Получение  порошка ягод брусники с применением направленного биокатализа

Аннотация. Представлены результаты исследований, демонстрирующих целесообразность проведения ферментативной предобработки мезги ягод брусники при получении порошкового полуфабриката, обеспечивающей увеличение доли соковой фракции, повышение ее антиоксидантной активности и наиболее полное извлечение в сок биологически активных веществ ягод.
Abstract. The results of investigations demonstrating the feasibility of enzymatic pretreatment of cranberry pulp in the producing of semi-finished powder, providing an increase in the proportion of juice fraction, increasing its antioxidant activity and the most complete extraction into the juice of biologically active substances of berries have been represented.

В настоящее время высоко востребованными являются ягодные полуфабрикаты в форме порошковых продуктов [1,2]. Современные технологии высушивания обеспечивают максимальное сохранение полезных ингредиентов, что существенно расширяет возможности  применения ягодных порошков для модификации рецептур традиционных пищевых продуктов и обогащения полезными для здоровья человека природными биологически активными и минорными компонентами. Важным этапом  в технологии переработки ягодного сырья  является разработка и проведение предварительной обработки, обеспечивающей  нативность и наиболее полное использование широкого спектра природных компонентов ягод.

Значимую роль в этом контексте призваны сыграть ферментные препараты (ФП), применение которых на стадии предварительной обработки ягод способствует повышению экстрактивной способности растительной ткани и обогащению соковой фракции (растворимой части продукта)  дополнительными количествами природных компонентов ягод, которые, находясь в растворимой, т.е. биодоступной форме, способны легко ассимилироваться организмом человека и проявлять свою физиологическую активность [3,4,5].

Цель настоящей работы – применение направленного биокатализа при получении порошкового полуфабриката из лесных ягод брусники.

С учетом данных химического состава ягод брусники в исследованиях применяли ФП  пектолитического и глюканолитического действия (Рапидаза СR и LaminexBG2)  в составе композиции. Ферментные препараты вносили в мезгу ягод, вели гидролиз в разработанных условиях (1,5 часа при температуре 45⁰С).  Экспериментально установлено, что применение ФП в составе композиции позволяет увеличить выход клеточного сока в мезгу ягод  на 26% [6].

Проведены комплексные исследования по изучению химического состава соковой фракции ферментативно обработанной мезги ягод брусники в сравнении с соком, выделенным из мезги ягод, не обработанной ФП.

Как показали проведенные исследования, предварительная ферментативная обработка мезги ягод брусники позволила увеличить экстракцию  в соковую фракцию витамина С (на 60%),  полифенольных соединений, в том числе антоциановых красителей  (на 30%),  проантоцианидинов (в 2 раза), растворимых форм белка и органических кислот (на 30%), в том числе, яблочной и лимонной кислот – в 1,3 и 2,1 раза, а бензойной и салициловой кислот – на 40-70% соответственно по сравнению с соком, полученным без предварительной ферментативной обработки (таблица 1, таблица 2).
 
Таблица 1
Химический состав соковых фракций мезги ягод брусники
 

Наименование компонента	Содержание компонента, мг/100 г ягод брусники
	Соковая фракция мезги ягод брусники, не подвергавшейся  ферментативной обработке	Соковая фракция  ферментативно обработанной мезги ягод брусники
1	2	3
Растворимый белок, г	0,35±0,050	0,46 ±0,05
Редуцирующие сахара (в пересчете на глюкозу), г	2,9±0,06	3,5±0,06
Органические кислоты (титруемые) (в пересчете на лимонную кислоту), г	1,68 ± 0,14	2,15 ± 0,15
Витамин С, мг	11,4±0,9	18,2±1,1
1	2	3
Полифенольные соединения, мг	389,4 ±15,1	495,2 ±15,7
Проантоцианидины, мг	2,3±0,3	4,7±0,4
Антоцианы, мг	175±12,3	233 ± 14

Таблица 2
Состав и содержание органических кислот в соковой фракции мезги ягод, мг/100 г ягод
 

Наименование кислоты	Соковая фракция мезги ягод брусники, не подвергавшейся  ферментативной обработке	Соковая фракция  ферментативно обработанной мезги ягод брусники
Лимонная кислота	1608	2006
Яблочная кислота	57,5	119,9
Бензойная кислота	16,5	23,2
Салициловая кислота	4,9	8,6

В соковой фракции ферментативно обработанной мезги ягод брусники выявлено более высокое содержание  гидроксикоричных и галловой кислот: выход природных кислот ягод в сок увеличился в 1,3-2,3 раза (таблица 3).
 
Таблица 3
Состав и содержание гидроксикоричных кислот в соковых фракциях мезги ягод брусники, мг/кг ягод
 

Наименование кислоты	Соковая фракция мезги ягод брусники, не подвергавшейся  ферментативной обработке	Соковая фракция  ферментативно обработанной мезги ягод брусники
1	2	3
кафтаровая кислота	0,57	1,36
хлорогеновая кислота (5-кофеилхинная)	23,21	32,14
4-кофеоилхинная кислота	12,31	16,63
кофейная кислота	3,20	4,35
п-кумаровая кислота	10,04	13,03
ферулловая кислота	23,85	32,65
сумма гидроксикоричных кислот	73,18	100,16

Данными хроматографических исследований убедительно доказано, что ферментативная обработка ягод способствует более полной конверсии  природного  сырья: в  составе соковой фракции ферментативно обработанной мезги ягод брусники дополнительно идентифицирован эпигаллокатехин, обладающий высокими антирадикальными свойствами, присутствие которого в соке, полученном без использования ФП, обнаружено не было (таблица 4).

