Разработка и оценка потребительских свойств соков с повышенным антиоксидантным действием
РСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ
На правах рукописи
Зюзина Анна Владимировна
РАЗРАБОТКА И ОЦЕНКА ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ СВОЙСТВ
СОКОВ С ПОВЫШЕННЫМ АНТИОКСИДАНТНЫМ
ДЕЙСТВИЕМ
Специальность 05.18.15 Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Орел – 2012
Диссертационная работа выполнена на кафедре «Технология пищевых производств и парфюмерно-косметических продуктов» ФГБОУ ВПО «Самарский государственный технический университет»
Научный руководитель: - Макарова Надежда Викторовна,
доктор химических наук, доцент
Официальные оппоненты: - Левгерова Надежда Станиславовна,
доктор сельскохозяйственных наук,
зав. сектором технологической оценки
сортов Всероссийского НИИ селекции
плодовых культур
- Евдокимова Оксана Валерьевна,
кандидат технических наук, доцент
кафедры «Технологии и товароведения продуктов питания» ФГБОУ ВПО
«Госуниверситет – УНПК»
Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Российский экономический
университет им. Г.В. Плеханова»
Защита состоится «22» марта 2012 года в 12 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.182.08 при ФГБОУ ВПО «Госуниверситет – УНПК» по адресу: 302020, Орел, Наугорское шоссе, 29, ауд. 212.
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО «Госуниверситет – УНПК» по адресу: 302020, Орел, Наугорское шоссе, 29
Объявление о защите диссертации и автореферат диссертации размещены на официальном сайте ФГБОУ ВПО «Госуниверситет – УНПК»: www.gu-unpk.ru и направленны для размещения в сети интернет Министерства образования и науки Российской Федерации по адресу: [email protected]
Автореферат разослан «20» февраля 2012 года.
Ученый секретарь диссертационного
совета, доктор технических наук Е.А. Кузнецова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Ухудшение экологической обстановки, воздействие на организм человека различных неблагоприятных факторов внешней среды приводит к накоплению в организме свободных радикалов – продуктов неполного восстановления кислорода, избыток которых ведет к перекисному окислению липидов и, как следствие, нарушению функции клеточных мембран. Результатом этого является преждевременное старение организма, частые болезни и даже образование злокачественных опухолей.
Исходя из этого, важным направлением становится производство функциональных продуктов питания с повышенным антиоксидантным действием.
Активные исследования по созданию пищевых продуктов с антиоксидантным действием в России осуществляются такими исследователями, как В.А. Помозова, Т.Ф. Киселева, В.М. Позняковский, Л.В. Донченко, В.М. Киселев, А.Ю. Колеснов, Г.И. Касьянов, Г.А. Ермолаева и другими.
Фруктовые соки имеют большую ценность в системе рационального сбалансированного питания. В настоящее время в общем производстве плодоовощной продукции доля соков, нектаров и сокосодержащих напитков возросла с 50 до 80%. В 2010 году натуральный объем продаж соков и нектаров в России достиг 2,8 млрд литров, а потребление на человека в год 20 л против 10 л в 2002, что свидетельствует об их популярности во всех группах населения.
Учитывая широкую популярность и большой потенциал роста спроса на новые марки соков, становится актуальным разработка рецептур соков с повышенным антиоксидантным действием, как продуктов массового потребления, способных удовлетворить потребность в антиоксидантах у различных социальных слоев. Современное производство соков использует в качестве сырья не только свежие плоды и ягоды, но и концентраты чаще всего импортного производства. Для выработки соков и нектаров с мякотью в качестве полуфабрикатов используют пюре. Исходя из этого, становится важной количественная оценка антиоксидантной активности используемого сырья и полуфабрикатов, а также готового продукта. Российский Союз Производителей Соков в соответствии с европейскими тенденциями рассматривает антиоксидантную активность как дополнительный критерий анализа качества и подлинности сырья и полуфабрикатов, а также готового продукта. Количественная оценка этого показателя может осуществляться различными методами, широко распространенными в странах Евросоюза, в связи с чем представляется перспективным выбор среди них наиболее оптимального для практического использования.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является разработка и оценка потребительских свойств восстановленных фруктовых соков с повышенным антиоксидантным действием на основе количественной характеристики полифенольного состава и антиоксидантной активности используемого сырья, полуфабрикатов и готовой продукции.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- изучение содержания полифенольных веществ и антиоксидантной активности яблок, произрастающих в Поволжье, различных полуфабрикатов производства соковой продукции и перспективности их использования в качестве основы фруктовых восстановленных соков с повышенным антиоксидантным действием;
- сравнение различных методов определения антиоксидантной активности и выбор оптимальных;
- разработка ассортимента восстановленных фруктовых соков с повышенным антиоксидантным действием с использованием полуфабрикатов производства соковой продукции;
- проведение товароведно-технологической оценки качества разработанных фруктовых восстановленных соков «Улыбка» с повышенным антиоксидантным действием;
- разработка и внедрение комплекта нормативно-технической документации для промышленного производства восстановленных фруктовых соков с повышенным антиоксидантным действием;
- экономическая оценка эффективности производства восстановленных фруктовых соков с повышенным антиоксидантным действием.
