автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.05, диссертация на тему:Разработка технологии производства биологически активных продуктов из виноградной выжимки

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ АГРАРНЫХ НАУК УКРАИНЫ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ ВИНОГРАДА И ВИНА «МАГАРАЧ»

КАТРИЧ ЛАРИСА ИВАНОВНА

УДК 663.252.6:613.292

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ПРОДУКТОВ ИЗ ВИНОГРАДНОЙ ВЫЖИМКИ

05.18.05 - технология сахаристых веществ и продуктов брожения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 в ДЕК 2014

Ялта-2014

005557017

005557017

Диссертацией является рукопись.

Работа выполнена в Национальном институте винограда и вина «Магарач» Национальной академии аграрных наук Украины.

Научный руководитель: кандидат технических наук, старший научный

сотрудник

Соловьева Людмила Михайловна,

Национальный институт винограда и вина «Магарач», сектор коньяка, ведущий научный сотрудник

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Маркосов Владимир Арамович, ФГБОУ ВГГО «Кубанский государственный технологический университет», кафедра технологии и организации виноделия и пивоварения, профессор

кандидат технических наук Геок Виктория Николаевна,

Южный филиал Национального университета биоресурсов и природопользования Украины «Крымский агротехнологический университет», кафедра виноделия и технологий бродильных производств, доцент

Защита состоится «25» декабря 2014 г. в 10- ч. на заседании специализированного ученого совета Д 53.365.02 в Национальном институте винограда и вина «Магарач» по адресу: ул. Кирова, 31, г. Ялта, Республика Крым 298600. '

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Национального института винограда и вина «Магарач» по адресу: ул. Кирова, 31, г.Ялта, Республика Крым, 298600.

Автореферат разослан ноября 2014 г.

Ученый секретарь _

специализированного ученого совета Бойко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Биологически активные свойства винограда и вина получили широкое общественное признание. Современные исследования биологической активности винограда освещены в работах таких отечественных и зарубежных авторов: C.B. Дурмишидзе, H.H. Нунубидзе, Г.Г. Валуйко, А.И. Сиашвили, Г.Н. Арпентин, Е. Bombardelli, P. Morazzoni, Y. Masguelier и др. Высокая ценность красных столовых вин, выявленная в ходе исследования широко известного «французского парадокса», обусловлена содержащимися в винах полифенолами винограда в концентрации 1-2 г/дм3. Виноградное масло и стабилизированые полифенолы виноградных семян лежат в основе косметического тренда «Кадали» - серии французских кремов для всего спектра мероприятий по уходу за кожей.

Основным источником антиоксидантов, определяющих биологическую ценность продукции, получаемой из винограда, является виноградная выжимка, образующаяся преимущественно при виноделии «по-белому».

На сегодняшний день винодельческая отрасль не занимается промышленной переработкой виноградной выжимки; подавляющее количество цехов утилизации отходов сегодня простаивает. Действующие ранее технологии переработки отходов виноградарства и виноделия не удовлетворяют условиям сохранения в них биологически активных компонентов, экономически не выгодны и не отвечают условиям экологической безопасности. По ориентировочным оценкам 10 тыс.тонн виноградной выжимки содержат в себе до 500 тонн нолифенолов винограда, которые могут быть использованы в виде водноспиртовых экстрактов для обогащения полифенолами разбавленных или некондиционных виноматериалов при получении слабоалкогольных напитков с высокой антиоксидантной активностью. Виноградные семена кроме полифенолов, содержат в себе виноградное масло. Из каждой тонны винограда в среднем можно извлечь 4 л виноградного масла, т.е. завод мощностью 10 ООО тонн может получать до 40 тонн масла.

В связи с этим проведение глубоких физико-химических исследований, направленных на систематизацию знаний о биологически активных веществах основных технических сортов винограда, отходов виноделия и вина, а также создание на этой научной основе технологии производства инновационных продуктов с высокой биологической активностью для оздоровления населения, является актуальным.

Связь работы с научными программами, планами, темами. Исследования, результаты которых представлены диссертации, выполнялись в соответствии с научно-техническими программами НААН (2001-2005гг. и 2006-2010гг.), в рамках тематических планов НИВиВ «Магарач» по заданиям: «Разработать технологии производства биологически активных пищевых продуктов из основных отходов виноделия» (0101U006756), «Исследовать полифенольный и жирнокислотный состав виноградных семян и условий сохранения их биологической активности» (0107U008015), «Разработать технологию получения виноградных семян из виноградных выжимок, полифенольных концентратов из виноградных семян, пищевых продуктов на их основе и виноградного масла с повышенной биологической ценностью» (0106U004461).

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы являлась разработка технологии биологически активных продуктов на основе полифенольных экстрактов выжимки винограда и масла виноградных семян.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи".

- исследовать качественный состав и количественное содержание полифенолов и антиоксидантную активность белых и красных вин;

- разработать режимы и параметры процесса экстракции фенольных соединений из выжимки и семян винограда;

- разработать способ получения виноградных семян из выжимки, исследовать кинетику конвективной сушки семян и их влияние на биологическую активность виноградного масла;

- разработать режимы и параметры получения масла из виноградных семян с высокой биологической активностью;

- исследовать антиоксидантную активность полифенольных экстрактов и масла из виноградных семян как показатель биологической активности;

- разработать технологии переработки виноградной выжимки с целью получения виноградного масла, полифенольных экстрактов и слабоалкогольных биологически активных напитков;

- разработать нормативную и технологическую документацию на производство виноградного масла, полифенольных экстрактов и слабоалкогольных биологически активных напитков.

Объект исследования - биологическая активность винограда и продуктов его переработки.

Предмет исследования - технология производства продуктов с высокой биологической активностью из виноградной выжимки.

Методы исследования - стандартизированные и описанные в специальной литературе и разработанные нами методы анализа химического состава и свойств виноматериалов и вин, виноградного масла, основанные на принципах колориметрии, хроматографии, амперометрии, хемилюминисценции, титриметрии; органолептические методы анализа, методы математической статистики.

Научная новизна полученных результатов заключается в развитии технологии переработки виноградной выжимки с целью получения продуктов с высокой биологической активностью.

