DOI: 10.24411/9999-008A-2019-10017
УДК 663.05: 635.077: 66.081.63
Кудряшов Вячеслав Леонидович, канд. техн. наук, ст. науч. сотр. Соколо-ва Елена Николаевна, канд. биол. наук; Фурсова Наталья Александровна
E-mail: vera_vikir@mail.ru
Аннотация. Описаны высокоурожайные сорта и содержание биологически активных веществ в рябине обыкновенной. Приведен анализ существующих методов переработки рябины в пищевые добавки и их использование. Разра-ботаны технология производства из рябины пищевых добавок с применением мебранных процессов.
Abstract. High-yielding varieties and the content of biologically active sub-stances in mountain ash are described. The analysis of existing methods of pro-cessing mountain ash into food additives and their use is given. The technology of Rowan production of food additives using membrane processes has been devel-oped.
Ключевые слова: рябина обыкновенная, ферменты, баромембранные процессы, пищевые добавки
Keywords: mountain ash, enzymes, baromembrane processes, food additives
Нутрициология требует от состава продуктов питания не только необхо-димой калорийности, но и присутствия в них необходимых для человека биологически активных веществ (БАВ): белка, углеводов, пищевых волокон (ПВ), витаминов, органических кислот, микро - и макроэлементов и др. цен-ных нутриентов. Значительная их часть содержится в плодово-ягодном сы-рье, в том числе в рябине обыкновенной (Sorbus aucuparia L., 1753).
Физико-химические и биологические свойства. Рябина обыкновенная семейства розовых – древняя плодовая культура, одно из самых известных и любимых на Руси растений.
Этот род характерен для умеренной полосы. Морозостойкость, теневы-носливость, устойчивость как к повышенному так и пониженному увлажне-нию почвы – характерные свойства рябины. Уникальность рябины в том, что она является важным источником сразу многих БАВ, что раскрывается в табл.1.
Таблица 1 – Физико-химические и биологические свойства рябины
В составе рябины присутствуют также витамины, мг/100г: А – 1,5, С – 90, Е – 1.4, а также пищевые ингредиенты, белки – 1,4, жиры – 0,2, углеводы – 8,9, ПВ – 5,4, крахмал – 0,4. Калорийность – 50 кКал/100г плодов.
Плоды рябины имеют горький привкус обусловленный моногликозидом парасорбиновой кислоты содержащейся в количестве 0,8%.
Листья рябины содержат 200 мг% витамина С и флавонолы (астрагалин, гиперозид, кемпферол-3софорозид, кверцетин-3-софорозид, изокверцитрин). В семенах содержится 22% жирного масла и небольшое количество гликози-да амигдалина. В цветках обнаружены кверцитрин и спиреозид. В коре найдены дубильные вещества.
(Примечание: По содержанию Р-активных веществ и количеству свободных аминокислот рябина стоит на первом месте среди плодово-ягодных культур. При этом витамина C в зрелой рябине гораздо больше, чем в лимоне, а провитамина A больше, чем в моркови).
Витамин С в плодах рябины обыкновенной, увеличивает сопротивляе-мость организма к инфекции, прочность кровеносных сосудов. Витамин Р нормализует проницаемость стенок сосудов, обмен холестерина. Каротинои-ды являются предшественником витамина А стимулируют рост организма, регулирует обменные процессы. Наряду с аскорбиновой кислотой, каротино-идами и Р-активнми веществами в плодах рябины также находятся витамины В1, В4, В6 и РР обладающие антиоксидантной активностью.
В плодах рябины сорта Сорбинка выявлено высокое содержание холина (провитамина В4) – 449,0 мг/100г, что способствует поддержанию здорового состояния печени. Холин требуется нервной системе для защиты нервных клеток от повреждений, участия в передаче нервных возбуждений и является важнейшим строительным элементом мозга и нервной системы.
Плоды рябины обыкновенной признаны лекарственным сырьем (см. Госу-дарственная Фармакопея. Том 2. стр. 413-414. Рябины плоды).
Применение в пищевой промышленности. Издавна плоды рябины ши-роко применялись населением в сушенном и моченом виде, а также для изготовления варенья, повидла, пастилы, компота, уксуса, кваса и др.