Научная новизна работы:
- проведена сравнительная оценка содержания полифенолов и антиоксидантной активности яблок сортов, выращиваемых в Поволжском регионе, и различных полуфабрикатов производства соковой продукции с помощью наиболее распространенных в странах Евросоюза методов;
- установлено, что антиоксидантная активность и содержание полифенолов в яблоках и полуфабрикатах производства соковой продукции зависят как от видовой и сортовой принадлежности исходного сырья, так и его технологической обработки;
- экспериментально доказано, что наибольшим содержанием полифенольных веществ и более высокой антиоксидантной активностью характеризуются ягодные концентрированные соки, яблочное концентрированное пюре и апельсиновый концентрированный сок, произведенный по технологии WESOS;
- обоснованы различия в значениях антиоксидантной активности по результатам 9 методов определения, применяемых для пищевых объектов в ЕС;
- проведено комплексное исследование потребительских свойств (органолептические, физико-химические показатели, содержание полифенолов, антиоксидантная активность, показатели безопасности) восстановленных фруктовых соков с повышенным антиоксидантным действием.
Практическая значимость работы. Разработаны, внесены и утверждены изменения № 1 в технические условия предприятия ООО Фирма «Нектар» ТУ 9163-001-11013684-09 «Соки фруктовые» и технологическую инструкцию к ним ТИ 9163-002-11013684-09 по изготовлению соков фруктовых купажированных. Оптимизированы режимы тепловой обработки соков «Улыбка» для сохранения их антиоксидантных свойств. Рекомендованы к применению оптимальные для работы методы определения антиоксидантной активности: DPPH и хелирующей активности.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований доложены и обсуждены на таких конференциях, как VI Международная научно-практическая конференция «Технологии и продукты здорового питания. Функциональные пищевые продукты», Москва, 2008; Всероссийская научно-практическая конференция «Новый этап развития пищевых производств: инновации, технологии, оборудование», Екатеринбург, 2009; VII Международная научно-практическая конференция и выставка «Технологии и продукты здорового питания. Функциональные пищевые продукты», Москва, 2009; IV Международная научная конференция аспирантов и молодых ученых «Научный потенциал студенчества в XXI веке», Ставрополь, 2010; VIII межрегиональная студенческая научно-практическая конференция «Повышение качества пищевых продуктов: развитие творческой и инновационной деятельности молодежи», Кемерово, 2010; Международная научно-практическая интернет-конференция «Приоритеты и научное обеспечение реализации государственной политики здорового питания в России», Орел, 2010; Всероссийская научно-практическая конференция «Биотехнология растительного сырья, качество и безопасность продуктов питания», Иркутск, 2010; X, XI международная конференция молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии», Казань, 2009, 2010; II Международная научно-техническая конференция «Новое в технике и технологии пищевых производств», Воронеж, 2010; VIII международная конференция «Биоантиоксидант», Москва, 2010; VI Международная научно-практическая конференция «Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания», Челябинск, 2010; Всероссийская научно-практическая конференция «Актуальные проблемы потребительского рынка товаров и услуг», Киров, 2011 и др.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 55 работ, отражающих ее основное содержание, в том числе 14 в изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 158 страницах, включает 23 таблицы, 22 рисунка, 7 приложений. Список используемой литературы включает 238 источников, в том числе 139 иностранных.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность, сформулированы цель и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость.
В первой главе рассмотрены роль и значение антиоксидантов плодов и ягод, современные тенденции в производстве соковой продукции с функциональными свойствами. Представлены перспективы получения соков с повышенным антиоксидантным действием. Приведены методы определения полифенолов и антиоксидантной активности, используемые в странах ЕС.
Во второй главе описаны схема проведения эксперимента, объекты и методы проведения исследований. Экспериментальная работа проводилась в лаборатории кафедры «Технология пищевых производств и парфюмерно-косметических продуктов» Самарского государственного технического университета (СамГТУ), производственной лаборатории ООО Фирма «Нектар», испытательной лаборатории государственного учреждения Самарской области «Новокуйбышевская станция по борьбе с болезнями животных».
Объектами исследований явились: 1. яблоки летнего срока созревания: Мантет, Мальт багаевский, Конфетное; осеннего срока созревания: Жигулевское, Спартак; зимнего срока созревания – Куйбышевское, выращенные в ООО «Кошелевский посад» Сызранского района Самарской области; 2. концентрированные соки: яблочный, полученный из плодов изучаемых сортов (ООО «Кошелевский посад»); черничный, ежевичный, вишневый, клюквенный, малиновый, черносмородиновый, земляничный, брусничный (ООО «Силит»); виноградный красный концентрированный сок (ООО «Корпорация «Южный Альянс»); 3. пюре: яблочное («Torsh Narin»), персиковое («Ganir Ltd»), абрикосовое (СП «Орифейн»); 4. апельсиновые концентрированные соки, полученные по технологиям: вымораживания (FISCHER S/A Agroindustria), WESOS (компания «Деллер»), асептического консервирования («Agro-Lexwel Co. Ltd»); 5. восстановленные соки «Улыбка»: апельсиновый, яблочно-черничный, яблочно-ежевичный, яблочно-черносмородиновый, яблочно-вишневый с мякотью, яблочно-клюквенный с мякотью, яблочно-брусничный с мякотью; 6. в качестве контроля были выбраны соки: апельсиновый «Тонус» (ОАО «Лебедянский»), «Rich» (ЗАО «Мултон»), «Золотая Русь» (ОАО «Сады Придонья»); яблочный «J7» (ОАО «Вимм-Билль-Данн»); яблочный с мякотью «Я», нектар из яблок, винограда, черноплодной рябины «Фруктовый сад» (ОАО «Лебедянский»); яблочно-черничный, яблочно-клюквенный «Бабушкино Лукошко» ("Завод детского питания "ФАУСТОВО"); яблочно-вишневый сок (ОАО «Сады Придонья»).