Впервые:

-установлено, что антиоксидантный эффект экстрактов выжимки и семян винограда европейских и комплексноустойчивых сортов обеспечивают катехины, их олигомерные производные процианидины, галловая кислота, которые оказывают выраженное антиатерогенное действие;

- определен состав виноградного масла, обуславливающий его высокие биологически активные свойства (содержание линолевой кислоты 69-72%, концентрация токоферолов 250-270 мг/100 г, показатель антиоксидантной активности 66,9-87,0 мг% стандартных единиц тролокса), которые по ранозажевляющей, репаративной, противовоспалительной активностям, противоязвенному действию, выраженному косметическому эффекту превосходит облепиховое масло;

- обоснованы режимы и параметры обработки выжимки и семян винограда для получения полифенольного экстракта с высокой антиоксидантной активностью (продолжительность экстракции 30 сут., соотношение фаз твердая фаза-: жидкость (2,0+0,3): 1, объемная доля этилового спирта в экстрагенте 50%) и виноградного масла из семян, после извлечения из лих полифенолов (сушка семян при температуре 40-50°С до конечной влажности 8% мае., измельчение в парах азота до частиц размером не более 0,2 мм, экстракция жидким хладоном при температуре 18-25°С в режиме настаивания).

Получичи дальнейшее развитие исследования:

- фенольного состава и антиоксидантной активности белых и красных столовых сухих вин;

- биологически активных компонентов виноградного масла;

- технологических приемов производства слабоалкогольных напитков;

- процесса сушки виноградных семян и способов извлечения из них виноградного масла.

Практическая значимость полученных результатов заключается в разработке технологий производства биологически активных продуктов в виде:

- слабоалкогольного напитка «Анкор», на который разработана и утверждена в НИВиВ «Магарач» технологическая инструкция на производство биологически активного пищевого продукта «Напиток слабоалкогольный виноградный с повышенной биологической активностью «Анкор» (ТИ У 00334830.072-2005);

- виноградного масла с разработкой и утверждением ряда нормативной и технологической документации на его производство: технические условия ТУ У 00334830.024:2009 «Насшня виноградне консервоване» и технологическая инструкция ТИ У 00334830.082:2009 на производство семян виноградных консервированных; технические условия ТУ У 00334830.022:2008 «СЫя з насшня винограду»; технологическая инструкция ТИ У 00334830.081-2008 на производство масла виноградного пищевого нерафинированного и технического. На производство и реализацию виноградного масла потребителям получено гигиеническое заключение № 05.03.02-06/5726 от 10.09.2008 Госсанэпидемслужбы АРК Минздрава Украины.

Для контроля антиоксидантной активности продуктов, содержащих полифенолы винограда, разработаны и утверждены в НИВиВ «Магарач» Методика выполнения измерений (МВИ): «МВИ антиоксидантной активности в жидкофазных продуктах виноделия» (РД 00334830.055-2008) и «МВИ антиоксидантной способности в водорастворимых, спирторастворимых и жирорастворимых продуктах» (РД 00334830.075-2010).

Реализация работы. Технология производства слабоалкогольного напитка «Анкор» передана для внедрения в ГП «С/з им. П. Осипенко», г. Севастополь. Ожидаемый экономический эффект от внедрения технологии составит 10892 грн на 1000 дал слабоалкогольного напитка. Экспериментальный образец напитка «Анкор», обладающий существенной стресс-протекторной, антиатерогенной активностью, не уступает аналогичной активности виноградных вин, что позволяет рекомендовать напитки с добавлением полифенолов выжимки и виноградных семян для широкой апробации в отрасли.

Технология производства виноградного масла принята на внедрение в НИВиВ«Магарач». Ожидаемый экономический эффект от внедрения технологии составит 48147 грн на 100 л виноградного масла.

Личный вклад соискателя заключается в постановке задач исследований, выполнении экспериментальных работ, формировании банка данных физико-химических показателей; анализе, систематизации и математической обработке экспериментальных данных; подготовке к публикации статей в научно-технических изданиях; разработке и утверждении нормативной документации и производственной апробации.

Апробация работы. Основные результаты исследования доложены на заседаниях Ученого совета НИВиВ «Магарач» (2005-2008 гг., 2014г.), конференции «Проблемы, достижения и перспективы развития медико-биологических наук и практического здравоохранения» (г. Ялта, 2004), V-ой Международной научно-практической конференции "Инновационные технологии в производстве пищевых продуктов" (РУП «Белорусский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт пищевых продуктов», г. Минск, 2006г.), Международной научно-технической конференции „Химия и технология жиров" (г. Алушта, 2008 г.), Международной научно-практической конференции, посвященной 180-летию НИВиВ «Магарач» (г. Ялта, 2008), 2-ой международной научно-технической конференции «Перспективы развития масло-жировой отрасли» (г. Алушта, 2009 г.).

Технология виноградного масла и экспериментальные образцы были представлены на выставках «Arpo» (г. Киев, 2011-2013 гг.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 работ, в том числе 8 статей в специализированных изданиях, 4 доклада и тезисов докладов на международных научных конференциях, получено 2 патента Украины (1 - на полезную модель, 1 - на изобретение).

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 106 страницах машинописного текста, состоит из введения, четырех разделов, выводов. Список использованных источников включает 143 наименования, из них 42 - иностранных. Работа содержит 27 таблиц, 19 рисунков, 13 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы и ее значение в решении проблемы переработки выжимки винограда с целью получения биологически активных пищевых продуктов, сформулированы цель и задачи исследований, изложены научная новизна и практическая значимость полученных результатов, представлены данные по их апробации, а также сведения о личном вкладе автора в проведенных исследованиях.

В первом разделе «Обзор литературы» рассмотрены вопросы, связанные с исследованиями полифенолов винограда и их биологически активных свойств; физико-химических характеристик виноградного масла и его биологической активности. Проанализированы литературные данные о фенольном составе виноградных вин, Р-витаминных свойствах полифенолов, о результатах доклинических и клинических исследований протекторной активности виноградных вин. На основании проведенного анализа сделано заключение, дано обоснование

направлений научных исследований, сформулированы цель и задачи диссертационной работы.

