Yekaterinburg, Ekaterinburg, Russian Federation
The aim of the study is to conduct a comprehensive assessment of the quality of functional drinks taking into account organoleptic, physicochemical and microbiological indicators. The object of the study is samples of a functional drink prepared according to the original recipe. Organoleptic, physicochemical and microbiological assessment of the objects was carried out during 30 days of storage in triplicate with an error of no more than 0.05. The drink includes apples, pears, plums, cherries and currants, as well as water, honey, microcapsules from callus cultures of Eleutherococcus senticosus and Ocimum basilicum plants and ascorbic acid (vitamin C), cinnamon, mint and gum arabic. Each of the four samples (D1, D2, D3, D4) contains different proportions of ingredients. Sample D2 (plum – cherry) has the highest organoleptic assessment: average score is 4.72. Sample D3 (currant – pear) has the highest total acidity – (0.300 ± 0.01) %. Sample D1 (apple – pear) has a vitamin C content of (25.0 ± 0.1) mg/100 g. Sample D3 (currant – pear) has a vitamin C content of (30.0 ± 0.1) mg/100 g. The antioxidant activity level is within the range from (87.0 ± 0.2) (sample D1 apple – pear) to (90.0 ± 0.2) (sample D2 plum – cherry) %. The level of total flavonoid content is in the range from (35.0 ± 0.1) (sample D3 currant – pear) to (40.0 ± 0.1) (sample D2 plum – cherry) mg/100 g. All samples do not contain mesophilic aerobic microorganisms, coliform bacteria, yeast and mold at all stages of storage. Satisfaction of the daily requirement for biologically active substances by 20 % allows us to classify all samples as functional food products. The drink is recommended for consumption by a wide range of consumers and athletes as a supplement to the main diet.
functional drink, vitamin C, antioxidant activity, microcapsules, fruit and berry raw materials
Введение. Тренды в сфере здорового образа жизни побуждают потребителей искать продукты с полезными ингредиентами, поэтому в пищевой промышленности наблюдается повышенный спрос на функциональные напитки [1].
Каллусные культуры культурного растения Базилик обыкновенный (Ocimum basilicum) и дикорастущего растения Элеутерококк колючий (Eleutherococcus senticosus) депонируют большее количество вторичных метаболитов по сравнению с нативными культурами. Технология микрокапсулирования защищает биологические активные вещества от разрушения и доставляет до клеток организма в неизменном виде [2]. Плоды Уральского региона богаты витаминами и антиоксидантами, благодаря адаптации к погодным условиям [3]. Мед обладает антибактериальными свойствами, придает продуктам натуральную сладость и устраняет кислотность или горечь других ингредиентов. Корица содержит эфирные масла и придает продуктам питания аромат. Производство напитков из местного сырья стимулирует экономическую активность в регионе и увеличивает инвестиции в местные продукты и услуги [4]. Создание оригинальной рецептуры функционального напитка с использованием сырья Уральского региона и функциональных ингредиентов актуально с научной и практической точки зрения.
Цель исследования – проведение комплексной оценки качества функциональных напитков с учетом органолептических, физико-химических и микробиологических показателей.
Задачи: разработка рецептур функционального напитка с использованием местного сырья и функциональных добавок; проведение органолептической оценки (вкус, аромат, цвет, текстура) образцов; проведение физико-химического анализа (титруемая кислотность, pH, массовая доля растворимых веществ, содержание витамина С, антиоксидантная активность и общее содержание флавоноидов) образцов; оценка микробиологической безопасности напитков на протяжении 30 дней хранения; сравнение полученных результатов с установленными стандартами качества и определение потенциальной ценности для потребителей.
Объекты и методы. Объект исследования – образцы функционального напитка, приготовленные по оригинальной рецептуре. Произведена органолептическая, физико-химическая и микробиологическая оценка объектов в течение 30 дней хранения в трехкратном повторе с погрешностью не более 0,05.
Методы исследования:
1) Органолептический метод. Проведение дегустации образцов напитков с использованием шкалы оценки по 5-балльной шкале для каждого параметра (вкус, аромат, цвет, текстура, общая приемлемость). Оценка проводилась группой экспертов, состоящей из 5 человек, с последующим анализом результатов.
