Вода плодово-ягодного сырья как функциональный напиток

А. А. Емельянов, Е. А. Кузнецова, О. А. Шалимова*
Государственный университет – УНПК (г. Орел)
Орловский государственный аграрный университет *

Функциональное питание улучшает физиологические процессы, повышает сопротивляемость заболеваниям и позволяет длительное время сохранять активный образ жизни. Направленность действия продуктов функционального питания определяется входящими в их состав биологически активными ингредиентами. Оптимальной формой пищевого продукта, используемого для обогащения организма биологически активными веществами, является безалкогольный напиток. Одним из видов безалкогольного напитка – фруктовые и овощные соки. Функциональные свойства соков обусловлены суммарным действием витаминов, пищевых волокон, макро- и микроэлементов, фенольных соединений. Функциональные напитки различного назначения получают, вводя дополнительные ингредиенты в соки.

Новые биологически активные напитки можно получать не только введением дополнительных ингредиентов, но и путем разделения сока на компоненты. Одним из таких методов является вакуумное выпаривание сока прямого отжима, осуществляемое при пониженных температурах [1]. Выпаривание в вакууме разделяет сок на концентрат и природную воду, содержащую основную массу растворимых биологически активных компонентов исходного сырья. Использование пониженных температур минимизирует потери биологической ценности.

Вода плодово-ягодного сырья представляет собой природную воду, прошедшую через вегетативную систему и содержащую весь спектр витаминов и минеральных веществ растения. Она может быть использована в качестве функциональной питьевой воды или основы для разработки и приготовления новых функциональных напитков [2].

С целью установления биологической ценности получена и исследован физико-химический состав природная вода плодово-ягодного сырья.
Эксперименты выполнены на бахчевых культурах, клубнике и вишне. Сырье подвергнуто низкотемпературному фракционированию с получением обезвоженного сока, выжимок мякоти и природной воды [3].

Схема переработки сырья приведена на рис. 1.

Сок прямого отжима мякоти разделен на концентрат и природную воду с помощью вакуумной выпарной установки [4]. Выпаривание осуществлено при температуре до 50 ○С.

Природная вода растительного сырья, являющаяся дистиллятом сока прямого отжима, представляет собой чистую прозрачную мягкую приятную на вкус воду с ароматом перерабатываемого сырья. Выход природной воды составил 83-88 % по отношению к объему загруженного сока.

Природная вода арбуза представлена на рис. 2.

Физико-химический состав природной воды бахчевых культур исследован по стандартным методикам. Исследование минерального состава выполнено с помощью рентгеноструктурного анализатора электронного микроскопа Jeol.

Физико-химический состав природной воды и плода [5, 6] арбуза и тыквы приведен в табл. 1.

Из Табл. 1 следует, что природная вода бахчевых обладает пищевой и биологической ценностью и включает весь спектр витаминов, макро- и микроэлементов исходного сырья.
Арбузная вода содержит 75 % сухих веществ, 90 % сахаров и треть витаминов и минеральных веществ плода.

Содержание сухих веществ в арбузной воде – 5,5 %, при этом 95 % от массы сухих веществ составляют сахара 5.2 %. В состав витаминов арбузной воды и плода входят β-каротин, витамины группы В и аскорбиновая кислота, причем массовая доля β-каротина и витаминов группы В природной воды соответствует массовой доле плода. По содержанию витамина С вода уступает арбузу в 4 раза. Установлено содержание токоферола 1,2 мг/л в арбузной воде.

Минеральный состав природной воды полностью соответствует составу арбуза в качественном отношении. В количественном отношении, вода уступает плоду по содержанию кальция, магния и фосфора в 3,5 раза. Высокое содержание магния 650 мг/л и железа 6 мг/л обеспечивает арбузной воде функциональную направленность. Для удовлетворения суточной потребности в этих элементах достаточны следующие количества природной воды арбуза: 0,7 л – Mg; 1,7 л – Fe.

Натуральная вода из тыквы содержит 73 % сухих веществ, треть витаминов и минеральных веществ плода [7].

По содержанию сухих веществ 5,95 % вода тыквы превосходит арбуз на 10 %. Тыквенная вода включает углеводы, витамины и минеральные вещества. По содержанию сахаров, составляющем 93 % от массы сухих веществ, вода тыквы соответствует арбузной воде. Высокая массовая доля минеральных веществ (1,2 г/л) и витаминов (52 мг/л) определяет тыквенную воду как биологически активную.

Состав витаминов тыквенной воды соответствует составу плоду в качественном отношении. В количественном отношении, вода уступает плоду по общему содержанию витаминов в 3 раза, но превосходит его по массовой доле ниацина, β-каротина и тиамина в 3 и 2 раза, соответственно. Для удовлетворения суточной потребности в β-каротине и витаминах группы В достаточны следующие количества природной воды: 0,15 л – β-каротин; 1,4 л – РР; 1,7 л – В1. Высокое содержание β-каротина, ниацина и тиамина превращает природную воду тыквы в функциональный напиток.

Установлено восемь биологически значимых элементов, входящих в минеральный состав, как тыквенной воды, так и плода. Кроме того обнаружено содержание в воде четырех элементов (S, Co, Ni, Cr), не входящих в состав плода [6]. Высокое содержание калия, кальция, магния, серы, кобальта, меди, хрома и цинка обеспечивает природной воде тыквы функциональную направленность. Для удовлетворения суточной потребности в микроэлементах достаточны следующие количества тыквенной воды: Cu – 0,1 л; Cr – 0,13 л; Co – 0,4 л; Zn – 0,9 л; Ca – 2,6 л.

