СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУХОГО ЭКСТРАКТА ИЗ ВЫЖИМОК ЯГОД БРУСНИКИ ИЛИ КЛЮКВЫ

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к способу переработки вторичного сырья сокоперерабатывающей промышленности для получения сухого экстракта брусничных или клюквенных выжимок с антиоксидантной и антимикробной активностью, предназначенного для производства продуктов функционального питания, а также для увеличения срока хранения скоропортящихся продуктов.

Известен способ комплексной переработки и рациональное использование плодового сырья, который предусматривает мойку, измельчение сырья (винограда), мацерацию в присутствии ферментного препарата, тепловую обработку, пастеризацию сока-полуфабриката и диффузионного сока, высушивание и измельчение оставшихся выжимок (см. RU №2559007, МПК A23L 1/212, 2/08, А23В 7/155, опубл. 10.08.2015 г.).

Известен способ получения порошков из сушеных выжимок ягод брусники и клюквы, в котором высушенные выжимки ягод измельчают до получения частиц размером 0,4-0,5 мм, просеивают и упаковывают в вакуумные пакеты, металлизированные фольгой (см. RU №2555592, МПК A23L 3/54, 1/212, А23В 7/02, 7/15, опубл. 10.07.2015 г.).

Известен способ получения паст из мороженных выжимок ягод брусники и клюквы, в котором ягодные выжимки выкладывают равномерным слоем толщиной 5 мм на противни и предварительно замораживают в камере шоковой заморозки при температуре -18°С в течение 240 минут. Затем мороженые выжимки измельчают до получения однородной массы и упаковывают в многослойные вакуумные пакеты (см. RU №2560074, МПК А23В 7/00, опубл. 20.08.2015 г.).

Недостатком указанных выше способов является то, что применение продуктов переработки вторичного сырья (высушенных и измельченных выжимок и паст) в кондитерском производстве и общественном питании ограничивается только возможностью их использования для придания вкусовых качеств, тогда как для повышения пищевой ценности продукта требуется введение их в рецептуру в значительном количестве, что отрицательно влияет на органолептические и физико-химические показатели качества готового продукта.

Известно использование продукта переработки вторичного сырья - гранулированного экстракта виноградных выжимок в способе производства хлебобулочных изделий (см. RU №2440762, МПК A21D 8/02, 2/36, опубл. 27.01.2012). Гранулированный экстракт виноградных выжимок получают следующим образом: выжимки винограда влажностью 52-56% измельчают и экстрагируют 23-30%-ным раствором этилового спирта с использованием СВЧ-энергии, фильтруют и концентрируют при температуре 50-60°С до влажности 25-30%. Вносят экструзионную кукурузную муку, взятую в количестве 10-15% к массе полученного экстракта, перемешивают в течение 1-2 минут и проводят конвективную сушку экстракта при температуре 50-60°С до конечной влажности 8-10%.

Недостатком способа получения гранулированного экстракта виноградных выжимок является то, что он включает концентрирование и сушку экстракта при температуре 50-60°С, что приводит к изменению термолабильных веществ - потери витаминов. Кроме того, использование гранулированного экстракта в качестве пищевой добавки к пище ограничено из-за присутствия экструзионной кукурузной муки.

Наиболее близким к заявляемому изобретению и выбранным в качестве прототипа является водно-спиртовый экстракт, полученный из выжимок ягод дикоросов (Жамсаранова С.Д. Анализ и оптимизация технологического процесса извлечения фенольных соединений из выжимок ягод дикоросов / С.Д. Жамсаранова, Н.Д. Замбулаева // Вестник ВСГУТУ. - 2015. - №4(55). - С. 61-66). Способ предусматривает сушку выжимок ягод брусники и клюквы при температуре 35-40°С в сушильном шкафу с инфракрасным излучением в течение 40-50 минут, измельчение. Процесс экстракции проводят водно-спиртовым растворителем с применением воздействия СВЧ-излучения мощностью 2450 МГц.

Однако в известном способе экстракт содержит 25% сухого вещества, что указывает на небольшой срок его хранения. Кроме того, полученный экстракт обладает недостаточно высокой антиоксидантной активностью.

Задача изобретения - рациональное использование вторичных ресурсов сокоперерабатывающей промышленности - выжимок ягод брусники и клюквы, с целью расширения ассортимента сырья для производства продуктов функционального питания.

Техническим результатом изобретения является рациональное использование вторичного сырья сокоперерабатывающей промышленности, получение сухого экстракта из выжимок ягод брусники или клюквы с антиоксидантным и антимикробным действием, который может использоваться для повышения пищевой ценности готового продукта и увеличения срока хранения скоропортящихся продуктов.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения сухого экстракта из выжимок ягод брусники или клюквы, предусматривающем высушивание и измельчение выжимок, водно-спиртовое экстрагирование выжимок в поле СВЧ-излучения, фильтрование, согласно изобретению после фильтрования осуществляют концентрирование экстракта с помощью роторного испарителя с вакуумным насосом при температуре водяной бани, не превышающий 45°С и высушивание под вакуумом при температуре не выше 50°С до влажности не более 5%.

