с 01.01.2017 по настоящее время
Самара, Самарская область, Россия
Самара, Самарская область, Россия
Цель исследования – подбор степени измельчения для черного и зеленого чая, обеспечивающей наиболее высокие показатели содержания фенолов, флавоноидов, танинов, антирадикальной активности по методу DPPH и восстанавливающей силы по методу FRAP. Задачи исследования – получение сырья со степенью измельчения 0,5; 1,0; 1,6 мм; получение экстрактов черного и зеленого чая с использованием воды; определение фенольных веществ, флавоноидов, танинов, антирадикальной активности по методу DPPH, восстанавливающей силы по методу FRAP в экстрактах черного и зеленого чая со степенью измельчения 0,5; 1,0; 1,6 мм; определение степени измельчения, при использовании которой извлекается наибольшее количество антиоксидантных веществ. Объектами исследования выступали экстракты черного и зеленого чая, полученные с использованием одного вида растворителя – воды и тремя степенями измельчения: 0,5; 1,0; 1,6 мм. Определена степень измельчения листьев черного и зеленого чая, позволяющая максимально полно экстрагировать антиоксидантные вещества из черного и зеленого чая. Максимальное количество фенольных веществ (784 и 1324 мг (ГК)/100 г), флавоноидов (437 и 651 мг (К)/100 г), танинов (98,2 и 119,7 мг катехина/100 г) экстрагировалось из экстрактов черного и зеленого чая при измельчении 0,5 мм. Наибольший показатель восстанавливающей силы был у экстрактов черного и зеленого чая с измельчением 0,5 мм (14,27 и 13,96 ммоль Fe2+/кг). При измельчении 0,5 мм экстракты черного и зеленого чая проявляли наименьшую антирадикальную активность (Ec50 = 3,7 мг/см3 и Ec50 = 3,3 мг/см3 соответственно). Рекомендуем измельчение чая 0,5 мм как наиболее подходящее для получения экстрактов из черного и зеленого чая с высоким уровнем изучаемых показателей.
антиоксидантная активность, чай черный, чай зеленый, фенолы, флавоноиды, танины, свободные радикалы, растворитель, вода, степень измельчения.
Введение. Измельчение является широко используемым процессом для уменьшения размера сырья в пищевой промышленности. Высушенные зерна и корни могут разрушаться разными способами, включая сжатие, удар, истирание, растирание и резку [1]. Измельчение используется для увеличения степени извлечения соединений из растений. Действительно, тонкий помол уменьшает размер частиц, сгущает распределение частиц по размерам и увеличивает удельную площадь поверхности, что приводит к улучшению функциональности материала [2].
Известно, что размер оказывает заметное влияние на физико-химические свойства измельченного твердого сырья. Уменьшение размера поверхности ультрадисперсного измельченного твердого сырья вызывает различные изменения, которые приводят к уникальным свойствам сыпучих материалов. До настоящего времени эта технология обработки находила применение в прикладных областях керамики, электротехники, химии и бумаги, а также в фармацевтических компаниях, но мало использовалась в пищевой промышленности. Этот метод может не подходить для многих аспектов из-за ограничений, которые приводят к повреждению активных ингредиентов пищевого сырья [3].
Влияние методов и степени измельчения рассматривается во многих исследованиях [4–8]. Таким образом, на основании данных проанализированных литературных источников можно сделать вывод о решающем влиянии степени измельчения сырья, используемого для экстракции, на выход антиоксидантных веществ.
Чай, известный с древнейших времен, является одним из самых популярных напитков и широко используемой пищевой добавкой в мире. Чайные листья богаты полифенолами, а также хорошо известны своими антиоксидантными свойствами [9]. Химический состав чая включает кроме полифенолов алкалоиды (кофеин и теобромин), аминокислоты (главным образом
L-теанин), углеводы, белки, хлорофилл, летучие соединения, минералы (алюминий, марганец и фторид) и другие соединения [10].
Экстракция – это метод отделения определенных компонентов от жидкости или смеси твердых веществ в другой растворитель или фазу. В качестве растворителя при экстракции может использоваться любой растворитель, в том числе и вода. Настои – это фармакологическое или бытовое понятие, тогда как экстракт – это технологическое понятие. Использование воды в качестве растворителя для анализируемых объектов доказывается в предыдущих исследованиях [11].
Цель исследования: подбор степени измельчения для черного и зеленого чая, обеспечивающей наиболее высокие показатели содержания фенолов, флавоноидов, танинов, антирадикальной активности по методу DPPH и восстанавливающей силы по методу FRAP.
