Алтайский край, Россия
с 01.01.2009 по 01.01.2024
Барнаул, Алтайский край, Россия
Цель исследования – осуществить подбор параметров водно-спиртовой экстракции сырья маралов в поле ультразвука. Задачи: определить параметры водно-спиртовой ультразвуковой экстракции пантов и мяса маралов, которые позволят получить максимальный выход сухих веществ; изучить возможность внесения полученных экспериментальных спиртовых образцов в плодоовощную протертую массу без сахара. Исследование проведено в отделе «Всероссийский научно-исследовательский институт пантового оленеводства» Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный Алтайский научный центр агробиотехнологий» (г. Барнаул, Алтайский край) в 2022 г. Провели серию экспериментов по изучению массовой доли сухих веществ и рН 50 % спиртовых экстрактов пантов и мяса маралов, полученных при ультразвуковой обработке (37 кГц) при температуре 50 и 80 °С. По окончании экстракции проведено выпаривание спиртовых проб и оценка массовой доли сухих веществ. Изучено влияние внесения выпаренных экстрактов из пантов и мяса маралов на органолептические показатели плодоовощной протертой массы. Установлено высокое содержание массовой доли сухих веществ – 1,89 % в пантах и 2,48 % в мясе при гидромодуле 1:10, температуре ультразвуковой экстракции 50 °С без предварительного 14-дневного настаивания при комнатной температуре. Уровень сухих веществ достигает максимума через 4 ч, и значительного увеличения в последующий временной промежуток не наблюдается. Процесс выпаривания удалил содержание в экстрактах из пантов и мяса спирта и увеличил количество массовой доли сухих веществ в 1,31 и 1,42 раза соответственно. По органолептической оценке определили, что внесение 1,0 % пантовых и мясных экстрактов не ухудшают органолептические показатели плодоовощных протертых масс из тыквы (70,0 %) с облепихой (30,0 %) в сравнении с контрольными значениями и имеют одинаковый дегустационный балл – 4,6.
маралы, сырье, экстракция, ультразвук, плодоовощные протертые массы, дегустация
Введение. В соответствии с планами реализации национального проекта «Демография», федерального проекта «Формирование системы мотивации граждан к здоровому образу жизни, включая здоровое питание и отказ от вредных привычек» и Стратегии повышения качества пищевой продукции до 2030 г. одной из важнейших задач науки является выполнение поисковых научных исследований, направленных на обоснование принципов рационального питания человека и повышение приоритета профилактики патологий неинфекционной этиологии [1].
Плоды и ягоды являются важнейшей и незаменимой составной частью качественного, рационального питания, обеспечивающей здоровье и долголетие человека. Они содержат легкоусвояемые сахара, органические кислоты, микроэлементы, витамины, ферменты и другие, биологически активные вещества, которые обладают терапевтическими и диетическими свойствами [2, 3].
Плоды овощных культур, являющиеся источником ряда витаминов и аминокислот, макро- и микроэлементов, углеводов, белков, фитогормонов, ферментов, ароматических, пряных и других биологически активных веществ, содержат аскорбиновую кислоту, токоферолы, каротиноиды [4, 5].
Обогащение стандартных, общедоступных продуктов, таких, например, как плодоовощные протертые массы, физиологически функциональными ингредиентами, в частности биологически активными веществами, выделенными из сырья маралов, является одной перспективных поисковых тематик [6].
Внесение пантовой продукции в плодоовощные массы в больших количествах невозможно в связи со специфическим вкусом и запахом, поэтому возникает необходимость их выделения и концентрирования. Существует способ выделения БАВ с помощью водно-спиртовой экстракции [7]. Данный метод является длительным по времени с минимальным выходом биологически активных компонентов. В связи с этим необходима интенсификация процессов спиртовой экстракции, которая позволит более полно извлечь все компоненты из пантов марала с возможностью их дальнейшего применения в составе пищевых продуктов, что имеет важное практическое значение, так как от качества экстрактов в значительной степени зависит стабильность и органолептические показатели готовых продуктов [8].
Согласно закону Фика, определяющему накопление растворенного вещества в процессе диффузии, параметрами, влияющими на скорость и степень извлечения БАВ, являются степень измельчения, разность концентраций, тип экстрагента, температура, давление, продолжительность процесса и гидродинамические условия, создаваемые в экстракторе. Положительное влияние различных воздействий (энергетических, временных и др.) на перечисленные факторы позволяет интенсифицировать процесс экстракции [9].
Цель исследования – осуществить подбор параметров водно-спиртовой экстракции сырья маралов в поле ультразвука.
Задачи: определить параметры водно-спиртовой ультразвуковой экстракции пантов и мяса маралов; провести оценку динамики накопления сухих веществ в процессе спиртовой экстракции пантов и мяса маралов в течение 5 ч; провести органолептическую оценку образцов плодоовощных протертых масс в зависимости от количества вносимых спиртовых экстрактов из пантов и мяса маралов.