Интерес к рябине как источнику сырья для кондитерской и хлебопекар-ной промышленности растет. Например, на 11,8, 17 и 8,8 % увеличивают сжимаемость мякиша, удельный объем и пористость пшеничного хлеба и на 13, 17,9 и 6,4 % у сдобной булочки, соответственно. Кроме того, повышается их пищевая ценность (в разы увеличивается содержание витаминов С, А и РР, а так же ПВ на 63,4 %). Кроме того, внесение этой добавки способствует укреплению клейковины пшеничной муки и ускорению процессов брожения. НИР проведенные в ОрелГИЭТ показали эффективность использования по-рошка рябины при производстве сахарного печенья, являющемся строитель-ным материалом мозга и нервной системы.
В работе [3] за основу принята рецептура батона «Простой» и порошок рябины обыкновенной. Основным фактором является то, что объем, пори-стость, и формоустойчивость изделий в дозировке 3% к массе муки пшенич-ной первого сорта по сравнению с контролем возрастает на 20%, 1,8% и 16,4% соответственно, а удельная плотность уменьшается на 12%, что повы-шает степень усвояемости продукции. Доказано, что на поверхности кон-трольных булочных изделий видимый мицелий плесени появляется на 7-е сутки хранения, а анализируемые образцы способствуют замедлению образо-вания плесени на двое суток. В результате применения порошка рябины в из-делии повышается их кислотность, и это приводит к снижению интенсивности развития картофельной болезни, а наличие сорбиновой и бензойной кислот приводит к тому, что изделие начинает плесневеть на 10-ые сутки [3].
В этом же издании разработана Мацейчик И.В. (Т.2. стр. 33–35) с помо-щью программы MatLab рецептура бисквитов с использованием продуктов переработки рябины и овсяных хлопьев (содержащих ПВ, β-каротин, витамин С и антиоксиданты) лечебно-профилактическай добавки.
Здесь же описана Нициевской К.Н. (патент RU № 2623635) технология получения полуфабрикатов из смеси рябины обыкновенной с водой не менее 55% обработанной в механоакустическом гомогенизаторе с интенсивностью воздействия 100…500 Вт/кг на этот продукт. Затем эта смесь упаковывается (Т.2. стр. 95-96). Ее можно использовать как полуфабрикат плодово-ягодного пюре, джемов, конфитюров, желе, варенья, нектаров или неосветленных со-ков для детского, геродиетического и диетического питания.
В работе [4] антиоксидантная активность образца ржано-пшеничного хле-ба «Столичный», полученного промышленным способом составляет 28 мг/100г. Образца ржано-пшеничного хлеба, приготовленного на заквасках по инновационной технологии – 31 мг/100г, новых образцов ржано-пшеничного хлеба с добавлением 3…6% порошка рябины обыкновенной - от 34 до 39 мг/100г.
Полученные исследования образцов хлеба по антиоксидантной активности позволяют отнести весь ржано-пшеничный хлеб к функциональным продук-там, а новый хлеб на заквасках и с добавлением овощных или фруктовых до-бавок к продуктом с более высокими функциональными свойствами [4].
Для обогащения сливочного масла БАВами, а также для увеличения сро-ков его хранения, был получен рябиновый концентрат экстракцией плодов 75%-м этанолом. Введение 1,3 % рябинового концентрата в сливочное масло позволило получить продукт, обогащенный БАВ-ами с повышенной активно-стью к окислению и продолжительностью хранения.
Сливочное масло, обогащенное БАД различных видов, состава и свойств, вкусового букета, занимают важную нишу среди продуктов питания различ-ного целевого назначения, а расширение его ассортимента будет способство-вать росту спроса [5].
Большую эффективность и перспективу использования имеют добавки из рябины для обогащения БАВами кисломолочных напитков (в том числе из молочной сыворотки), сливочного масла, спреда, творога, мягких кислотно-сычужных и плавленных сыров, муссов и др. продуктов молочной промыш-ленности [6]. Доказано, что использование рябинового сока в производстве мороженого позволяет осуществлять импортозамещение дорогостоящих им-портных наполнителей, красителей и ароматизаторов, а также повышать его пищевую ценность.
Применение рябины целесообразно при производстве пельменей, фарша, сырокопченых колбас, мясных полупродуктах под маринадом [7] и др. про-дуктов из мяса.
Наибольшее же количество исследований относится к производству без-алкогольных и алкогольных напитков: соков, нектаров, киселей, настоев, морсов, ликероводочных изделий (например, настоек сладких «Рябиновая на коньяке» и «Букет Башкирии») [8].
. В рябине содержатся не только БАВ, но и 8 % сбраживаемых сахаров. Отсюда в последнее время появились НИР по производству из нее вин с вы-сокой биологической ценностью [8]. Анализ показывает – по-видимому, сок рябины целесообразно (из-за горечи) использовать при производстве крафто-вого витаминизированного пива.
