Krasnoyarsk, Krasnoyarsk, Russian Federation
Krasnoyarsk, Krasnoyarsk, Russian Federation
VAK Russia 4.1.2
VAK Russia 4.1.3
VAK Russia 4.1.4
VAK Russia 4.1.5
VAK Russia 4.2.1
VAK Russia 4.2.2
VAK Russia 4.2.3
VAK Russia 4.2.4
VAK Russia 4.2.5
VAK Russia 4.3.3
VAK Russia 4.3.5
UDC 635.7
UDC 543.4
UDC 663.86
The aim of the study is to use the extract of the medicinal plant Sagan-Daylya to create a specialized soft drink. Objectives: study of the chemical composition of the extractive substances of the aboveground part of the Sagan-Daylya plant; development of the ingredient composition of the recipe for a soft drink and a technological scheme for its production; spectrophotometric study of the antioxidant properties of the drink; determination of organoleptic, physicochemical indicators and microbiological indicators regulated by GOST 28188-2014 Non-alcoholic beverages. General specifications and TR CU 021/2011. The materials of the study were: dried leaves and small lignified stems of the Sagan-Daylya plant, collected in Yakutia (Neryungri District, Western Yangi ridge) in August 2022; aqueous extracts of the plant; the developed soft drink. The data on the total content of extractive substances in the aqueous extract of Sagan-Daylya (21.03 wt.%) were obtained, the composition of which is represented by soluble carbohydrates ((8.25 ± 0.41) wt.%), tannins (6.80 ± 0.30), phenolic compounds (3.26 ± 0.16) and flavonoids ((2.02 ± 0.10) wt.%). The ingredient composition of the recipe for a non-alcoholic tonic drink is represented by an aqueous extract of Sagan-Daylya, infusions of orange peel and cinnamon, citric acid, sugar and CO2. The organoleptic, physicochemical and microbiological indicators of the drink product corresponded to the standardized values of GOST and TR TS. The conducted tasting assessment on a 10-point scale according to the criteria of appearance, color, aroma and taste had good indicators – from 8 to 10 points for each criterion. Data on the high antioxidant activity of the drink were obtained. A technological scheme for its production was proposed. The presence of useful and physiologically significant compounds with registered pharmacological and antioxidant activity allow us to classify the developed soft drink based on the Sagan-Daylya extract as a specialized drinking product.
Sagan-Daylya (Rhododendron Adamsii), Rhododendron Adamsii extract, chemical composition of Rhododendron Adamsii extractive substances, specialized soft drink, soft drink recipe, soft drink production technology
Введение. Поиск нового растительного сырья, обладающего фармакологическими свойствами, остается актуальным направлением для создания безалкогольной продукции, в т. ч. лечебно-профилактического назначения [1–3]. Лекарственное растение/кустарник Саган-Дайля или рододендрон Адамса (Rhododendron Аdamsii) имеет ареалы распространения на Дальнем востоке и Восточной Сибири, в частности в Якутии. Населяющие данные территории этносы (буряты, эвенки, якуты, тувинцы) издавна заваривали чай из Саган-Дайля, обладающий стимулирующим, тонизирующим и антимикробным действием [4, 5]. Ценные целебные и адаптогенные свойства растения все больше привлекают внимание ученых [6–8]. В составе надземных частей растения (листья, цветы, стебли) обнаружено более 170 метаболитов и устойчивых соединений, обладающих выраженной биологической активностью [7]. В эфирном масле Саган-Дайля доминирующими компонентами являются неролидол, фарнезен, 4-фенил-2-бутанон и аромадендрен [8]. Присутствующее в составе Саган-Дайля биологически активное вещество – инозитол, не являясь алколоидом, отвечает за выделение гормонов счастья – дофамина и серотонина, снимающих тревожные и депрессивные состояния [8]. Однако вследствие очень большого содержания БАВ настои и экстракты Саган-Дайля следует употреблять с осторожностью людям с легковозбудимой нервной системой, а детям до 18 лет, беременным и кормящим женщинам лучше вообще от них отказаться.
