Expansion of the range of anthocyanin food colorants from unconventional vegetal primary products

AbstractThe purpose of work to study the content of anthocyanins and other biologically active substances in residues of fruits of Sanberri from receivingjuice and mash. It is established that residues contained over 70% solids, more than 60% of dietary fiber, to 55.4 mg/% of ascorbic acid and up to 90.0 mg/% of anthocyanins. Furthermore, they possessed high antioxidant activity (156.8-399.4 mg/% dihydroquercetin equivalent) that allowed to recommend them as raw materials for receiving natural food colorants. The concentrated food dye from Sanberri's residue (50-51% soluble solids) had intensive color varying from dark-violet (at acidity of 1.0%) to claret-red (at acidity of 3.0%), possessed high antioxidant activity (1308.2-2223.5 mg/%) and contained a large amount of anthocyanins (666-976 mg/%).

Keywords:Sanberry, anthocyanins, antioxidant activity, functional ingredients

Вопр. питания. 2016. № 5. С. 108-113.

На протяжении последних 20 лет в России производство плодов и овощей остается недостаточным, а ассортимент их весьма ограничен. Введе­ние в культуру нетрадиционных и редких культур с высокой урожайностью, пищевой ценностью и экологической пластичностью является существеннымрезервом увеличения объемов производства ценно­го растительного сырья и расширения ассортимен­та натуральных функциональных пищевых продуктов и ингредиентов [1].

Одной из ценных малораспространенных и малоизу­ченных культур в Российской Федерации является садо­вый паслен санберри (Solanum retroflexum) [2].

В научной и особенно в популярной литературе имеет­ся большое количество разнообразных рецептов пере­работки санберри в варенье, джемы, вино и другие про­дукты [3-5]. Однако в научной и научно-методической литературе недостаточно рекомендаций по переработке плодов санберри, в том числе комплексной безотход­ной с получением функциональных продуктов питания и пищевых антоциановых красителей из вторичных отходов [6].

В мире потребность в натуральных пищевых краси­телях с каждым годом возрастает, поскольку они не только придают готовым продуктам привлекательный вид, но и улучшают аромат, вкус и повышают пищевую ценность [7]. К наиболее распространенному раститель­ному сырью для производства натуральных пищевых красителей следует отнести различные интенсивно ок­рашенные ягоды (смородина черная, арония, бузина, темные сорта винограда), цветы, листья и корнеплоды (свекла столовая, морковь). На практике красители вы­рабатывают как из натурального растительного сырья (что приводит к удорожанию продукции), так и из отхо­дов переработки (что снижает себестоимость продукции и улучшает экологичность производства) [8, 9].

Чаще всего натуральные пищевые красители по­лучают в виде соков и экстрактов, извлекая пигмен­ты различными растворителями. Для экстракции водорастворимых пигментов (антоцианов) используют воду или этанол. Нерастворимые в воде липофильные пигменты (хлорофиллы, каротиноиды) выделяют с по­мощью неполярных растворителей или растительных масел [9].

Плоды паслена санберри и выжимки, оставшиеся от получения сока и пюре, имеют интенсивный фио­летовый цвет, содержат большое количество биологически активных и красящих веществ, что позволяет рассматривать их как перспективное вторичное сырье для производства натуральных пищевых антоциановых красителей.

Цель работы - изучение содержания антоцианов и других биологически активных веществ выжимок пло­дов санберри, оставшихся от получения сока и пюре.

Материал методы

Исследования проведены в 2014-2015 гг. в лабора­ториях Мичуринского ГАУ и Дирекции по реализации Программы развития города Мичуринска как наукограда РФ.

Подготовленные плоды измельчали в дробилке, от­жимали сок на шнековом прессе, параллельно получали пюре в протирочной машине с диметром от­верстия сита 1 мм. Определяли выход сока и выход выжимок от сока, выход пюре и выход выжимок (вытерок) от пюре.

В плодах санберри, а также в выжимках, оставшихся после получения сока и пюре, определяли в соответс­твии с основными принятыми в лабораториях методами [10, 11]:

- содержание сухих веществ в сырье путем высушива­ния до постоянной массы;

- содержание сахара - по методу Бертрана;

- общую кислотность - титрованием 0,1 н щелочью;

- содержание аскорбиновой кислоты - йодометрическим методом (в модификации В.В. Сапожниковой и Н.С. Дорофеевой, 1966);

- общую антиоксидантную активность на хроматогра­фе жидкостном "Цвет-Яуза 01-АА" (НПО "Химавтоматика", РФ);

- содержание золы - по ГОСТ 25555.4-91 методом озоления продукта при температуре 525+25 °С до постоянной массы;

- содержание каротиноидов - по методу Мурри экстра­гированием ацетоном, затем переводили экстракт в петролейный эфир и отделяли от других пигмен­тов методом распределительной хроматографии на адсорбционной колонке с окисью алюминия, затем измеряли оптическую плотность элюата на фото-электроколориметре КФК-2 ("Загорский оптико-ме­ханический завод", РФ) при длине волны 450 нм (ГОСТ 8756.22);

- содержание пектиновых веществ (водораствори­мых и водонерастворимых) - объемным методом по С.Я. Райк;

- содержание клетчатки - весовым методом по А.В. Петербургскому;

- содержание антоцианов - методом рН-дифференциальной спектрометрии.

