ФИТОПРОДУКТЫ С ЭКСТРАКТАМИ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ КРЫМСКОГО ПОЛУОСТРОВА НА ОСНОВЕ СЫВОРОТОЧНО-ПОЛИСАХАРИДНОЙ ФРАКЦИИ

Поротова Е.Ю.¹, Каледина М.В.², Шевченко Н.П.³ Уколова О.А.⁴

¹ORCID: 0000-0001-6124-6416, Кандидат технических наук, ¹Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского, ²ORCID: 0000-0002-5835-996X, Кандидат технических наук, ³Кандидат технических наук, ⁴Бакалавр, ^2,3,4Белгородский государственный аграрный университет им. В.Я. Горина

ФИТОПРОДУКТЫ С ЭКСТРАКТАМИ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ КРЫМСКОГО ПОЛУОСТРОВА НА ОСНОВЕ СЫВОРОТОЧНО-ПОЛИСАХАРИДНОЙ ФРАКЦИИ

Аннотация

Сывороточно-полисахаридная фракция (СПФ) – принципиально новое молочное сырье, полученное путем фракционирования цельного или обезжиренного молока пектином. По своим функционально-технологическим свойствам является прекрасной основой для производства функциональных продуктов. В статье рассмотрена возможность использования СПФ в качестве экстрагента БАВ из лекарственного растительного сырья. Установлены оптимальные параметры процесса экстрагирования: продолжительность, температура и массовая доля растительного компонента к экстрагенту.  Разработаны рецептуры сорбетов с использованием экстрактов на основе СПФ и определены потребительские показатели фитопродуктов.

Ключевые слова: сывороточно-полисахаридная фракция, флокулянт, яблочный пектин, лекарственные растения, экстрагирование, сорбет, фитопродукт.

Porotova Е.Yu.¹, Kaledina M.V.², Shevchenko N.P.³, Ukolova O.V.⁴

¹ORCID: 0000-0001-6124-6416, PhD in Engineering, ¹Crimean Federal University named after V.I. Vernadsky, ²ORCID: 0000-0002-5835-996X, PhD in Engineering, ³PhD in Engineering, ⁴Bachelor, ^2,3,4Belgorod State Agricultural University named after V.Ya. Gorin

PHYTOPRODUCTS WITH EXTRACTS OF HERBAL RAW MATERIALS OF THE CRIMEAN PENINSULA ON THE BASIS OF SERUMAL-POLYSACCHARIDIC FRACTION

Abstract

Serumal-polysaccharidic fraction (SPF) is  a fundamentally new milk raw material, obtained by fractionation of full or skimmed milk with pectin. By its functional and technological properties it is an excellent basis for the production of functional products. The paper considers the possibility of using SPF as an extractant of BAS from medicinal herbal raw materials. The optimal parameters of the extraction process are determined: the duration, temperature and mass fraction of the herbal component to the extractant. The recipes of sorbets with the use of extracts based on SPF are developed as well as the consumer indicators of phytoproducts.

Keywords: serumal-polysaccharidic fraction, flocculant, apple pectin, medicinal plants, extraction, sorbet, phytoproduct.

В настоящее время актуальным является производство молочных продуктов с повышенной биологической и функциональной ценностью. Сырьем для таких продуктов могут являться как традиционные виды молочного сырья (обезжиренное молоко, пахта сыворотка, молоко), так и нетрадиционные. Одним из интересных направлений в технологии функциональных продуктов является производство комбинированных молочных продуктов, сочетающих в себе пользу молока и растительных компонентов [9, C. 124]. Потребление таких продуктов способствует противостоянию окислительному стрессу организма и преждевременному старению. Растительные компоненты позволяют регулировать биологическую и пищевую ценность молочных продуктов, путем обогащения их витаминами, минеральными веществами, фитоцитами, растительными белками и углеводами [3, C. 123]. В данном случае важно правильно подготовить растительный компонент, применяя такие режимы обработки, которые бы позволяли максимально сохранить комплекс полезных веществ.