Объекты и методы. Исследование проводилось на базе лаборатории переработки и сертификации пантовой продукции отдела «ВНИИПО» (ФГБНУ ФАНЦА, г. Барнаул) на имеющемся оборудовании согласно общепринятым методикам в 2022 г.
Исследование по подбору параметров спиртовой экстракции продукции маралов проводили на примере пантов и мяса маралов. После измельчения на мясорубке МИМ-300 панты и мясо консервировали в инфракрасной сушилке (E = 4,5–8,5 квт/м2, 45–50 °С) до влажности 10,0–12,0 %, после чего измельчали до порошкообразного состояния на мельнице Thermomix до частиц размером 0,1–0,5 мм.
Экспериментальные спиртовые экстракты (n = 12) получали на ультразвуковом оборудовании (1–5 ч, 37 кГц, 50 и 80 °С) на аппарате Elmasonic S (Германия), часть образцов была с предварительной 14-дневной экстракцией (20–23 °С) в разведении сырье : экстрагент 1 : 10 и 1 : 20, где сырьем служил консервированный порошок пантов и мяса маралов, а экстрагентом – 50 % раствор этанола. После экстракции часть образцов выпаривали на ротационном испарителе Labtex (Китай) до полного удаления спирта. рН определяли рН-метром (Германия).
На следующем этапе исследования изучили возможность внесения полученных экспериментальных образцов в плодоовощную протертую массу без сахара. Для исследования приготовили протертую тыквенную массу (70 %) с облепихой (30 %) [10], в которую вносили 1,0–1,5 % лучших по массовой доле сухих веществ выпаренных образцов на основе пантов и мяса маралов. Образец А1 – экстракт из пантов (n = 5), образец А2 – из мяса маралов (n = 5), в контрольные пробы (n = 5) экстракты не вносили.
Оценку исследования по совершенствованию спиртовой экстракции проводили по выходу сухого вещества и рН – ГОСТ 31640-2012 [11]. Органолептические свойства плодоовощной протертой массы оценивали по вкусу, запаху, консистенции и внешнему виду в соответствии с ГОСТ 8756.1-2017 [12]. В результате экспериментов полученный и собранный материал обработан методами вариационной статистики. Расчеты полученных и собранных данных проведены с использованием программного обеспечения MS Excel.
Результаты и их обсуждение. Оценку эффективности параметров спиртовой экстракции оценивали по выходу сухого вещества (табл. 1).
В результате исследования установлено, что количество сухих веществ в анализируемых образцах больше в 1,35–2,22 раза при соотношении 1 : 10 в сравнении с соотношением сырье : экстрагент 1 : 20. Температура экстракции пантов 50 и 80 °С (1 : 10) позволяет получать идентичные образцы по результатам значений сухих веществ (1,89 и 1,81 %), поэтому предпочтение было отдано экстракции при 50 °С. Величина рН находилась в границах 6,88–7,21. Максимальное содержание сухих веществ установлено в образцах из мяса маралов (2,48 %), полученных при ультразвуковой экстракции с гидромодулем 1 : 10 (50 °С). Значения показателя рН варьировали в диапазоне 6,14–6,38. Количество сухих веществ в экстрактах из пантов и мяса, полученных без предварительной 14-дневной экстракции, было выше на 46,0–78,0 % при 50 °С (1 : 10) и на 14,6–30,2 % при 80 °С экстракции (1 : 10). Зависимость массовой доли сухих веществ от времени спиртовой ультразвуковой экстракции представлена на рисунках 1, 2.
Таблица 1
Показатели сухого вещества при спиртовой экстракции пантов
|
Показатель |
50 °С |
80 °С |
||||||
|
Экстракция 14 дней + УЗЭ |
УЗЭ |
Экстракция 14 дней + УЗЭ |
УЗЭ |
|||||
|
1:10 |
1:20 |
1:10 |
1:20 |
1:10 |
1:20 |
1:10 |
1:20 |
|
|
Панты |
||||||||
|
Сухое вещество, % |
1,06 |
0,78 |
1,89 |
0,85 |
1,58 |
0,76 |
1,81 |
0,94 |
|
рН |
7,11 |
7,05 |
7,12 |
7,21 |
7,01 |
7,05 |
6,88 |
6,9 |
|
|
Мясо |
|||||||
|
Сухое вещество, % |
1,69 |
0,72 |
2,48 |
2,08 |
1,36 |
0,67 |
1,77 |
0,90 |
|
рН |
6,38 |
6,33 |
6,38 |
6,34 |
6,26 |
6,23 |
6,19 |
6,14 |
Примечание: УЗЭ – ультразвуковая экстракция.
Рис. 1. Динамика накопления сухого вещества в процессе
спиртовой экстракции пантов марала в поле УЗ (50 °С)
Как видно из рисунка 1, при спиртовой экстракции пантов наиболее интенсивное накопление сухого вещества наблюдалось в первые 3 ч экстракции, затем скорость незначительно снижалась, а через 4 ч процесс экстрагирования практически останавливался.