Тем не менее экстракты такого ценного лекарственного сырья могут быть использованы для создания специализированного безалкогольного питьевого продукта. Согласно терминологии ГОСТ 28188-2014 «Напитки безалкогольные. Общие технические условия», к категории специализированного безалкогольного напитка относят питьевые продукты с преобладанием экстрактов, концентратов, настоев, композиций растительного сырья, содержащие компоненты лечебного или лечебно-профилактического действия.
Цель исследования – применение экстракта лекарственного растения Саган-Дайля для создания специализированного безалкогольного напитка.
Задачи: изучение химического состава экстрактивных веществ надземной части растения Саган-Дайля; разработка ингредиентного состава рецептуры безалкогольного питьевого продукта и технологической схемы его производства; спектрофотометрическое исследование антиоксидантных свойств напитка; определение органолептических, физико-химических показателей и микробиологических показателей, регламентированных ГОСТ 28188-20014 «Напитки безалкогольные. Общие технические условия» и ТР ТС 021/2011.
Материалы и методы. Материалами исследования являлись: высушенные листья и мелкие одревесневшие стебли растения Саган-Дайля, собранного в Якутии (Нерюнгринский район, хребет Западные Янги) в августе 2022 г.; водные экстракты растения; разработанный безалкогольный напиток.
Исходные ингредиенты рецептуры напитка: водный экстракт Саган-Дайля, сахар, лимонная кислота, корица, цедра апельсина, вода. Цедру, корицу применяли в виде водных настоев: свежая цедра апельсина (влажность 95 %) – 1,39 г на 100 мл; корица – 0,15 г на 100 мл. Настои получали, заливая сырье кипящей водой и выдерживая в течение 1 ч. Водные экстракты Саган-Дайля получали настаиванием сырья при температуре 90–95 °С в течение 1 ч; гидромодуль 1 : 100 (1 г сухого сырья на 100 г воды).
Для исследования химического состава Саган-Дайля применяли традиционные методики количественного анализа [9, 10]; для изучения состава экстрактивных веществ водный экстракт Саган-Дайля получали с использованием аппарата Сокслета, модуль загрузки сырья 1 : 100 [9]. Химический состав экстракта изучали методом УФ- и видимой спектроскопии с применением спектрометра Shimadzu UV-1700. Также водный экстракт изучали с применением метода жидкостной хроматографии с использованием хроматографа «Милихром А-02», колонки Silasorb (SPH 5C18, 2 × 75 мм, dp = 5 мкм). В качестве элюентов применяли 0,01 % раствор муравьиной кислоты и ацетонитрил; скорость подачи подвижной фазы – 100 мкл/мин, градиент: 5–5,5 % за 30 мин, при длинах волн детектирования: 210 (опорная), 230, 240, 250, 260, 280, 300 нм. Объем анализируемой пробы – 5·10-6 л. Идентификацию осуществляли по соответствию времен удерживания с ГСО (государственными стандартными образцами) производства Sigma-Aldrich [11].
Спектрофотометрическая оценка антиоксидантной активности разработанного напитка проводилась с использованием радикала ДФПГ (2,2-дифенил-1-пикрилгидразила) на спектрометре Shimadzu UV-1700. Определяли величину поглощения раствора радикала при 517 нм до и после добавления к нему 50 мкл напитка в течение времени экспозиции 2, 5, 10, 15, 30 мин [11].
Микробиологические показатели разработанного напитка определяли в соответствии с ТР ТС 021/2011 [12]. Органолептическое и дегустационное оценивание питьевого продукта проводилось на кафедре технологии и организации общественного питания (ТООП ИТиСУ СФУ). Органолептические, дегустационные и физико-химические показатели разработанного напитка определяли на соответствие ГОСТ 6687.5-86 «Продукция безалкогольной промышленности. Методы определения органолептических показателей и объема продукции» [13] и ГОСТ 28188-2014 «Напитки безалкогольные. Общие технические условия» [14].