Во втором разделе «Методика исследований» приведена общая методика проведения теоретических и экспериментальных исследований по теме работы. Представлено описание материалов исследований, методика постановки эксперимента, схема проведения экспериментов, приведено описание методов проведения исследований, а также математическое и приборное обеспечение экспериментов.

Исследования проводили на базе Национального института винограда и вина «Магарач», ГП «Совхоз-завод» им. П. Осипенко, Харьковского физико-технического института, Днепропетровского химико-технологического университета, Национального фармацевтического университета.

Материалами исследований являлись: виноградная выжимка и семена белых и красных сортов винограда, виноматериалы, приготовленные «по-белому» и «по-красному» в условиях винзавода с/з им. Г1. Осипенко, экспериментальные спиртовые экстракты из выжимки и семян белых и красных сортов винограда, экспериментальные образцы полифенольных концентратов, виноградного масла, слабоалкогольных напитков.

Схема эксперимента включала: приготовление виноматериалов из белых и красных сортов винограда, исследование динамики экстракции фенольных соединений из выжимки и семян водно-спиртовым экстрагентом; извлечение виноградного масла из высушенных и измельченных виноградных семян холодным прессованием и экстракцией хладоном на лабораторной установке для низкотемпературной экстракции; определение антиоксидантной активности, качественного состава и количественного содержания компонентов в белых и красных виноматериалах и экстрактах; проведение сравнительной характеристики физико-химических показателей и антиоксидантной активности виноградного масла, полученного при различных условиях. Общее содержание фенольных веществ определяли фотоколориметрически, идентификацию полифенолов и токоферолов производили методом ВЭЖХ, жирнокислотный состав виноградного масла определяли методами газовой хроматографии, антиоксидантную активность фенольных соединений "in vitro" определяли амперометрически, антиоксидантную способность виноградного масла «in vitro» определяли хемилюминесцентным методом. Стандартные химические показатели масла определяли в соответствии с нормативной документацией, разработанной для масложировой промышленности. Антиоксидантную активность полифенолов винограда и виноградного масла "in vivo" оценивали методами, принятыми в фармакологии и косметологии.

Математическую обработку экспериментальных данных осуществляли с использованием пакетов сервисных программ.

В третьем и четвертом разделах представлены результаты экспериментальных исследований, их анализ и обобщение.

Анализ физико-химического состава опытных столовых виноматериалов, показал, что для получения виноматериалов с высокой антиоксидантной активностью, сбраживание «по-красному» предпочтительнее сбраживания «по-белому» (табл. 1).

Таблица 1

Физико-химические характеристики опытных столовых внноматериалов

Наименование виноматериала Показатели

Массовая концентрация суммы фенольных веществ, г/дм3 Антиоксидантная активность, г/дм3

Ркацители «по-белому» 0,2 0,4

Каберне-Совиньон «по-красному» 2,4 2,7

Подарок Магарача «по-белому» 0,2 0,4

Красень «по-красному» 2,3 2,1

Голубок «по-красному» 1,8 2,4

В опытных виноматериалах (табл. 2) идентифицированы: мономеры флавоноидов - антоцианы, кверцетин, (+) катехин, (-) эпикатехин; мономерные нефлавоноиды - оксикислоты (кафтаровая, каутаровая, галловая); олигомерные полифенолы - олигомерные процианидины Bl, В2, ВЗ, В5 и В7. В виноматериалах, приготовленных «по-белому», процианидины, кверцетин, (-) эпикатехин, галловая кислота не обнаружены; полифенолы в них представлены (+) катехином и оксикоричными кислотами. Исследование кинетики экстракции суммарных полифенолов винограда из выжимки и семян красных и белых сортов водноспиртовым экстрагентом с объемной долей этилового спирта 50-78% об. при температуре 20-25°С показало, что интенсивное накопление полифенолов проходит в течение 30 суток. При этом концентрация фенольных веществ достигает 10-25 г/дм в экстрактах выжимки и 25-42 г/дм3 в экстрактах семян, что на порядок превышает их содержание в виноматериалах. В экстрактах обнаружены как флавоноидные, так и нефлавоноидные полифенолы. Объемная доля этилового спирта не оказывает существенного влияния на количественный и качественный состав полифенолов.

Сравнительный анализ состава фенольных веществ виноматериалов и экстрактов (табл. 3) показал, что во всех образцах из винограда сортов Красень и Голубок в отличие от образцов из винограда Каберне-Совиньон в значительных количествах содержаться дигликозиды мальвидина, дельфинидина, пеонидина, петунидина и цианидина. Оценка биологической активности суммарных полифенолов «in vivo» на биологических объектах показала, что виноматериалы и полифенольные концентраты из винограда различных сортов обладают в разной степени выраженной стресс-протекторной активностью.

