Способ получения концентрата облепихи

Способ получения концентрата облепихи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к производству ягодных концентратов.

Современные научные достижения показывают, что продукты функционального назначения - это, прежде всего, натуральные продукты, содержащие в своей природной структуре набор ценных биологически активных компонентов. Повышение адекватности пищевых композиций достигается за счет их многокомпонентности, этого можно достичь, используя природно-сырьевые ресурсы, в частности плодово-ягодное сырье.

Облепиха - популярная поливитаминная плодово-ягодная культура, содержит богатейший комплекс природных биополимеров, представленный соединениями полисахаридов, липидов, белков. Плоды облепихи содержат незаменимые аминокислоты, органические кислоты, каротиноиды, флавоноиды, лейкоантоцианидины, витамины, участвующие в протекании биохимических реакций в организме человека, способствующие поддержанию здоровья, снижая риск возникновения заболеваний. Своими чудодейственными свойствами облепиха славится уже давно.

Состав облепихи. Зрелые ягоды содержат целый комплекс витаминов. 100 грамм ягод содержит: С (аскорбиновая кислота) 54-316 мг; биофлавоноиды 75-100 мг; В1 (тиамин) 0,016-0,085 мг; В2 (рибофлавин) 0,030-0,056 мг; В9 (фолиевая кислота) 0,79 мг; провитамин А (каротин) 0,9-10,9 мг; Е (токоферол) 8-18 мг; группа витамина К (филлохиноны) 0,9-1,5 мг; ненасыщенные жирные кислоты в масле до 77%; 15 микроэлементов, включая железо, магний, марганец, бор, серу, алюминий, кремний, титан.

Одним из центральных направлений переработки плодов облепихи является получение сока, в который, безусловно, также переходят биологически активные вещества, однако необходимо учитывать, что плоды облепихи - сложный субстрат, в котором ценные химические компоненты находятся в ассоциативной связи со структурными элементами растительной ткани.

В этом аспекте целесообразным представляется проведение ферментативной обработки плодов облепихи. Применение ферментов позволяет существенно повысить глубину переработки многокомпонентного растительного сырья, повышая его экстрактивную способность, благодаря чему переходят в растворимую часть ценные физиологически функциональные компоненты, которые содержатся в кожице и семечках. Являясь высокоспецифичными системами, ферменты взаимодействуют лишь с необходимым субстратом, благодаря чему значительно увеличивается возможность получить продукт с желаемыми свойствами.

Наличие и высокое содержание физиологически активных ингредиентов в связанном состоянии в плодах облепихи диктуют необходимость применения ферментных препаратов, действие которых должно быть направлено на гидролиз биополимеров плодов, связанных с микроингредиентами и сдерживающих их переход в растворимую часть продукта. Эти биополимеры - преимущественно полисахариды - пектин, клетчатка, гемицеллюлоза. В связи с этим при обосновании выбора ферментных препаратов мы ориентировались на их активность и способность гидролизовать различные группы полисахаридов.

Известен способ ферментативной обработки ягод брусники путем добавления различных ферментных препаратов Фруктоцим-колора или Laminex BG («Применение биотехнологических приемов для переработки ягод красной смородины и брусники». Траубенберг С.Е. и др. Известия вузов. Пищевая технология, №2-3, 2008 г., стр.67-69) [1].

Недостатком известного способа является низкий выход сока, пониженное содержание биологически активных компонентов, а также низкая сохранность сока, поскольку он не является концентрированным, а также используемое сырье - брусника.

Наиболее близким аналогом является способ приготовления концентрата облепихи, включающий подготовку ягод, отжим с получением сока и отгонку влаги из сока, при этом во время отгонки влаги в сок вводят сахар и отгонку влаги ведут при 45-50°С под вакуумом до содержания ее 10-30% в количестве 20-60% массы концентрата, а сахар вводят после достижения содержания влаги 55-60 мас. (см. RU 2043741 С1, 20.09.1995) [2].

Недостатком наиболее близкого аналога является низкий выход продукта, высокая вязкость сока, а также низкое качество концентрата.

