Д.т.н. Алексеенко Е.В.

Московский Государственный Университет пищевых производств, Россия

Биокатализаторы в технологиях переработки лесных и садовых ягод: научные основы и технологические решения

Приоритетные направления в развитии пищевой и перерабатывающей промышленности ориентированы на разработку и реализацию комплекса мер, направленных на создание принципиально новых, оригинальных технологий, позволяющих получать на основе рационального использования природных сырьевых биоресурсов инновационные продукты питания, призванные коренным образом улучшить структуру питания, способствующие сохранению здоровья и профилактике распространенных заболеваний современности.

Ценность садовых и лесных ягод общепризнанна и обусловлена, прежде всего, уникальным набором и природной комбинацией представленных в них физиологически активных ингредиентов (витамины, каротиноиды, биофлавоноиды, полиненасыщенные жирные кислоты, фосфолипиды, органические кислоты, пищевые волокна, минеральные вещества), которые способны регулировать многочисленные функции и реакции организма человека, и потому ягодное сырье представляет исключительный интерес для здорового питания и является ценной сырьевой базой при создании натуральных высококачественных пищевых продуктов.

Традиционно обоснованными продуктами переработки плодов и ягод являются соки, состав и полезные свойства которых практически в полной мере определяются составом перерабатываемого вида сырья и технологией получения сока. В настоящее время в числе приоритетных задач сокового производства - создать технологическую платформу для увеличения выпуска пищевой продукции повышенной пищевой ценности, минимизации потерь полезных для здоровья человека биологически активных веществ ягод, максимального использования природного потенциала сырья. В этом контексте использование ферментных препаратов можно считать одним из наиболее перспективных направлений, а ферменты рассматривают как замечательный инструмент, позволяющий мягко и избирательно воздействовать на структурные элементы растительной ткани, деликатно извлекать и переводить в биодоступную форму вещества, обладающие биологической активностью, формирующие полноту цвета, вкуса и специфику аромата.

Промышленное освоение ягод целесообразно вести в местах массового произрастания и сбора ягод и ориентировать на ягодные культуры и сорта, которые в наибольшей степени культивируемы в том или ином регионе.

В качестве объектов исследования выбраны садовые ягоды красной смородины (сорта «Чулковская», «Ненаглядная», «Голландская красная»), облепихи (сорт «Отрадная», «Подарок саду»), лесной ягоды - брусники: широко распространенные на территории РФ они дают стабильно высокие урожаи, являются ценным поливитаминным, лекарственным и пищевым сырьем.

Однако, при переработке лишь часть ценных природных компонентов ягод переходит в соковую фракцию, тогда как значительные количества, находясь в ассоциативной связи со структурными образованиями клеточных стенок, будучи сорбированы на клетчатке, гемицеллюлозе и пектине, остаются в отходах. С учетом данных химического состава ягод и достаточно высокого содержания в ягодах некрахмальных полисахаридов (16-28% с.в.), обладающих высокой удерживающей способностью по отношению к биологически активным веществам ягод, для интенсификации сокоотделения и максимального извлечения сока из покровных тканей, содержащих значительное количество красящих веществ, в том числе антоцианов, каротиноидов, флавонолов, что особенно важно при изготовлении ягодных соков, выбраны и исследованы пектолитические и глюканолитические ферментные препараты отечественного и импортного производства – Фруктоцим-Колор, Пектофоетидин П10х, Ксибитен-Цел, Laminex BG Glucanase Complex, Ксилоглюканофоетидин П10х, Целловиридин Г20х. Определены условия применения индивидуальных ферментных препаратов для предобработки ягод при получении сока для увеличения выхода сока и биологически активных веществ ягод в сок и проведена оценка их симбиотического воздействия в составе мультэнзимной композиции (МЭК).

Полученные результаты убедительно демонстрируют, что проведение предварительной ферментативной обработки ягод с применением МЭК на основе ферментных препаратов пектолитического и глюканолитического действия способствует более полной и глубокой конверсии природного сырья, существенному повышению экстрактивной способности растительной ткани и переводу в сок значительной части ценных биологически активных веществ ягод. Установлено существенное увеличение выхода в сок: витамина С (в 1.4-1,8 раза), биоактивных полифенольных соединений ( в 1,7-2,9 раза), антоцианов (в 1,7-2,5 раза), катехинов - в 1,1-1,6 раза, проантоцианидинов- в 1,6 раза, флавонов, флавонолов, флаванонолов- ( в 4,4-4,5 раза), каротиноидов (в пересчете на β-каротин) (в 3,2 раза), токоферолов (в 2,5 раза) по сравнению с соком, полученным без предварительной ферментативной обработки. В соках отмечается повышенное содержание галловой и хлорогеновой кислот, а в брусничном соке- бензойной и салициловой кислот (на 26-65%), обладающих выраженным антисептическим действием и придающие продукту важные технологические свойства (таблица 1, таблица 2).