Результаты и их обсуждение. Экстракция сухого сырья (листьев и одревесневших стеблей) растения Саган-Дайля с исходной влажностью (8,00 ± 0,21) масс.% дистиллированной водой обеспечила переход в раствор (21,03 ± 1,05) масс.% водорастворимых веществ, содержание которых определено гравиметрически по убыли массы сырья после экстрагирования. Из них большая часть приходится на растворимые углеводы (в пересчете на глюкозу) – (8,25 ± 0,41) масс.%, дубильные вещества (катехины) – (6,8 ± 0,30) масс.%, фенольные соединения – (3,26 ± 0,16) масс.% и флавоноиды – (2,02 ± 0,10) масс.%.
Применение метода УФ- и видимой спектроскопии позволило определить классы экстрактивных веществ Саган-Дайля. Исследование электронного спектра водного экстракта растения не позволило выявить большое разнообразие классов полярных водорастворимых веществ, несмотря на их достаточно высокий процент перехода в раствор (21 масс.% в пересчете на сухое вещество) (рис. 1). Зарегистрировано присутствие простых фенолов (max при 202 нм) и флавоноидов (max при 280 нм). Широкая полоса поглощения при 320–400 нм также отражает присутствие в водном экстракте различных подклассов флавоноидов, что не противоречит [15].
Рис.1. Электронный спектр водного экстракта Саган-Дайля
Electronic spectrum of Sagan-Daylya aqueous extract
Очевидно, что идентификация присутствующих в водном экстракте дубильных веществ, растворимых углеводов, некоторых полярных кислот затруднена, так как они не дают хорошо регистрируемых полос поглощения, вследствие образования рассеивающих глобулярных полигидратных комплексов.
Применение высокоэффективной жидкостной хроматографии позволило обнаружить в экстрактах Саган-Дайля от 25 до 30 соединений: агликоны кверцетин, дигидрокверцетин и гликозид кверцетина рутин, а также кофейную, хлорогеновую и галловую кислоты, что не противоречит [11, 16].
Применение хромато-масс-спектрометрии позволило авторам работы [7] более детально идентифицировать в составе экстрактов Саган-Дайля различные классы химических соединений, проявляющих биологическую активность: углеводы (сахара, полисахариды и пищевые волокна), простые фенольные гликозиды, тритерпеновые гликозиды, флавоноиды, замещенные фенолы, органические кислоты, производные бензойной кислоты, гидроксициннаматы, дигидрохалконы, катехины и процианидины. Известно, что все вышеперечисленные классы веществ в общем виде рассматриваются как полифенолы, проявляющие восстановительные свойства и обеспечивающие высокую антиоксидантную активность экстрактов.
Таким образом, ценный химический состав растения Саган-Дайля, а также возможность экстрактивного извлечения биологически активных веществ мотивировали на разработку безалкогольного напитка на основе водного экстракта данного лекарственного сырья.
При разработке рецептуры безалкогольного питьевого продукта на основе водного экстракта Саган-Дайля для придания вкусо-ароматической симметрии в рецептуру в дополнение к водному экстракту исследуемого сырья вводили настои корицы и цедры цитрусовых культур (лимона или апельсина). Для гармонизации вкуса напитка в рецептуру добавляли сахар и лимонную кислоту.
Рецептура напитка на основе водного экстракта Саган-Дайля представлена в таблице 1.
Таблица 1
Рецептура безалкогольного напитка на основе экстракта Саган-Дайля (в расчете на 1 дал – 10 л)
Formulation of a soft drink based on Sagan-Daylya extract (per 1 dal – 10 liters)
|
Ингредиент |
Содержание ингредиента в готовом напитке |
Содержание сухих веществ в сырье |
|
|
масс.% |
г |
||
|
Очищенная вода, мл |
7800 |
– |
– |
|
Сахар, г |
510 |
99,0 |
504,9 |
|
Лимонная кислота, г |
35 |
92,0 |
32,2 |
|
Двуокись углерода, г |
25 |
– |
– |
|
Экстракт Саган-Дайля, мл |
1500 |
21,0 |
315,0 |
|
Настой свежей цедры апельсина, мл |
500 |
17,0 |
85,0 |
|
Настой корицы, мл |
200 |
9,2 |
18,4 |
|
Итого, мл |
10000 |
|
955,5 |
Примечание: Всего в 10 л готового напитка (ρ = 1,02 г/см3) сухих веществ – 955,5 г, или 9,37 %.