Исследования выполнены с помощью стандартных методов, принятых в консервной промышленности: органолептические показатели – ГОСТ 8756.1, массовая доля растворимых сухих веществ – ГОСТ 28562,массовая доля титруемых кислот – ГОСТ 25555.0, рН – ГОСТ 26188, массовая доля этилового спирта – ГОСТ 25555.2, массовая доля минеральных примесей – ГОСТ 25555.3, массовая концентрация оксиметилфурфурола – ГОСТ 29032; массовая доля токсичных элементов: ртуть – ГОСТ 26927, мышьяк – ГОСТ 26930, свинец, кадмий – ГОСТ Р 51301; микотоксин патулин – ГОСТ 28396; стронций-90 и цезий-137 – МУК 2.6.1.1194; остаточные количества пестицидов – ГОСТ 30349; отбор проб на микробиологический анализ – ГОСТ 26668, подготовка проб – ГОСТ 26669, культивирование микроорганизмов – ГОСТ 26670. Определение безопасности соков фруктовых (промышленной стерильности) – ГОСТ 30425, а также современных физико-химических методов анализа. Полифенольный состав изучался по содержанию полифенолов по методу Folin-Ciocalteu (мг галловой кислоты/100 г (мг ГК/100г), флавоноидов (мг катехина/100г (мг К/100г), антоцианов (мг цианидин-3-гликозида/100г (мг ЦГ/100г); антиоксидантная активность определялась химическими (DPPH, восстанавливающей силы, FRAP, фосфомолибдатный метод, хелирующей активности) и биохимическими методами (на модели с линолиевой кислотой: тиоцианатным (FTC) и тиобарбитуровым (TBARS), на модели -каротин-линолиевая кислота).
Повторность опытов 3-хкратная. Экспериментальные данные были статистически обработаны с помощью программы MS Excel. Схема проведения эксперимента приведена на рисунке 1.
Во второй главе представлены результаты исследований содержания полифенолов и антиоксидантной активности плодового и ягодного сырья и получаемых из них концентрированных соков.
СХЕМА ЭКСПЕРИМЕНТА
Рисунок 1 – Схема проведения эксперимента
Плоды и ягоды являются источниками полифенольных соединений, в большей или меньшей степени проявляющими свои антиоксидантные свойства. Поэтому общее содержание полифенолов в целом характеризует антиоксидантную активность плодово-ягодной продукции. Установлено, что помологический сорт яблок является одним из основных факторов, влияющих на содержание полифенолов и антиоксидантную активность, как свежих плодов, так и полученных из них соков прямого отжима.
Наибольшим общим содержанием полифенольных веществ в плодах характеризуется сорт Жигулевское (736 мг галловой кислоты/100г), наименьшим – сорт Мантет (256 мг галловой кислоты/100г). Более высокое содержание полифенолов отмечено в соках прямого отжима сортов осеннего и зимнего созревания, однако их содержание в яблочном концентрированном соке из летних сортов выше, чем в концентрированном соке из осенних, что также свидетельствует о сортовых особенностях превращения полифенольных соединений в процессе производства концентрированного сока (табл. 1).
Рис. 2 – Сравнение антиоксидантной активности яблок, полученных из них соков прямого отжима и концентрированных соков по результатам различных методов
Таблица 1 – Содержание полифенолов и антиоксидантная активность яблок и концентрированных соков по результатам различных методов анализа
| Сорт и вид продукции | Общее содер-жание полифенолов (мг ГК/100 г ИС) | Общее содержание флавоноидов (мг К/100 г ИС) | DPPH | Восстанав-ливающая сила при концентрации 100 мг/мл | FRAP значение, ммоль Fe2+/1 кг ИС | Фосфо-молибдатный метод, моль АС/г ИС | Хелирующая активность при концент-рации 500 мг/мл, % | На модели с ЛК, % ингибирования окисления ЛК | На модели -каротин-ЛК, % ингибиро-вания окисления ЛК | |||
| EC50, мг/мл | C50, мин | FTC | TBARS | |||||||||
| Спартак плоды | 704 | 200 | 67 | 8 | 1,42 | 4,1 | 193,1 | 41,3 | 9,7 | 83,6 | 69,4 | |
| Спартак сок ПО | 381 | 173 | 150 | 30 | 1,2 | 3,4 | 249,8 | 33,3 | 6,8 | 64,4 | 33,3 | |
| Конфетное плоды | 304 | 81 | 75 | 6 | 1,12 | 9,1 | 272,5 | 47,3 | 10,7 | 76,6 | 65,3 | |
| Конфетное сок ПО | 176 | 62 | 410 | - | 1,1 | 2,7 | 261,2 | 29,8 | 6,9 | 59,2 | 58,8 | |
| Жигулевское сок ПО | 550 | 148 | 200 | 45 | 1,33 | 8,3 | 204,4 | 59,7 | 8,7 | 71,4 | 53,2 | |
| Куйбышевское сок ПО | 456 | 157 | 185 | - | 3,32 | 8,1 | 227,1 | 47,6 | 19,8 | 69,3 | 46,8 | |
| Мальт багаевский сок ПО | 288 | 48 | 85 | 10 | 2,57 | 11,9 | 306,6 | 38,8 | 4,3 | 53,1 | 50,0 | |
| Мантет сок ПО | 213 | 80 | 105 | 4 | 0,6 | 9,0 | 215,8 | 28,8 | 2,9 | 53,9 | 66,7 | |
| Концентрированный сок из осенних яблок | 448 | 111 | 20 | 8 | 5,66 | 11,5 | 1010,7 | 79,8 | 51,8 | 79,4 | 74,3 | |
| Концентрированный сок из летних яблок | 576 | 92 | 35 | 3 | 1,73 | 9,1 | 1078,8 | 95 | 15,7 | 78,7 | 38,8 | |
АС – аскорбиновой кислоты, ГК – галловой кислоты, ИС – исходного сырья, К – катехина, ЛК – линолиевая кислота, ПО- прямого отжима
В зависимости от сорта при прессовании в сок прямого отжима переходит от 54 до 83 % полифенольных соединений свежих плодов.
