Спосіб виробництва безалкогольного фруктово-зернового напою “янтар” з гідратованими фулеренами

Реферат: UA 68867 U UA 68867 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі харчової промисловості та ресторанного господарства, зокрема до розробки нових видів безалкогольних напоїв і стосується харчових функціональних продуктів (ФП) на основі біологічно-активних речовин. В умовах сучасної ринкової економіки актуальним є питання представлення на ринку вітчизняної конкурентоспроможної, вітамінізованої, високофункціональної продукції за доступною ціною та високою якістю. Напій - це оптимальна форма харчового продукту, збалансований склад якого здатний робити позитивний ефект на організм. За останні роки енергетична цінність раціонів харчування середньостатистичного мешканця України знизилася приблизно на 16 %. Водночас спостерігається деформація раціонів харчування у вигляді підвищеного споживання тваринних жирів, цукру на фоні різкого зниження споживання вітамінів, мінеральних речовин, клітковини, пектинових речовин [1]. Сучасна світова індустрія функціональних напоїв (ФН) включає виробництво молочних і соєвих напоїв, соків, газованих напоїв, слабоалкогольних коктейлів, енергетичних і спортивних напоїв, холодного чаю, кави й шоколаду, порошкових напівфабрикатів. Спостерігається поява змішаних напоїв типу молоко + сік або молоко + злаки. Стійку тенденцію до зростання виробництва, споживання ФН відзначають і в Україні. Ця група продуктів сприяє посиленню захисних функцій організму людини, корегує водно-сольовий обмін, сприяє нормалізації діяльності шлунково-кишкового тракту, засвоєнню інших продуктів [2]. На думку значної частини населення, багатьох фахівців харчування, працівників харчової промисловості напої, особливо виготовлені на натуральній основі з фруктів, ягід, овочів ідеальне джерело всіх необхідних людині вітамінів. У дійсності ж, овочі й фрукти, а тим більше приготовлені на їх основі напої та сиропи можуть служити джерелом тільки вітамінів С, РР, частки фолієвої кислоти й каротину. Аналіз рекомендованих норм, щодо споживання вітамінів і мінеральних речовин показує, що низький вміст вітамінів у соках обумовлено не тільки їх недостатнім рівнем у вихідній сировині, але й істотними втратами в процесі промислової переробки (від 10 до 96 %) [3, 4, 5]. Для того щоб запобігти негативним наслідкам харчування, необхідно науково обґрунтувати й створити такі продукти, які з одного боку, дозволили не витрачати зайвий час на їжу, а з іншого - забезпечили організм людини енергетичними та біологічно-активними компонентами. Такі продукти вперше були випущені фірмою "Делер" в 1997 p., пізніше цю ідею почав втілювати в своїх продуктах французький концерн "Данон", наприклад у йогурті "Активія з пшеницею". Однак, у вищезазначених напоях є не більше 3-4 % зерна, яке використовують як наповнювач для підвищення калорійності. Найбільш близьким аналогом корисної моделі за технічною суттю є напої, що містять як основу соки: яблучний, морквяний, а також борошно гороху, вівса та ячмінного солоду (Пат. 20175 А Україна, A23L 2/00, A23L 2/02. Енергетичні напої / Л.М. Тележенко, Ю.О. Козонова. - № 200607669; Заявл. 10.07.2006; Опубл. 