Органолептические показатели питьевого продукта приведены в таблице 2. Отмечено соответствие показателей напитка регламентируемым характеристикам ГОСТ 28188-2014. Проведенное дегустационное оценивание по 10-балльной шкале по критериям внешний вид, цвет, аромат и вкус отразило хорошие показатели – от 8 до 10 баллов по каждому критерию. Таким образом, данные органолептической и дегустационной экспертизы позволили выявить хорошие вкусо-ароматические свойства разработанного напитка.
Таблица 2
Органолептические показатели безалкогольного напитка на основе экстракта Саган-Дайля
Organoleptic characteristics of a soft drink based on Sagan-Daylya extract
|
Показатель |
Характеристика напитка на основе экстракта Саган-Дайля |
|
Внешний вид |
Прозрачная жидкость, без мутности, осадка и посторонних включений |
|
Цвет |
Золотисто-коричневый |
|
Аромат |
Специфичный, характерный для растения Саган-Дайля, апельсиновой цедры, корицы |
|
Вкус |
Кисло-сладкий, терпкий, насыщенный, характерный для данной композиции ингредиентов |
Определены физико-химические показатели разработанного безалкогольного напитка. Результаты показали удовлетворительное соответствие нормативным величинам ГОСТ 28188-2014 «Напитки безалкогольные. Общие технические условия» (табл. 3).
Таблица 3
Физико-химические показатели безалкогольного напитка на основе экстракта Саган-Дайля
Physico-chemical parameters of a soft drink based on Sagan-Daylya extract
|
Показатель |
Значение показателя |
|
|
ГОСТ 28188-2014 |
Напиток на основе экстракта Саган-Дайля |
|
|
Объемная доля этилового спирта, для напитков на растительном сырье, %, не более |
1,2 |
– |
|
Массовая доля двуокиси углерода для слабогазированных напитков, %, не менее |
0,20 |
0,25 |
|
Массовая доля сухих веществ, % |
В соответствии с рецептурой |
9,37 |
Разработанный питьевой продукт является низкокалорийным (20 ккал/100 г), так как содержание сахара и органических кислот составляет не более 5,0 г в 100 г напитка.
В таблице 4 представлены данные по изучению микробиологической безопасности безалкогольного напитка.
Таблица 4
Показатели микробиологической безопасности безалкогольного напитка
на основе экстракта Саган-Дайля
Indicators of microbiological safety of a soft drink based on Sagan-Daylya extract
|
Показатель |
Норматив |
Напиток на основе экстракта Саган-Дайля |
|
БГКП (колиформы), см3 |
Не допускаются |
Не зарегистрировано |
|
КМФАнМ, КОЕ/см3 |
Не более 30 |
Менее 3 |
|
Патогенные, в т. ч. сальмонеллы, г |
Не допускаются в 25 г продукта |
Не зарегистрировано |
Показано, что по микробиологическим показателям разработанный безалкогольный напиток соответствует ТР ТС 021/2011 [12].
Результаты спектрофотометрического исследования антиоксидантной активности разработанного напитка представлены на рисунке 2.
Рис. 2. Электронные спектры поглощения раствора ДФПГ
при добавлении напитка на основе экстракта Саган-Дайля
Electronic absorption spectra of a DPPG solution
when adding a drink based on Sagan-Daylya extract
Электронные спектры демонстрируют резкое снижение оптической плотности раствора модельного радикала – окислителя ДФПГ при добавлении напитка. Через 2 мин после добавления напитка происходит снижение величины поглощения раствора ДФПГ на 51 %; в течение последующих 30 мин содержание ДФПГ падает до 27 % от исходной величины. Это свидетельсвует о высокой антиоксидантной активности разработанного питьевого продукта, обусловленной присутствием соединений восстановительной природы, преимущественно полифенольной.