Значения антиоксидантной активности яблок и сока прямого отжима по данным ряда методов, наиболее распространенных в странах ЕС, значительно различаются (табл. 1, рис. 2). Очевидно, это связано с тем, что количество и строение полифенолов, участвующих в антиокислительных реакциях, различно и в зависимости от механизма их действия одним методом определяется более полно, другим – более избирательно. Яблочные концентрированные соки пракически по всем методам характеризуются самой высокой активностью, что объясняется увеличением количества флавоноидов, как основных веществ ответственных за антиоксидантную активность, в результате процессов, протекающих в соке при нагревании.
Все методы подтверждают (на примере сортов Конфетное, Спартак), что антиоксидантная активность свежих плодов выше, чем соков прямого отжима.
Ягодные концентрированные соки в целом характеризуются высоким содержанием полифенольных веществ, которое уменьшается в ряду: черничный > черносмородиновый > ежевичный > земляничный > вишневый > брусничный > клюквенный > виноградный > малиновый (табл. 2).
Однако по содержанию флавоноидов они распределяются иначе: черничный > брусничный > клюквенный > ежевичный > вишневый > земляничный > черносмородиновый > виноградный > малиновый.
По содержанию антоцианов изученные ягодные концентрированные соки располагаются в ряду: черничный > виноградный > ежевичный > клюквенный > вишневый > черносмородиновый > земляничный > брусничный (табл. 2).
Богатым источником полифенолов является яблочное концентрированное пюре, которое по их содержанию превосходит абрикосовое в 1,5, а персиковое в 2 раза, что делает его использование при производстве соков и напитков перспективным с точки зрения повышения антиоксидантного действия продуктов.
Таблица 2 – Содержание полифенолов и антиоксидантная активность концентрированных соков и пюре по результатам различных методов анализа
| Наименование сырья | Общее содержание полифенолов (мг ГК/100 г ИС) | Общее содер-жаниефлаво-ноидов (мг К/100 г ИС) | Общее содержаниеанто-цианов (мг ЦГ/100 г ИС) | DPPH | Восстанавливающая сила при концентрации 100 мг/мл | FRAP значение, ммольFe2+/1 кг ИС | Фосфомолибдатный метод, моль АС/г ИС | Хелирующая активность при концентрации 500 мг/мл, % | На модели с ЛК, % ингибирования окисления ЛК | На модели -каротин-ЛК, % ингибирования окисления ЛК | ||
| EC50, мг/мл | C50, мин | FTC | TBARS | |||||||||
| Концентрированные соки | ||||||||||||
| Черничный | 1118 | 350 | 71,8 | 8,0 | 3,0 | 3,2 | 11,0 | 806,3 | 95,5 | 47,9 | 72,8 | 89,5 |
| Брусничный | 742 | 318 | 6,2 | 9,5 | 18,0 | 3,41 | 6,3 | 675,7 | 59,1 | 51,3 | 78,5 | 84,6 |
| Клюквенный | 736 | 263 | 17,7 | 9,5 | 15,0 | 2,9 | 6,7 | 692,7 | 69,3 | 51,4 | 92,2 | 89,0 |
| Ежевичный | 896 | 230 | 17,7 | 6,5 | 13,0 | 3,72 | 7,0 | 880,1 | 78,3 | 48,5 | 85,5 | 77,0 |
| Вишневый | 762 | 185 | 16,9 | 8,0 | 7,0 | 3,08 | 5,1 | 567,8 | 58,7 | 31,1 | 96,2 | 84,0 |
| Земляничный | 832 | 139 | 12,9 | 14,0 | - | 2,44 | 5,9 | 681,4 | 42,1 | 53,7 | 92,2 | 85,7 |
| Черносмородиновый | 912 | 134 | 11,7 | 7,0 | 8,0 | 4,45 | 5,4 | 488,3 | 57,5 | 50,3 | 76,2 | 86,0 |
| Виноградный | 570 | 75 | 44,3 | 33,0 | - | 1,98 | 9,1 | 539,4 | 43,1 | 48,6 | 97,7 | 57,0 |
| Малиновый | 138 | 10 | - | 640,0 | - | 0,48 | 0,9 | 482,6 | 35,0 | 52,6 | 84,9 | 74,8 |
| Концентрированное пюре | ||||||||||||
| Яблочное | 544 | 155 | - | 32,5 | 3,0 | 1,16 | 18,0 | 550,8 | 22,7 | 31,1 | 60,0 | 26,5 |
| Персиковое | 200 | 30 | - | 180,0 | - | 0,85 | 2,3 | 312,3 | 25,8 | 17,9 | 76,0 | 7,6 |
| Абрикосовое | 314 | 79 | - | 50,0 | 8,0 | 0,68 | 6,5 | 352,0 | 60,9 | 16,8 | 84,8 | 15,9 |
| Апельсиновые концентрированные соки, изготовленные по технологии | ||||||||||||