Таблица 1- Влияние предварительной ферментативной обработки ягод красной смородины (сорт «Чулковская») МЭК-1 (Фруктоцим-Колор+ Ксибитен-Цел) и брусники (урожай 2007г.) МЭК-2 (Фруктоцим-Колор+ Laminex BG Glucanase Complex) на выход в сок экстрактивных веществ ягод

Наименование компонента	Содержание компонента, мг/100 г ягод
	Смородина		Брусника
	Сок, полученный без предобработки	сок, полученный после предобработки МЭК-1	Сок, полученный без предобработки	сок, полученный после предобработки МЭК-2
Полифенольные соединения	45,75	129,00	244,20	418,60
Катехины	12,83	21,09	44,85	49,90
Антоцианы	12,05	20,26	20,15	50,38
Витамин С	5,50	9,50	10,50	17,90
Органические кислоты, мг, в т.ч. Лимонная D-изолимонная L-яблочная Галловая Бензойная Хлорогеновая Салициловая	1210,00 5,06 430,00 0,017 - - -	1630,00 6,97 740,00 0,018 - - -	1045,0 2,11 35,64 0,0726 29,17 1,87 5,13	1387,0 2,63 55,51 0,0728 66,34 4,34 8,90

Таблица 2 – Влияние предварительной ферментативной обработки ягод облепихи (сорт «Отрадная») с применением МЭК-2 (Фруктоцим-Колор+ Laminex BG Glucanase Complex) на выход в сок экстрактивных веществ ягод

Наименование компонента	Содержание компонента, мг/100 г ягод
	Сок, полученный без предобработки	сок, полученный после предобработки МЭК-2
Полифенольные соединения	138,4	285,2
Катехины	22,60	30,67
Флавоны и флавонолы (в пересчете на рутин)	5,11	22,80
Флаванонолы (в пересчете на дигидрокверцетин)	0,72	3,15
Проантоцианидины	55,8	88,6
Витамин С	46,14	64,78
Каротиноиды ( в пересчете на β-каротин)	2,93	9,38
Токоферолы	0,84	2,10
Органические кислоты ( в пересчете на яблочную), г	1,73	2,08
Растворимый белок, г	0,46	0,63
Липиды, г	1,7	2,2

Данные хроматографических исследований свидетельствуют, что проведение предварительной ферментативной обработки ягод приводит к качественным преобразованиям состава сока: в составе ягодных соков дополнительно идентифицированы ценные с физиологической точки зрения природные соединения (катехины, антоцианы, каротиноиды), присутствие которых в соках, полученных без применения ферментных препаратов, не обнаружено. Это является подтверждением более глубокой трансформации природного сырья в процессе переработки, которое может быть достигнуто за счет использования биокатализаторов.

Установлено, что проведение ферментативной предобработки ягод при получении сока усиливает проявление им антиоксидантных свойств. Выявлена более высокая антиоксидантная активность соков, полученных после ферментативной обработки ( в 1,3-4,3 р.) по сравнению с соком, полученным без применения ферментных препаратов ( с применением DPPH теста и по отношению к катион-радикалу ABTS) и высокая комплексообразующая способность по отношению к Pb. С применением метода инверсионной вольтамперометрии показано, что сок из ягод красной смородины, полученный после предобработки, способен связывать 17,00±3,4% от общего количества Pb, внесенного в сок.

Разработаны технологические решения для получения концентратов соков как перспективных ягодных полуфабрикатов с высоким содержанием натуральных функциональных пищевых ингредиентов, природных красителей, антиоксидантов и консервантов в ориентации на применение при получении нового ассортимента безалкогольных напитков, кондитерских и пищеконцентратных изделий. Дана характеристика концентратов по органолептическим показателям, химическому составу, антиоксидантной активности и микробиологическим показателям.

Разработаны технологические решения и технологические рекомендации по созданию пищевых продуктов повышенной пищевой ценности на основе включения в рецептуру ягодных концентратов (в технологии кондирования тыквы, желейного формового мармелада, рисового экструдированного продукта, тортов и пирожных, хлебцев хрустящих диетических и безалкогольных напитков) и вторичного продукта переработки ягод -ягодного жома (в технологии заварных пряников, хлебобулочных изделий и в составе жировой начинки для вафель). Показана возможность исключения из рецептуры синтетических красителей, консервантов, лимонной кислоты и сокращения расхода основного сырья при полном соответствии полученных продуктов требуемым показателям качества и потребительским свойствам.

Таким образом, на основании комплекса широко проведенных исследований показана роль ферментативного гидролиза некрахмальных полисахаридов ягодного сырья при получении сока как фактора, способствующего более полному извлечению функциональных пищевых ингредиентов, а также натуральных красителей, консервантов и природных антиоксидантов в соковую фракцию по сравнению с соком, полученным в тех же условиях, но без ферментативной обработки. Применение ферментных препаратов на стадии предобработки ягод при получении сока позволяет наиболее полно и эффективно использовать природный потенциал биоресурсов на основе получения ягодных полуфабрикатов (соков и концентратов ягодных соков): в их составе существенно выше содержание таких ценных, физиологически активных и полезных для сохранения и улучшения здоровья человека ингредиентов как витамин С, токоферолы, каротиноиды, полифенольные соединения, катехины, флавоны, флавонолы и флаванонолы, антоцианы, проантоцианидины, органические кислоты, что обусловливает проявление ими более высоких антиоксидантных свойств по сравнению с соками и концентратами ягодных соков, полученных без ферментативной обработки. Поэтому применение ягодных соковых полуфабрикатов для модификации рецептур пищевых продуктов дает возможность не только придать привлекательный внешний вид, вкус и аромат готовым изделиям, но и существенно улучшить их пищевой и антиоксидантный статус.