THE USE OF BLACK LEAVES OF BERGENIA IN FOOD PRODUCTION
Rubrics: FOOD PRODUCTION TECHNOLOGY
Authors:
1.
East-Siberian State University of Technology and Management
2.
East-Siberian State University of Technology and Management
Type:
Article
Pages:
from 81
to 86
Status:
Published
Received:
23.07.2017
Accepted:
23.07.2017
Published:
23.07.2017
Subject area:
UDK 642.5:615.322
UDK 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
UDK 60 Прикладные науки. Общие вопросы
UDK 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
UDK 60 Прикладные науки. Общие вопросы
Language:
Russian
Keywords:
Black leaves of Bergenia, aqueous extract, cooked smoked pork products, fish preserves, quality
Abstract (English):
The article shows that a wild herbaceous plant (Bergenia crassifolia (L.) Fritsch ) can be referred to promising food-borne wild plants that have high nutritional value due to the presence of vitamin C, carotenoids, phenolic compounds, minerals, organic acids, carbohydrates. Leaves and roots of bergenia are widely used in the manufacture of medicines, food and biologically active additives, balms, syrups, beverages, various kinds of herbal tea. There are perspectives of using bergenia in the technology of such groups of food products as foods of animal origin, bakery and confectionery products, various sauces, canned foods and others. Studies have shown that practically all the compounds found in the leaves pass into the aqueous extract, but only in different amounts while the solids of the extract contain the largest amount of tannins and phenolic compounds. The results of the study on chemical composition of black leaves of bergenia and aquatic bergenia extract are presented, as well as studies on the use of black leaves of bergenia extract in the technology of meat and fish products - smoked-boiled pork products and preserves from omul. The peculiarity of the developed technologies is the use of the bergenia extract in the amount of 10% of the syringe brine during production of the carbonade "Osobyi" and 20% of the pickling brine during the production of “Omul marinated” preserves. The increase in the shelf life of the developed products has been proved in comparison with the regulatory data due to the bacteriostatic and antioxidant properties of the bergenia extract. The result of evaluation of commercially valuable properties of the selected promising plant source of biologically active substances - black leaves of the bergenia - as a food component and the study of the possibility of its use in the production of meat and fish products enable us to conclude that to produce products of a new generation with high consumer properties is possible.
The article shows that a wild herbaceous plant (Bergenia crassifolia (L.) Fritsch ) can be referred to promising food-borne wild plants that have high nutritional value due to the presence of vitamin C, carotenoids, phenolic compounds, minerals, organic acids, carbohydrates. Leaves and roots of bergenia are widely used in the manufacture of medicines, food and biologically active additives, balms, syrups, beverages, various kinds of herbal tea. There are perspectives of using bergenia in the technology of such groups of food products as foods of animal origin, bakery and confectionery products, various sauces, canned foods and others. Studies have shown that practically all the compounds found in the leaves pass into the aqueous extract, but only in different amounts while the solids of the extract contain the largest amount of tannins and phenolic compounds. The results of the study on chemical composition of black leaves of bergenia and aquatic bergenia extract are presented, as well as studies on the use of black leaves of bergenia extract in the technology of meat and fish products - smoked-boiled pork products and preserves from omul. The peculiarity of the developed technologies is the use of the bergenia extract in the amount of 10% of the syringe brine during production of the carbonade "Osobyi" and 20% of the pickling brine during the production of “Omul marinated” preserves. The increase in the shelf life of the developed products has been proved in comparison with the regulatory data due to the bacteriostatic and antioxidant properties of the bergenia extract. The result of evaluation of commercially valuable properties of the selected promising plant source of biologically active substances - black leaves of the bergenia - as a food component and the study of the possibility of its use in the production of meat and fish products enable us to conclude that to produce products of a new generation with high consumer properties is possible.