Отличительными признаками заявляемого способа являются новые условия получения экстракта, а именно концентрирование водно-спиртового экстракта под вакуумом и его последующее вакуумное высушивание до влажности не более 5%.

Концентрирование смеси при температуре не выше 45°С так же, как и низкотемпературная сушка в режиме вакуума, не превышающая 50°С, не вызывает качественного изменения термолабильных веществ, обеспечивает максимальное сохранение биологической активности действующих веществ и гарантирует высокое качество экстракта. Сухой экстракт удобен в хранении и транспортировке, при этом срок хранения его составляет 2 года. Высокая концентрация сухих веществ позволяет использовать экстракт в небольшом количестве в технологии производства продуктов питания функционального назначения, исключая его негативное влияние на органолептические и физико-химические показатели продуктов.

Органолептические показатели сухих экстрактов из выжимок ягод брусники и клюквы, полученных заявляемым способом, представлены в таблице 1.

Выжимки ягод брусники и клюквы содержат различные полезные вещества, главными компонентами из которых являются группа фенольных соединений (ФС), проявляющих антиоксидантную активность, и бензойная кислота, обладающая антимикробным действием. В сухих экстрактах концентрация фенольных соединений достигает 6,63 и 8%, что превышает на 5 и 7% содержания ФС в выжимках ягод брусники и клюквы, соответственно. Содержание бензойной кислоты в брусничном экстракте составляет 1,33% и в клюквенном экстракте - 0,16%. Соответствующий показатель активного вещества, входящий в состав выжимок ,содержится в меньшем количестве - 0,55% и 0,06%, соответственно (см. табл. 2).

Антиоксидантную активность заявляемого средства оценивали с использованием различных методов.

1. Для количественного определения антиоксидантов применяли амперометрический метод на проточно-инжекторной системе «Цвет Яуза-01-АА» по методике («Методика определения содержания антиоксидантов в напитках и пищевых продуктах, биологически активных добавках, экстрактах растительных растений амперометрическим методом»), разработанной ОАО НПО «Химавтоматика» и аттестована в соответствии с ГОСТ Р 8.563-96, ГОСТ Р ИСО 5725-2002.

2. Для оценки антиоксидантной активности экстрактов использовали спектрофотометрический метод определения радикал-связывающей активности с участием 2,2^/-дифенил-1-пикрил-гидразил хромоген-радикала (ДФПГ). Метод основан на реакции реактива ДФПГ, растворенного в этаноле, с образцом антиоксиданта. Радикал-связывающая активность рассчитана как E_С50 - концентрация исходного экстракта, необходимая для поглощения 50% радикалов ДФПГ [М. Majewska, М. Skrzycki, М. Podsiad, Н. Czeczot. Evaluation of antioxidant potential of flavonoids: an in vitro study // Acta Poloniae Pharmaceutica - Drug Research. - 2011. V. 68 - №4. - P. - 611-615].

Результаты эксперимента, проведенные по методикам, приведенным выше, представлены в таблице 3.

Радикал-связывающая активность у экстракта из выжимок ягод клюквы выше (IС=20,5 мкг/мл), чем у экстракта из брусничной выжимки (IС=50,5 мкг/мл). Преимущество способности клюквенного экстракта ингибировать свободные радикалы подтверждается тем, что суммарное содержание антиоксидантов (441,48 мг/г) выше, чем содержание антиоксидантов в экстракте из брусничной выжимки (382,64 мг/г). Известно, что введение веществ-антиоксидантов в малых концентрациях замедляет или предотвращает окислительные процессы. Например, добавление в масло всего 0,001-0,01% антиоксидантов надолго приостанавливает процесс его окисления [Яшин Я.И., Рыжнев В.Ю., Яшин А.Я., Черноусова Н.И. Природные антиоксиданты. Содержание в пищевых продуктах и влияние их на здоровье и старение человека. М.: ТрансЛит, 2009. 212 с.]. Заявленный сухой экстракт из выжимок ягод брусники и клюквы обладает выраженным антиоксидантным действием, что позволяет расширить сырьевую базу для производства новой функциональной продукции повышенной пищевой ценности.

Антимикробную активность сухих экстрактов исследовали диско-диффузионным методом, основанным на способности антимикробного препарата диффундировать из пропитанных ими бумажных дисков в питательную среду, угнетая рост микроорганизмов, посеянных на поверхности агара [Определение чувствительности микроорганизмов к антибактериальным препаратам: МУК 4.2.1890-04. - М., 2004, том 6, №4. - 359 с.]. Результаты исследований приведены в табл. 4.

Результаты исследований показывают, что все тестируемые микроорганизмы чувствительны (диаметр зон задержки >10 мм) к экстракту сухому из клюквенной выжимки при концентрации 1000 мг/мл. Тогда как экстракт сухой из брусничной выжимки при идентичной концентрации обладает бактерицидным действием по отношению Escherichia coli (d=16,5 мм), Staphylococcus aureus (d=18 мм), Bacillus cereus (d=11,5 мм) и бактериостатическим действием по отношению Salmonella typhimurium и Listeria monocytogenes.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом.