Задачей изобретения является повышенный выход продукта, низкая вязкость сока, а также повышенное качество концентрата.

Поставленная задача решается тем, что способ получения концентрата облепихи, характеризующийся тем, что дробят облепиху с получением мезги, выдерживают мезгу в течение 10-15 минут при температуре 40-45°С, вносят в нее смесь ферментных препаратов Фруктоцим-колор и Laminex BG при следующем соотношении мезга - смесь ферментов 100 г - 0,025 г, осуществляют гидролиз в течение 1-2 часов при температуре 40-45°С при постоянном перемешивании, нагревают смесь до температуры 80-85°С, выдерживают в течение 1-2 минут и затем охлаждают до температуры 30-40°С, осуществляют разделение на жидкую фракцию с содержанием сухих веществ 10-11% и твердый остаток путем прессования, затем жидкую фракцию концентрируют под вакуумом при температуре 50-70°С, при этом соотношение ферментных препаратов в смеси составляет 1:1.

При этом содержание сухих веществ в концентрате составляет 45-50%.

Дополнительно перед концентрированием жидкую фракцию смешивают с сахаром при соотношении 1:1. После добавления сахара содержание сухих веществ в концентрате составляет 70-72%.

Техническим результатом заявленного изобретения является увеличение выхода сока на 18-20%, а также биоактивных компонентов ягод - органических кислот (в 1,25 раза), витамина С (в 1,2 раза) и сахаров (в 1,4 раза). Полученный концентрат можно рассматривать как ценный функциональный ингредиент при создании продуктов питания с гармоничным сочетанием пищевых, профилактических и потребительских достоинств. Выбранные условия концентрирования позволяют получить концентрат ферментативного гидролизата ягод облепихи с содержанием сухих веществ 40-45% и с хорошими органолептическими свойствами. Технический результат будет достигаться только при заявленном качественном и количественном соотношении компонентов, а также при использовании только заявленных режимов.

На фигурах представлено влияние концентраций ферментных препаратов на динамику выхода сока и снижение вязкости.

Фиг.1 - влияние концентрации ферментного препарата «Фруктоцим-Колор» на динамику выхода сока: x - время гидролиза, ч; y - выход сока, %.

Фиг.2 - влияние концентрации ферментного препарата «Фруктоцим-Колор» на вязкость гидролизатов плодов облепихи: x - время гидролиза, ч; y - процент снижения вязкости сока, %.

Фиг.3 - влияние концентрации ферментного препарата «Laminex BG» на динамику выхода сока: x - время гидролиза, ч; y - выход сока, %.

Дозировку вносимых препаратов и диапазон продолжительности ферментативного гидролиза выбирали исходя из ранее определенных условий применения каждого ферментного препарата в отдельности (концентрация, время и другие параметры). Ферментные препараты вносили в мезгу ягод облепихи одновременно, проводили ферментативный гидролиз в оптимальных для действия ферментов условиях (t=40-45°C). Затем гидролизат нагревали для инактивации ферментов до температуры 80-85°С и отделяли сок от мезги прессованием. Определяли выход сока и % снижения вязкости гидролизата относительно сока, полученного с отдельными ферментными препаратами и смесью ферментных препаратов.

Кроме того, исследовали влияние ферментативной обработки с использованием ферментных препаратов на выход физиологически функциональных ингредиентов ягод облепихи в растворимую часть.

Что касается внесения отдельных ферментных препаратов при переработке ягод облепихи, то были проведены исследования по введению отдельных ферментов.

Целесообразность применения пектолитического ферментного препарата «Фруктоцим-Колор» объясняется достаточно высоким содержанием пектиновых веществ в плодах облепихи.

Для проведения гидролиза плоды облепихи измельчали, в полученную мезгу вносили ферментный препарат в концентрациях 3.1, 6,3, 12,5, 18,8, 25,0 ед. ПкА/г пектина. Гидролиз проводили в течение 1-3 ч в оптимальных условиях для действия фермента (45°С). Через определенные промежутки времени прессованием отжимали сок. Об эффективности действия ферментного препарата судили по выходу сока и снижению вязкости. Контролем являлся сок, полученный из мезги плодов в тех же условиях, но без добавления фермента (фиг.1, фиг.2).