Выполнены микроскопические исследования следов, оставленных после испарения воды. Капли воды клубники и вишни, а также водопроводной и дистиллированной воды, нанесенные на предметное стекло, высушены в сушильном шкафу. Следы воды исследованы в сканирующем электронном микроскопе при кратности увеличения 2500 (рис. 3).

Из приведенных электронных изображений следует, что растительная вода является наиболее чистой по сравнению с контрольными образцами водопроводной и дистиллированной воды. Вода плодово-ягодного сырья содержит растворимые сухие вещества, которые по мере удаления влаги переходят в кристаллическое состояние. Кристаллические образования обнаружены в следах воды клубники и вишни. Кристаллы в следах клубничной воды отличаются по форме и размеру от кристаллов в следах вишневой воды. Различие форм и размеров кристаллов можно объяснить разным физико-химическим составом природной воды.

Исследована жесткость воды арбуза, тыквы, клубники, и вишни. Жесткость растительной воды составляет 0,25-0,3 мг-экв./л и в 30 раз меньше жесткости водопроводной воды (10 мг-экв./л). Мягкость оказывает благотворное действие на органолептические свойства и физиологическое действие и определяет возможность использования природной воды плодово-ягодного сырья для восстановления натуральных соков и производства функциональных напитков.

Природная вода тыквы использована для восстановления натурального тыквенного сока. Сок восстановлен путем разбавления тыквенного концентрата, полученного вакуумным выпариванием сока прямого отжима, как собственной природной водой, так и дистиллированной. Число частей воды, приходящейся на одну часть концентрата, выбиралось равным кратности превышения содержания растворимых сухих веществ в концентрате по отношению к требуемому уровню растворимых сухих веществ в восстановленном соке [8].

Соки, восстановленные тыквенной и дистиллированной водой, исследованы на биологическую активность. Результаты лабораторных исследований приведены в табл. 2.

Из табл. 2 следует, что сок, восстановленный собственной природной водой, превосходит по всем показателям сок, восстановленный дистиллированной водой. Повышение качества достигается за счет более высокой массовой доли биологически активных веществ природной воды. Разбавление концентрата собственной природной водой возвращает восстановленному соку те ароматические и биологически активные вещества, которые были удалены в процессе выпаривания, и обеспечивает получение 100 % натурального сока, который по вкусовым характеристикам и содержанию полезных веществ не уступает натуральному соку.

Таким образом, в результате вакуумного выпаривания сока прямого отжима плодово-ягодного сырья получена природная вода. Исследованы физико-химические свойства природной воды бахчевых культур. Показано, что вода бахчевых обладает пищевой и биологической ценностью. Содержание сахаров в природной воде бахчевых не менее 5 %.

Природная вода бахчевых включает β-каротин, витамины группы В, аскорбиновую кислоту и минеральные вещества. В воде арбуза установлено содержание токоферола 1,2 мг/л. Высокое содержание магния 650 мг/л и железа 6 мг/л обеспечивает арбузной воде функциональную направленность. Содержание витаминов и минеральных веществ в природной воде тыквы составляет, мг/л: β-каротин – 33; ниацин – 14,2; тиамин – 0,9; калий – 532; кальций – 383; магний – 85; сера – 141; кобальт – 0,16; медь – 12,2; хром – 0,4; цинк – 13,1. Высокое содержание витаминов и минеральных веществ превращает природную воду тыквы в биологически активную воду.

Жесткость растительной воды составляет 0,25-0,3 мг-экв./л и в 30 раз меньше жесткости водопроводной воды.

Получены электронные изображения следов природной воды клубники и вишни, а также водопроводной и дистиллированной воды. Обнаружены кристаллические образования в следах растительной воды. Показано, что форма и размеры кристаллов зависят от вида исходного сырья.

Природная вода тыквы использована для восстановления тыквенного сока. Показано улучшение качественных характеристик сока, восстановленного собственной природной водой, по сравнению с соком, восстановленным дистиллированной водой.

Биологически активная вода плодово-ягодного сырья является функциональной питьевой водой, может быть использована для восстановления натуральных соков, а также в качестве основы для создания новых функциональных напитков.

ЛИТЕРАТУРА
1.    Емельянов, А. Выпаривание соков прямого отжима в вакууме / А. Емельянов, K. Емельянов // Saarbrucken, Palmarium Academic Publishing, 2012. – 109 с.
2.    Пат. № 2371999 РФ. Способ получения восстановленного сока / A.A. Емельянов, K.A. Емельянов. Опубл. 10.11.2009, Бюл. № 31.
3.    Емельянов, А.А. Ресурсосберегающая переработка плодово-ягодного сырья при пониженных температурах / Пищевая промышленность. – 2009. – № 7. – С. 28-29.
4.    Емельянов, А.А. Установка для концентрирования и сушки жидких пищевых продуктов в вакууме / A.A. Емельянов, В.В. Долженков, К.А. Емельянов // Известия вузов. Пищевая технология. – 2009. – № 4. – С. 84-87.
5.    Энциклопедия центра Эмос. Химический состав продукта «арбуз» http://www.sunduk.ru/receipts/prods/p10012.htm.
6.    Энциклопедия центра Эмос. Химический состав продукта «тыква». http://www.sunduk.ru/receipts/prods/p10387.htm.
7.    Пат. № 2403814 РФ. Натуральная вода из тыквы / A.A. Емельянов, K.A. Емельянов, Е.А. Кузнецова, А.А. Щербакова. Опубл. 20.11.2010. Бюл. № 32.
8.    Пат. № 2351238 РФ. Способ получения восстановленного сока / A.A. Емельянов, K.A. Емельянов. Опубл. 10.04.2009. Бюл. № 10.

Статья опубликована в Журнале "Пиво и напитки"  № 1 2014, С. 12015