2) Физико-химические методы. Титруемая кислотность и pH – использование титрования и pH-метра для определения кислотности и pH образцов. Массовая доля растворимых веществ – определение с помощью рефрактометра. Содержание витамина С определено методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Антиоксидантная активность – метод DPPH для оценки способности нейтрализовать свободные радикалы. Общее содержание флавоноидов – спектрофотометрический метод с использованием флавоидно-алюминиевого комплекса.
3) Микробиологический метод. Проведен микробиологический анализ образцов напитков на наличие патогенных микроорганизмов (КМАФАнМ, БГКП, дрожжи и плесени) в соответствии с методами, установленными в нормативных документах (ТРТС 021/2011-2013). Пробы взяты на 1-й, 15-й и 30-й дни хранения.
4) Статистический метод. Применен анализ дисперсии (ANOVA) для статистической обработки данных органолептической и физико-химической оценки.
5) Сравнительный метод. Проведено сравнение полученных значений с нормативными показателями для определения соответствия стандартам и выявления потенциальной ценности для потребителей.
Результаты и их обсуждение. Технология культивирования и микрокапсулирования каллусных культур является авторской разработкой. Сравнительная характеристика химического состава клеточных культур растений Ocimum basilicum и Eleutherococcus senticosus представлена в таблице 1 [5].
Таблица 1
Химический состав биомассы клеточных культур, мг/г
Chemical composition of biomass of cell cultures, mg/g
|
Показатель |
Витамин С |
Фенольные кислоты |
Элеуторозиды |
Флавоноиды |
|
Каллусные культуры Ocimum basilicum |
38,7 |
44,7 |
1,8 |
27,1 |
|
Корневые культуры Ocimum basilicum |
14,5 |
16,7 |
0,7 |
10,1 |
|
Каллусные культуры Eleutherococcus senticosus |
10,4 |
28,1 |
49,2 |
3,8 |
|
Корневые культуры Eleutherococcus senticosus |
5,4 |
14,6 |
25,4 |
0,9 |
Из анализа результатов предыдущих исследований и таблицы 1 следует, что химический состав каллусных культур по сравнению с корневыми культурами выше. Для Ocimum basilicum содержание витамина C увеличивается на 167 %; фенольных кислот – на 169; элеуторозидов – на 157; флавоноидов – на 168 %, для Eleutherococcus senticosus содержание увеличивается на 93; 92; 94; 322 % соответственно. Использование каллусных культур позволит получить рецептуры с более высокими физико-химическими показателями [5].
Рецептуры функционального напитка представлены в таблице 2. Органолептическая оценка образцов представлена на рисунке 1.
Таблица 2
Рецептуры функционального напитка, мас.%
Functional drink recipes, wt-%
|
Ингредиент |
D1 |
D2 |
D3 |
D4 |
|
Яблоко |
30,0 |
– |
– |
35,0 |
|
Груша |
30,0 |
– |
30,0 |
– |
|
Слива |
– |
40,0 |
– |
– |
|
Вишня |
– |
30,0 |
– |
30,0 |
|
Смородина |
– |
– |
35,0 |
– |
|
Вода |
30,0 |
25,0 |
25,0 |
25,0 |
|
Мед |
4,5 |
2,0 |
5,0 |
4,5 |
|
Микрокапсулы |
4,0 |
2,0 |
3,5 |
4,0 |
|
Корица |
0,5 |
– |
0,5 |
0,25 |
|
Мята |
– |
0,5 |
– |
0,25 |
|
Гуммиарабик |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
|
Бензоат натрия |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
|
Итого |
100,0 |
100,0 |
100,0 |
100,0 |
Рис. 1. Органолептическая оценка функционального напитка
Organoleptic evaluation of a functional drink
Образцы имеют хорошие (4,0–4,4 баллов), отличные (4,6–4,8 баллов) органолептические показатели и перспективны для дальнейших исследований. Физико-химические показатели образцов представлены в таблице 3.
Содержание витамина С и флавоноидов в одной порции (150 мл) образца напитка находится в пределах 20,4–46,6 %. Согласно требованиям нормативной документации (ГОСТ Р 56543–2015), все образцы напитков соответствуют критериям функциональности. Микробиологические показатели образцов представлены в таблице 4.
