Хомич Г. П., канд техн наук, доц

Постановка проблеми і її зв’язок із найважливішими науковими та практичними завданнями. У зв’язку з постійним збільшенням сировини, яка переробляється на підприємствах харчової промисловості, прямо пропорційно збільшується кількість відходів виробництва, тому їх раціональне використання є актуальною проблемою, вирішення якої дозволить значно збільшити вихід готової продукції, підвищити ефективність виробництва та суттєво зменшити забруднення навколишнього середовища. При традиційній переробці плодово-ягідної сировини відходи складають 30-40 %.

Дикоросла сировина, яку використовують у соковому виробництві має унікальний хімічний склад. Зокрема, ягоди чорниці звичайної містять вуглеводи (глюкозу, сахарозу, фруктозу, пектини), органічні кислоти (лимонну, молочну, яблучну, янтарну, щавелеву), вітаміни (А, В, С, РР), флавоноїди (гіперин, кверцетин, астрагалін), мінеральні речовини макро- та мікроелементи (залізо, селен, кобальт, мідь, золото, срібло, цинк), дубильні речовини, рутин. В чорниці виявлено найбільш широкий спектр антоціанів, вони побудовані з 3-О- галактозидів, 3-О-глюкозидів і 3-О-арабінозидів дельфінідину, цианідину, петунідину, пеонідину і мальвідину [1,2].

Ягоди бузини чорної здавна відомі населенню як лікарська, технічна і харчова сировина. У них містяться антоціани, аскорбінова кислота, каротин, рутин, самбуцин, хризантемін, дубильні речовини, карбонові кислоти і амінокислоти (тирозин), цукри, сліди ефірних олій [2,3].

Плоди чорноплідної горобини серед інших культур мають чи не найбільшу палітру цінних властивостей. Особливо цінною є здатність чорноплідної горобини концентрувати Se і накопичувати йод. Вміст йоду у ній 0,005…0,01 мг/100г, стільки його міститься у червоній смородині та хурмі, а більше - лише в плодах фейхоа, які відомі як найкращі концентратори цього елементу. Але безперечно найціннішою складовою чорноплідної горобини є біофлавоноїди, що мають Р-вітамінні властивості – катехіни, флавоноли, антоціани. У чорноплідній горобині флавоноглікозиди є похідними одного аглікону – кверцетину і представлені переважно рутином і кверцитрином. Антоціани плодів чорноплідної горобини є похідними ціанідину [2, 3, 4].

Ягоди чорниці, чорноплідної горобини, бузини чорної є багатим джерелом антиоксидантного комплексу, але значний вміст біологічно активних речовин концентрується в шкірці плодів та ягід і при отриманні соків потрапляє у відходи.

Метою роботи є дослідження способу екстрагування вичавок дикорослої сировини та використання екстрактів при виробництві безалкогольних напоїв.

Виклад основного матеріалу досліджень. Об'єктом досліджень була технологія екстрагування вичавок дикорослої сировини. Предметом досліджень були вичавки бузини чорної, чорноплідної горобини, чорниці, екстракти, безалкогольні напої.

Дослідження проводилися з використанням стандартних методів аналізу. Контроль якості вичавок проводили за органолептичними та фізико-хімічними показниками. Кількісно вміст фенольних сполук у ягодах та вичавках дикорослої сировини визначали за допомогою високоефективної рідинної хроматографії на хроматографі фірми Agilent Technologies (модель 1100).

Вичавки з чорниці, бузини чорної та чорноплідної горобини представляють собою ущільнену масу, яка складається з шкірочки, насіння та залишків м’якоті інтенсивного забарвлення.

За хімічним складом вичавки дещо відрізняються від свіжої сировини.

Порівняльна характеристика хімічного складу свіжих ягід та вичавок дикорослої сировини наведена в табл.1, 2.