Полученные результаты свидетельствуют о том, что наибольшее увеличение выхода сока обеспечивает применение ферментного препарата «Фруктоцим-колор» в количестве 6,3 ед. ПкА/г пектина в течение 1-1,5 ч гидролиза на 12-17%, при этом вязкость снижается на 56-60%. После 1-1,5 часов гидролиза увеличение выхода сока, как и процент снижения вязкости, изменяется незначительно.

Помимо пектиновых веществ плоды облепихи содержат некрахмальные полисахариды (клетчатка, гемицеллюлоза), формирующие каркас растительной ткани. Эти сложно организованные клеточные структуры также заключают в своем составе химические вещества, обладающие биологической активностью. Гидролитическое расщепление сложной полисахаридной цепочки позволит интенсифицировать процесс сокоотделения, увеличить выход ряда биоактивных компонентов в растворимую часть продукта. В связи с этим применение ферментных препаратов с соответствующим набором основных ферментативных систем кажется вполне обоснованным.

Для обработки использовали ферментный препарат «Laminex BG» в концентрациях, выбранных на основе анализа литературных данных, которые вносили в мезгу плодов облепихи и вели гидролиз в течение 1-3 ч в оптимальных для действия фермента условиях (45°С). Эффективность действия ферментного препарата определяли по выходу сока.

Ферментный препарат «Laminex BG» вносили в мезгу плодов облепихи в количестве 6,5, 13, 26, 39, 52 ед. ЦА_х/г целлюлозы и вели гидролиз в течение 1-3 ч при 45°С (фиг.3). Анализ динамики выхода сока показал, что применение ферментного препарата «Laminex BG» в концентрации 26 ед. ЦА_х/г целлюлозы через 1,5-2 ч гидролиза способствует увеличению выхода сока на 8-12%. Дальнейшее увеличение концентрации ферментного препарата и времени гидролиза нецелесообразно, поскольку не приводит к заметным изменениям.

Совместным применением ферментных препаратов «Фруктоцим-Колор» и «Laminex BG» путем их комплексного воздействия на структурные составляющие клеточной стенки облепихи можно существенно увеличить не только сокоотдачу, но и значительно улучшить биохимический состав растворимой части продукта, повысить его антиоксидантную активность за счет увеличения выхода флавоноидов, витаминов, органических кислот, жирных и тритерпеновых кислот. Использование получаемых ферментативных гидролизатов плодов облепихи, обладающих ценным набором полезных веществ, весьма перспективно при получении функциональных продуктов питания.

При этом максимальный выход сока наблюдается при условии применения смеси ферментных препаратов, в котором соотношение ферментных препаратов составляет 1:1 (50% от оптимальной концентрации каждого препарата в отдельности, при условии их индивидуального применения, что составляет 6,3 ед. ПкА/г пектина для Фруктоцим-колор и 26 ед. ЦА_х/г клетчатки для Laminex BG Glucanase Complex) и длительности ферментативного воздействия 1-2 часа. При этом выход сока увеличивается на 18-20%, а вязкость снижается на 66-70%.

Результаты проведенных исследований, полученные с применением современных методов анализа, показали, что ферментативная обработка с использованием смеси ферментов способствует существенному увеличению выхода в растворимую часть ферментативных гидролизатов экстрактивных веществ: органических кислот, витаминов и сахаров. Увеличивается выход органических кислот в 1,25 раза.

Таким образом, было установлено, что применение смеси ферментных препаратов в течение 1-2 часов гидролиза способствует увеличению выхода сока на 18-20%, более полной экстракции и переводу в растворимую часть ферментативного гидролизата облепихи ценных физиологически функциональных ингредиентов ягод (органических кислот, витаминов, полифенолов, антоцианов, катехинов).