Результаты и обсуждение

Проведенные исследования показывают, что плоды садового паслена санберри, выращенные в откры­том грунте Центрально-Черноземного региона, яв­ляются ценным сырьем для производства пищевых продуктов функционального назначения и пищевых натуральных красителей, так как содержат большое количество аскорбиновой кислоты, пищевых волокон и антоцианов и других биологически активных веществ (табл. 1).

С целью более полного изучения свойств и оценки пригодности паслена санберри к промышленной пере­работке экспериментально был определен выход сока, пюре и выжимок, оставшихся после прессования и про­тирания (рис. 1, 2).

При переработке плодов cанберри на протирочной машине соотношение пюре и выжимок составило 70:30, при прессовании на шнековом прессе соотношениесока и выжимок составило 60:40. Полученные дан­ные свидетельствуют о том, что при переработке пло­дов остается большое количество вторичных отходов (30 и 40%). Проведенные биохимические анализы пока­зали, что в выжимках от получения сока и пюре остается большое количество биологически активных и крася­щих веществ (табл. 2).

Выжимки от получения сока являются более цен­ным сырьем для производства пищевых натуральных красителей, чем выжимки от получения пюре, так как содержат больше антоцианов (почти в 1,4 раза), сахаров и других биологически активных веществ.

Предлагаемый нами способ производства пищевых антоциановых красителей из плодов санберри пре­дусматривает проведение следующих технологичес­ких операций: инспекцию и сортировку свежих плодов, мойку холодной водой, измельчение на дробилке, прессование для получения сока (1-й вариант) или протирание через сито 1 мм для получения пюре (2-й вари­ант). Пюре или сок мы рекомендуем использовать для изготовления пищевых продуктов функционального на­значения (желе, конфитюры и т.д.), а оставшиеся после протирания и прессования выжимки использовать для получения натурального пищевого антоцианового кра­сителя.

Пищевой краситель из выжимок плодов паслена санберри получали методом экстрагирования в растворах лимонной кислоты. Технология производства натураль­ного пищевого красителя из выжимок паслена санберри включает следующие технологические опера­ции: смешивание в емкостях, оборудованных мешалкой с 1% водным раствором лимонной кислоты в соотноше­нии 1:3, нагревание до 35 °С и выдерживание в течение 2-3 ч при периодическом перемешивании до накопле­ния в растворе растворимых сухих веществ (РСВ) 5,0% (оценка рефрактометрически). Полученный экстракт следует декантировать для отделения жидкой части от выжимок, а обезвоженные после подпрессования вы­жимки могут быть утилизированы или использованы на кормовые цели.

Полученный экстракт с содержанием РСВ 5,0% кон­центрируют в вакуум-аппарате при остаточном давле­нии 21,3 кПа и температуре 60 °С до содержания РСВ (50±1)%. Пастеризацию концентрированного красителя проводят в автоклаве при 100 0С в течение 10-20 мин с последующим охлаждением до 35 °С. Концентриро­ванный краситель фасуют в стеклянную тару вмести­мостью 1,0 дм3 с последующей пастеризацией при 95 °С в течение 20-30 мин и охлаждением до 20 °С.

Проведенные исследования показывают, что для про­изводства 1000 кг концентрированного пищевого краси­теля из вторичных отходов потребуется 3500 кг выжимок, 10 кг лимонной кислоты и 10 500 л воды. Данный способ производства натуральных пищевых антоциановых кра­сителей экономичный и экологичный, так как основан на использовании отходов, оставшихся после переработки ценного растительного сырья.

Полученные по данному способу пищевые красители из выжимок плодов паслена санберри имеют консистен­цию сиропа и цвет:

- при кислотности 1,0% - темно-фиолетовый;

- при кислотности 1,5% - ярко-фиолетовый;

- при кислотности 2,0% - фиолетово-красный;

- при кислотности 2,5% - красно-фиолетовый;

- при кислотности 3% - бордово-красный.

Краситель из выжимок паслена санберри по содер­жанию растворимых экстрактивных веществ, органи­ческих кислот, антоцианов (табл. 4) можно отнести к функциональному ингредиенту (ГОСТ Р 52349-2005 Продукты пищевые. Продукты пищевые функциональ­ные), способному не только улучшить цвет продукта, но и обогатить его антиоксидантами и другими биологичес­ки активными веществами.

Следует отметить, что краситель из выжимок плодов санберри от получения сока содержит антоцианов на 46,5% больше, чем краситель из выжимок от получения пюре.