Микробиологические показатели свидетельствуют стабильности и безопасности образцов. Результаты статистической обработки результатов исследования представлены в таблице 5.
Таблица 3
Физико-химические показатели функционального напитка
Physico-chemical parameters of a functional drink
|
Показатель |
Образец |
|||||||||||
|
D1 |
D2 |
D3 |
D4 |
|||||||||
|
День хранения |
||||||||||||
|
0 |
15 |
30 |
0 |
15 |
30 |
0 |
15 |
30 |
0 |
15 |
30 |
|
|
pH |
3,80± 0,01 |
3,70± 0,01 |
3,60± 0,01 |
3,90± 0,01 |
3,80± 0,01 |
3,70± 0,01 |
3,50± 0,01 |
3,40± 0,01 |
3,30± 0,01 |
3,60± 0,01 |
3,50± 0,01 |
3,40± 0,01 |
|
Общая кислотность, % |
0,250± 0,01 |
0,240± 0,01 |
0,230± 0,01 |
0,280± 0,01 |
0,260± 0,01 |
0,250± 0,01 |
0,300 ± 0,01 |
0,290± 0,01 |
0,280± 0,01 |
0,270 ± 0,01 |
0,260± 0,01 |
0,250± 0,01 |
|
Массовая доля растворимых веществ, % |
0,300± 0,01 |
0,300± 0,01 |
0,300± 0,01 |
0,280± 0,01 |
0,280± 0,01 |
0,280± 0,01 |
0,250± 0,01 |
0,250± 0,01 |
0,250± 0,01 |
0,270± 0,01 |
0,270± 0,01 |
0,270± 0,01 |
|
Витамин С, мг/100 г |
25,0± 0,1 |
24,0± 0,1 |
23,0± 0,1 |
28,0± 0,1 |
27,0± 0,1 |
26,0± 0,1 |
30,0± 0,1 |
29,0± 0,1 |
28,0± 0,1 |
29,0± 0,1 |
28,0± 0,1 |
27,0± 0,1 |
|
Антиоксидантная активность, % |
87,0± 0,2 |
86,0± 0,2 |
85,0± 0,2 |
90,0± 0,2 |
89,0± 0,2 |
88,0± 0,2 |
89,0± 0,2 |
88,0± 0,2 |
87,0± 0,2 |
88,0±0,2 |
87,0± 0,2 |
86,0± 0,2 |
|
Общее содержание флавоноидов, мг/100 г |
38,0 ± 0,1 |
37,0± 0,1 |
36,0± 0,1 |
40,0± 0,1 |
39,0± 0,1 |
38,0± 0,1 |
35,0± 0,1 |
34,0± 0,1 |
33,0± 0,1 |
36,0± 0,1 |
35,0± 0,1 |
34,0± 0,1 |
Таблица 4
Микробиологические показатели функционального напитка
Microbiological parameters of a functional drink
|
Параметр |
Образец |
|||||||||||
|
D1 |
D2 |
D3 |
D4 |
|||||||||
|
День хранения |
||||||||||||
|
0 |
15 |
30 |
0 |
15 |
30 |
0 |
15 |
30 |
0 |
15 |
30 |
|
|
КМАФАМ |
Не обнаружено |
Не обнаружено |
Не обнаружено |
Не обнаружено |
||||||||
|
БГКП |
Не обнаружено |
Не обнаружено |
Не обнаружено |
Не обнаружено |
||||||||
|
Дрожжи и плесень |
Не обнаружено |
Не обнаружено |
Не обнаружено |
Не обнаружено |
||||||||
Примечание: КМАФАМ – количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов; БГКП – бактерии группы кишечных палочек.