Предложена технологическая схема производства напитка на основе водного экстракта Саган-Дайля (рис. 3), которая может быть рекомендована к внедрению производителям аналогичной выпускаемой продукции.
Рис. 3. Технологическая схема производства безалкогольного напитка
на основе экстракта Саган-Дайля
Technological scheme for the production of a soft drink based on Sagan-Daylya extract
Схема отражает подготовительные стадии приготовления экстрактов и настоев исходных ингредиентов напитка, содержащих экстрактивные вещества, смешивание и введение других вкусовых ингредиентов и воды, фильтрования, газирования и завершающие стадии розлива, укупорки и фасовки продукта.
Таким образом, результаты исследования позволяют спрогнозировать хорошие перспективы продвижения и конкурентоспособности разработанного специализированного безалкогольного напитка на основе экстракта растения Саган-Дайля.
Заключение. С использованием традиционных методик и спектрофотометрии изучены классы экстрактивных веществ в составе надземной части растения Саган-Дайля. Показано, что его водный экстракт содержит большое количество экстрактивных веществ (21,03 масс.%), в составе которых присутствуют растворимые углеводы ((8,25 ± 0,41) масс.%), дубильные вещества ((6,80 ± 0,30) масс.%), фенольные соединения ((3,26 ± 0,16) масс.%), флавоноиды ((2,02 ± 0,10) масс.%).
На основе водного экстракта Саган-Дайля разработана рецептура безалкогольного напитка. Проведена оценка соответствия органолептических, физико-химических и микробиологических показателей разработанного напитка регламентируемым характеристикам ГОСТ 28188-2014 и ТР ТС 021/2011. Показано, что разработанный напиток проявляет высокие антиоксидантные свойства, изученные на модельной реакции восстановления радикала ДФПГ. Разработана технологическая схема производства питьевого продукта. Наличие в составе разработанного напитка полезных биологически активных веществ с высокой фармакологической и антиоксидантной активностью, хорошие органолептические, дегустационные, физико-химические и микробиологические показатели питьевого продукта на основе экстракта Саган-Дайля позволили его отнести к специализированным питьевым продуктам.
1. Analiz rynka bezalkogol'nyh napitkov v Rossii v 2019–2023 gg, prognoz na 2024–2028 gg. Available at: https://businesstat.ru/catalog/id7989 (Accessed: 13.05.2024). (In Russ.).
2. Velichko NA, Rygalova EA, Sharoglazova LP. et al. Development of a non-alcoholic drink based on artesian water and a freezed birch fungus (Inonotus obliquus) extract. Vestnik of KSAU. 2022;(4):140-146. (In Russ.). DOI:https://doi.org/10.36718/1819-4036-2022-4-140-146. EDN: https://elibrary.ru/CBXPYE.
3. Babij NV, Pomozova VA, Pekov DB. Development considerations for tonic beverages enhancing the body resistance. Tekhnika i tekhnologiya pishchevyh proizvodstv. 2016;41(20):13-20. (In Russ.). EDN: https://elibrary.ru/WCLBMV.
4. Kirillova VA. Farmakognosticheskij analiz syr'ya Rododendrona Adamsa (Rhododendron Adamsii) i ego ispol'zovanie v narodnoj medicine. Byull. med. internet-konferencii. 2015;5(vyp.5):814. (In Russ.). EDN: https://elibrary.ru/TUVASB.
5. Batorova SM, YAkovlev GP, Aseeva TA. Spravochnik lekarstvennyh rastenij tradicionnoj tibetskoj mediciny: spravochnoe izdanie. Novosibirsk: Nauka, 2013. 290 p. (In Russ.).
6. Razgonova M, et al. Comparative Analysis of Far East Sikhotinsky Rhododendron (Rh. sichotense) and East Siberian Rhododendron (Rh. Adamsii) Using Supercritical CO2-Extraction and HPLC-ESI-MS/MS Spectrometry. Molecules. 2020;25(17):3774. DOI: 10.3390.molecules25173774. EDN: https://elibrary.ru/POSJGZ.