Задачи исследования: получение сырья со степенью измельчения 0,5; 1,0; 1,6 мм; получение экстрактов черного и зеленого чая с использованием воды; определение фенольных веществ, флавоноидов, танинов, антирадикальной активности по методу DPPH, восстанавливающей силы – по методу FRAP в экстрактах черного и зеленого чая со степенью измельчения 0,5; 1,0 и 1,6 мм; определение степени измельчения, при использовании которой извлекается наибольшее количество антиоксидантных веществ.
Методы и объекты исследования. В исследовании использовались два вида чая с различными степенями измельчения: 1,6; 1,0 и 0,5 мм. В качестве растворителя для экстракции использовали воду, так как по результатам исследования этот тип растворителя извлекает наибольшее количество антиоксидантных веществ.
Таким образом, на испытания было представлено по 3 образца, в которых определяли показатели: общее содержание фенольных веществ, содержание флавоноидов, танинов, антирадикальную активность – по методу DPPH, восстанавливающую силу – по методу FRAP.
Получение сырья с необходимой степенью измельчения: измельченное сырье просеивали через сито с размером 1,6; 1,0 и 0,5 мм.
Получение экстракта: 2 г исследуемого чая переносили в стеклянную колбу с притертой крышкой и заливали 20 мл растворителя (для каждого растворителя 3 колбы). Экстракция чая продолжалась 2 ч в термостате при температуре 37 °C. Полученный экстракт центрифугировали 15 мин при скорости 5 000 об/мин.
Определение общего содержания фенольных веществ в экстрактах чая проводилось на основе методики [12].
Для определения общего содержания флавоноидовв исследуемых экстрактах чая была взята методика [13].
Определение общего содержания танинов проводилось на основе методики [14].
Определение антирадикальной активности по методу DPPH экстрактов чая проводилось на основе методики [15].
В качестве исходной методики для определения восстанавливающей силы по методу FRAP использовали метод [16].
Результаты исследования и их обсуждение. Результаты испытаний определения общего содержания фенольных веществ в экстрактах двух видов чая с различной степенью измельчения представлены на рисунке 1.
Рис. 1. Результаты исследования общего содержания фенольных веществ
в различных экстрактах черного и зеленого чая со степенью измельчения 1,6; 1,0 и 0,5 мм
Максимальное количество фенольных веществ из черного (784 мг (ГК)/100 г) и зеленого (1324 мг (ГК)/100 г) чая возможно экстрагировать при степени измельчения исходного сырья 0,5 мм.
Полученные результаты определения общего содержания флавоноидов в экстрактах черного и зеленого чая со степенью измельчения 1,6; 1,0 и 0,5 мм представлены на рисунке 2.
Рис. 2. Результаты исследования общего содержания флавоноидов в различных экстрактах черного и зеленого чая со степенью измельчения 1,6; 1,0 и 0,5 мм
При степени измельчения, равной 0,5 мм, как из черного (437 мг (К)/100 г), так и из зеленого (651 мг (К)/100 г) чая извлекается большее количество флавоноидов.
Результаты испытаний определения содержания танинов в экстрактах 2 видов чая со степенью измельчения 1,6; 1,0 и 0,5 мм представлены на рисунке 3.
Рис. 3. Результаты исследования содержания танинов в различных экстрактах
черного и зеленого чая со степенью измельчения 1,6; 1,0 и 0,5 мм
Из экстрактов черного (98,2 мг катехина/100 г исходного сырья) и зеленого (119,7 мг катехина/100 г исходного сырья) чая со степенью измельчения 0,5 мм извлекается наибольшее количество танинов.
Результаты испытаний антирадикальной активности экстрактов черного и зеленого чая со степенью измельчения 1,6; 1,0 и 0,5 мм представлены на рисунке 4.
Рис. 4. Результаты исследования антирадикальной активности по методу DPPH
в различных экстрактах черного и зеленого чая со степенью измельчения 1,6; 1,0 и 0,5 мм
По результатам исследования можно отметить, что наименьшие показатели по улавливанию свободного радикала 2,2-дифенил-1-пикрилгидразила наблюдаются при степени измельчения 0,5 мм как для черного (Eс50 = 3,7 мг/см3), так и для зеленого (Eс50 = 3,3 мг/см3) чая.
Результаты испытаний определения значения восстанавливающей силы в экстрактах двух видов чая с различной степенью измельчения представлены на рисунке 5.