| WESOS | 960 | 64 | - | 33,0 | 9,0 | 1,29 | 10,8 | 1391,1 | 41,3 | 26,1 | 92,4 | 40,5 |
| Асептика | 352 | 20 | - | 60,0 | - | 0,7 | 4,9 | 885,8 | 12,4 | 12,2 | 78,5 | 37,5 |
| Вымораживания | 480 | 30 | - | 45,0 | 15,0 | 0,73 | 10,3 | 528,1 | 26,5 | 15,9 | 88,4 | 20,1 |
ГК – галловой кислоты, ИС – исходного сырья, К – катехина, ЛК – линолиевая кислота, ЦГ – цианидин-3-гликозида
На сохранность полифенолов в апельсиновых концентрированных соках большое влияние оказывает технология производства. Так, апельсиновый концентрированный сок WESOS получен по технологии, включающей обогащение сока экстрактивными веществами кожуры апельсинов, и содержит самое высокое количество полифенолов. Апельсиновый концентрированный сок, полученный по технологии вымораживания, содержит значительно больше полифенолов, чем концентрированный сок, произведенный по технологии асептического консервирования, основанной на нагревании продукта до высоких температур.
Проведенные исследования концентрированных соков и пюре по содержанию в них полифенолов показали, что самым высоким их содержанием среди ягодных концентрированных соков отличается черничный, среди пюре – яблочное, среди апельсиновых концентрированных соков – сок, полученный по технологии WESOS.
Рис. 3 - Сравнение антиоксидантной активности ягодных концентрированных соков по результатам различных методов
Результаты исследований антиоксидантной активности изучавшихся полуфабрикатов приведены в таблице 2. Как и в случае с яблоками и полученными из них концентратами, антиоксидантная активность полуфабрикатов не имеет единообразия (рис. 3). Очевидно, это также обусловлено влиянием видовых и сортовых особенностей, а также технологии производства, на количественный и качественный состав полифенолов и механизм действия антиоксидантов (предотвращение инициирования цепи; блокирование катализа переходных ионов; разрушение пероксидов; улавливание свободных радикалов и др.).
Так же во второй главе описано сравнение методов определения антиоксидантной активности и выбор оптимального. Проведенный нами сравнительный анализ ряда методов определения антиоксидантной активности показал, что все они могут использоваться в производственных условиях. По нашему мнению, в таком случае выбор метода зависит от его преимуществ перед другими по быстроте, удобству исполнения и экономическим показателям (табл. 3).
Таблица 3 – Характеристика методов определения АОА
| Метод | Продолжительность исполнения (мин) | Удобство исполнения* | Стоимость реагентов (руб) | Точность измерения | ||
| DPPH-метод | EC50 | 45 | + | 300 | ± 0,3 | |
| C50 | 160 | - (трудозатратный) | 550 | ± 0,5 | ||
| Восстанав-ливающая сила | 60 | - (трудоемкость исполнения) | 180 | ± 0,05 | ||
| FRAP | 30 | - (едкий запах аммиачного буфера) | 550 | ± 0,5 | ||
| Фосфо-молибдатный | 225 (калибровочная кривая) | - (трудозатратный, так как необходимо выдерживать на водяной бане в течение 90 мин с последующим охлаждением при комнатной температуре) | 430 | ± 0,5 | ||
| Хелирующая активность | 30 | + | 560 | ± 0,1 | ||
| На модели с ЛК | FTC | 7260 | - (длительность и трудоемкость исполнения) | 420 | ± 0,1 | |
| TBARS | 7230 | - (длительность и трудоемкость исполнения) | 510 | ± 0,5 | ||
| На модели -каротин-ЛК | 300 | - (длительность и трудоемкость исполнения, требуется большое количество специальной химической посуды) | 390 | ± 0,5 | ||
* + удовлетворяет по всем параметрам; - трудности в исполнении
Исходя из данных таблицы 3, в качестве оптимальных методов определения антиоксидантной активности в производственных условиях могут быть рекомендованы DPPH-метод (EС50) и метод хелирующей активности ввиду относительно недорогой стоимости используемых реактивов, быстроты, легкости исполнения и точности получаемых результатов.