Одним из новых направлений является использование в качестве экстрагента фитокомпонентов  из растительного сырья сывороточно-полисахаридной фракции (СПФ), полученной в результате разделения молока под действием флокулянта – яблочного пектина [4, C. 5]. Процесс фракционирования полисахаридами весьма перспективен для переработки молочного сырья – низкие энергетические затраты, нет денатурирующих изменений в системе, экологическая безопасность производства, полученные фракции  (белковая и сывороточно-полисахаридная) являются прекрасной основой для получения продуктов функциональной направленности [1, C.195], [5, C.556]. СПФ имеет ярко выраженную пребиотическую, радиопротекторную и детоксицирующую способность, что обусловлено содержащимся в ней пектином. СПФ может использоваться как самостоятельно, так и как рецептурный компонент в любых молочных продуктах, так как по своей сути является плазмой молока, имеет схожие физико-химические и органолептические свойства [2, C.105-106], [6, C.30].

Цель работы – исследование параметров экстрагирования биологически активных веществ из лекарственного сырья Крымского полуострова в сывороточно-полисахаридную фракцию молока.

Исследования проводились в рамках проекта Программы развития Крымского федерального университета им. В.И. Вернадского «Сеть академической мобильности «Академическая мобильность молодых ученых России - АММУР» на базе Белгородского государственного аграрного университета им. В.Я. Горина.

Объекты исследования: сывороточно-полисахаридная фракция молока, полученная путем воздействия на молочное сырье яблочного пектина; листья соцветий шиповника, листья лимонника и плоды барбариса. Выбранное растительное сырье является природными иммуномодулятороми, обладают гипотензивными, противоспалительными, антисептическими свойствами [7, C.57], [8, C.203]. Органолептические показатели экстрактов сочетаются с молочным сырьем.

СПФ получали при следующих параметрах: содержание пектина 0,6 % от массы сырья; температура проведения процесса 10 ºС; пектин вносили в молочное сырье в виде 5% раствора при температуре 22-25°С смешиваемых компонентов. В цельное или обезжиренное молоко, предварительно пастеризованное при температуре 85 °С с выдержкой 15-20 секунд, вносили охлажденный после термической обработки при 95 °С раствор пектина [10, C.66]. Процесс флокуляции длился 3-4 часа. Далее полученные фракции разделяли путем слива СПФ. Физико-химические показатели СПФ представлены в таблице 1.

 

Таблица 1 – Физико-химические показатели СПФ

Показатель	Содержание в СПФ
Титруемая кислотность, °Т	17-18
Активная кислотность, рН	6,38±0,04
Сухие вещества, %	6,4±0,1
Массовая доля жира, %	Следы
Массовая доля белка, %	0,6±0,1
Массовая доля лактозы в массе сырья, %	3,23
Массовая доля лактозы, в пересчете на водную часть сырья, %	3,45±0,05
Массовая доля пектина, %	0,6

 

Для изучения процесса экстрагирования БАВ в СПФ из растительного сырья выбраны следующие параметры процесса экстрагирования: температура (40–60)º С, количество сырья от 1 до 10 % от массы экстрагента. Предварительно высушенное, измельченное растительное сырье смешивали с СПФ и экстрагировали в интервале температур 40–60º С, продолжительность экстрагирования 30 минут. После термостатирования образцы фильтровали, охлаждали и определяли количественное содержание витамина С и биофлавоноидов (рутина) титрометрически. В качестве контроля использовали экстракты на воде.

Выявление оптимальной продолжительности процесса экстракции биологически активных веществ  в СПФ проводили при следующих условиях: температура 50 ºС, массовая доля крымского лимонника – 2 %, массовая доля барбариса – 5 %, время экстракции 30-150 минут.

Анализ полученных результатов показал, что основные факторы оказывающие влияние на процесс экстрагирования: температура процесса, соотношение массы экстрагируемого растительного сырья к экстрагенту и продолжительность процесса. Для всех экстрактов характерно увеличения БАВ с увеличением содержания сухих веществ растительного сырья в растворе (Рис.1).

Однако для шиповника и лимонника превышение их содержания в сухом виде в экстракте более 3%  приводит к затруднению дальнейшей технологической обработки. С увеличением температуры процесса экстрагирования в исследуемых экстрактах увеличивалось содержание биофлавоноидов, а содержания витамина С уменьшалось. Поэтому принято решение использование температуры экстрагирования не более 50 °С.

