. Donchenko, L.V. Pektin: osnovnye svoystva, proizvodstvo i primenenie / L.V. Donchenko, G.G. Firsov. - M.: De- Li print, 2007. - 276 s
3. TR TS 021/2011 Tehnicheskiy reglament Tamozhennogo soyuza «O bezopasnosti pischevoy produkcii»
4. Pectin,s and pectinases | Edited J.Visser, A.G.Vorage.-Amsterdam: Eisevier Science, 1996. - 990p
5. Pectin chemical properties, uses and health benefits | Phillips L. Bush editor | New York: Nova Science Publishers, 2014.-284p
6. Donchenko, L.V. Vliyanie sorta podsolnechnika na vyhod i kachestvo pektinovyh veschestv / L.V. Donchenko, I.V. Sobol' // Trudy Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2006. - № 4. - S. 204-216
7. GOST R 52349-2005. Produkty pischevye. Produkty pischevye funkcional'nye. Terminy i opredeleniya. - Vved. 2006-07-01. - M.: Standartinform, 2006. - 9 s