15.01.2007, Бюл. № 1). Технологія виробництва таких напоїв передбачає теплову обробку, яка змінює їх консистенцію. Але тривале прогрівання при цих же умовах призводить до збільшення в'язкості, тому для створення плинної консистенції, підвищення засвоюваності напоїв передбачене їх ферментативне розрідження у ході технологічної переробки. До недоліків цього продукту варто віднести те, що ферментативний гідроліз не завжди позитивно впливає на харчові властивості, дія ферментів знижує якість напою за рахунок порушення біологічно-активних речовин, а вторинні продукти впливають на функціональний склад організму людини. Крім того ця технологія має знижену біологічну цінність, зокрема за вмістом важливих антиоксидантів, а саме вітамінів А, Е, С [6]. Пошуки речовин, що володіють біологічною активністю дозволили нам вибрати як нову сировину, що володіє антибактеріальними властивостями та може проявляти себе як антиоксидант, новий сучасний вид сировини - гідратовані фулерени. Нещодавнє відкриття нових вуглецевих каркасних систем дозволяє доповнити органічні структури новим класом замкнутими з'єднаннями, побудованими тільки з атомів вуглецю, названими фулеренами. Отриманий вид наносировини - водний розчин гідратованих фулеренів (ВРГФ - C60HyFn) представляє собою комплекс, який призводить до структуризації води, формування та підтримка котрих визначається присутністю особливих структур чистого вуглецю. Метою роботи була розробка новітньої технології безалкогольних напоїв з застосуванням рослинної сировини функціонального призначення, такої як мікробіологічний каротин, отриманий біотехнологічним способом, борошна зернового продукту ЕСО, гідратованих фулеренів, використаних як водний розчин з соком. Зразки препаратів для досліджень готували на основі гідратованих фулеренів і шунгітів, які містять фулерени. Шунгіти настоювали на дистильованій воді протягом 3-5 діб. 1 UA 68867 U 5 10 15 Порошкоподібний шунгіт розміром нижче 40 нм отримували з використанням методу кріоподрібнення. Досліджувались напої, що містять сік яблучний з борошном ячменю ЕСО, які є технологічними, сумісними з вибраними наповнювачами, а їх виробництво найбільш розповсюджене в Україні для фруктових продуктів. Розробляли технологію, враховуючи калорійність, лікувально-профілактичні властивості та реологічні показники системи. Співвідношення водної та фруктово-зернової частин в розробленій технології складало приблизно 10:1. Технологія виробництва напоїв передбачає теплову обробку, яка змінює їх консистенцію. Введення до складу функціонального напою гідратованих фулеренів приведе до більшої стійкості продукту (мікробіологічної контамінації), що має велике значення для терміну зберігання. Як свідчать результати, представлені у табл. 1, в дослідних зразках напоїв відбувається зменшення в різному ступені колонійутворюючих одиниць всіх використаних тестмікроорганізмів через 7 діб після інокуляції, що обумовлено антимікробною дією гідратованих фулеренів та шунгітової води, яка є фулереноподібною структурою і забезпечує самоконсервуючий ефект. Таблиця 1 Ефективність антимікробних властивостей фулереноподібних структур у дослідних зразках безалкогольного фруктово-зернового напою "Янтар" з гідратованими фулеренами Тест-культури Staphylococcus aureus Pseudomonas aeruginosa Candida albicans 20 Lg зменшення вихідного мікробного навантаження Гідратовані фулерени Шунгіт 2 доби 7 діб 2 доби 7 діб 1,2 1,8 1,6 2,5 Мікробне навантаження після інокуляції, lg КУО/мл 5,00 4,99 2,15 2,5 2,02 3,30 4,98 2,37 2,78 2,85 3,08 В ідеальному випадку збалансоване, різноманітне харчування гарантує надходження в організм необхідної кількості ессенціальних харчових речовин і мікроелементів, в тому числі з напоями. В табл. 2 наведено склад мікроелементів, які містяться в розробленому продукті. Таблиця 2 Мікроелементний склад компонентів функціонального напою "Янтар" Назва елемента Na Mg К Са Cr Fe Сu 25 Вода, % 0,257 22,28 9 71,75 7 5,607 0,028 0,021 59,820 Об'єкт дослідів Заварене борошно ячменю ЕСО, % 0,022 52,057 13,710 22,040 