Keywords:
Black leaves of Bergenia, aqueous extract, cooked smoked pork products, fish preserves, quality
Black leaves of Bergenia, aqueous extract, cooked smoked pork products, fish preserves, quality
Одной из актуальных проблем в области сохра- нения здоровья является обеспечение населения высококачественными и экологически чистыми продуктами питания. Для ее решения, гарантиру- ющей нормальную жизнедеятельность всех органов и организма человека, необходимо создание про- дуктов питания, содержащих эффективные и опти- мальные в физиологическом значении биологи- чески активные компоненты, обладающие оздоро- вительным эффектом. С целью профилактики и лечения различных заболеваний в настоящее время используются разнообразные биологически актив- ные добавки растительного происхождения. В последние годы все чаще обращаются к ис- следованиям, направленным на изучение возмож- ностей использования дикорастущих травянистых растений при создании продуктов питания повы- шенной биологической активности. В Республике Бурятия представляет интерес дикорастущее травя- нистое растение - бадан толстолистный (Bergenia crassifolia (L.) Fritsch), повсеместно произрастаю- щий в прибрежной зоне Байкала на затемненных, влажных склонах, в сосновых, кедрово-пихтовых, березово-сосновых горных лесах, поселяется на сухих солнечных склонах, нормально переносит условия каменистых берегов горных рек. Доста- точная обеспеченность сырьевыми запасами бадана в Бурятии не вызывает сомнения: общая площадь бадановых зарослей на территории республики за- нимает 600 тыс. га при средней урожайности сырых листьев 2,5, а корневищ- 2,1 кг/м2 [4]. На основании результатов анализа научно- технической литературы была поставлена цель ра- боты - оценка промышленно-ценных свойств ново- го перспективного растительного источника биоло- гически активных веществ (БАВ) - черных листьев бадана, как пищевого компонента и изучение воз- можности его использования при производстве мясных и рыбных продуктов. Бадан толстолистный (лекарственный) относится к многолетним травя- нистым растениям. На практике используют листья и корни. На первом этапе исследований проведен анализ ассортимента препаратов, добавок, напит- ков, вырабатываемых на основе и с использованием листьев и корневища бадана (рис. 1). Рис. 1. Продукты питания и напитки с использованием листьев и корня бадана толстолистного Как видно из рисунка, листья и корневище ба- дана широко используются при изготовлении раз- нообразных лекарственных препаратов, пищевых и биологически активных добавок, бальзамов, сиро- пов, напитков, различных видов травяного чая. Имеются сведения об использовании листьев бада- на в технологии вареных колбасных изделий и коп- ченостей [3, 8]. Анализ литературных данных поз- волил сделать вывод об имеющихся перспективах применения бадана в технологии других основных групп продуктов питания, в частности хлебобулоч- ных и кондитерских изделий, различных соусов, консервированных продуктов и других. Получаемые из корней бадана отвары и настои издавна применяют при лечении желудочно- кишечных заболеваний, болезней горла и полости рта, при лихорадках и головных болях, а также в стоматологической практике. Особый интерес представляет наземная часть растения. Благодаря своеобразному циклу развития на этом растении одновременно находятся зеленые листья (первого и второго года), красные (третьего и четвертого года) и черные (четвертого и пятого года). Черные листья, по существу, представляют отмершее ферментированное сырье. Их сбор мож- но начинать весной, сразу после таяния снега. Красные листья бадана ферментируются глубокой осенью, их заготовка в этот срок не причинит вреда растению. Количество БАВ в листьях бадана на разных фазах вегетации неодинаково, но их качественный состав сходен и представлен разными группами фенольных соединений, водорастворимыми и жи- рорастворимыми витаминами, минеральными ве- ществами. Благодаря наличию широкого спектра химических соединений бадан толстолистный с давних пор использовался в качестве лекарственно- го растения в народной тибетской и монгольской медицине [9, 10]. Противовоспалительные, мощные антимикробные, мочегонные, адаптогенные и дру- гие