Пищиков Геннадий Борисович,
Платонов Алексей Александрович,
Фролова Дарья Дмитриевна,
1. доктор технических наук, профессор кафедры биотехнологии и инжиниринга.
2, 3. Фролова Дарья Дмитриевна,
студенты направления подготовки 19.03.01 «Биотехнология», профиля
«Пищевая биотехнология»
ФГБОУ ВО «Уральский государственный экономический университет»
Pishchikov Gennady Borisovich,
Platonov Alexey Alexandrovich,
Frolova Daria Dmitrievna,
1. Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of Biotechnology and Engineering,
2, 3. students of the program 19.03.01 "Biotechnology", profile "Food biotechnology"
Ural State Economic University of Economics
Индекс УДК 663.86.054.1
Дата публикации: 29.11.2024
Разработка ферментированного напитка на основе овса, обогащенного биологически активными компонентами
Development of oat-based fermented drinks enriched with biologically active components
Аннотация: В статье рассмотрены вопросы разработки новых видов функциональных обогащенных напитков, удовлетворяющих потребности организма человека в макро- и микронутриентах и обладающих пребиотическим эффектом. Показано увеличение спроса потребителей на альтернативные безалкогольные напитки из растительного сырья. Представлена технология ферментированного напитка на основе овса,
обогащенного биологически активными компонентами. Рассчитана пищевая ценность готового напитка, а также его макро- и микронутриентный состав. Представлены результаты влияния добавляемого сиропа топинамбура и витамина D на органолептические, физико-химические и микробиологические показатели ферментированного растительного напитка. В связи с полученными данными установлено, что готовый продукт является низкокалорийным и может закрыть суточную потребность в белках на 1,43%; жирах 0,90%; углеводах 1,79%; пищевых волокнах 4,84%. Также, исходя из полученных данных микронутриентного состава напитка, видно, что содержание витамина В1 может покрыть суточную потребность на 3,33%; витамина В4 на 2,17%.
Abstract: The article deals with the development of new types of functional fortified drinks that meet the needs of the human body in macro- and micronutrients and have a prebiotic effect. An increase in consumer demand for alternative soft drinks made from vegetable raw materials is shown. The technology of a fermented drink based on oats enriched with biologically active components is presented. The nutritional value of the finished drink, as well as its macro- and micronutrient composition, has been calculated. The results of the effect of the added jerusalem artichoke syrup and vitamin D on the organoleptic, physico-chemical and microbiological parameters of the fermented vegetable drink are presented. In connection with the data obtained, it was found that the finished product is low in calories and can cover the daily requirement for proteins by 1.43%; fats 0,90%; carbohydrates 1,79%; dietary fibers 4.84%. Also, based on the obtained data on the micronutrient composition of the drink, it can be seen that the content of vitamin B1 can cover the daily requirement by 3.33%; vitamin B4 by 2.17%.
обогащенного биологически активными компонентами. Рассчитана пищевая ценность готового напитка, а также его макро- и микронутриентный состав. Представлены результаты влияния добавляемого сиропа топинамбура и витамина D на органолептические, физико-химические и микробиологические показатели ферментированного растительного напитка. В связи с полученными данными установлено, что готовый продукт является низкокалорийным и может закрыть суточную потребность в белках на 1,43%; жирах 0,90%; углеводах 1,79%; пищевых волокнах 4,84%. Также, исходя из полученных данных микронутриентного состава напитка, видно, что содержание витамина В1 может покрыть суточную потребность на 3,33%; витамина В4 на 2,17%.
Abstract: The article deals with the development of new types of functional fortified drinks that meet the needs of the human body in macro- and micronutrients and have a prebiotic effect. An increase in consumer demand for alternative soft drinks made from vegetable raw materials is shown. The technology of a fermented drink based on oats enriched with biologically active components is presented. The nutritional value of the finished drink, as well as its macro- and micronutrient composition, has been calculated. The results of the effect of the added jerusalem artichoke syrup and vitamin D on the organoleptic, physico-chemical and microbiological parameters of the fermented vegetable drink are presented. In connection with the data obtained, it was found that the finished product is low in calories and can cover the daily requirement for proteins by 1.43%; fats 0,90%; carbohydrates 1,79%; dietary fibers 4.84%. Also, based on the obtained data on the micronutrient composition of the drink, it can be seen that the content of vitamin B1 can cover the daily requirement by 3.33%; vitamin B4 by 2.17%.
Ключевые слова: безалкогольные напитки; ферментированные напитки; функциональные продукты; витамины; микронутриенты
Keywords: soft drinks; fermented beverages; functional foods; vitamins; micronutrients
Keywords: soft drinks; fermented beverages; functional foods; vitamins; micronutrients
В последние годы сегмент безалкогольных напитков в России демонстрирует устойчивый стабильный рост. При этом, по оценкам Росстата, в 2022 году заметно сокращение объемов производства безалкогольных напитков на 14%, достигнув отметки в 18,7 млрд литров [1]. Такое резкое снижение выпуска безалкогольных напитков напрямую связано с временными ограничениями в деятельности крупных международных компаний, таких как Coca-Cola и PepsiCo. Уход этих компаний с рынка создал дефицит готовой продукции и сырья, из которого она производится [1,2].