13,408 25,079 24,744 24,143 1,177 0,171 1,137 1,310 0,121 Напій яблучний, % Напій яблучно-ячмінний + гідратовані фулерени, % 0,028 60,990 Задачею даної корисної моделі є створення вітамінізованого харчового функціонального продукту не тільки з гарними смаковими властивостями, але й стабільного до псування за рахунок природних складових, а також привабливого за вартістю. Такий продукт може забезпечити необхідну фізіологічну потребу населення у вітаміні А та у мікроелементах, має високі антиоксидантні та інші біологічно активні властивості. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб виробництва безалкогольного фруктовозернового напою "Янтар" з гідратованими фулеренами складається з наступних стадій: 2 UA 68867 U 5 10 15 20 борошно ячменю ЕСО у кількості 5-10 % від маси готового напою, з'єднують з водою (t=18…20 °C) та гомогенізують при t=85…98 °C, протягом 120…180 с, яблука піддають механічній кулінарній обробці, віджимають сік на соковижималці, м'якоть залишають для подальшого використання, заварюють цукровий сироп при t=105-110 °C, протягом 5…8 хв., підготовлену гомогенізовану основу з'єднують з цукровим сиропом, яблучною м'якоттю, соком, бурштиновою кислотою (у кількості 0,05-0,1 % від маси готового напою), та розчином гідратованих фулеренів (1:15) і проварюють 120 с, при t=95…98 °C, потім охолоджують, додають розчин водорозчинного -каротину (у кількості 0,015-0,02 % від маси готового напою), гомогенізують при t=20….25 °C, =60…120 с. Новим у корисній моделі із використанням гідратованих фулеренів (ТУ У 15.8-35476395001:2009), бурштинової кислоти (ТУ У 24.4-33886482-001:2006), мікробіологічного каротину (ТУ 9291-077-54655660-02), борошна ячменю ЕСО мікронізовано-обробленого (ТУ У 13693522.00296), що заявляється, є те, що: - при виробництві напою "Янтар" заварене борошно ЕСО у кількості 5-10 % від маси готового продукту з'єднують з яблучним соком та гідратованими фулеренами у кількості 5-7 % від маси готового продукту; - при виробництві напою "Янтар", в готовий яблучно-ячмінний напівфабрикат додають мікробіологічний -каротин у кількості 0,2 % від маси готового продукту та бурштинову кислоту у кількості 0,1 % від маси готового продукту. Результати розрахунку складу сировини харчового безалкогольного напою в конкретних зразках представлені в таблиці 3. Таблиця 3 Рецептура безалкогольного фруктово-зернового напою "Янтар" з гідратованими фулеренами Найменування сировини Борошно ЕСО ячменю Яблуко Цукор Мікробіологічний каротин харчовий Бурштинова кислота Гідратовані фулерени Вода питна Всього: Вихід готового напою: 25 30  Вид нормативної документації (ГОСТи , ТУ, ДСТУ) ТУ У 13693522.002 ГОСТ 2171376 ДСТУ 4623:2006 ТУ 9291-07754655660-02 ТУ У 24.433886482001:2006 ТУ У 15.835476395001:2009 ГОСТ 2874-82 Витрата сировини на 1 л готового продукту Маса брутто, г Маса нетто, г Маса брутто, г Маса нетто, г 60 60 50 50 180 126 180 126 87 87 87 87 0,15 0,15 0,2 0,2 0,1 0,1 50 50 60 60 897 1220 1000 897 1220 1000 Використання -каротину в складі розробленої суміші у вказаному діапазоні значень дозволяє отримати вітамінізований функціональний продукт високої якості. Споживання середньої добової норми такого функціонального продукту дозволить забезпечити необхідну потребу населення у -каротині (провітаміні А) відповідно до наказу МОЗ [7]. Крім того, каротин, як природній антиоксидант, сприяє підвищенню антиоксидантних, радіопротекторних властивостей функціонального продукту. Використання екстракту міцеліального грибу Blakeslea trispora - джерела -каротину гарантує натуральне походження провітаміну, що має велике значення для