Таблица 5
Статистическая обработка результатов исследования
Statistical processing of research results
|
Парные сравнения |
СД0,05 = 48,6315 СД0,01 = 58,4484 |
Q0,05 = 3,9155 Q0,01 = 4,7059 |
|
|
Т1 : Т2 |
М1 = 4,00М2 = 13,50 |
9.50 |
Т1 :Т2 |
|
Т1 :Т 3 |
М1 = 4,00М3 = 43,75 |
39,75 |
Т1 :Т3 |
|
Т1 :Т 4 |
М1 = 4,00М4 = 18,13 |
14.13 |
Т1 :Т4 |
|
Т1 :Т5 |
М1 = 4,00М5 = 131,67 |
127.67 |
Т1 :Т5 |
|
Т2 :Т3 |
М2 = 13,50М3 = 43,75 |
30.25 |
Т2 :Т3 |
|
Т2 :Т4 |
М2 = 13,50М4 = 18,13 |
4.63 |
Т2 :Т4 |
|
Т2 :Т5 |
М2 = 13,50М5 = 131,67 |
118.17 |
Т2 :Т5 |
|
Т3 :Т4 |
М3 = 43,75М4 = 18,13 |
25.63 |
Т3 :Т4 |
|
Т3 :Т5 |
М3 = 43,75М5 = 131,67 |
87.92 |
Т3 :Т5 |
|
Т4 :Т5 |
М4 = 18,13М5 = 131,67 |
113,54 |
Т4 :Т5 |
Примечание: Т1 – общая приемлемость; T2 – витамин С; T3 – антиоксидантная активность; T4 – общее содержание флавоноидов; T5 – pH.
Уровень pH критически важен для общей приемлемости. Необходимо поддерживать уровень pH в пределах 3,5–3,9. Рекомендуется использовать ингредиенты с высоким содержанием антиоксидантов. Влияние витамина С менее значимо по сравнению с pH и антиоксидантной активностью, однако стоит учитывать его уровень для улучшения здоровья и вкусовых качеств. Общее содержание флавоноидов не является приоритетным показателем, так как его влияние на общую оценку напитка минимально.
Заключение. Проведена комплексная оценка качества функциональных напитков с использованием местного сырья и функциональных добавок. Образцы обладают сбалансированным вкусом, ароматом, имеют однородную консистенцию без осадка и помутнений. Средний показатель составил 4,4 балла. Физико-химический анализ подтвердил высокое качество напитков. Микробиологическая безопасность напитков подтверждена на протяжении 30 дней хранения, что свидетельствует о стабильности и безопасности продукта для потребления. Новизна данного исследования заключается в использовании микрокапсулированных каллусных культур Ocimum basilicum и Eleutherococcus senticosus. Химический анализ каллусных культур продемонстрировал высокое содержание биологически активных веществ (витамин С, флавоноиды, фенолы, элеуторозиды) по сравнению с нативными культурами. Использование в технологии напитка микрокапсулированных каллусных культур увеличивает себестоимость готового продукта, однако снижает риски использования нативных культур: зависимость от климатических условий, микробная контаминация, увеличение посевных площадей. Функциональный напиток рекомендован для употребления основным группам населения и спортсменам.
1. Yildirim S, Yildirim DC, Esen Ö. The Rise of the Functional Beverages Market: Indicators Post COVID-19 Pandemic. Economics and Environmental Responsibility in the Global Beverage Industry. IGI Global. 2024. P. 350–368.
2. Karklina K, Ozola L, Ibrahim MNG. Development of innovative energy drink based on cold brew-spruce sprout and its comparison to commercial energy drinks. Agronomy Research. 2024;22(1):428-443. https://doi.org/10.15159/AR.24.024.
3. Telezhinskiy DD, Kotov LA, Makarenko SA, Tarasova GN. Sverdlovchanin: a new apple cultivar for the Middle Urals. Proceedings on applied botany, genetics and breeding. 2020;181(1):93-96. (In Russ.). https://doi.org/10.30901/2227-8834-2020-1-93-96.
4. Chugunova OV, Pastushkova EV. Vegetable raw materials use prospects for the non-alcoholic beverages production with antioxidant effect. Food Industry. 2024;4(1):23–33. (In Russ.). https://doi.org/https://doi.org/10.29141/2500-1922-2019-4-1-3.
5. Tikhonov SL, Harapaev MN. Cultivation optimization and biological active substances activation under in vitro callus culture conditions of basil (Ocimum basilicum). Food Industry. 2023;8(3):105–112. (In Russ.). https://doi.org/10.29141/2500-1922-2023-8-3-11. EDN: https://elibrary.ru/UPLGWG.
