Получение сбитня из растительного сырья на основе водно-спиртовых экстрактов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Красноярский государственный аграрный университет

Получение сбитня из растительного сырья на основе водно-спиртовых экстрактов

Шанина Е.В., Зологина В.Г.

Красноярск, Россия

Summary

In the work the raw materials chemical compound is investigated. The extraction from mountain ash fruits and currants black is conducted and their chemical compound is defined. Conditions of optimum extraction of extracts substances from fruits are defined. The recipes of “ sbiten” on the basis of extracts are developed.

Растения Сибирского региона содержат в своем составе множество веществ уникального состава. Большой интерес в этой связи проявляется к плодово-ягодным ресурсам, переработка которых с целью получения биологически активных соединений имеет целый ряд преимуществ перед химическим синтезом, поскольку для их произрастания не требуется создания сложных специальных условий, представлены они в количестве, достаточном для переработки в промышленных масштабах.

Целью работы являлось расширение сферы использования растительного сырья в пищевых производствах.

В качестве объекта исследования служили плоды черноплодной рябины (аронии) - Aronia Melanocarpa и смородины черной - Ribes nigrum, собранные в Балахтинском районе Красноярского края, в июле-августе и августе-сентябре, в сухую погоду, при полном созревании плодов.

Новизной работы является разработка режимов получения экстрактов биологически активных веществ из плодов рябины черноплодной и смородины черной, намечены перспективы получения широкого спектра сбитней на основе уникального сибирского растительного сырья.

Предварительно проведённый аналитический обзор показал возможность использования черноплодной рябины для получения ингредиентов алкогольных и безалкогольных напитков. С целью подтверждения этой возможности на практике необходимо исследовать химический состав и методы переработки черноплодной рябины и смородины черной, обеспечивающий максимальный выход и сохранность БАВ. экстракт рябина смородина

Результаты анализа химического состава плодов представлены в таблицах 1, 2.

Таблица 1 - Химический состав плодов рябины черноплодной

Как видно из таблицы 1, содержание сахаров в плодах незначительно выше и составляет 15 % по сравнению с предельным значением литературных данных, которое равно 14. По содержанию флавоноидов, витамина Р, антоцианов, сахаров и экстрактивных веществ полученные результаты сопоставимы, с приведенными в литературных источниках.

Таблица 2 - Химический состав плодов смородины черной

Как видно, содержание сахаров в плодах незначительно больше указанных в литературе. По содержанию флавоноидов, витамина С и Р, антоцианов, дубильных веществ и экстрактивных веществ полученные результаты сопоставимы, с приведенными в литературных источниках.

Различное содержание БАВ черноплодной рябины и смородины черной, произрастающих в различных регионах страны, можно объяснить сортами ягод и почвенно-климатическими условиями.

Таким образом, плоды являются ценным источником биологически активных веществ. Именно поэтому, целесообразно использовать вытяжки их плодов в качестве ингредиентов в производстве напитков. Экстрагирование является массообменным процессом, математическое описание которого настолько сложно, что аналитическое решение задачи не выполнимо, это вынуждает идти на экспериментальный путь решения задачи с использованием статистических методов планирования и обработки полученных сведений с получением зависимостей выхода БАВ от режимных условий их извлечения. На скорость процесса экстракции и степени извлечения БАВ влияет несколько факторов, основными из которых являются температура системы, вид растворителя и массовое соотношение сырья и экстрагента (гидромодуль). При планировании эксперимента выбраны следующие пределы варьирования режимных факторов: температура системы (Х₁) - 20-80 ⁰С, состав растворителя - водно-этанольная смесь - с содержание спирта (Х₂) - 20-60 % и гидромодуль 1:5. Минимальное значение (Х₁) - 20 ⁰С было выбрано с учетом возможности ее поддержания на постоянном уровне в ходе эксперимента, а максимальная 80 ⁰С из соображений обеспечения сохранности БАВ.

В работе ставилась цель оптимального извлечения как спирто- так и водорастворимых БАВ из ягод, в связи с чем был выбран указанный выше диапазон варьирования Х₂.

Эксперименты проводились при значении гидромодуля равного 5. Матрица планирования эксперимента составлялась по плану Коно.

Путем статистической обработки экспериментальных результатов получены следующие уравнения регрессии для рябины черноплодной:

1. Витамин С

Y₁ =77,2222 + 10,7333 X₁ + 16,4833 X₂ - 1,73333 X₁² +17,875 X₁X₂ - 18,4833 X₂² (1)

Оптимальное значение =12,189 мг %.

Максимальный выход витамина С имеет место при температуре 20 ⁰С, концентрации спирта в смеси 20 %.

2. Витамин Р

Y₂ = 3085,84 + 1141,58 Х₁ + 276,477 Х₂ - 428,092 Х₁² +321,07 X₁X₂ - 749,167 Х₂² (2)

Оптимальное значение =3918,48 мг %

Максимальное извлечение витамина Р в пределах изученной области факторного пространства имеет место температуры 80 ⁰С, концентрации водно-этанольной смеси 50 %.

3. Дубильные вещества

Y₃ =0,7502 + 0,396067X₁ + 0,0845833X₂ - 0,0309X₁² +0,098875 X₁X₂ - 0,17005 X₂² (3)

Оптимальное значение =1,16485 мг %

В пределах изученной области факторного пространства максимальное извлечение Y₃ имеет место при температуре 80 ⁰С и концентрация спирта в смеси составила 60 %.

4. Антоцианы

Y₄ =994,456 + 897,517 X₁ + 575,117 X₂ + 1022,52 X₁² + 937,825 X₁X₂ - 354,883X₂² (4)

Оптимальное значение =4072,55 мг %

В пределах изученной области факторного пространства, оптимальное извлечение антоцианов, равное 4072,55 %, достигается при температуре 80 ⁰С, и концентрации спирта в смеси 60 %.