свойства бадана лежат в основе лечения разных заболеваний. При оценке иммунокорригирующих свойств черных листьев бадана толстолистного установлено их благотворное влияние на все звенья иммунной защиты [5]. Бадан относится к растениям, накапливающим в значительных количествах дубильные вещества. В фенольный комплекс входят полимерные и моно- мерные соединения, соответственно флавоноиды и простые фенолы - гидрохинон и его гликозид арбу- тин [6]. Из числа реакций, в которых участвуют фенольные соединения, наибольший интерес и практическую ценность представляют реакции окисления, обуславливающие антиоксидантные свойства фенолов. Главным действующим началом, обеспечивающим фенольным антиоксидантам спо- собность тормозить радикально-цепные процессы окисления, являются ароматическое ядро и карбо- нильные и гидроксильные функциональные груп- пы. Антиоксидантные свойства фенольных соеди- нений и витаминов бадана могут быть использова- ны не только при создании лекарственных препара- тов, но и в пищевой промышленности для замедления окислительных процессов, происходящих в сырье и готовых продуктах на разных стадиях тех- нологического процесса и при хранении. Несмотря на литературные данные о примене- нии листьев бадана, сведения о его химическом составе весьма ограничены. В связи с этим на сле- дующем этапе исследований был изучен химичес- кий состав черных листьев бадана. Объекты и методы исследования При проведении эксперимента был изучен ком- плекс показателей с использованием следующих методов определения: содержание влаги - ГОСТ 28561-90; золы - по общепринятой методике; общий азот - по методу Кьельдаля; белковый азот - по методу Барнштейна; содержание комплекса фе- нольных соединений - спектрофотометрическим методом; дубильные вещества - осаждением жела- тином из водной вытяжки; органические кислоты - титриметрическим методом; яблочную и лимонную кислоту - методом Х.Н. Почикса; янтарную кисло- ту - методом титрования перманганатом; щавеле- вую кислоту - весовым методом в виде оксалата; массовые доли редуцирующих сахаров, общего сахара, сахарозы - по ГОСТ 8756.13-87; крахмал - объемным методом; глюкозу - йодометрическим методом; фруктозу - методом Мак-Рери и Слатте- ри; сырую клетчатку - весовым методом Ганнебер- га и Штомана; пектиновые вещества - весовым кальций-пектатным методом; содержание витами- нов В1, В2, С, Е - методом высокоэффективной жидкостной хроматографии на анализаторе «Флю- орат-02»; витамин К - фотометрированием гекса- нового экстракта; красящие пигменты (каротинои- ды) - спектрофотометрическим методом с после- дующим расчетом концентрации пигментов по уравнениям Ветштейна и Хольма; бета-каротин - по методу Мурри; минеральный состав - методом атомно-абсорбционной спектроскопии на спектро- фотометре «Сатурн» и ААSIN (Германия). Результаты и их обсуждение Результаты исследований представлены в табл. 1. Количественным определением БАВ установлено, что черные листья содержат большое количе- ство фенольных соединений - более 20 %, углево- дов различных классов - 25-30 %, аскорбиновой кислоты - более 70 мг%, каротиноидов - более 30 мг%. Усвояемые углеводы листьев бадана представ- лены сахарозой, редуцирующими сахарами, в том числе глюкозой, фруктозой, а также крахмалом. В достаточно больших количествах в бадане обнару- жены токоферолы, которые являются природными антиоксидантами, защищают различные вещества в организме от окислительных процессов, тем самым препятствуя старению организма. По содержанию витамина С листья бадана пре- восходят многие овощные культуры, традиционно используемые в рационах питания. Одним из наиболее распространенных и важных с точки зре- ния биологической роли для организма является бета-каротин, содержание которого в бадановых листьях составляет 4,19 мг% (физиологическая по- требность для взрослых составляет 5 мг/сутки [1]. Таблица 1 Химический состав черных листьев бадана толстолистного Наименование показателей Содержание в 100 г Влага, г 9,71±0,203 Белок, г 3,97±0,005 Зола, г 7,92±0,008 Углеводы, г, в том числе: нередуцирующие сахара 2,603±0,006 редуцирующие сахара, в том числе, %: 9,66±0,009 - глюкоза 5,58±0,07 - фруктоза 3,42±0,024 крахмал 5,02±0,29 сырая