Проаналізувавши хімічний склад дикорослої плодово-ягідної сировини та вичавок, відповідно до таблиці 1, стає зрозумілим, що не тільки вихідна сировина, але й вичавки після вилучення соку містять в своєму складі достатню кількість біологічно активних речовин, зокрема, антоціанових речовин. Найвищий вміст вітаміну С та антоціанових речовин міститься в плодах чорноплідної горобини,

Серед фенольних сполук, відповідно до таблиці 2, в ягодах та вичавках дикорослої плодово-ягідної сировини переважають антоціани. У вичавках чорниці, як і в ягодах, було виявлено 15 антоціанів, які представляють собою глікозиди п’яти агліконів – мальвідину, пеонідину, петунідину, дельфінідину і ціанідину з трьома вуглеводами – глюкозою, галактозою і арабінозою. На вміст антоціанів припадає майже 98 % від загального вмісту фенольних речовин: дельфінідину – 532,3 мг/100 г, ціанідину 435,7 мг/100 г, петунідину – 225,5 мг/100 г, пеонідину – 146,7 мг/100 г, мальвідину – 150,4 мг/100 г. В ягодах та вичавках бузини чорної також на вміст антоціанів припадає більше 85 % і представлені вони глікозидом ціанідином, найбільший вміст ціанідин-3-О-самбубіозиду, його вміст у вичавках складає 186,45 мг/100г. В плодах чорноплідної горобини вміст антоціанів складає до 77 %, а у вичавках – 79 % від загального вмісту фенольних сполук. Представлені вони також глікозидом ціанідином з чотирма вуглеводами – галактозою, глюкозою, арабінозою, ксилозою. Максимальний вміст ціанідин-3-О-галактозиду (58 %) і складає 471,04 мг/100г.

Наявність високого вмісту антоціанів у вичавках дикорослої сировини підтверджу їх високу біологічну активність, що свідчить про те, що вичавки, які утворюються при виробництві соку можуть бути використані для подальшої переробки на харчові продукти з високим вмістом біологічно активних речовин (БАР).

Для переробки вичавок дикорослої сировини, багатої антоціанами, з метою максимального вилучення барвних речовин, які містяться в шкірці сировини використовували процес екстрагування.

Проаналізовано вплив на процес екстрагування вичавок з плодово-ягідної дикорослої сировини різних екстрагентів: водних розчинів лимонної та винної кислоти і водно-спиртових розчинів різних концентрацій.

Вичавки з плодово-ягідної сировини заливали екстрагентом при різному гідромодулі – співвідношенні твердої (г) та рідкої фази (см³), діапазон значень якого складав від 1:0,75 до 1:1,75. В якості екстрагенту використовували водні розчини етилового спирту з об'ємною часткою спирту 40…70 %, водні та водно-спиртові розчини винної та лимонної кислот із масовою часткою кислот 0,5...2,5 %. Отримані зразки витримували при температурі 30…60 °С протягом 30…120 хвилин. Після закінчення процесу екстрагування екстракт відокремлювали від твердої фази пресуванням та визначали в ньому вміст фенольних та барвних речовин.

Експериментальними дослідженнями встановлено, що найбільш оптимальними умовами екстрагування вичавок з метою максимального переходу БАР у екстракт є: гідромодуль – 1:0,75, екстрагент – водно-спиртовий розчин з об'ємною часткою спирту 60 %, температура – 60 °С, тривалість – 60 хвилин.

Досліджено вплив природи органічної кислоти та її концентрації на вилучення барвних речовин із вичавок при екстрагуванні. Встановлено, що найкращі результати досягаються при додаванні до водно-спиртового розчину з об'ємною часткою спирту 60 % органічних кислот у масових частках: винної кислоти - 1,5 %, лимонної кислоти – 2,0 %.

Вплив концентрації водно-спиртових розчинів на вилучення фенольних та барвних речовин з вичавок чорниці при гідромодулі 1:0,75 та температурі 60 °С і тривалості 60 хв наведено на рис. 1.


Рисунок 1 – Вплив концентрації водно-спиртових розчинів на вилучення фенольних та барвних речовин
При екстрагуванні вичавок чорниці водно-спиртовими розчинами, відповідно до рисунку 1, найвищий вміст барвних (337,95 мг/100г) та фенольних (490,00 мг/100г) сполук досягнуто у випадку використання в якості екстрагенту водно-спиртового розчину з об'ємною часткою спирту 60 %.

Експериментально встановлені параметри екстрагування були підтвердженні при екстрагуванні вичавок бузини чорної та чорноплідної горобини і використані при розробці технології отримання екстрактів з плодово-ягідної дикорослої сировини. Визначені фізико-хімічні показники готових екстрактів (табл. 3).