дієтичного, лікувально-профілактичного, дитячого харчування. Вітамінізований 3 UA 68867 U 5 10 15 20 25 30 35 харчовий функціональний напій стійкий до окисного псування, забарвлений в характерні тони легко-помаранчевого кольору. Безалкогольний фруктово-зерновий напій "Янтар" з гідратованими фулеренами, згідно з корисною моделлю, що заявляється, отримують таким чином: борошно ячменю ЕСО у кількості 5-10 % від маси готового напою, з'єднують з водою при t=18…20 °C та гомогенізують при t=85…98 °C, протягом 120…180 с. Яблука піддають механічній кулінарній обробці, віджимають сік на соковижималці, м'якоть залишають для подальшого використання. Заварюють цукровий сироп при t=105-110 °C, протягом 5…8 хв. Підготовлену гомогенізовану основу з'єднують з цукровим сиропом, яблучною м'якоттю, соком, бурштиновою кислотою (у кількості 0,05-0,1 % від маси готового напою), та розчином гідратованих фулеренів (1:15) і проварюють 120 с, при t=95…98 °C. Охолоджують. Додають розчин водорозчинного -каротину (у кількості 0,015-0,02 % від маси готового напою). Гомогенізують при t=20…25 °C, =60…120 с. Реалізація корисної моделі, що заявляється, пояснюється наступним прикладом. Приклад 1. Необхідно виготовити вітамінізований харчовий функціональний продукт, концентрація -каротину в якому становить 0,015 %. Концентрація -каротину в розчині становить 0,2 %. Розрахунки проводять за такою схемою. Кількість чистого -каротину у 1 л вітамінізованого харчового функціонального продукту становить: 0,015 %1 л/100 %=0,15 мл. Враховуючи, що концентрація -каротину в напої становить 0,2 %, отримуємо: 0,15 мл100 %/0,2 %=75 мл. Таким чином, щоб отримати задану концентрацію -каротину у кожному літрі функціонального продукту необхідно на кожні 1259 мл суміші додавати 75 мл отриманого розчину -каротину. Результати дегустаційних випробувань вітамінізованого ФН, отриманого згідно з корисною моделлю, що заявляється, показали гарні результати та рекомендації про можливість використання продукту в харчовій промисловості та ресторанному господарстві. Функціональна активність продукту досліджувалася в модельних експериментах на щурах. Відомо, що вираженою інгібуючою перекисне окислення дією володіють NO - радикали, які продукуються в організмі NO-синтезами (NOS). NO - радикали можуть також інгібувати активність NADPH-оксидази і ксантиноксидази, модулювати продукцію O2 - в мітохондріях і ОН радикалів в реакції Фентона. В дослідженнях показано, що введення щурам вітамінізованих напоїв зміщувало прооксидантно-антиоксидантний баланс в печінці і крові молодих та старих щурів у бік прооксидантів. У зв'язку з цим досліджували вплив донора NO-радикалів на склад прооксидантноантиоксидантного балансу в тканинах щурів, які отримували розроблені напої. Проведені нами дослідження інтенсивності дихання і окислювального фосфорування в мітохондріях печінки молодих і старих щурів дозволили встановити, що через 24 години після двократного введення напою тваринам, швидкість поглинання кисню мітохондріями достовірно збільшувалась (табл. 4). 40 Таблиця 4 Інтенсивність дихання мітохондрій печінки молодих і старих щурів в контролі і при введенні напою, n=5-6 Замірювані параметри, субстрат окислення: глутамат + малат Швидкість Швидкість споживання споживання кисню Аденозин Варіанти досліду кисню в Дихальний в метаболічному дифосфат метаболічному контроль ДК стані 1 ADP/O стані 2 V1 V2 3 місяці Контроль 96,89+14,62 32,33±1,79 3,06±0,49 3,00±0,17 Напій 143,27±12,42* 28,81±2,14 5,05±0,55* 2,88±0,17 20 місяців Контроль 86,61±14,47 23,82±2,36 3,80±0,59 2,97±0,10 Напій 133,08+12,61* 24,93±2,79 5,61±0,65** 2,91±0,16 Примітки: * - р