клетчатка 13,75±0,068 пектиновые вещества 2,16±0,008 Органические кислоты, в пересчете на яблочную, г 1,867±0,054 яблочная 0,248±0,006 лимонная 0,237±0,004 щавелевая 0,167±0,008 янтарная 0,0483±0,011 Фенольные соединения, г, в том числе: 26,25±0,02 флавоноиды, в пересчете на рутин 2,18±0,04 рутин 0,43±0,007 флавонолы 0,632±0,019 антоцианы 0,095±0,012 дубильные вещества 16,88±1,54 Макроэлементы, мг: калий 267,3 натрий 26,77 магний 1444,6 фосфор 46,65 кальций 3174,3 железо 18,77 Микроэлементы, мг: цинк 63 медь 87 хром 9 никель 11 марганец 620 кобальт 22 серебро 3,1 Витамины, мг: аскорбиновая кислота 76,5±0,027 витамин В1 (тиамин) 0,083±0,004 витамин В2 (рибофлавин) 0,262±0,007 сумма каротиноидов 33,47±0,011 бета-каротин 4,19±0,009 витамин К 1,60±0,02 витамин Е 0,351±0,027 Листья бадана отличаются богатством необхо- димых для организма минеральных веществ. Ха- рактерной особенностью этого растения является высокое содержание макроэлементов - кальция и магния. Следует отметить, что бадан можно отнести к растениям, характеризующимся достаточно высо- ким содержанием белка. Представленные результаты исследований хи- мического состава позволяют рассматривать чер- ные листья бадана в качестве пищевого раститель- ного компонента, богатого источника БАВ, при производстве продуктов питания функционального назначения. Идентификация функциональных продуктов пи- тания и функциональных пищевых ингредиентов осуществляется с учетом существенных признаков на отдельные виды продуктов и ингредиентов. В соответствии с классификацией, приведенной в стандарте [2], установлены общие требования к кодированному обозначению функциональных пи- щевых ингредиентов; при этом основными целями кодировки является унифицированное представле- ние и маркировка свойств и эффективности функ- циональных пищевых ингредиентов. В результате анализа данных, приведенных в табл. 1, была произведена классификация функци- ональных пищевых ингредиентов, входящих в состав листьев бадана толстолистного. На рис. 2 приведены отдельные функциональные пищевые ингредиенты листьев бадана, эффективность кото- рых подтверждена опубликованными эксперимен- тальными данными. Рис. 2. Классификация функциональных пищевых ингредиентов, входящих в листья бадана Как видно из данных рис. 2, содержание вита- минов С, Е, каротиноидов, флавоноидов и антоциа- нов позволяет отнести черные листья бадана к классу Б (антиоксидантный эффект) группы I; по содержанию таких функциональных ингредиентов, как микроэлементы, витамины С, В1, флавоноидов, антоцианов - к классу В группы I. Антисклероти- ческий эффект витамина Е, каротиноидов, способ- ность пищевых волокон поддерживать уровень об- щего холестерина, липопротеинов высокой и низ- кой плотности в крови позволяют сделать заключе- ние, что рассматриваемый объект можно отнести ко II группе класса В (эффект поддержания дея- тельности сердечно-сосудистой системы). Следует отметить, что условием классификации функционального пищевого ингредиента является его эффективность при систематическом употреб- лении в составе пищевых продуктов в рамках пи- щевых рационов. Эффективность подлежит науч- ному подтверждению и обоснованию согласно тре- бованиям нормативных правовых документов. В настоящее время большое внимание уделяет- ся исследованиям по изучению введения БАВ рас- тений в состав пищевых продуктов и предлагаются различные способы использования растительных фитокомпонентов - в виде муки, водных и спирто- вых экстрактов, шротов и выжимок в консервиро- ванном и сушеном виде [8]. Отдельный этап исследований был посвящен изучению водных экстрактов из черных листьев бадана, поскольку наиболее выгодным и легко применимым является метод водной экстракции БАВ из растительного сырья, однако при обычной мацерации невысок выход экстрактивных веществ. Для получения водных экстрактов с повышенным содержанием сухих веществ предложено дополни- тельное механическое перемешивание с последу- ющей ультразвуковой обработкой, что позволяет повысить выход экстрактивных веществ, по срав- нению с мацерацией в 1,5 раза и в 3 раза сократить продолжительность экстрагирования. Установлено, что в водный экстракт переходят практически все соединения, обнаруженные