Рис. 5. Результаты исследования восстанавливающей силы
по методу FRAP в различных экстрактах черного и зеленого чая
со степенью измельчения 1,6; 1,0 и 0,5 мм
Для увеличения показателя восстанавливающей силы у черного (14,27 ммоль Fe2+/кг) и зеленого (13,96 ммоль Fe2+/кг) чая можно рекомендовать использовать степень измельчения 0,5 мм.
Выводы. Высокие значения содержания фенольных веществ, флавоноидов, танинов, восстанавливающей силы FRAP и наименьшая антирадикальная активность обнаружены в экстрактах черного и зеленого чая со степенью измельчения частиц 0,5 мм.
1. Moon J.H., Yoon W.B. Effect of moisture content and particle size on grinding kinetics and flowability of balloon flower (Platycodon grandiflorum) // Food Sci.Biotechnol.2017. Vol. 27. P. 641–650.
2. Barnwal P., Singh K.K., Sharma A., Choudhary A.K., Saxena S.N. Influence of pin and hammer mill on grinding characteristics, thermal and antioxidant properties of coriander powder // J. Food Sci. Technol. 2015. Vol. P. 7783–7794.
3. Jiang L., Xu Q.X., Qiao M., Ma F.F., Tha-kur K., Wei Z.J. Effect of superfine grinding on properties of Vaccinium bracteatum Thunb leaves powder. // Food Sci. Biotechnol. 2017. Vol. 26. P. 1571–1578.
4. Liu Y., Wang L., Liu F., Pan S. Effect of grinding methods on structural, physicochemical, and functional properties of insoluble dietary fiber from orange peel // Int. J. Polym. Sci. 2016. Vol. 2016. P. 1–7.
5. Sutejo A., Mardjan S.S., Hermawan W. Design and performance of tea shoots chopper: optimization of stems and leaves separation // Int. J. Sci. TechnologyResearch. 2018. Vol. 7. P. 21–25.
6. Chen Q.M., Fu M.R., Yue F.L., Cheng Y.Y. Effect of superfine grinding on physicochemical properties, antioxidant activity and phenolic content of red rice (Oryza sativa L.) // Food Nutr. Sci. 2015. Vol. 6. P. 1277–1284.
7. Yuwono S.S., Faustina D.R. Effect of withering time and chopping size on properties of pucukmerah (Syzygiumoleana) herbal tea // IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 2019. Vol. 230. P. 1–7.
8. Li C., Liu Y., Feng H., Ma S. Effect of superfine grinding on the physicochemical properties of bulbs of Fritillaria unibracteata Hsiao et K.C. Hsia powder // Food SciNutr. 2019. Vol. 7. P. 3527–3537.
9. Ponmurugan P., Kavitha S., Suganya M., Gnanamangai B.M. Tea polyphenols chemistry for pharmaceutical applications // Tea – Chemistry and Pharmacology. 2019. Vol. 1. P. 1–15.
10. Fernando C.D., Soysa P. Extraction Kinetics of phytochemicals and antioxidant activity during black tea (Camellia sinensis L.) brewing // Nutr. J. 2015. Vol. 14. P. 1–7.
11. Карпова М.О., Макарова Н.В., Игнатова Д.Ф. и др. Определение типа растворителя в технологии производства экстрактов чая с антиоксидантной активностью // Вестник ВГУИТ. 2020. Т. 82, № 4. С. 169–178. DOI:https://doi.org/10.20914/2310-1202-2020-4-169-178.
12. Molina Cortés A., Sánchez Motta T., Tobar Tosse F., Quimbaya M. Spectrophotometric estimation of total phenolic content and antioxidant capacity of molasses and vinasses generated from the sugarcane industry // Waste and Biomass Valorization. 2019. Vol. 1. P. 1–11.
13. Silva L., Pezzini B.R., Soares L. Spectrophotometric determination of the total flavonoid content in Ocimum basilicum L. (Lamiaceae) leaves // Pharmacogn Mag. 2015. Vol. 11. P. 96–101.
14. Rebaya A., Belghith S.I., Baghdikian B., Leddet V.M. Phenolic, total flavonoid, tannin content, and antioxidant capacity of Halimium halimifolium (Cistaceae) // J. App. Pharm. Sci. 2015. Vol. 5. P. 52–57.
15. Johari M.A., Khong H.Y. Total phenolic content and antioxidant and antibacterial activities of Pereskia bleo // Adv. Pharmacol. Sci. 2019. Vol. 2019. P. 1–4.
16. Rubio C.P., Hernández-Ruiz J., Martinez-Subiela S., Tvarijonaviciute A., Ceron J.J. Spectrophotometric assays for total antioxidant capacity (TAC) in dog serum: an update // BMC Vet Res. 2016. Vol. 12. P. 1–7.