Увеличение продолжительности процесса также способствует закономерному увеличению концентрации БАВ в экстрактах (Рис 2). Отмечено, что с превышением процесса более 1,5 часов, в последствии после отделения и охлаждения экстрактов, наблюдался эффект образования плотных не тягучих гелей.  Это обусловлено переходом в СПФ из растительного сырья некоторого количества пектиновых веществ, что в свою очередь, приводит к стабилизации системы и образованию геля. Поэтому продолжительность процесса экстрагирования не рекомендуется более 60 минут.

В качестве практической реализации исследования, на основе полученных экстрактов разработаны рецептуры сорбетов (Таблица 2). Технология производства осуществлялась согласно технологической схеме производства мороженого. Особенность – этап получения экстрактов на СПФ, внесение сахара и стабилизатора и последующая кратковременная пастеризация при температуре не выше 76 °С.

   

Рис. 1 –  Зависимости содержания витамина С и  рутина  от количества сырья в экстрактах при температурах процесса от 40 до 60 °С

Рис. 2 – Влияние продолжительности экстракции на содержание витамина С и рутина  в экстрактах барбариса, лимонника и шиповника на основе СПФ   Полученные продукты имели оригинальные органолептические характеристики, обусловленные вкусом и ароматом используемых экстрактов.  

Таблица 2 – Рецептура на сорбеты с растительными экстрактами на основе СПФ

Наименование компонента	Масса, кг
Экстракт на СПФ, сухие вещества 6,0 %	71,7
Растительное сырье, %	2
Сахар, сухие вещества 95%	26
Кремодан	0,4
Итого масса продукта	100

 

Таким образом, полученные продукты максимально сбалансированы по пищевой и биологической ценности, функциональные ингредиенты, продуктов, оказывают профилактические свойства различных заболеваний, они могут быть востребованы как продукты функционального назначения.