в ли- стьях, но только в разных количествах, так в соста- ве сухих веществ экстракта в наибольшем коли- честве содержатся дубильные вещества и феноль- ные соединения. На долю фенольных соединений и белков приходится около 40 %, редуцирующие са- хара составляют 20 % сухого остатка, органические кислоты - 3 %. В экстракте содержатся каротинои- ды, аскорбиновая кислота, а также большое коли- чество минеральных веществ, в том числе микро- элементов [4]. Полученные результаты позволили сформулировать вывод о том, что водный экстракт черных листьев бадана характеризуется высоким технологическим потенциалом. На заключительном этапе работы с целью рас- ширения ассортимента и повышения биологиче- ской ценности продуктов были проведены исследо- вания по использованию водного экстракта из чер- ных листьев бадана в технологии мясных и рыбных продуктов. В ходе экспериментальных исследований на данном этапе микробиологические показатели определяли по ГОСТ 9958-81; перекисное число - йодометрическим методом; йодное число - мето- дом Кауфмана; содержание нитрозопигментов - фотоколориметрическим методом; органолептиче- ские показатели - по девятибалльной шкале. Анализ полученных данных показывает, что за- мена 10 % шприцовочного рассола экстрактом спо- собствует повышению выхода копчено-вареного продукта из свинины карбонада «Особый» на 6 %, увеличению содержания нитрозопигментов на 32 %, при этом выявлено снижение остаточного количества нитрита натрия на 1/4 по сравнению с контролем. Установлено, при посоле цельномы- шечных кусков мяса с бадановым экстрактом обес- печиваются более благоприятные окислительно- восстановительные условия для протекания реакций нитрозирования, что обусловливается при- сутствием редуцирующих сахаров, каротиноидов и таких БАВ, как аскорбиновая кислота, флавоноиды. Технология пресервов «Омуль маринованный» предусматривает посол рыбного сырья в заливке, выдерживание до 10 суток. На этом этапе изготов- ления продуктов становится возможным использо- вание растительного экстракта в составе заливоч- ного рассола. На основании органолептической оценки выбрана 20%-ная замена рассола на экстракт листьев бадана: готовый продукт имел приятный вкус, упругую и сочную консистенцию, при этом хорошо выраженные вкусовые качества сохранялись более длительный период по сравне- нию с образцом, изготовленным по традиционной технологии. Исследования степени происходящих в жире окислительных процессов на протяжении 30 суток в копчено-вареном продукте из свинины и рыбных пресервах из омуля показали, что добавление рас- тительного экстракта значительно снижает ско- рость накопления продуктов окисления в процессе хранения всех опытных образцов по сравнению с контролем. Так, на 15-е сутки хранения накопление перекисей в контрольном образце происходит ин- тенсивнее по сравнению с опытным, при этом пе- рекисное число составило 0,074 и 0,052 мг% йода, соответственно. О меньшей скорости гидролити- ческих процессов свидетельствуют данные по кис- лотному числу: за 3 месяца хранения кислотное число контрольных образцов заметно увеличилось и составило 1,08 мгКОН, в то время как опытных образцов - 0,9 мгКОН. Имеющиеся сведения о способности водного экстракта из черных листьев бадана подавлять раз- витие микроорганизмов [7, 8] подтолкнули к изу- чению влияния баданового экстракта на санитарно- гигиеническое состояние готовой продукции в про- цессе хранения. Результаты проведенных исследо- ваний показали, что экстракт из черных листьев бадана способствует улучшению микробиологичес- кого состояния продуктов животного происхожде- ния. Через 12 суток хранения КМАФАнМ в кон- трольных и опытных образцах составило 4·102 и 2·102 КОЕ/г. Комплексными исследованиями установлено, что цельномышечные копчено-вареные продукты из свинины, пресервы из омуля имеют не только более высокие потребительские свойства, но более длительные сроки хранения, что обусловливается бактериостатическими и антиоксидантными свойствами применяемого баданового экстракта. Таким образом, вовлечение растительного сы- рья (листьев бадана) в сферу пищевых производств позволяет вырабатывать продукты нового поколе- ния с высокими потребительскими свойствами.