В третьей главе приведены рецептуры восстановленных соков с повышенным антиоксидантным действием и результаты исследования влияния технологических операций на антиоксидантную активность. В рецептуру восстановленных апельсиновых, яблочно-ягодных, яблочно-ягодных с мякотью соков «Улыбка» с повышенным антиоксидантным действием были включены полуфабрикаты, характеризующиеся наибольшим содержанием полифенолов и антиоксидантной активностью. На основании проведенных дегустационных заседаний с учетом данных органолептической оценки экспериментальных образцов были утверждены рецептуры соков «Улыбка» (табл. 4).
Таблица 4 – Рецептура восстановленных фруктовых соков с повышенным антиоксидантным действием «Улыбка»
| Наименование ингредиента | Количество на 1000 л сока, кг |
| Апельсиновый сок | |
| 1. Сок апельсиновый WESOS (концентрированный) | 167 |
| 2. Сок апельсиновый, полученный по технологии вымораживания (концентрированный) | 77 |
| 3. Вода | 756 |
| Яблочно-ягодные соки | |
| 1. Сок ягодный концентрированный (черничный, черно-смородиновый, ежевичный) | 168 |
| 2. Сок яблочный концентрированный | 60 |
| 3. Вода | 772 |
| Яблочно-ягодные соки с мякотью | |
| 1. Сок ягодный концентрированный (вишневый, клюквенный, брусничный) | 162 |
| 2. Сок яблочный концентрированный | 40 |
| 3. Пюре яблочное | 50 |
| 4. Вода | 748 |
Содержание полифенолов и антиоксидантная активность в опытных образцах и в соках популярных торговых марок представлено в таблице 5.
Таблица 5 – Содержание полифенолов и антиоксидантная активность восстановленных фруктовых соков с повышенным антиоксидантным действием «Улыбка» и соков популярных торговых марок
| Наименование сока | Содержание полифенолов | Антиоксидантная активность по методам: | ||||
| Общее, мг ГК/100 г | Флавоноидов, | Анто-цианов, | DPPH EC50, мг/мл | FRAP, ммоль Fe2+/1 кг сока | -каротин-линолиевая к-та, % | |
| мг К/100 г | МгЦГ/ 100г | |||||
| Апельсиновый | ||||||
| Улыбка | 432 | 63 | - | 26 | 7,5 | 70,3 |
| Rich | 288 | 36 | - | 29 | 5,7 | 21,0 |
| Тонус | 277 | 21,0 | - | 34 | 6,5 | 7,7 |
| Золотая Русь | 256 | 5,7 | - | 76 | 6,8 | 2,7 |
| Яблочно-ягодные | ||||||
| Яблочно-черничный «Улыбка | 576 | 220 | 45,1 | 13 | 8,9 | 95,1 |
| Яблочно-ежевичный «Улыбка» | 512 | 211 | 22,7 | 31 | 7,8 | 86,4 |
| Яблочно-черносмородиновый «Улыбка | 456 | 135 | 15,0 | 65 | 6,7 | 80,1 |
| Яблочно-черничный «Бабушкино Лукошко | 286 | 42 | 25,2 | 34 | 6,6 | 78,5 |
| Нектар из яблок, винограда, черноплодной рябины «Фруктовый сад» | 187 | 11 | 10,4 | 83 | 1,9 | 4,5 |
| Яблочный «J-7» | 170 | 14 | - | 98 | 4,0 | 1,3 |
| Яблочно-ягодные соки с мякотью | ||||||
| Яблочно-брусничный с мякотью «Улыбка» | 536 | 61 | 5,3 | 26 | 5,8 | 62,9 |
| Яблочно-вишневый с мякотью «Улыбка» | 520 | 39 | 9,2 | 50 | 7,4 | 44,6 |
| Яблочно-клюквенный с мякотью «Улыбка» | 464 | 34 | 4,7 | 21 | 6,2 | 71,5 |
| Яблочный с мякотью «Я» | 227 | 52 | - | 86 | 5,3 | 19,1 |
| Яблоко-клюква «Бабушкино Лукошко» | 211 | 32 | 3,3 | 103 | 4,9 | 75,5 |
| Яблоко-вишня «Сады Придонья» | 208 | 25 | 7,8 | 82 | 6,7 | 20,7 |
Как следует из таблицы 5, и по содержанию полифенолов, и по значению антиоксидантного действия соки «Улыбка» превосходят контрольные образцы соков известных торговых марок.
В связи с тем, что при изготовлении соков их подвергают пастеризации или стерилизации, исследованы данные по оценке влияния режимов тепловой обработки на содержание полифенолов и антиоксидантный потенциал на примере яблочно-черничного сока «Улыбка» (таблица 6).
Таблица 6 – Влияние режимов тепловой обработки на содержание полифенолов и антиоксидантную активность яблочно-черничного сока «Улыбка»
| Режим тепловой обработки | Содержание полифенолов | Антиоксидантная активность по методу: | ||||
| Температура, °С | Время, сек. | Общее, мг ГК/100 г | Флавоноиды, мг К/100 г | Антоцианы, мг ЦГ /100 г | FRAP, ммоль Fe2+/1 кг | DPPH, EC50, мг/мл |
| Не обработанный | 621 | 242 | 52,3 | 15,9 | 11 | |
| 95 | 15 | 576 | 220 | 45,1 | 8,9 | 13 |
| 95 | 30 | 502 | 201 | 38,4 | 5,2 | 15 |
| 122 | 15 | 352 | 188 | 31,7 | 1,4 | 16 |
Результаты исследований показали, что тепловая обработка разрушает часть полифенолов и снижает антиоксидантное действие. По данным проведенных исследований оптимальным режимом тепловой обработки является обработка сока при 95°С в течение 15 сек.