Выжимки, образующиеся после отжатая сока из ягод брусники или клюквы, выкладывают на сетчатый противень равномерным слоем толщиной 5-8 мм и сушат в сушильном шкафу с инфракрасным излучением при температуре 35-40°С в течение 40-50 мин до 10-15% влажности. Высушенные выжимки измельчают до порошкообразного состояния и подвергают экстракции водно-спиртовым раствором с применением воздействия электромагнитного поля СВЧ мощностью 700 Вт и частотой 2450 МГц.

Полученные водно-спиртовые экстракты фильтруют, концентрируют на роторном испарителе под вакуумом при температуре водяной бани не превышающей 45°С до консистенции сиропа (до содержания сухих веществ 40-50%). Полученный сироп далее подвергают вакуумной сушке при температуре не выше 50°С в течение 3,5-4,5 часов до получения порошка с остаточной влажностью не более 5%.

Практическую применимость заявленного изобретения подтверждает пример конкретного выполнения.

Пример 1

Выжимки, образующиеся после отжатая сока из ягод брусники, выкладывают на сетчатый противень равномерным слоем толщиной 7 мм и сушат в сушильном шкафу с инфракрасным излучением при температуре 40°С в течение 40 мин до 10% влажности. Высушенные выжимки измельчают до порошкообразного состояния, заливают водно-спиртовой смесью с концентрацией этанола 60,4% в соотношении 1:10 и помещают в электромагнитное поле СВЧ мощностью 700 Вт и частотой 2450 МГц на 63 с. Полученный водно-спиртовый экстракт фильтруют с помощью центрифуги в течение 15 минут при 3000 об/мин, концентрируют до консистенции сиропа на роторном испарителе [IKA HV 10 digital с вакуумным насосом Diaphragm Vacuum Pump] при температуре водяной бани 35°С и подвергают вакуумной сушке при температуре 50°С в течение 3,5 часов до получения порошка с остаточной влажностью 5%.

Пример 2.

Выжимки, образующиеся после отжатия сока из ягод брусники, выкладывают на сетчатый противень равномерным слоем толщиной 5 мм и сушат в сушильном шкафу с инфракрасным излучением при температуре 35°С в течение 45 мин до 13% влажности. Высушенные выжимки измельчают до порошкообразного состояния, заливают водно-спиртовой смесью с концентрацией этанола 60,4% в соотношении 1:10 и помещают в электромагнитное поле СВЧ мощностью 700 Вт и частотой 2450 МГц на 63 с.

Полученный водно-спиртовый экстракт фильтруют с помощью центрифуги в течение 15 минут при 3000 об/мин, концентрируют до консистенции сиропа на роторном испарителе [IKA HV 10 digital с вакуумным насосом Diaphragm Vacuum Pump] при температуре водяной бани 40°С и подвергают вакуумной сушке при температуре 45°С в течение 4,5 часов до получения порошка с остаточной влажностью 3,7%.

Пример 3.

Выжимки, образующиеся после отжатая сока из ягод клюквы, выкладывают на сетчатый противень равномерным слоем толщиной 6 мм и сушат в сушильном шкафу с инфракрасным излучением при температуре 40°С в течение 50 мин до 12% влажности. Высушенные выжимки измельчают до порошкообразного состояния, заливают водно-спиртовой смесью с концентрацией этанола 40% в соотношении 1:10 и помещают в электромагнитное поле СВЧ мощностью 700 Вт и частотой 2450 МГц на 120 с. Полученный водно-спиртовый экстракт фильтруют с помощью центрифуги в течение 15 минут при 3000 об/мин, концентрируют до содержания сухих веществ 40% на роторном испарителе под вакуумом при температуре водяной бани 45°С и подвергают вакуумной сушке при температуре 43°С в течение 4,0 часов до получения порошка с остаточной влажностью 3,9%.

Пример 4.

Выжимки, образующиеся после отжатая сока из ягод клюквы, выкладывают на сетчатый противень равномерным слоем толщиной 8 мм и сушат в сушильном шкафу с инфракрасным излучением при температуре 35°С в течение 43 мин до 15% влажности. Высушенные выжимки измельчают до порошкообразного состояния, заливают водно-спиртовой смесью с концентрацией этанола 40% в соотношении 1:10 и помещают в электромагнитное поле СВЧ мощностью 700 Вт и частотой 2450 МГц на 120 с. Полученный водно-спиртовый экстракт фильтруют с помощью центрифуги в течение 15 минут при 3000 об/мин, концентрируют до содержания сухих веществ 50% на роторном испарителе под вакуумом при температуре водяной бани 40°С и подвергают вакуумной сушке при температуре 47°С в течение 3,5 часов до получения порошка с остаточной влажностью 4,5%.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о том, что заявляемый способ позволяет получить сухой экстракт из вторичного сырья сокоперерабатывающей промышленности - выжимок ягод брусники и клюквы, обладающий антимикробным и выраженным антиоксидантным эффектом и расширить сырьевую базу для производства продуктов функционального питания с антиоксидантным действием, а также обеспечивает увеличение срока хранения пищевых продуктов.