Отримані екстракти характеризуються високим вмістом барвних та фенольних речовин, відповідно до таблиці 3, що свідчить про те, що їх можна використовувати у харчовій промисловості як джерело речовин біологічно активного комплексу. Зокрема, екстракти водно-спиртові з вичавок плодово-ягідної сировини можна використати при виробництві безалкогольних газованих напоїв.

Водно-спиртові екстракти були використані при розробці рецептур безалкогольних газованих напоїв, які розроблялись за наступними напрямками: використання тільки екстрактів дикорослої сировини; використання екстрактів дикорослої сировини з додавання ароматизаторів ідентичних натуральним; використання екстрактів дикорослої сировини і водно-спиртових настоянок пряно-ароматичної сировини (меліси та троянди)

Розроблено рецептури безалкогольних напоїв з використанням, в якості барвника, екстракту водно-спиртового з вичавок чорниці, горобини чорноплідної та бузини чорної, ароматизаторів фірм «Дьолер», ЮТС та екстрактів пряно-ароматичної сировини (меліси та троянди). Проведено органолептичну оцінку виготовлених зразків та їх фізико-хімічні показники (табл. 4).

За органолептичними показниками смак напоїв гармонійний, кисло-солодкий, у зразках з пряно-ароматичною сировиною аромат тонкий, властивий вихідній сировині та ароматам використаних настоїв трав, а у зразках з ароматизаторами відчувається аромат дикорослої сировини з легкими тонами використаних ароматизаторів, колір – червоний, у випадку напоїв з чорниці з легким фіолетовим відтінком.

Результати експериментальних досліджень, відповідно до таблиці 4, підтверджують, що отримані зразки безалкогольних напоїв мають не тільки досить високі органолептичні показники, а й характеризуються відповідними фізико-хімічними показниками якості, а також володіють спраговгамовуючою та освіжаючою дією. Вони можуть бути рекомендовані до запровадження у виробництво з метою розширення існуючого асортименту безалкогольних газованих напоїв і заміни штучних барвників у виробництві на натуральні. Окрім того, це дозволить також запровадити комплексну технологію переробки сировини на консервних підприємствах.

Найменування зразків	Масова частка,%		Масова концентрація, мг/дм3			Інтенсив-ність забарвлення,
	сухих речовин	титрованих кислот	вітаміну С	барвних речовин	фенольних речовин
Напій «Чорничка»	9,60	0,21	5,30	31,20	60,00	0,67
Напій з чорниці з ароматом троянди	10,40	0,10	20,30	39,00	60,00	1,51
Напій з чорниці з ароматом меліси	10,40	0,11	21,10	39,00	65,00	1,44
Напій з бузи-ни з ароматом малини	9,60	0,23	28,20	73,6	150,0	1,48
Напій з бузини з ароматом троянди	10,70	0,13	37,90	46,10	90,0	1,56
Напій з чорноплідної горобини з ароматом меліси	11,00	0,12	18,50	70,30	170,0	1,40

Висновки. Таким чином, отримані результати свідчать, що вичавки дикорослої сировини характеризуються високим вмістом біологічно активних речовин і екстрагування їх водно-спиртовим розчином з об'ємною часткою спирту 60 % дозволяє максимально вилучити з них барвні та фенольні речовини і використати отримані екстракти при виробництві безалкогольних напоїв.

1. 
   Hon D-X. Potential mechanism of cancer chemoprovention by anthocyanins // Curr. Mol. Med., 2003. – 3 – P. 149-159.
   
2. 
   Хомич Г.П. Використання дикорослої сировини для забезпечення харчових продуктів БАР [Текст] : монографія / Г.П. Хомич, Н.І. Ткач, Полтав. ун-т
   

3. 
   Петрова В.П. Биохимия дикорастущих плодово-ягодных растений [Текст]./ В.П. Петрова – К.: Вища школа, 1986. – 287 с.
   
4. 
   Шапиро Д.К. Дикорастущие плоды и ягоды [Текст]./ Д.К. Шапиро, Н.И. Манциводо, В.А. Михайловская – Мн.: Ураджай. – 1988. – 128 с.