Как видно из рисунка 2, при спиртовой экстракции мяса марала наблюдалась аналогичная динамика, как и при экстракции пантов, при этом процесс интенсивного накопления сухого вещества отмечен в первые 4 ч, после чего экстракция останавливалась.
Проведено выпаривание спиртовых проб с целью увеличения количества сухих веществ и полного удаления спирта в пробе. В полученных образцах определено количество сухого вещества. Результаты работы представлены на рисунке 3.
Рис. 2. Динамика накопления сухого вещества в процессе
спиртовой экстракции мяса марала в поле УЗ (50 °С)
Рис. 3. Показатели сухого вещества при спиртовой экстракции пантов (n = 12)
и мяса до и после выпаривания
Применение процесса выпаривания спирта позволило получить образцы пантового и мясного экстракта с удвоенным содержанием сухих веществ, разница составила соответственно 1,31 и 1,42 раза в сравнении с образцами до выпаривания.
На следующем этапе исследования оценили возможность внесения полученных образцов в плодоовощную протертую массу по органолептическим показателям.
В приготовленные пробные купажи протертой тыквенной массы с экстрактом облепихи вносили лучшие по массовой доле сухих веществ выпаренные спиртовые образцы в дозе 1,0 % (рис. 4). Согласно данным профилограммы, дегустационные оценки протертых масс с ведением экстрактов сырья маралов имеют балл 4,6, что соответствует значению контрольных образцов, обладая при этом хорошим вкусом и ароматом. Контрольные и опытные образцы имели приятный гармоничный вкус с приятной кислинкой, однородную консистенцию и аромат, свойственный тыквенному и ягодному сырью.
Рис. 4. Профилограммы анализируемых тыквено-облепиховых протертых масс
с экстрактом пантов и мяса маралов (1,0 %)
Увеличение дозы внесения экстракта в образцы А1 и А2 до 1,2 % приводило к усилению специфического вкуса пантов и мяса маралов, что отрицательно сказывалось на оценке респондентов.
Заключение. Определены параметры водно-спиртовой экстракции сырья маралов (панты, мясо) путем его экстракции в поле ультразвука (37 кГц; 4 ч; 50 °С; 1 : 10), что позволило сократить время обработки сырья более чем в 10 раз, увеличив при этом выход сухого вещества в экстракт на 46,0–78,0 %. Согласно органолептической оценке определили, что внесение 1,0 % пантовых и мясных экстрактов не ухудшают органолептические показатели плодоовощных протертых масс без сахара из тыквы с облепихой в сравнении с контрольными пробами (дегустационный балл – 4,6).
1. Цифровая нутрициология: применение информационных технологий при разработке и совершенствовании пищевых продуктов: монография / В.А. Тутельян [и др.]. М.; Барнаул: АЗБУКА, 2020. 378 с.
2. Воронина М.С., Макарова Н.В. Продукты переработки ягод как перспективные источники антиоксидантов // Актуальные проблемы и пути их решения в производстве, хранении и переработке сельскохозяйственной продукции: мат-лы науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. Ставрополь, 2015. С. 24–27.
3. Блиева М.В., Хадзегова М.А. Исследование содержания антиоксидантов в свежих ягодах и продуктах их переработки // Современные научные исследования и разработки. 2017. № 3 (11). С. 66–68.
4. Пивоваров В.Ф., Пышная О.Н., Гуркина Л.К. Овощи – продукты и сырье для функционального питания // Вопросы питания. 2017. Т. 86, № 3. С. 121–127.
5. Старостенко И.Э., Белокурова Е.С. Продукты переработки плодов и овощей – источники функциональных ингредиентов в детском питании // Технико-технологические проблемы сервиса. 2015. № 3 (33). С. 24–27.
6. Применение экстрактов растительного сырья при производстве пищевых продуктов / Н.П. Оботурова [и др.] // Пищевая промышленность 2013. № 6. С. 48–50.
7. Кротова М.Г., Пшеничникова Е.Н., Кроневальд Е.А. Способ регуляции глубины и качества гидролиза сырья маралов путем добавления органических растворителей // Вестник КрасГАУ. 2020. № 7. С. 189–194.
8. Кротова М.Г. Усовершенствование технологии гидролиза сырья маралов // Вестник КрасГАУ. 2020. № 5. С. 147–152.
9. Исследование процесса извлечения БАВ из растительного сырья в условиях ультразвуковой экстракции / Е.В. Аверьянова [и др.] // 18-я Междунар. конф.-семинар молодых специалистов по микро- и нанотехнологиям и электронным устройствам EDM'. Новосибирск, 2017.
10. Технология переработки растениеводческой продукции / Н.М. Личко [и др.]. М.: Колос, 2008. 583 с.
11. ГОСТ 31640-2012. Корма. Методы определения содержания сухого вещества. М., 2012.
12. ГОСТ 8756.1-2017. Продукты переработки фруктов, овощей и грибов. Методы определения органолептических показателей, массовой доли составных частей, массы нетто или объема. М., 2017. 13 c.