Таблица 2

Мономерные и олигомерные полифенолы в виноматериалах и

водноспиртовых экстрактах винограда сортов Каберне-Совиньон и Ркацители

Массовая концентрация, мг/дм^

Наименование полифенолов Виноматериал Экстракт выжимки Экстракт семян

1 2 1 2 1 2

Общее содержание антоцианов, том числе 1 0 204 0 0 0

Дельфинидин-З-О-гликозид 25 0 20 0 0 0

Продолжение таблицы 2

Цианидин-З-О-гликозид 10 0 8 0 0 0

Пеонидин-3 -О-гликозид 14 0 12 0 0 0

Петунидин-З-О-гликозид 2 0 2 0 0 0

Мальвидин-З-О-гликозид 160 0 137 0 0 0

Дельфинидин-3-0-(6'-ацетил-гликозид) 15 0 12 0 0 0

1Дианидин-3-0-(6'-ацетил-гликозид) 2 0 1 0 0 0

Пеонидин-З-О-(б'-ацетил-гликозид) 4 0 3 0 0 0

Петун идин-3 -0-(б'-ацети л-гликозид) 2 0 2 0 0 0

Мальвидин-З-О-(б'-ацетил-гликозид) 2 0 2 0 0 0

Дельфинидин-З-СКб'-п-^мароил-гаикозид) 2 0 1 0 0 0

Петунидин-3-0-(6'-п-кумароил-гликозид) 1 0 1 0 0 0

Мальвидин -3-0-(6'-п-кумароил-гликозид) 3 0 3 0 0 0

Кверцетин 42 0 52 10 0 0

(+)-Э-Катехин 374 8 601 211 448 312

(-)-Эпикатехин 144 0 320 163 291 152

(-)-Эпикатехингаллат 0 0 12 17 41 16

Кафтаровая кислота 490 139 52 61 0 0

Каутаровая кислота 14 48 17 41 0 0

п-Кумаровая кислота 0 0 13 0 121 0

Галловая кислота 56 0 335 223 291 235

Сиреневая кислота 0 0 242 68 109 72

Процианидин В1 17 0 226 224 328 240

Процианидин В2 2 0 153 53 225 122

Процианидин ВЗ 15 0 82 16 114 29

Процианидин В5 2 0 33 26 50 41

Процианидин В7 17 0 29 10 63 18

Сумма мономерных и олигомерных полифенолов 1415 195 2371 1123 2081 1238

1 - Каберне-Совиньон; 2 - Ркацители

Наибольшую активность проявили виноматериал и концентрат из винограда сорта Красень. Данные экспериментов свидетельствуют о том, что ни виноматериалы, ни концентраты из винограда сортов Красень и Голубок, содержащие значительное количество дигликозидов антоцианов, не проявляют негативного воздействия на организм животных. Более того, они, как и полифенолы винограда сорта Подарок Магарача, не имеющие в своем составе дигликозиды антоцианов, проявляют выраженную антиатерогенную активность.

Антиоксидантная активность экстрактов выжимки и семян винограда (рис. 1) многократно превышает антиоксидантную активность виноматериалов, полученных как «по-красному», так и «по-белому» способу.

Таблица 3

Мономерные антоцианы в опытных внноматериалах и водноспиртовых экстрактах из винограда комплексноустойчнвых сортов

Наименования антоцианов Наименование образца

Голубок Красень

винома-териал экстракт винома-териал экстракт

Массовая концентрация, мг/дм"'

Дельфинидин-3,5 -О-дигликозид 25 79 76 175

Цианидин-3,5-0-дигликозид 7 23 14 32

Петунидин-3,5 -О-дигликозид 45 139 129 295

Дельфинидин-3 -О-гликозид 0 0 158 361

Пеонидин-3,5-0-дигликозид 545 1696 128 293

Мальвидин-3,5 -О-дигликозид 970 3020 700 1605

Цианидин-З-О-гликозид 0 0 0 0

Петунидин-3 -О-гликозид 258 802 70 161

Пеонидин-З-О-гликозид 0 0 40 92

Мальвидин-З-О-гликозид 516 1605 152 349

Дельфинидин-3-(6-0-п-кумароил)^-0-диптакозиц 0 0 6 14

Цианидин-3-(6-0-п-кумароил)^-0-дигликозид 0 0 1 2

Петунидш-3-(6-0-п-кумароил),5-0-дипшкозид 1 2 1 2

Матьвидин-3-(6-0-п-кумаро11л),5-0-дигликозид 0 0 4 8

Пеонидин-З-О-ацетилптакозид 4 12 0 0

Мальвидин-З-О-ацегилгликозвд 0 0 5 12

Дельфинидин-3-0{6-0-п-кумароил) гликозид 112 347 53 122

Мальвцдин-3-0-(6-0-каффеоил) гликозид 0 0 6 14

Цианидин-3-0{6-0-п-кумароил) гликозид 1 4 0 0

Пс1унидин-3-0-(6-0-п-к>'марога) гликозид 25 79 76 175

Пеонидин-3-0-(6-0-п-кумароил) гликозид 7 23 14 32

Мальвидин-3-0{6-0-п-кумароил) гликозвд 45 139 129 295

Суммарное количество антоцианов 2561 7970 1762 4039

Ркацители Каберне- Подарок Красень Голубок Совиньон Магарача

экстракт выжимки экстракт семян

- виноматериал

Рис. 1 Ангиоксидантная активность виноматериалов и водноспиртовых экстрактов выжимки и семян винограда

Близость качественного состава и количественного содержания полифенолов виноматериалов и экстрактов выжимки и семян, сохранение в экстрактах и концентратах антиоксидантной и биологической активности полифенолов винограда на высоком уровне дает возможность применения экстрактов и концентратов для обогащения слабоалкогольных напитков полифенолами винограда. Для приготовления слабоалкогольного напитка, характеристики которого представлены в табл. 4, использовали экстракты выжимки винограда сортов Ркацители и Мускат гамбургский (для белого напитка) или Каберне-Совиньон и Мускат гамбургский (для красного напитка).

Исследованиями биологической активности «in vivo» обнаружена стресс-протекторная, гепатопротекторная, антиатерогенная, а также выраженная антиоксидантная активность слабоалкогольных напитков, приготовленных из водно-спиртовых экстрактов выжимки винограда.

Разработана аппаратурно-технологическая схема производства слабоалкагольного напитка, предусматривающая следующие этапы: экстракция выжимки после переработки винограда «по-белому» способу водноспиртовым экстрагентом; отбор экстракта путем стекания и прессования; приготовление купажа на основе некондиционного виноматериала с добавлением полифенольного водноспиртового экстракта, сахарного сиропа, этилового спирта-ректификата и подготовленной питьевой воды; сульфитация готового напитка до 20 мг/дм3 свободного S02 и пастеризация при 70-75°С; подача готового напитка на горячий розлив.

Таблица 4

Органолептические и физико-химические характеристики напитка

слабоалкогольного виноградного с повышенной биологической активностью

Название показателя Характеристика, значение показателя

Цвет От янтарного до темно-янтарного

Аромат Сложный с легкими тонами виноградного сырья

Вкус Гармоничный, мягкий

Объемная доля этилового спирта, % об. 5,0-8,0

Массовая концентрация Сахаров в перерасчете на инвертный, г/100 см3 16,0

Массовая концентрация титруемых кислот в перерасчете на винную кислоту, г/дм3 6,0-7,0

Массовая концентрация общих фенольных веществ, г/дм3 0,6-0,8

Антиоксидантная активность, г/дм3, не менее 0,4

Дегустационная оценка, балл, не ниже 7,5

Данная технология легла в основу технологической инструкции на производство напитка слабоалкогольного виноградного с повышенной биологической активностью «Анкор» ТИ У 00334830.072-2005.