В главе четвертой приводятся результаты оценки потребительских свойств восстановленных соков «Улыбка». Исследование органолептических, физико-химических и микробиологических показателей (отсутствуют неспорообразующие микроорганизмы, плесневые грибы, дрожжи, молочнокислые, спорообразующие термофильные аэробные и факультативно-анаэробные микроорганизмы) соков «Улыбка» подтвердило их соответствие требованиям «Технического регламента на соковую продукцию из фруктов и овощей» (Федеральный закон от 27.10.2008 № 178-ФЗ) и техническим условиям ТУ 9163-001-11013684-09 «Соки фруктовые купажированные». По органолептическим показателям свежевыработанная продукция получила высокие баллы (табл. 7). Наибольший средний балл получили соки «Улыбка»: апельсиновый и яблочно-вишневый с мякотью. Более низкими баллами были отмечены яблочно-ежевичный и яблочно-клюквенный с мякотью, аромат которых хотя и натуральный, но не достаточно выраженный по мнению членов дегустационной комиссии.
Таблица 7 – Дегустационная оценка восстановленных соков «Улыбка»
| Вкус сока «Улыбка» | Характеристика показателя | Средний балл | |||
| Внешний вид и консистенция | Цвет | Запах | Вкус | ||
| Апельсиновый | 5,0 | 5,0 | 4,9 | 5,0 | 5,0 |
| Яблочно-черничный | 4,9 | 4,9 | 4,7 | 5,0 | 4,9±0,1 |
| Яблочно-черносмородиновый | 4,8 | 4,9 | 4,7 | 4,8 | 4,8±0,2 |
| Яблочно-ежевичный | 4,7 | 4,7 | 4,5 | 4,9 | 4,7±0,3 |
| Яблочно-вишневый с мякотью | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 |
| Яблочно-клюквенный с мякотью | 4,7 | 4,9 | 4,5 | 4,7 | 4,7±0,2 |
| Яблочно-брусничный с мякотью | 4,7 | 4,9 | 4,7 | 4,9 | 4,7±0,2 |
В главе пятой приводится обоснование экономической целесообразности производства соков с повышенным антиоксидантным действием «Улыбка». При расчете экономической эффективности использованы данные экономического отдела ООО Фирма «Нектар» (табл. 8).
Таблица 8 – Рентабельность выпуска соков «Улыбка» (1000 л)
| Наименование сока ТМ «Улыбка» | Уровень рентабельности, % | Производственная себестоимость, руб | Прибыль, руб | Отпускная цена 1000 л сока, руб |
| Апельсиновый | 15 | 23538 | 3530,7 | 31941,1 |
| Яблочно-черничный | 15 | 143366 | 21504,9 | 194547,7 |
| Яблочно-черно-смородиновый | 15 | 67766 | 10164,9 | 91958,46 |
| Яблочно-ежевичный | 15 | 92966 | 13944,9 | 126154,86 |
| Яблочно-вишневый с мякотью | 15 | 40904 | 6135,6 | 55506,73 |
| Яблочно-клюквенный с мякотью | 15 | 91934 | 13790,1 | 124754,44 |
| Яблочно-ежевичный с мякотью | 15 | 88694 | 13304,1 | 120357,76 |
Сравнение отпускных цен за единицу продукции разработанных соков «Улыбка» и соков известных торговых марок показало, что отпускная цена 1 литра сока апельсинового «Улыбка», является значительно ниже (32 рубля), по сравнению с соком марок «Золотая Русь» (40рублей), «Тонус» (45 рублей), «Rich» (70 рублей).
Относительно высокие отпускные цены яблочно-ягодных соков и соков с мякотью «Улыбка» связаны со стоимостью ягодных концентрированных соков. Однако, приравняв объемы с объемами аналогичных соков, реализуемых в торговой сети, например, «Бабушкино лукошко» (0,2 л – 39 рублей, 1 л – 195 рублей), цены окажутся конкурентными на рынке.
Цена ягодных соков значительно снизится при переходе на самостоятельное выращивание и сбор ягод с последующей их переработкой и заготовкой необходимых концентрированных соков и пюре предприятием ООО «Кошелевский посад».
6 Выводы
1. Установлено, что помологический сорт яблок является одним из основных факторов, влияющих на содержание полифенольных веществ и антиоксидантную активность как свежих плодов, так и полученных из них соков прямого отжима. Наибольшим общим содержанием полифенольных веществ в плодах характеризуется сорт Жигулевское (736 мг галловой кислоты/100г), наименьшим – сорт Мантет (256 мг галловой кислоты/100г). Более высокое общее содержание полифенолов отмечено в соках прямого отжима сортов осеннего и зимнего сроков созревания, однако их содержание в яблочном концентрированном соке из яблок летних сортов значительно выше, чем в концентрированном соке из яблок осенних сортов, что также свидетельствует о сортовых особенностях превращения полифенольных соединений в процессе производства концентрированного сока;
2. Общее содержание полифенолов в полуфабрикатах производства соковой продукции зависит как от видовой принадлежности исходного сырья, так и технологической обработки. Наибольшим содержанием полифенольных веществ характеризуются ягодные концентрированные соки (от 1118 мг галловой кислоты/100 г в черничном до 570 мг галловой кислоты/100 г в виноградном), яблочное пюре (544 мг галловой кислоты/100 г) и апельсиновый концентрированный сок, произведенный по технологии WESOS (960 мг галловой кислоты/100 г).