Список литературы / References

1. Орлова Т.А. Функциональные продукты питания на основе концентратов, полученных при фракционировании молочного сырья полисахаридами / Т.А. Орлова, М.А. Ткаченко // Материалы международной конференции «Пробиотики, пребиотики и функциональные продукты питания». – Москва. – 2004. – С. 194–
2. Молочников В.В. Безотходная технология переработки молока с применением полисахаридов / В.В. Молочников. – М.: Агропромиздат, 2007. – 320 с.
3. Орлова Т.А. Использование фракционирования молочного сырьяполисахаридами в производстве функциональных продуктов питания / Т.А. Орлова // Хранение и переработка сельхозсырья. – 2003. – № 8. – С. 123–125.
4. Трухачев В.И. Инновационная составляющая биомембранной технологии производства молочных продуктов /В.И. Трухачев, В.В. Молочников, А.Г. Храмцов //  Вестник российской сельскохозяйственной науки. –  – №5. – С. 3–7.
5. Трухачев В.И. Некоторые аспекты оценки радиопротекторной активности молочных продуктов технологии «Био-тон» / В.И. Трухачев, В.В.Молочников, С.А. Емельянов //  Fundamental and Applied Studies in the Pacific and Atlantic Oceans Countries The 1st International Academic Congress. –  – С. 554–557.
6. Молочников В.В. Новый взгляд на переработку молока / В.В. Молочников, Т.А. Орлова, В.В. Морено // Пищевая промышленность. – – № 6. – С. 30–31.
7. Машковский М.Д. Лекарственные средства. В 2 т. / М.Д. Машковский. – М: ООО Издательство Новая Волна, 2000. – 421 с.
8. Лекарственные растения: Справочное пособие. / Н.И. Гринкевич, И.А. Баландина, В.А. Ермакова и др.; Под ред. Н.И. Гринкевич – М.: Высшая школа, 1991. – 398 с.
9. Поротова Е.Ю. Использование сывороточно-полисахаридной фракции молока в качестве экстрагента биологически активных веществ из растительного сырья Крымского полуострова / Е.Ю. Поротова, М.В. Каледина, Н.П. Шевченко, О.А. Уколова// Znanstvena misel journal. – 2017. – №4. – С. 123– 126.
10. Каледина М.В. Использование полисахаридов в функциональных продуктах / М.В. Каледина, А.Н. Федосова, О.А. Уколова // Молочная промышленность. – 2017. – №6. – С. 65– 67.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Orlova T.A. Funkcional'nye produkty pitaniya na osnove koncentratov, poluchennyh pri frakcionirovanii molochnogo syr'ya polisaharidami [Functional foods based on concentrates obtained by fractionation of raw milk polysaccharides]/ T.A. Orlova, M.A. Tkachenko // Materialy mezhdunarodnoj konferencii «Probiotiki, prebiotiki i funkcional'nye produkty pitaniya» (Moskva) [The international conference "Probiotics, prebiotics and functional foods" (Moscow)]. - 2004. – P. 194–195. [in Russian]
2. Molochnikov V.V. Bezothodnaya tekhnologiya pererabotki moloka s primeneniem polisaharidov [Wasteless technology of processing of milk using polysaccharides] / V.V. Molochnikov – M.: Agropromizdat, 2007. – 320 p. [in Russian]
3. Orlova T. A. Ispol'zovanie frakcionirovaniya molochnogo syr'ya polisaharidami v proizvodstve funkcional'nyh produktov pitaniya [Use of raw milk fractionation by polysaccharides in the production of functional foods] / T.A. Orlova // Hranenie i pererabotka sel'hozsyr'ya [Storage and processing of agricultural products]. – 2003. – № – P. 123–125. [in Russian]
4. Truhachev V.I. Innovacionnaja sostavljajushhaja biomembrannoj tehnologii proizvodstva molochnyh produktov [Innovative component of biomembrane technology for the production of dairy products]/ V.I. Truhachev, V.V. Molochnikov, A.G. Hramcov.// Vestnik rossijskoj sel'skohozjajstvennoj nauki  [Bulletin of the Russian Agricultural Science]. – 2015. –№5. – Р.3–7. [in Russian]
5. Truhachev V.I. Nekotorye aspekty ocenki radioprotektornoj aktivnosti molochnyh produktov tehnologii «Bio-ton» [Aspects of evaluation of radioprotective activity of dairy products of the "Bio-ton" technology]/ V.I. Truhachev, V.V. Molochnikov, S.A. Emel'janov// Fundamental and Applied Studies in the Pacific and Atlantic Oceans Countries The 1st International Academic Congress. – – Р. 554– 557. [in Russian]
6. Molochnikov V.V. Novyj vzgljad na pererabotku moloka [New look at the processing of milk]/ V.V. Molochnikov, T.A. Orlova, V.V. Moreno// Pishhevaja promyshlennost' [Food industry]. – – № 6. – Р. 30– 31.  [in Russian]
7. Mashkovskij M.D. «Lekarstvennye sredstva». V 2 t [Medicines. In 2 p]./ M.D. Mashkovskij - M., OOO «Izdatel'stvo Novaja Volna», 2000. – 421 p. [in Russian]
8. Lekarstvennye rastenija: Spravochnoe posobie [Directory of medicinal plants]/ N.I. Grinkevich, I.A. Balandina, V.A. Ermakova and others.; edited by I. Grinkevich – M.: Vysshaja shkola, 1991. – 398 р. [in Russian]
9. Porotova E.Yu. Ispol'zovanie syvorotochno-polisaharidnoj frakcii moloka v kachestve jekstragenta biologicheski aktivnyh veshhestv iz rastitel'nogo syr'ja Krymskogo poluostrova [Whey-polysaccharide milk fraction utilization as an extractant of biologically active substances from crimean peninsula herbal plants]/ E.Yu. Porotova, M.V. Kaledina, N.P. Shevchenko, O.A. Ukolova// Znanstvena misel journal. – 2017. –  №4. – P. 123– 126. [in Russian]
10. Kaledina M.V. Ispol'zovanie polisaharidov v funkcional'nyh produktah [Polysaccharides in functional foods] / M.V. Kaledina, A.N. Fedosova, O.A. Ukolova // Molochnaja promyshlennost' [Dairy industry]. – 2017. – №6. – P. 65– 67. [in Russian]