Технологическая инструкция и экспериментальная технологическая схема производства слабоалкогольного напитка принята для внедрения в ГП «Совхоз-завод имени П. Осипенко» г. Севастополь. Ожидаемый экономический эффект от внедрения технологии составит 11923 грн на 1000 дал слабоалкогольного напитка.

Виноградные семена после извлечения из них полифенолов водноспиртовой экстракцией подвергали сушке во избежание процессов микробиальной порчи. Исследование кинетики сушки показало, что при температуре горячего воздуха 105°С в минимальном слое семян 5 мм с влагосодержанием 40% скорость сушки неизменна, что соответствует испарению влаги с поверхности семян. Затем скорость сушки начинает падать, при этом испаряется влага, связанная с внутренними слоями семян (капиллярная влага). При равновесном влагосодержании 8% влажности семян начинается испарение сорбционно связанной влаги, что совпадает с нормируемой влажностью воздушно сухих семян, не подвергавшихся предварительно экстракции фенольных веществ. Для оценки влияния температурного режима сушки виноградных семян на качественные показатели масла виноградные семена сорта Ркацители высушивали при 100, 75 и 40-45°С до конечной влажности 8% (табл. 5).

Установлено положительное влияние снижения температуры сушки до 40-45°С на основные показатели качества масла: уменьшается кислотное число (показатель скорости и глубины гидролиза масла), снижается перекисное число (показатель окисленности масла), увеличивается йодное число (показатель качества и содержания в масле непредельных жирных кислот), увеличивается содержание линолевой кислоты (витамин F) и суммарных токоферолов (витамин Е). Сорт

винограда не оказывает существенного влияния на физико-химические показатели и органолептическое качество масла. Уменьшение насыпной плотности семян при экстракции виноградного масла хладоном сопровождается снижением масличности семян (от 13,8% до 10,2%) и выхода масла (от 14,9% до 11,0%). Показатели, косвенно характеризующие биологическую активность масла (содержание ненасыщенных жирных кислот, йодное число, кислотное число), а также органолептические показатели существенно не различались.

Таблица 5

Влияние температуры сушки и способа экстракции на химический и

жириокислотный состав виноградного масла

Способ получения масла

Наименование экстракция хладоном прессование

показателей Т сушки * - 40-45°С Т сушки * - 75 °С Т сушки* -100 °С Т сушки* - 40-45°С

Прозрачность лепсое легкое легкое Мутное

помутнение помутнение помутнение

Запах и вкус свойственный свойственный свойственный свойственный

маслу из маслу из маслу из маслу из

виноградных виноградных вшгсярадных виноградных

семян, семян, семян семян, мягкость

мягкостью мягкостью во вкусе

вкусе вкусе

Кислотное число, мг N304 0,79 1,33 3,07 1,14

Перекисное число, миллимоль 02/кг 2,50 2,47 4,13 6,6

Нежировые примеси, % отсутствуют отсутствуют отсутствуют 8,8

Влага и летучие вещества, % 0,15 0,22 0,27 0,57

Йодное число, г-Ь/ЮОг 129,1 129,2 122,5 128,0

Жирнокислотный состав, %

линолевая 69,05 69,91 65,55 67,09

пальмитиновая 7,40 8,38 8,35 7,86

олеиновая 18,80 16,30 19,26 20,20

транс-олеиновая 0,67 0,68 1,40 0,62

стеариновая 4,08 4,73 5,43 4,19

Массовая

концентрация токоферолов, мгУЮОг 250 263 77 -

Выход масла, % 12-13 6,6

*Т сушки - температура сушки семян

В экспериментальных и клинических исследованиях «in vivo» виноградное масло, получившее предварительно высокую оценку по показателю антиоксидантной способности (табл. 6), проявило выраженное противоязвенное действие (желудок, двенадцатиперстная кишка), превзошло облепиховое масло по ранозаживляющей, репаративной и противовоспалительной активностям, оказало заметное улучшающее воздействие на кожу при проведении косметических процедур.

Таблица 6

Оценка биологической активности экспериментальных образцов _виноградного масла__

Наименование образца Интегральная антиоксидантная способность по тролоксу, мг% Перекисное число, миллимоль 02/кг

Масло виноградное, Рислинг рейнский 68,6 8,5

Масло виноградное, Алиготе 66,9 8,7

Масло виноградное, Ркацители 82,6 7,5

Масло виноградное, Каберне-Совиньон 81,6 7,5

Масло виноградное, сортосмесь 87,0 7,2

Масло облепиховое 82,7 23,4

Для производства виноградного масла из семян экстракцией хладоном разработана аппаратурно-технологическая схема, предусматривающая отделение семян из сладкой виноградной выжимки на скребковом транспортере, экстракцию фенольных соединений из семян водноспиртовым экстрагентом при обычных температурных условиях в течение 2-х месяцев (объемная доля этилового спирта в экстрагенте 50 %, соотношение влажные семена - экстрагент - 2+1); отделение семян от полифенольного экстракта, взвешенных частиц и остаточного количества водноспиртового экстракта холодной водой в спирально-ленточном промывателе; высушивание семян в конвективной сушилке горячим воздухом при температуре 40-50°С до конечной влажности 8% мае.; измельчение в роторно-ножевой дробилке в парах азота до частиц размером не более 0,2 мм; экстрагирование масла сжиженным хладоном, который подают в экстрактор под давлением 4-5 кг/см2, экстракцию проводят в течение 3 часов при температуре 18-25°С в режиме настаивания; отделение масла от хладона в испарителе, где при температуре 40°С хладон испаряется; удаление остаточного хладона. Готовое масло после контроля регламентируемых параметров направляют на розлив и дальнейшее применение.