Разработана технологическая схема получения жирного масла мето-дом репрессования. Навеска сырья замачивается подогретым до 60оС подсол-нечным маслом и настаивается 30 мин, после чего подвергается прессованию при P = 10…12 МПа. Отпрессованным извлечением замачивается новая пор-ция сырья, настаивается, отпрессовывается. Полученным извлечением зама-чивается следующая порция сырья и т.д. до получения готовой продукции. Полученные практические данные показали, что процесс репрессования под-чиняется строгой закономерности, представленной уравнением: x=cd/a+b, где x - количество каротиноидов в готовом продукте (мг), c - количество кароти-ноидов в исходном сырье (мг), d - количество опрессованного извлечения (л), a - количество жирного масла в сырье (л), b - количество экстрагента (под-солнечное масло, л). В соответствии с этим предлагаемый способ позволяет получить целевой продукт за 3-5 репрессований. Способ позволяет наиболее полно извлечь липофильную фракцию из плодов рябины обыкновенной и по-лучить масло с высоким содержанием каротиноидов [9]. Жирное масло пло-дов рябины обыкновенной отличается высоким содержанием олеиновой (око-ло 30%) и линолевой кислот (более 50%).
В плодах рябины обыкновенной много витаминов Р – до 777 мг/100г. Около 2% их составляют флавоноиды: кверцетин, мератин, рутин, квер-цетрин, гиперозид, 3–галактозид цианидина, 3,5–диглюкозид цианидина, лей-коцианидин, катехины. Пищевые продукты с добавкой фенольных соедине-ний предназначаются для регионов с неблагоприятной экологической обста-новкой – повышенная радиоактивность, загрязненность промышленными от-ходами, а также экстремальные климатические условия.
Плоды рябины используют для изготовления начинки для конфет, мармелада, желе, вин, настойки, в пивоварении. Для приготовления пастилы, мармелада и желе важнейшим условием является повышенное содержание в плодах пектиновых веществ. Для сухофруктов нужна рябина с повышенным накоплением СВ, а для соков и других напитков предпочтительны сорта ря-бины с невысоким их содержанием. Есть технологии, позволяющие исполь-зовать рябину как сырье для выделения пектиновых веществ, сорбита и каротиноидов, что также подразумевает поиск форм и сортов с повышенным их содержанием.
При использовании экстракта на¬ 95% ¬подкисленном этаноле проявилось достоверное торможение роста первичной опухоли и метастазов.¬ В перифе-рической крови мышей получавших экстракт на¬ ¬40% этаноле ¬количество тромбоцитов оказалось сниженным, а при использовании в схеме химиотера-пии¬ - уменьшилось и количество моноцитов. ¬В противоположность этому при использовании экстракта на¬ 95 % ¬подкисленном этаноле у животных по-вышались показатели красной крови и количество моноцитов:¬ уменьшалась также выраженность тромбоцитопении вызванной введением циклофосфана.
Наиболее эффективным в схеме химиотерапии опухолей циклофосфаном является экстракт плодов рябины обыкновенной на 95% подкисленном этано-ле обогащенный антоцианами. Целесообразно дальнейшее исследование экс-тракта плодов рябины обыкновенной ¬ полученного на¬ 95% подкисленном этаноле ¬в качестве средства для повышения эффективности химиотерапии опухолей [10]. Экстракт из жома рябины проявлял выраженные атиоксидант-ные и мембранопротекторные свойства при внутрижелудочном введении крысам с экспериментальным CCl4 – гепатитом. По параметрам антиоксидант-ной активности экстракт не уступал препарату «Легалон».
Продолжаются работы по получению новых адаптивных и перспективных сортов рябины, обладающих ценными хозяйственными, технологическими, органолептическими и биохимическими характеристиками. Важно, что отсут-ствие терпкости и горечи с успехом достигается при внутривидовой и меж-сортовой гибридизации (Перфилова О.В.)
Новые сорта рябины обыкновенной без терпкости и горечи: Вефед, Сол-нечная, Сорбинка, Бусинка, Титан, Рубиновая, Сказочная, Невежинская со-здаются сегодня во ВНИИГ и СПР им. И.В. Мичурина.
Первой стадией процесса получения экстрактов является стадия экстраги-рования. Экспериментально исследован процесс извлечения целевых компо-нентов из плодов рябины обыкновенной и определены влияющие на процесс факторы при которых достигается высокое качество получаемого водного экстракта и высокая степень извлечения растворимых веществ. Эксперимен-тально обоснована продолжительность процесса экстрагирования – 60 мин, температура процесса – 60оС, установлена зависимость изменения эффектив-ности процесса экстрагирования от размера частиц – 1…2 мм и внешнего воз-действия – чем выше частота тем экстракция лучше [11].