1. MR 2.3.1.2432-08. Normy fiziologicheskih potrebnostey v energii i pischevyh veschestvah dlya razlichnyh grupp naseleniya Rossiyskoy Federacii.
2. GOST R 54059-2010. Produkty pischevye funkcional'nye. Ingredienty pischevye funkcional'nye. Klassifikaciya i obschie trebovaniya. - M.: Standartinform, 2011. - 12 s.
3. Bratkova, E.V. Sozdanie lechebno-profilakticheskogo produkta iz mestnogo syr'ya / E.V. Bratkova, T.F. Chirkina // Aktual'nye problemy adekvatnogo pitaniya v endemichnyh regionah: materialy Vseross. nauch. konferencii. - Ulan-Ude: Izd-vo VSGTU. - 2002. - S.16.
4. Chirkina, T.F. Perspektivnye rastitel'nye istochniki biologicheski aktivnyh veschestv v Baykal'skom regione / T.F. Chirkina, A.M. Zolotareva, Z.A. Plastinina // Tehnika i tehnologiya pischevyh proizvodstv. - 2009. - №1. - S. 14-18.
5. Sedunova, E.G. Vozmozhnost' ispol'zovaniya chernyh list'ev badana tolstolistnogo v kachestve prirodnogo immu- nomodulyatora / S.N. Lebedeva, S.D. Zhamsaranova // Novye nauchnye tehnologii v Dal'nevostochnom regione. - Blagoveschensk, 1999. - S. 51-52.
6. Cyrendorzhieva, S.V. Biologicheski aktivnye veschestva perezimovavshih list'ev badana / S.V. Cyrendorzhieva, T.F. Chirkina, Z.A. Plastinina // Sb. nauch. tr. Seriya. Himiya biologicheski aktivnyh veschestv. - Vyp. 5. - Ulan-Ude: Izd-vo VSGTU, 1999. - S.159-165.
7. Vliyanie rastitel'nogo ekstrakta na tehnologicheskie harakteristiki preservov iz omulya / S.V. Cyrendorzhieva, V.V. Dragina [i dr.] // Pischa. Ekologiya. Kachestvo: trudy III Mezhdunar. nauch.-prakt. konferencii. - Novosibirsk, 2003. - S. 120-122.
8. Chirkina, T.F. Vliyanie rastitel'nogo ekstrakta na kachestvo myasnyh kopcheno-varenyh izdeliy iz svininy / T.F. Chirkina, S.V. Cyrendorzhieva, Z.A. Plastinina // Izvestiya Vuzov. Pischevaya tehnologiya. - 2002. - № 1. - S. 29-30.
9. Biological advances in Bergenia genus plant / Zhang Y., Liao C., Liu X., Fang S., Li Y., He D. // Afr. J. of Biotechnology. - 2011. - V. 10(42). - P. 8166-8169.
10. Yang, X.M. Analysis of nutritive components and mineral element of Bergenia pacumbis in Tibet sejila / X.M. Yang, Wang, R.X. Li // J. Changjiang vegetables. - 2009. - V. 22. - P. 57-58.