Органолептические и физико-химические характеристики виноградного масла, получаемого по разработанной технологии, представлены в табл. 7 и 8.

На основании аппаратурно-технологической схемы разработана и утверждена нормативная и технологическая документация (ТУ У 00334830-022:2008 и ТИ У 00334830-081-2008), принятая для получения экспериментальных партий масла виноградного с высокой биологической активностью в НИВиВ «Магарач».

Ожидаемый экономический эффект от внедрения технологии составит 48147 грн на 100 л виноградного масла.

Таблица 7

Органолептические показатели масла из семян винограда_

Наименование показателя Характеристики масла

пищевого технического

нерафинированного рафинированного и дезодорированного

Прозрачность прозрачное, безосацка прозрачное, без осадка над осадком допускается легкое помутнение

Запах и вкус характерное для масла из виноградных семян без запаха, вкус нетральный характерное для масла из виноградных семян

Цвет зеленовагожелшй разной интенсивности светло-желтый с зеленоватым оттенком темно-зеленый разной интенсивносш

Таблица 8

Физико-химические показатели масла из семян винограда

Наименование показателя Норма для масла

пищевого технического

нерафинированного рафинированного и дезодорированного

Цветовое число, мг йода, не более 40 15 100

Кислотное число, мг КОН/г, не более 3,0 0,6 8,0

Массовая доля нежировых примесей, %, не более не допускаются не допускаются 0,2

Массовая доля влаги и летучих примесей, %, не более 0,2 0,15 0,2

Мыло (качественная проба) не допускается не допускается не допускается

Йодное число, п12/100 г 125-145 125-145 115-160

Массовая доля неомыляемых веществ, %, не более 1,3 1,3 2,0

Перекисное число, ммоль 02/кг, не более 10 10 20

Массовая доля фосфоросодержащих веществ, %, не более 0,4 отсутствуют 0,8

Температура воспламенения, °С 240 240 240

ВЫВОДЫ

1. На основании анализа литературных источников установлено, что выжимка и семена винограда, являются перспективным сырьем для получения биологически

активных продуктов, что предопределяет целесообразность разработки технологии их производства.

2. Установлены режимы экстракции виноградной выжимки и виноградных семян для обеспечения уровня полифенолов в экстракте 10-25 г/дм3 для винограда белых сортов и 25-42 г/дм3 для винограда красных сортов, превышающего содержание полифенолов в красных винах: объемная доля этилового спирта в водно-спиртовом экстрагенте - 50%; температура экстракции - 20-25°С, время экстракции - 30 суток.

3. Установлено, что высокий потенциал биологически активных экстрактов выжимки и семян обусловлен содержанием полифенолов в винограде.

4. Показано, что экстракты виноградной выжимки и семян обладают антиатерогенным эффектом независимо от происхождения полифенолов, полученных из европейских и комплексноустойчивых сортов.

5. Обосновано применение экстрактов суммарных полифенолов винограда для получения биологически активных слабоалкогольных виноградных напитков, обладающих стресс-протекторной и антиатерогенной активностями при показателе антиоксидантной активности на уровне 0,4 г/дм3.

6. Показано, что сушка виноградных семян после извлечения из них суммарных полифенолов винограда горячим воздухом при температуре не выше 70°С до равновесной влажности 8% мае. позволяет получать виноградное масло с высоким содержанием линолевой кислоты (71%), суммарных токоферолов (250-270 мг/100 г) при величине показателя антиоксидантной способности на уровне 66,987,0 мг% в стандартных единицах тролокса.

7. Разработаны режимы и параметры технологии виноградного масла (сушка семян при температуре 40-50°С до конечной влажности 8% мае., измельчение в парах азота до частиц размером не более 0,2 мм, экстракция жидким хладоном при температуре 18-25°С в режиме настаивания), которые обеспечивают его больший выход, снижение уровня окисленности и содержания нежировых и механических примесей, ранозаживляющую, репаративную, противовоспалительную активности, выраженное противоязвенное действие, высокий косметический эффект.

8. Разработана технология производства семян виноградных консервированных, разработаны и утверждены технические условия ТУ У 00334830.024:2009 «Насшня виноградне консервоване» и технологическая инструкция ТИ У 00334830.082:2009 на производство семян виноградных консервированных.

9. Разработана технология и экспериментальная аппаратурно-технологическая схема для производства биологически активного виноградного масла; разработаны и утверждены технические условия ТУ У 00334830-022:2008 «0:пя з насшня винограду» и технологическая инструкция ТИ У 00334830.081-2008 на производство виноградного масла пищевого нерафинированного и технического.

10. Разработана технология и экспериментальная аппаратурно-технологическая схема для производства слабоалкогольных напитков с повышенной биологической активностью, разработана и утверждена технологическая инструкция ТИ У 00334830.072-2005 на производство слабоалкогольного виноградного напитка с повышенной биологической активностью «Анкор».

11. Для технического и технологического сопровождения производства

слабоалкогольного напитка «Анкор» и виноградного масла разработаны и утверждены:

— «Методика выполнения измерений антиоксидантной активности в жидкофазных продуктах виноделия» РД 00334830.055-2008.

— «Методика выполнения измерений антиоксидантной способности в водорастворимых, спирторастворимых и жирорастворимых продуктах» РД 00334830.075-2010.

12. Технология производства слабоалкогольного напитка «Анкор» передана для внедрения в ГП «С/з им. П. Осипенко», г. Севастополь. Ожидаемый экономический эффект от внедрения технологии составит 10892 грн на 1000 дал слабоалкогольного напитка. Технология производства виноградного масла принята на внедрение в НИВиВ«Магарач». Ожидаемый экономический эффект от внедрения технологии составит 48147 грн на 100 л виноградного масла.

СПИСОК РАБОТ,

опубликованных по материалам диссертации

Статьи в специализированных изданиях

1. Биологическая активность продуктов переработки винограда сортов новой селекции / A.M. Авидзба, Ю.А. Огай, В.А. Волынкин, C.B. Левченко, JI.M. Соловьева, Л.И. Катрич, А.Л. Загайко, Л.Н. Воронина, М.Ф. Агафонов / Виноградарство и виноделие. - М:. -2007.-№6.-С. 26-29.