7. Olennikov DN, Nikolaev VM, Chirikova NK. Sagan-Daylya Tea, A New “Old” Probable Adaptogenic Drug: Metabolic Characterization and Bioactivity Potentials of Rhododendron Adamsii Leaves. Antioxidants. 2021;(10):863. DOI:https://doi.org/10.3390/antiox10060863. EDN: https://elibrary.ru/IEKOSD.
8. Rogachev AD, Fomenko VV, Salnikova OI, et al. Comparative analysis of essential oil compositions from leaves and stems of Rhododendron Adamsii, R. aureum, and R. dauricum. Chem. Nat. Comp. 2006;42:426-430. DOI:https://doi.org/10.1007/s10600-006-0172-9. EDN: https://elibrary.ru/LJMNYP.
9. Naimushina LV, Zykova ID. Sovremennye metody issledovaniya svojstv prodovol'stvennogo syr'ya, pishchevyh makro- i mikroingredientov, tekhnologicheskih dobavok i pishchevoj produkcii: uchebnoe posobie. Krasnoyarsk: Sib. feder. un-t, 2023. 116 p. (In Russ.). EDN: https://elibrary.ru/BYWNCH.
10. Tutel'yan VA, Eller KI, editors. Metody analiza minornyh biologicheski aktivnyh veshchestv pishchi.. Moscow: Dinastiya, 2010. 180 p. (In Russ.).
11. Zykova ID, Naimushina LV, Efremov AA. Antiradical activity of water-alcohol extracts of Rhododendron adamsii r., growing in Yakutia. Himiya rastitel'nogo syr'ya. 2023;(4):317-323. (In Russ.). DOI:https://doi.org/10.14258/jcprm.20230412646. EDN: https://elibrary.ru/KORPJM.
12. TR TS 021/2011. Tekhnicheskij reglament o bezopasnosti pishchevoj produkcii. Moscow, 2011. 242 p.
13. GOST 6687.5-86. Produkciya bezalkogol'noj promyshlennosti. Metody opredeleniya organolepticheskih pokazatelej i ob"ema produkcii. Data aktualizacii: 01.01.2021. Moscow: Izd-vo standartov, 1986. 9 p. (In Russ.).
14. GOST 28188-2014. Napitki bezalkogol'nye. Obshchie tekhnicheskie usloviya. Moscow: Standartinform, 2019. 11 p. (In Russ.).
15. Karpova EA, Karakulov AV. Flavonoidy nekotoryh vidov Rhododendron L. Flory Sibiri i Dal'nego Vostoka. Himiya rastitel'nogo syr'ya. 2013;(2):119-126. (In Russ.). DOI:https://doi.org/10.14258/jcprm.1302119.
16. Zhavoronkova ME, Belousov MV, Fursa NS. VEZHKH-analiz fenol'nyh soedinenij list'ev rododendrona kavkazskogo. Vestnik Ural'skoj medicinskoj akademicheskoj nauki. 2011(3/1):58. (In Russ.).
17. Zhavoronkova ME, Aleksandrova MS, Fursa NS. Fenol'nyj kompleks rododendronov – odna iz substancij dlya sozdaniya lekarstvennogo sredstva. Vestnik Permskoj gos. farmac. akademii. 2010;(7):72-73. (In Russ.).
18. Oganesyanc LA, editor. Tekhnologiya bezalkogol'nyh napitkov. Saint-Petersburg: GIORD, 2012. 344 p. (In Russ.).
19. Zuev E.T. Funkcional'nye napitki: ih mesto v koncepcii zdorovogo pitaniya // Pischevaya promyshlennost'. 2004. № 7. S. 90–95.
20. Zuev E.T. Funkcional'nye napitki: ih mesto v koncepcii zdorovogo pitaniya. Pishchevaya promyshlennost'. 2004;(7):90-95. (In Russ.).