Наиболее существенное увеличение выхода экстракта наблюдаются при обработке рябины ферментными препаратами [8;12]. С целью повышения вы-хода сока из ягод замороженной рябины рекомендуется применение мульти-энзимных композиций, состоящих из препаратов целлюлолитического дей-ствия Рапидаза - Ц – 80Л и Ламинекс супер для обработки мезги. МЭК 3, со-стоящий из указанных препаратов, вследствие содержания в своем составе пектиназы, гемицеллюлазы, аробиназы, пентозаназы, глюколазы, целлюлазы, позволяли вследствие гидролиза некрахмалистых полисахаридов увеличить отдачу сока и углеводов ягод рябины. Применение МЭК З позволяет повы-сить объем сока на 11,5%, а содержание извлеченных из ягод СВ – в 2 раза [12].
Далее экстракт должен проходить стадии очистки и концентрирования, предпочтительно с помощью баромембранных процессов: ультрафильтрации, нанофильтрации и обратного осмоса. На заключительной стадии экстракт должен выпариваться под вакуумом или высушиваться.
Реализовать технологию можно на отечественном оборудовании. Прежде всего на отечественных мембранах, мембранных элементах и установках се-рийно выпускаемых ЗАО «НТЦ Владипор», ООО «Керамикфильтр», АО «РМ Нанотех», ООО «Гидротех» и др.
Сотрудники лаборатории мембранной технологии и др. подразделений ВНИИПБТ осуществят авторский надзор за разработкой и освоением техно-логий с применением баромембранных процессов.
Работа выполнена в рамках Программы Фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2019 - 2021 годы (тема № 0529-2019-0066).
Список литературы
1. Стрельцина С.А. Питательные и биологически активные вещества пло-дов рябины (Sorbus L.) в условиях северо-западной зоны садоводства России // Аграрная Россия. – 2010. - №3. – С.10-17.
2 Елисеева Е.Г. Комплексная оценка потребительских свойств селекцион-ных сортов рябины обыкновенной // Технология и товароведение инноваци-онных пищевых продуктов . – 2012. - №3. - С. 69-76.
3. Гусева Т.И. Обогащение хлебобулочных изделий растительным сырь-ем // ПИЩА. ЭКОЛОГИЯ. КАЧЕСТВО. Сб. матер. ХV1 междунар. науч.-прак. конф. (Барнаул. 24-26 июня 2019). – 2019. - Т.1. – С. 225 – 228.
4. Парусова Н.В. Рецептуры и технологии обогащения ржано-пшеничного хлеба природными антиоксидантами // Вестн. Мичуринского ГАУ – 2015. - №4. – С. 86 – 90.
5. Ильипова С.А. и др, Применение биологически активных добавок в мо-лочной промышленности // Изв. Вузов, Пищевая пром-сть.- 2008. – № 5-6. – С. 17-20.
6. Меркулова А.А. и др. Разработка и оценка качественных показателей молочного мусса с использованием наполнителя – рябины обыкновенной // Аграрный научный журнал. - 2018. - № 5. - С 50-56
7. Волхонская М.С. Технологическая схема производства мясных полу-фабрикатов под маринадом на основе плодов рябины обыкновенной // Совре-менная наука и инновации. - 2017. - №2. - С 134-140.
8. Воробьева Е.В. и др. Влияние ферментативной обработкина на процесс производства спиртованных морсов из сушеного сырья // Хранение и перера-ботка сельхозсырья. - 2018. - №2. - С. 28-33.
9. Чахирова А.А. Технологическая схема получения жирного масла из плодов рябины обыкновенной // Сб. науч. тр. Пятигор. гос. фармац. акад. - 2005. - Вып. 60. - С. 161-163.
10. Исайкина Н.В. и др. Плоды рябины обыкновенной (Sorbus aucuparia L.) как источник средства для повышения эффективности химиотерапии опу-халей // Химия растительного сырья. – 2017. - № 4. – С. 163 – 173.
11. Мищенко, Е.В. Исследование кинетики процесса экстрагирования рас-творимых веществ из плодов рябины // Известия ТГУ. – 2014. - №1. – С. 352-359.
12. Черных И.В. Применение комплексных ферментных препаратов для получения сока из рябины садовой // Пиво и напитки. – 2015. - № 3. – С. 26-29.