3. Подтверждена зависимость антиоксидантной активности плодового сырья и полуфабрикатов производства соковой продукции от содержания в них полифенолов.
4. Проведенный сравнительный анализ разных методов определения антиоксидантной активности показал, что все они могут использоваться в работе, но оптимальными для работы являются DPPH-метод (EС50) и метод хелирующей активности, характеризующиеся относительно недорогой стоимостью используемых реактивов, быстротой, легкостью исполнения и точностью получаемых результатов;
5. Разработан ассортимент, исследованы товарные свойства восстановленных фруктовых соков «Улыбка» с повышенным антиоксидантным действием;
6. На основе результатов исследования полифенолов и антиоксидантной активности оптимизирован режим тепловой обработки восстановленных фруктовых соков «Улыбка» для сохранения их антиоксидантных свойств – нагрев до 95°С и выдержка 15 сек.
7. Отпускные цены (рублей за 1 л): апельсинового (32,0) сока «Улыбка» – значительно ниже известных торговых марок; яблочно-ягодных (яблочно-черничный (194,5), яблочно-черно-смородиновый (91,9), яблочно-ежевичный (126,2)) соков и яблочно-ягодных соков с мякотью (яблочно-вишневый (55,5), яблочно-клюквенный (124,8), яблочно-брусничный (120,4)) «Улыбка» - относительно высоки, но конкурентны на рынке.
8. Для промышленного изготовления восстановленных фруктовых соков «Улыбка» с повышенным антиоксидантным действием внесены изменения № 1 в технические условия предприятия ООО Фирма «Нектар» ТУ 9163-001-11013684-09, ТИ 9163-002-11013684-09 «Соки фруктовые».
Список основных работ, опубликованных по теме диссертации
По теме диссертации опубликовано 55 печатных работ, в том числе 14
в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:
1. Макарова, Н.В. Новые тенденции в производстве сокосодержащих напитков /Н.В. Макарова, А.В. Зимичев, А.В. Зюзина, Т.В Лугова //Известия ВУЗов. Пищевая технология. - 2008. - № 5-6. – С. 5 – 8;
2. Зюзина, А.В. Напитки на основе яблочного сока / А.В. Зюзина, Н.В. Макарова //Известия ВУЗов. Пищевая технология. - 2009. - № 4. – С. 5 – 7;
3. Макарова, Н.В. Антиоксидантная активность цитрусовых плодов/ Н.В.Макарова, А.В. Зюзина, Ю.И. Мирошкина //Известия ВУЗов. Пищевая технология. - 2010. - № 1. – С. 5 – 8;
4. Зюзина, А.В. Оценка антиокислительных свойств полуфабрикатов производства соков / А.В. Зюзина, Н.В. Макарова //Пиво и напитки. – 2010. - № 5. – С. 54 – 55;
5. Зюзина, А.В. Антиокислительное действие ягод /А.В. Зюзина, Н.В. Макарова //Известия ВУЗов. Пищевая технология. - 2010. - № 2-3. – С. 8 – 10;
6. Макарова, Н.В. Антиоксидантная активность яблок различных сортов /Н.В. Макарова, А.В. Зюзина // Известия ВУЗов. Пищевая технология. - 2010. - № 4. – С. 31 – 33;
7. Зюзина, А.В. Определение антиокислительной активности полуфабрикатов для производства соков /А.В. Зюзина, Н.В. Макарова //Пиво и напитки. - 2011. - № 1. – С. 20 – 21;
8. Макарова, Н.В. Содержание флавоноидов и антиоксидантная активность яблок /Н.В. Макарова, А.В. Зюзина // Известия ВУЗов. Пищевая технология. - 2011. - № 2-3. – С. 21 – 22;
9. Макарова, Н.В. Антиокислительные свойства косточковых плодов /Н.В. Макарова, А.В. Зюзина //Известия ВУЗов. Пищевая технология. - 2011. - № 2-3. – С. 13 – 15;
10. Зюзина, А.В. Исследование антиоксидантной активности полуфабрикатов производства соков методами FRAP и FIC /А.В. Зюзина, Н.В. Макарова //Пиво и напитки. - 2011. - № 3. – С. 56 – 58;
11. Зюзина, А.В. Разработка рецептур апельсиновых соков с направленным антиоксидантным действием /А.В. Зюзина, Н.В. Макарова // Пиво и напитки. - 2011. - № 4. – С. 28 – 30;
12. Макарова, Н.В. Сравнительная характеристика химического состава и антиоксидантной активности яблок различных сортов/ Н.В. Макарова, А.В. Зюзина // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2011. - № 5. – С. 32 – 35;
13. Макарова, Н.В. Антиоксидантные свойства яблочно-ягодных соков с мякотью /Н.В. Макарова, А.В. Зюзина // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2011. - № 6. – С. 36 – 38;
- Макарова, Н.В. Влияние параметров пастеризации на антиоксидантную активность яблочно-черничного сока /Н.В. Макарова, А.В. Зюзина // Пиво и напитки. - 2011. - № 5. – С. 26 – 28;