2. Исследование состава и антиоксидантной активности полифенолов в зиноматериалах и экстрактах / Ю.А. Огай, Л.М. Соловьева, Л.И. Катрич, Ж.М. Асатурян, Г.П. Зайцев // Виноградарство и виноделие: сб. науч. тр. НИВиВ «Магарач». - Ялта. -2007. -T. XXXVII.-С. 92-95.

3. Катрич Л.И. Разработка технологии производства слабоалкогольних напитков из виноградной вижимки / Л.И. Катрич // Магарач. Виноградарство и виноделие. - Ялта. -

2009. -№ 1,-С. 37-38.

4. Гехнолопя виробництва слабоалкогольних напо'ш з вичавки винограду / IO.O. Огай, Л.М. Соловйова, Ж.М. Асатурян, Л.1. Катр1ч, Т.В. Занкаль // Магарач. Виноградарство и виноделие. - Ялта. - 2009. - № 4. - С. 34.

5. Масло из виноградних семян / Ю.А. Огай, Л.М. Соловьева, М.Г. Ткаченко, И.В. Черноусова, Л.И. Катрич, Б.А. Виноградов, Ж.М. Асатурян, Г.П. Зайцев, О.В. Ткаченко // Виноградарство и виноделие: сб. науч. тр. НИВиВ «Магарач». - Ялта. - 2009. - T. XXXIX. -С. 92-96.

6. Розробити та затвердити нормативно-техшчну докумснташго щодо виробництва виноградного насшня консервованого для отримання виноградноТ о ли / [Ю.О. Огай, Л.М. Соловйова, О.В. Дернова, М.Г. Ткаченко, I.B, Черноусова, B.I. Беляев, Ж.М. Асатурян, И.О. Кравченко, Т.В. Занкаль, Г.П. Зайцев, В.€ Королесова, Б.О. Виноградов, Л.1. Karpin // Магарач. Виноградарство и виноделие. -Ялта. - 2009. - № 4. - С. 35.

7. Амперометрический метод измерения антиоксидантной активности биологически активных продуктов винограда / Л.М. Соловьева, Ж.М. Асатурян, Г.П. Зайцев, В.Е. Королесова, Л.И. Катрич // Виноградарство и виноделие: сб. науч. тр. НИВиВ «Магарач». - Ялта. - 2010. -Т. ХХХХ. - С. 78-80.

8. Зайцев Г.П. Полифенольные биологически активные компоненты красного сухого виноматериала из винограда сорта Каберне-Совинъон и пищевого концентрата «Эноант» / Г.П. Зайцев, Ю.А. Огай, Л.И. Катрич // Магарач. Виноградарство и виноделие. - Ялта. -

2010.- №3,-С. 25-27.

Материалы научно-практических конференций

9. Полифенолы винограда УШб 21\чтГега - эффективное средство защиты от негативных последствий стресса / А.Л. Загайко, Л.Н.Воронина, Е.В. Стрельченко, Л.И. Катрич, Л.М. Алексеева, В.И. Мизин, Ю.А. Огай // Мат. конф. «Проблемы, достижения и перспективы развития медико-биологических наук и практического здравоохранения»: тр. Крымского гос. мед. ун-та им. С.И. Георгиевского. - 2005. - Т. 141, ч. 1. - С. 43-52.

10. Полифенольные биологически активные компоненты пищевого концентрата «Эноанг» / Ю.А. Огай, Л.М. Алексеева, О.М. Сиказан, Л.И. Катрич // Материалы конференции «Проблемы, достижения и перспективы развития медико-биологических наук и практического здравоохранения» : труды Крымского государственного медицинского университета им. С.И. Георгиевского. - 2005. - Т. 141, ч. 1. - С. 14-19.

11. Виноградное масло / Ю.А. Огай, Л.М. Соловьева, Л.И. Катрич, И.В. Черноусова, Б.А. Виноградов, Г.П. Зайцев, Ж.М. Асатурян, М.Г. Ткаченко //Химия и технология жиров: тез. докл. Межд. научно-техн. конф. - Алушта. - 2008. - С. 27-29.

12. Изучение свойств виноградного масла, полученного экстракцией хладоном / Л.И. Катрич, М.Г.Т каченко, Л.М. Соловьева, И.В. Черноусова, Ю.А. Огай, Л.Н. Воронина, А.Г. Башура, А.Л. Загайко //Химия и технология жиров. Перспективы развития масло-жировой отрасли: тез. докл. Межд. научно-техн. конф. - Алушта. - 2009. - С. 12-14.

Патенты

13. Патент на корисну модель 27781 Укра'ша, МПК С120 3/06. Споаб виробництва слабоалкогольного виноградного напою "Анкор" / Огай Ю.О., Соловйова Л.М., Катр1ч Л.1.; заявитель и патентообладатель НИВиВ «Магарач». - № и 2007 08334; заявл 20.07.2007; опубл. 12.11.2007, Бюл. № 18.

14. Патент на винахщ 90921 Украша, МПК С11В 1/04 (2006.01) СПВ 1/10 (2006.01). СпоЫб одержання олп з насшня винограду / Катр1ч Л.1., Ткаченко М.Г., Соловйова Л.М., Черноусова 1.В., Огай Ю.О., Цимбал В.О.; заявитель и патентообладатель НИВиВ «Магарач». - № а200806074; заявл. 12.05.2008; опубл. 10.06.2010, Бюл. № 11.

Личный вклад: участие в подборе и теоретическом анализе источников литературы [1, 2, 4, 6, 7], патентном поиске [13, 14], экспериментальных исследованиях по теме публикаций [1, 3, 5, 8-12], обработке и обобщении результатов, подготовке и оформлении материалов к публикации.

АННОТАЦИЯ

Катрич Л.И. Разработка технологии производства биологически активных продуктов из виноградной выжимки. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.18.05 - технология сахаристых веществ и продуктов брожения. -Национальный институт винограда и вина «Магарач», Ялта, 2014.

Обосновано применение экстрактов суммарных полифенолов винограда для получения биологически активных слабоалкогольных виноградных напитков, обладающих стресс-протекторной и антиатерогенной активностями при показателе антиоксидантной активности на уровне 0,4 г/дм3.