В последнее время научно доказано и практичес­ки подтверждено, что пищевые продукты с высокой антиоксидантной активностью способны предохранять человеческий организм от окислительного стресса и защищать его от негативного воздействия свободных радикалов. Поэтому в настоящее время оценку пищевой ценности и функциональных свойств растительного сырья и продуктов его переработки часто проводят и по антиоксидантной активности.

По антиоксидантной активности (табл. 5) плоды санберри находятся на уровне таких ценных ягодных куль­тур, как клюква (270,0 мг/%), барбарис (230,0 мг/%) и смородина красная (200,0 мг/%), уступая калине (322 мг/%), черноплодной рябине (аронии) (328 мг/%), боярышнику (570 мг/%), смородине черной (765 мг/%) и некоторым другим культурам [12].

Представленные в табл. 5 данные свидетельствуют о том, что выжимки паслена санберри, оставшиеся от получения пюре и сока, обладают высокой общей антиоксидантной активностью. В концентрированных пищевых красителях из выжимок от получения сока и пюре общая антиоксидантная активность повышается в 5,6 -8,2 раза.

Высокая антиоксидантная активность плодов санберри позволяет рекомендовать их в качестве продукта здорового питания и сырья для производства функциональных пищевых продуктов. Выжимки, оставшиеся от получения пюре и особенно сока, содержат большое количество антоцианов и других биологически активных веществ и являются ценным сырьем для производства натуральных пищевых антоциановых красителей и фун­кциональных ингредиентов.

Выводы

1. Плоды паслена санберри характеризуются высо­ким содержанием пищевых волокон, белка, антоцианов и флавоноидов, что позволяет рассматривать их как ценное сырье для производства продуктов здорового питания.

2. Выжимки плодов санберри являются ценным сы­рьем для получения натурального пищевого антоцианового красителя, при этом содержание антоцианов в выжимках от получения сока существенно выше, чем в выжимках от получения пюре.

3. Концентрированный пищевой краситель из выжи­мок от получения сока содержит антоцианов в 1,5 раза больше, а антиоксидантная активность его в 1,7 раза выше, чем у красителя, полученного из выжимок от пюре.

4. Краситель из выжимок паслена санберри, остав­шихся от получения пюре и особенно сока, по содержа­нию растворимых экстрактивных веществ, углеводов, органических кислот, антоцианов и общей антиокси-дантной активности можно отнести к функциональному ингредиенту, способному не только улучшить цвет про­дукта, но и существенно обогатить его антиоксидантами и другими биологически активными веществами.

Литература

1. Государственная политика здорового питания населения: зада­чи и пути реализации на региональном уровне : руководство для врачей / под ред. В.А. Тутельяна, Г.Г. Онищенко. М. : ГЭОТАР-Медиа, 2009. 288 с.

2. Мартынюк Г. Санберри - солнечная ягода // Наука и жизнь. 2001. № 8.

3. Долматова И.А., Зайцева Т.Н., Малова Е.Н. Разработка техно­логии изготовления цукатов из ягод паслена садового Сан-берри // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования : материалы 72-й международной научно-тех­нической конференции / под ред. В.М. Коломойцева. Магнито­горск : Изд-во Магнитогорского гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2014. С. 268-272.

4. Наймушина Л.В., Кротова И.В. Исследование химического соста­ва плодов санберри // Вестн. Красноярского государственного университета. 2006. № 2. С. 107-113.

5. URL: https:/ru:wikipedia. org/wiki.

6. Акишин Д.В., Винницкая В.Ф., Данилин С.И., Перфилова О.В. и др. Результаты научно-исследовательской и практической работы по разработке и созданию функциональных продуктов питания из растительного сырья в МичГАУ // Инновационные технологии АПК России-2014 : материалы II конференции в рамках Международного научно-технологического форума "Биоиндустрия - основа зеленой экономики, качества жизни и активного долголетия". М., 2014. С. 18-22.

7. Тутельян, В.А., Суханов Б.П. Биологически активные добавки к пище: современные подходы к обеспечению качества и безо­пасности // Вопр. питания. 2008. № 4. С. 4-15.

8. Бакулина О.Н. Комплексная переработка овощей и фруктов в ингредиенты для современных технологий // Пищ. пром-сть. 2005. № 5. С. 32-34.

9. Домарецкий В.А. Технология экстрактов, концентратов и напит­ков из растительного сырья [Текст] : учебное пособие. М. : ФОРУМ, 2007. 444 с.

10. Ермаков А.И., Арасимович В.В., Ярош Н.П. и др. Методы биохи­мического исследования растений. М., 1987. 429 с.

11. Яшин А.Я., Черноусова Н.И. Определение содержание природ­ных антиоксидантов в пищевых продуктах // Пищ. пром-сть. 2007. № 5. С. 28-32.

12. Бабий Н.В., Пеков Д.Б., Бибик И.В., Помозова В.А. Дигидроквер-цетин - природный антиоксидант XXI века // Хранение и перера­ботка сельхозсырья. 2009. № 7. С. 46-47.