Хімія та хімічні технології/ 5

Хімія та хімічні технології/ 5.Фундаментальні проблеми створення нових матеріалів на технологій.

Д.т.н., Головко М.П.

Харківський державний університет харчування та торгівлі, Україна

К.т.н., Пенкіна Н.М.

Харківський державний університет харчування та торгівлі, Україна

Колесник В.В.

Харківський державний університет харчування та торгівлі, Україна

ДОСЛІДЖЕННЯ АНТИОКСИДАНТНОЇ АКТИВНОСТІ НАСТОЇВ СПИРТОВИХ ІЗ РОСЛИННОЇ СИРОВИНИ ДЛЯ ЛІКЕРО-ГОРІЛЧАНОГО ВИРОБНИЦТВА

Сьогодні гостро стоїть проблема насичення споживчого ринку якісною алкогольною продукцією. Ця концепція зумовлює розвиток нових напрямів у розробці та виробництві лікеро-горілчаних виробів, пріоритетом яких є – гарантія безпеки даної продукції та зниження наслідків токсичної, канцерогенної та мутагенної дії алкоголю на організм людини. Один із перспективних шляхів є створення нових видів алкогольних напоїв за рахунок введення до їх складу харчових добавок (алкопротекторів), що знижують негативну дію алкоголю. До них відносять екстракти рослинної сировини, які мають антиоксидантну активність.

За даними наукових досліджень, зростання активності антиоксидантів у присутності спирту пояснюється здатністю цих сполук зв’язувати вільні радикали – активні молекули з вільним хімічним зв’язком, які завдають шкоди клітинним мембранам і ДНК. До цього висновку фахівці прийшли при вивченні різних способів консервування та зберігання свіжої сировини [1].

Тому, вважаємо доцільним дослідити антиоксидантну активність спиртових напівфабрикатів з рослинної сировини для подальшого виготовлення лікеро-горілчаних напоїв.

Розроблено три спиртові напівфабрикати: Red, Orange, Green на основі доступної натуральної рослинної сировини з вираженими алкопротекторними та гепапротекторними властивостями. Рецептурний склад розроблених напівфабрикатів наступний, спиртовий настій Red: корінь ехінацеї пурпурної,

корінь родіоли рожевої, чорноплідна горобина; спиртовий настій Orange: сушена розторопша, цедра помаранчу, корінь імбиру; спиртовий настій Green: естрагон, сушена ламінарія, ківі (біологічна стадія зрілості).

Рослинну сировину підібрано таким чином, що вона володіє високими антиоксидантними властивостями, має гармонійний смак та аромат, приємний для сприйняття колір, а також знижує токсичний ефект готового напою на основі розроблених напівфабрикатів.

Дослідження антиоксидантної активності у настоях проводили за допомогою волюметричної установки, на якій визначали періоди індукції [2]. Як ініціатор окиснення використано азо-ізо-бутіронітрил (АІБН), як вуглеводень, що окиснюється, – ізопропілбензол (кумол). Температура реакції – 75 °С, час експерименту – 17–19 хв.

При ланцюговому вільнорадикальному окисненні органічних речовин у присутності інгібіторів третього роду, які обривають ланцюги з реакції активних частинок (вільних радикалів) із молекулами інгібітора, вміст інгібіторів окиснення в досліджуваних продуктах пропорційний періоду індукції на кривій ініційованого окиснення зразка модельного вуглеводню в модельних умовах [3–6]:

(1)

де τ – період індукції;

[InH] – молярна концентрація інгібітора;

V_i – швидкість ініціювання вільних радикалів ініціатором.

Визначивши період індукції всіх зразків, можна стверджувати, що концентрації антиоксидантів у зразках співвідносяться між собою як періоди їхньої індукції.