Обоснованы режимы производства виноградного масла (сушка семян не выше 70°С, экстракция хладоном при 20-25°С), обеспечивающие получение виноградного масла с низкой окисленностью, высоким содержанием линолевой кислоты (71%), суммарных токоферолов (250-270 мг/100 г), показателем антиоксидантной активности (способности) на уровне 66,9-87,0 мг% с выраженными ранозаживляющей.

репаративной, противовоспалительной активностями, противоязвенным действием, косметическим эффектом.

Разработаны технологии, аппаратурно-технологические схемы и утверждена нормативная и технологическая документация на производство слабоалкогольного виноградного напитка с повышенной биологической активностью «Анкор» (ожидаемый экономический эффект от внедрения 11923 грн. на 1000 дал слабоалкогольного напитка) и биологически активного виноградного масла (ожидаемый экономический эффект от внедрения 48147 грн. на 100 л виноградного масла).

Ключевые слова: полифенолы винограда, жирнокислотный состав, антиоксидантная активность, виноградная выжимка, виноградные семена, водноспиртовые экстракты, слабоалкогольные напитки, виноградное масло.

АНОТАЦ1Я

Karpiu ЛЛ.Розробка технологи виробництва бюлопчно активних продуктов ¡з виноградних вичавок. - Рукопис.

Дисертащя на здобуття наукового ступеня кандидата техшчних наук за спещальшстю 05.18.05 - технолопя цукристих речовин i продуктов бродшня. -Нацюнальний шститут винограду i вина «Магарач», Ялта, 2014.

Встановлений р1вень вмкту пол!фенол1в (10-25 г/дм3 для винограду бших сорт1в i 25-42 г/дм3 для винограду червоних copTiB) i значень антиоксидантноУ активное^ (до 30 г/дм3), що забезпечують високу бюлопчну актившсть водноспиртових екстракпв вичавок i насшня винограду европейських i комплексностшких сорпв. Обгрунтовано вживания екстракпв сумарних пол1фенол!в винограду для приготування бюлопчно активних слабоалкогольних виноградних наттоУв, що мають стреспротекторну i антиатерогенну активное™ при показнику антиоксидантноУ активносп на ршш 0,4 г/дм3.

Обгрунтоваш режими та параметри виробництва виноградноУ олП" (сушка насшня не вище 70°С, екстракщя хладоном при 20-25°С), що забезпечують приготування виноградноУ олп з низькою 0кисленн'1стю, високим bmictom л ¡ноле во i кислоти (71%), сумарних токоферол1в (250-270 мг/100 г), показником антиоксидантной активност1 (здатност!) на pißHi 66,9-87,0 мг% з вираженими ранозагоювальною, репаративною, протизапальною активностями, противиразковою Д1ею, косметичним ефектом.

Розроблено технологй', апаратурно-технолопчш схеми i затверджено нормативну та технолопчну документац1го на виробництво слабоалкогольного виноградного напою з пщвищеною б^олопчною активн'ютю «Анкор» i б1олог1чно активно! виноградноУ олй": технолог1чна 1нструкц1я TI У 00334830.072-2005 на виробництво слабоалкогольного виноградного напою з пщвищеною бюлопчною актившстю «Анкор»; технолопчна ¡нструкщя TI У 00334830.082:2009 на виробництво насшня виноградного консервованого; техн1чн1 умови ТУ У 00334830.024:2009 «Насшня виноградне консервоване»; технолопчна ¡нструкщя на виробництво виноградноУ о ли харчовоУ нераф1нованоУ i техн1чноУ TI У 00334830.081-2008; техшчш умови «Ол1я з насшня винограду» ТУ У 00334830-022:2008, погоджеш CEC АР Крим М1н1стерства охорони здоров'я УкраУни.

Оч1куваний економ1чний ефект вщ впровадження технологи слабоалкогольного виноградного напою з пщвищеною бюлопчною актившстю «Анкор» 11923 грн. на 1000 дал слабоалкогольного налою. Опкувапий еконо\пчний ефект В1д впровадження технологй' виноградноУ олй' 48147 грн. на 100 л виноградноУ o;iii.

Ключовi слова: псшфеноли винограду, жирнокислотний склад, антиоксидантна актившсть, виноградш вичавки, виноградне насшня, водноспиртов1 екстракти, слабоалкогольш Hanoï, виноградна ол!Я.

ANNOTATION

Katrich L.I. Development of technology of production biologically active products from grape pomace. - Manuscript.

Thesis for the Degree of Candidate of Technical sciences in specialty 05.18.05 - the technology of sugary substances and fermentation products. - National Institute of Vine and Wine «Magarach», Yalta, 2014.

The application of extracts the total polyphenols of grapes for produce biologically active low-alcoholic grape beverages, which have a stress-protective and anti-atherogenic activities with index of antioxidant activity at the level of 0.4 g/dm3.

Regimes production of grape oil (drying seeds is not above 70 °C, extraction with chladon at 20-25 °C) which provides grape oil with low oxidation, high contents of linoleic acid (71%), total tocopherols (250-270 mg/100 g), index of antioxidant ability at the level 66,9-87,0 mg% with pronounced wound healing, reparative, anti-inflammatory activities, anti-ulcer effect, cosmetic effect.

Developed technologies, apparatus-technological schemes and approved normative and technological documents for the production of low-alcohol grape beverage with increase biological activity "Encore" (the expected economic effect -11923 UAH at each 1000 gave from low-alcohol drink) and biologically active grape oil (the expected economic effect 48147 UAH at each 100 1 from grape oil).

Keywords: polyphenols of grape, fatty acid composition, antioxidant activity, grape pomace, grape seeds, hydroalcoholic extracts, alcoholic beverages, grape oil.

Подписано в печать 22.10.2014 г.

Формат 60x90x16 Бумага печатная. Печать ризограф. Услов. печ. листов 0,9; тираж 100 экз. заказ №44

Печатная группа. Национальный институт винограда и вина «Магарач» 298600, г. Ялта, ул. Кирова, 31