Екатеринбург, Свердловская область, Россия
Цель исследования – проведение комплексной оценки качества функциональных напитков с учетом органолептических, физико-химических и микробиологических показателей. 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. Напиток включает в себя яблоки, груши, сливы, вишни и смородину, а также воду, мед, микрокапсулы из каллусных культур растений Элеутерококк колючий (Eleutherococcus senticosus) и Базилик обыкновенный (Ocimum basilicum) и аскорбиновой кислоты (витамина С), корицу, мяту и гуммиарабик. Каждый из четырех образцов (D1, D2, D3, D4) содержит разные пропорции ингредиентов. Образец D2 (слива – вишня) имеет самые высокие показатели органолептической оценки: средний балл – 4,72. Образец D3 (смородина – груша) имеет самый высокий показатель общей кислотности – (0,300 ± 0,01) %. Образец D1 (яблоко – груша) имеет показатель витамина С (25,0 ± 0,1) мг/100 г. Образец D3 (смородина – груша) имеет показатель витамина С (30,0 ± 0,1) мг/100 г. Уровень антиоксидантной активности находится в пределах от (87,0 ± 0,2) (образец D1 яблоко – груша) до (90,0 ± 0,2) (образец D2 слива – вишня) %. Уровень общего содержания флавоноидов находится в пределах от (35,0 ± 0,1) (образец D3 смородина – груша) до (40,0 ± 0,1) (образец D2 слива – вишня) мг/100 г. Все образцы не содержат мезофильных аэробных микроорганизмов, бактерий группы кишечных палочек, дрожжей и плесени на всех этапах хранения. Удовлетворение суточной потребности в биологических активных веществах на 20 % позволяют отнести все образцы к функциональным продуктам питания. Напиток рекомендован для потребления широкому кругу потребителей и спортсменам в качестве дополнения к основному рациону питания.
функциональный напиток, витамин С, антиоксидантная активность, микрокапсулы, плодово-ягодное сырье
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 D.C., 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. Vol. 22, N 1. P. 428-443. DOI:https://doi.org/10.15159/AR.24.024.
3. Свердловчанин – новый сорт яблони для Среднего Урала / Д.Д. Тележинский [и др.] // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2020. Т. 181, № 1. С. 93–96. https://doi.org/10. 30901/2227-8834-2020-1-93-96.
4. Чугунова О.В., Пастушкова Е.В. Перспективы использования растительного сырья для производства безалкогольных напитков с антиоксидантным действием // Индустрия питания. 2019. Т. 4, № 1. С. 23–33. DOI: https://doi.org/10.29141/2500-1922- 2019-4-1-3.
5. Тихонов С.Л., Харапаев М.Н. Оптимизация выращивания и активация биологически активных веществ в условиях каллусной культуры базилика (Ocimum Basilicum) in vitro // Индустрия питания. 2023. Т. 8, № 3. С. 105–112. DOI:https://doi.org/10.29141/2500-1922-2023-8-3-11. EDN: https://elibrary.ru/UPLGWG.