Під час експерименту при зазначених вище умовах окиснення зразків протікало з невисокою, однак цілком обумовленою швидкістю, а перелому на кривій, характерної і необхідної для визначення періоду індукції за час проведення експерименту не спостерігалося. Внаслідок цього вирішено відмовитися від визначення періоду індукції та визначати такий параметр досліджуваних зразків, як "окиснюваність" модельного вуглеводу (кумолa) у присутності інгібіторів окиснення та без них. Відомо, що в зазначених вище умовах швидкість окиснення описується рівняннями:

; (2)

, (3)

де V – швидкість окиснення (швидкість поглинання кисню кумолом);

k₂ – константа швидкості продовження ланцюгів;

k₆, k₇ – константи швидкості обриву ланцюгів;

[InH], [RH] – концентрації інгібітора та речовини, яка окиснюється, відповідно;

V_i – швидкість ініціювання реакції (швидкість утворення радикалів, яка визначається кількістю ініціатора АІБН).

Рівняння (2) характеризує систему, яка не містить інгібіторів, а рівняння (3) – систему, в якій всі вільні радикали "гинуть" на молекулах інгібітора.

Данні про швидкість окиснення кумолу у присутності різних спиртових настоях із рослинної сировини для лікеро-горілчаного виробництва наведені у таблиці 2.

Таблиця 2 – Швидкість окиснення кумолу з додаванням спиртового настою та без нього

Найменування спиртового настою	Швидкість окиснення, V_i·7,667·10^-7, ммоль/л·с	Відношення швидкостей
Без додавання настою	0,85	1
Спиртовий настій Red	0,36	2,66
Спиртовий настій Orange	0,35	2,43
Спиртовий настій Green	0,32	2,36

Як видно з таблиці 2 швидкість окиснення кумолу у присутності усіх рослинних екстрактів менша за швидкість окиснення чистого кумолу. Тобто розроблені спиртові настої гальмують окиснення кумолу і, таким чином, є інгібіторами ланцюгових вільно - радикальних реакцій.

Характеристика констант швидкостей обриву ланцюгів для інгібіторів, що досліджувалися наведено у таблиці 3.

Таблиця 3 – Характеристика зразків спиртових настоїв та їх активності у якості інгібіторів

№ зразка	Назва екстракту	k₂/k₇*10⁵	Окислюваність, β
1.	Спиртовий настій Red	0,74	4,5
2.	Спиртовий настій Orange	0,84	3,9
3.	Спиртовий настій Green	1,2	2,6

За результатами проведених досліджень можна зробити висновки, що в усіх зразках спиртових настоїв із рослинної сировини для лікеро-горілчаного виробництва присутні інгібітори вільнорадикального окислення.

Найбільша активність виявлена у спиртового настою Red, його окислюваність становить 4,5, менш активні зразки Orange та Green окислюваність яких складає 3,9 та 2,6 – відповідно.

Розроблені настої із рослинної сировини можуть бути використані як джерела антиоксидантів для сповільнення процесу окиснення під час виробництві спиртових настоянок. Дана розробка дозволить отримати напої зі зниженим токсичним ефектом та розширити асортимент алкогольної продукції.

Література

1. Головко М. Модельні дослідження антиоксидантних властивостей спиртових настоянок / М. Головко, Н. Пенкіна, В. Колесник // Товари і ринки. – 2014. – №2(18). – С. 132-139.

2. Ушкалова В. Н. Стабильность липидов пищевых продуктов / В. Н. Ушкалова. — М. : Агропромиздат, 1988. — 152 с.

3. Тютюнников Б. Н. Химия жиров / Б. Н. Тютюнников. — М. : Колос, 1992. — 448 с.

4. Могилевич М. М. Окисление и окислительная полимеризация непредельных соединений / М. М. Могилевич, Е. М. Плис. — М. : Химия, 1990. — 239 с.

5. Ковалев В. С. Окисление и стабилизация реактивных топлив / В. С. Ковалев, Е. Т. Денисов. — М. : Химия, 1982. — 268 с.

6. Денисов Е. Т. Кинетика гомогенных жидкофазных реакций / Е. Т. Денисов. — М. : Химия, 1991. — 483 с.