Таблица 4
Состав и содержание катехинов и галловой кислоты в соковой фракции мезги ягод брусники
 

Наименование компонента	Соковая фракция мезги ягод, не обработанной ФП	Соковая фракция ферментативно обработанной мезги ягод брусники
	мг/кг	мг/кг
галловая кислота	1,71	1,97
эпигаллокатехин эпикатехин эпигаллокатехин галлат галлокатехин галлат эпикатехин галлат сумма катехинов (без учета галловой кислоты)	н/о 67,78 3,94 4,36 2,83 80,62	11,28 74,67 7,85 7,08 3,68 104,56

Установлено, что проведение предварительной ферментативной обработки мезги ягод брусники способствует повышению (на 40%) антиоксидантной активности соковой фракции мезги ягод.
Таким образом, применение ФП для предобработки ягод брусники позволяет получить  мезгу ягод брусники, в соковой фракции которой существенно выше содержание физиологически активных и полезных для сохранения и укрепления здоровья человека ингредиентов таких как витамин С, органические кислоты, полифенольные соединения, в том числе катехины, антоцианы, проантоцианидины, что обусловливает проявление ею более высоких антиоксидантных свойств по сравнению с соковой фракцией мезги ягод, полученной без ферментативной обработки.

Порошок ягод брусники получали на основе ферментативно обработанной мезги ягод способом вакуумной сублимационной сушки, который является современным и высокоэффективным способом высушивания: плоды и ягоды во время сушки не подвергаются действию высоких температур, что позволяет максимально сохранить биологическую ценность сырья. Проведена наработка опытной партии порошка брусники  с использованием экспериментального стенда СВП-0,36 (стенд вакуумных процессов) [7].  Полученный продукт представляет собой мелко дисперсный порошок; органолептические показатели (цвет, вкус и аромат) свойственны исходному ягодному сырью.

Дана характеристика сублимированному порошку брусники по  гранулометрическому и химическому составу. Показано, что сублимированный порошок брусники содержит разнообразный комплекс природных компонентов, минорных и биологически активных веществ в высоких концентрациях, значительная доля которых (за счет применения направленного биокатализа) находится в растворимой, т.е. биодоступной форме, а также  натуральные красители, антиоксиданты и консерванты.

Таким образом, реализация инновационного подхода к технологии переработки ягод брусники в порошковые полуфабрикаты, сочетающего в себе прогрессивные биокаталитические способы предобработки ягод и современные способы высушивания, открывает перспективы для разработки интенсивных технологий переработки растительных биоресурсов, ориентированных на  сохранность и наиболее полное использование природных компонентов ягод при получении пищевых продуктов.
 
Литература

1. Грибова, Н.А. Перспективы развития перерабатывающей промышленности в области переработки плодово-ягодного сырья / Н.А. Грибова, Л.В. Беркетова, Н.А. Акимова // Научное обозрение. –2015. –№ 24. –С. 107-110.
2. Ярлиева, З.А. Совершенствование технологии криопорошков из плодов и ягод, выращиваемых в предгорных районах Дагестана: дис… канд. техн. наук: 05.18.01 / З.А. Ярлиева. –  Краснодар, 2017. – 141 с.
3. Kapasakalidis, P.G. Effect of a cellulose treatment on extraction of antioxidant phenols from black currant (Ribes nigrum L.) pomace / P.G. Kapasakalidis,  R.A. Rastall, M.H. Gordon // J. Agric. Food Chem., 2009, 57(10): 4342-4351.
4. Sun Т. Effect of enzymatic macerate treatment on rutin  content, antioxidant activity, yield and physical properties of asparagus juice / Т. Sun, J.R. Powers, J. Tang // J. of Food Sci. – 2007. – 72(4). – 267-271.
5. Шичкина, Е.С. Влияние ферментных препаратов на выход красящих веществ при получении натуральных красителей / Е. С. Шичкина, В.М. Болотов //Хранение и переработка сельхозсырья. –2013. –№ 1. –С.46-47.
6. Алексеенко, Е.В. Мониторинг эффективности применения ферментных препаратов для обработки ягод брусники при получении сока / Е.В. Алексеенко, Е.А. Быстрова // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. – 2015. – №. 3 (65). – С. 203-207.
7. Алексеенко, Е.В. Технология получения и оценка качества сублимированного порошка из ягод брусники / Е.В. Алексеенко, Е.А. Быстрова, Г.В. Семенов, В.Я. Черных // Пищевая промышленность. – 2017. – № 11. – С. 70-73.

Алексеенко Е.В., д-р техн. наук; Быстрова Е.А.;
Бакуменко О.Е., д-р техн. наук
ФГБОУ ВО Московский государственный университет пищевых производств, г. Москва
 

---