Весь описанный набор ценных компонентов оказывает разностороннее физиологическое действие на организм, способствует поддержанию здоровья и профилактике заболеваний, в том числе неинфекционных (онкологических, сердечно-сосудистых, обмена веществ).

Концентрат облепихи получают следующим образом.

Плоды облепихи дробят с получением мезги, выдерживают мезгу в течение 10-15 минут при температуре 40-45°С, вносят в нее смесь ферментных препаратов Фруктоцим-колор и Laminex BG при следующем соотношении мезга - смесь ферментов 100 г - 0,025 г, осуществляют гидролиз в течение 1-2 часов при температуре 40-45°С при постоянном перемешивании, нагревают смесь до температуры 80-85°С, выдерживают в течение 1-2 минут и затем охлаждают до температуры 30-40°С, осуществляют разделение на жидкую фракцию с содержанием сухих веществ 10-11% и твердый остаток путем прессования, затем жидкую фракцию концентрируют под вакуумом при температуре 50-70°С, при этом соотношение ферментных препаратов в смеси составляет 1:1.

Пример 1.

Плоды облепихи дробят с получением мезги, выдерживают мезгу в течение 15 минут при температуре 45°С. Вносят в нее смесь ферментных препаратов Фруктоцим-колор и Laminex BG при следующем соотношении мезга - смесь ферментов 100 г - 0,025 г, при этом соотношение ферментных препаратов в смеси составляет 1:1. Осуществляют гидролиз в течение 2 часов при температуре 40°С при постоянном перемешивании. Нагревают смесь до температуры 85°С, выдерживают в течение 2 минут и затем охлаждают до температуры 30°С. Разделяют полученный гидролизат на жидкую фракцию с содержанием сухих веществ 10-11% и твердый остаток путем прессования. Затем жидкую фракцию концентрируют под вакуумом при температуре 50°С. Содержание сухих веществ в концентрате составляет 45%.

Пример 2.

Плоды облепихи дробят с получением мезги, выдерживают мезгу в течение 10 минут при температуре 40°С. Вносят в нее смесь ферментных препаратов Фруктоцим-колор и Laminex BG при следующем соотношении мезга - смесь ферментов 100 г - 0,025 г, при этом соотношение ферментных препаратов в смеси составляет 1:1. Осуществляют гидролиз в течение 1 часа при температуре 45°С при постоянном перемешивании. Нагревают смесь до температуры 80°С, выдерживают в течение 1 минуты и затем охлаждают до температуры 40°С. Разделяют полученный гидролизат на жидкую фракцию с содержанием сухих веществ 10-11% и твердый остаток путем прессования. В полученную жидкую фракцию добавляют сахар при соотношении 1:1. Затем осуществляют концентрирование полученной смеси под вакуумом при температуре 70°С. Содержание сухих веществ в концентрате составляет 70%.

Выход за рамки заявленных параметров осуществления процесса не позволит получить концентрат облепихи, обладающий именно вышеописанными свойствами.

1. Способ получения концентрата облепихи, характеризующийся тем, что дробят облепиху с получением мезги, выдерживают мезгу в течение 10-15 мин при температуре 40-45°С, вносят в нее смесь ферментных препаратов Фруктоцим-колор и Laminex BG при следующем соотношении мезга - смесь ферментов 100 г - 0,025 г, осуществляют гидролиз в течение 1-2 ч при температуре 40-45°С при постоянном перемешивании, нагревают смесь до температуры 80-85°С, выдерживают в течение 1-2 мин и затем охлаждают до температуры 30-40°С, осуществляют разделение на жидкую фракцию с содержанием сухих веществ 10-11% и твердый остаток путем прессования, затем жидкую фракцию концентрируют под вакуумом при температуре 50-70°С, при этом соотношение ферментных препаратов в смеси составляет 1:1.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержание сухих веществ в концентрате составляет 45-50%.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно перед концентрированием жидкую фракцию смешивают с сахаром при соотношении 1:1.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что содержание сухих веществ в концентрате составляет 70-72%.