5. Флавоноиды

Y₅ = 511,762 + 376,015 X₁ - 330,37 X₂ + 514,251 X₁²- 226,64 X₁X₂ + 160,637X₂² (5)

Как следует из уравнения 5 на содержание флавоноидов в оказывает температура процесса, фактор Х₂ менее существен, но статистически значим.

Оптимальное значение =2119,68 мг %

Условия максимального выхода флавоноидов следующие: температура - 80 ⁰С, концентрация водно-этанольной смеси 20 % .

6. Сахара

Y₆ = 9,23504 + 0,735548Х₁-0,439628Х₂-0,842785Х₁² - 0,721943Х₁Х₂+0,697445Х₂² (6)

Как следует из уравнения 6, наибольшее влияние на Y₆ оказывает температура, в то время как фактор Х₂ менее существен, но статистически значим.

Оптимальное значение =11,0022 %

В пределах изученной области факторного пространства наибольшее извлечение сахаров равно 11,0022 %, и достигается при температуре 80 ⁰С, концентрации водно-этанольной смеси 20 %.

7. Экстрактивные вещества (ЭВ)

Y₇ = 25,3722 + 4,97083 X₁ - 1,87917 X₂ - 1,23333 Х₁² - 0,515625 X₁X₂ - 3,14583 Х₂² (7)

Как следует из уравнения 7, наибольшее влияние на Y₆ температура, фактор Х₂ менее существен, но статистически значим.

Оптимальное значение =29,5655 мг %

Путем статистической обработки экспериментальных результатов получены следующие уравнения регрессии для смородины черной:

1. Витамин С

У₁ = 127,961 - 42,7767Х₁ - 15,535Х₂ + 27,022Х₁² +11,474Х₁Х₂ + 5,475Х₂² (8)

Оптимальное значение =230,244 мг %.

Максимальный выход витамина С имеет место при температуре 20 ⁰С, концентрации спирта в смеси 20 %.

2. Витамин Р

У₂ = 0,0123309 + 0,00635462Х₁ - 0,000283683Х+0,00124822Х₁² - 0,00110638Х₁Х₂- 0,00130498Х₂²(9)

Оптимальное значение =3,0203 мг %

Максимальное извлечение витамина Р в пределах изученной области факторного пространства имеет место температуры 80 ⁰С, концентрации водно-этанольной смеси 20 %.

3. Дубильные вещества

У₃ = 2,73584 + 2,11858Х₁ + 0,39016Х + 0,892236Х₁² 0,414625Х₁Х₂- 0,439993Х₂² (10)

Оптимальное значение =5, 747 мг %

В пределах изученной области факторного пространства максимальное извлечение Y₃ имеет место при температуре 80 ⁰С и концентрация спирта в смеси составила 40 %.

4. Антоцианы

У₄ = -0,00318433 - 0,00655755Х₁ + 0,00605112Х₂ +0,00616165Х₁²- 0,00918442Х₁Х₂+ 0,00611195Х₂² (11)

Оптимальное значение =0, 986 мг %

В пределах изученной области факторного пространства, оптимальное извлечение антоцианов, равное 0, 986%, достигается при температуре 20 ⁰С, и концентрации спирта в смеси 60 %.

5. Флавоноиды

У₅ = 0,00557582 + 0,00360237Х₁ + 0,00036Х₂ -0,00159963Х₁² -0,0002429Х₁Х₂ + 0,00164997Х₂² (12)

Оптимальное значение =0, 93 мг %

Условия максимального выхода флавоноидов следующие: температура - 80 ⁰С, концентрация водно-этанольной смеси 60 % .

6. Сахара

У₆ = 8,07756 + 0,906742Х₁+ 1,15246Х₂ - 0,0932583Х₁² -1,09631Х₁Х₂- 0,0163333Х₂² (13)

Оптимальное значение =9, 30999 %

В пределах изученной области факторного пространства наибольшее извлечение сахаров равно 9,30999 %, и достигается при температуре 20 ⁰С, концентрации водно-этанольной смеси 60 %.

7. Экстрактивные вещества (ЭВ)

У₇= 17,0533 + 2,98458Х₁ - 0,263333Х₂- 4,16125Х₁² -2,47625Х₁Х2 - 2,3925Х₂² (14)

Оптимальное значение =17, 7522 мг %

При суммировании сведений, отражающих влияние режимных условий на извлечение отдельных БАВ, установлено, что получение их насыщенных экстрактов имеет место при различных значениях независимых переменных.

Поэтому для решения задачи оптимизации экстрагирования методом сканирования исследуемого факторного пространства установлены численные значения гидромодуля, температуры системы и концентрации спирта в растворе, при которых достигается максимальное суммарное извлечение экстрактивных веществ.

На основе полученных экстрактов были разработаны следующие рецептуры напитков: сбитень «Наташенька» со смородиной, сбитень «Наташенька» с рябиной, сбитень «Наташенька» ягодный.

По результатам проведенной дегустационной оценки комиссии, разработанных сбитней, можно сделать вывод, что по органолептическим показателям сбитни имеют характерный вкус, цвет и запах соответствующий рецептуре предлагаемых напитков. Хочется отметить, что напитки готовились с использованием исключительно натуральных ингредиентов, без добавления искусственных ароматизаторов и красителей.

Таким образом, полученные результаты позволяют рекомендовать экстракты из плодов как компонент для производства алкогольных и безалкогольных напитков, а так же для производства других пищевых продуктов.

Размещено на Allbest.ru