Однако, в 2023 году, наоборот, наблюдался рост производства безалкогольных напитков в России на 6%, достигший объема 19,8 миллиарда литров [2,3]. Российские производители достаточно быстро адаптировались к новым условиям и наладили новые торговые связи, стали закупать недостающие продукты в странах СНГ, например, в Узбекистане и Армении. С уходом иностранных производителей, на рынке появились новые отечественные бренды, которые заполнили освободившуюся нишу. Примером тому служит появление альтернатив напитка Cola под брендами «Черноголовка», «Фанки Манки» и «Очаково» [1-3].
Рост популярности перехода к альтернативным растительным продуктам объясняется несколькими факторами. Во-первых, у значительной части населения наблюдается непереносимость лактозы и молочного белка, что делает растительные продукты востребованными на рынке и предпочтительным выбором среди потребителей. Во-вторых, сейчас потребители начинают понимать важность здорового образа жизни, и поэтому акцентируют свое внимание на преимуществе растительного белка. Таким образом, наблюдается значительное увеличение числа потребителей, отдающих предпочтение растительной пище [4-7]. Доля вегетарианцев в мире составляет примерно 8%. В России от 10 до 15% потребителей также готовы выбирать растительные продукты [6].
Цель исследования – разработка рецептуры и технологии обогащенного ферментированного растительного напитка с добавлением витамина D и сиропа топинамбура.
В качестве объектов исследования использовался овес в оболочке для заваривания и проращивания по ГОСТ 28673-2019, овсяная крупа, полученная путем измельчения овса, питьевая негазированная вода по ГОСТ Р 702.1.010-2020, сироп топинамбура по ГОСТ 28499-2014, амилосубтилин по ГОСТ 23635-90 и витамин D по ГОСТ Р 54637-2011.
В качестве методов исследования был взят следующий перечень:
- работа с литературными источниками;
- проведение органолептической оценки;
- сравнение фактических показателей напитка с нормативными;
- расчет оптимальной дозировки и подбор нужных пропорций ингредиентов.
Научная новизна работы заключается в разработке рецептуры ферментированного овсяного напитка, обогащенного биологически активными добавками: сиропом топинамбура и витамином D, благотворно влияющими на организм. Практическое значение работа может иметь для предприятий пищевых производств с целью расширения ассортимента продукции повышенной пищевой и биологической ценности.
В качестве основного сырья для ферментированного напитка нами используется овес. Согласно современным исследованиям, благоприятное воздействие овса на состояние здоровья и его высокую питательную ценность связаны с содержанием растворимых волокон, таких как бета-глюканы, а также незаменимых аминокислот, полиненасыщенных жирных кислот, витаминов и минералов (кальций, фосфор, железо) [7]. Потребление овса также полезно для людей, страдающих целиакией, так как не содержит глютен [7,8]. Овес также богат витаминами группы B и витамином E.
Овес содержит значительные количества таких аминокислот, включая незаменимые, как аргинин (850 мг), лейцин (1020 мг), и изолейцин (560 мг), а также метионин (230 мг), лизин (550 мг), гистидин (270 мг) и различные ароматические аминокислоты [9].
На рисунке 1 изображена схема проведения исследования.
Рисунок 1 – Схема проведения исследований
Технология ферментированного растительного напитка, обогащенного сиропом топинамбура и витамином D, началась с получения овсяной основы. Для этого к запаренной муке добавляют необходимые ферменты. После процесса ферментации овсяная смесь поступает в декантер для отделения твердых фракций. Далее в овсяную основу дозатором добавляют все необходимые элементы: витамины, добавки, соли, масла. Смесь тщательно перемешивают и подвергают пастеризации [10]. В ходе исследования изучалось влияние добавления сиропа топинамбура и витамина D на органолептические, физико-химические и микробиологические показатели готового напитка.
В таблицах 1, 2 представлены данные о биологической и пищевой ценности готового изделия исходя из рецептуры, а также удовлетворение суточной потребности, исходя из рекомендаций ВОЗ для человека массой тела 70 кг.
Таблица 1
Пищевая ценность ферментированного растительного напитка на основе овса с сиропом топинамбура и витамином D на 100 мл готового напитка
| Наименование показателя | Содержание в 100 мл продукта | Суточная потребность | % от суточной потребности |
| Белки, г | 1,00 | 70,00 | 1,43 |
| Жиры, г | 0,63 | 70,00 | 0,90 |
| Углеводы, г | 5,00 | 280,00 | 1,79 |
| Пищевые волокна, г | 1,21 | 25,00 | 4,84 |
| Энергетическая ценность, ккал/кДж | 34,51/144,39 | 2030,00/8505,70 | 1,55 |
Таблица 2
Содержание витаминов в готовом ферментированном растительном напитке.
| Наименование показателя | Содержание в 100 мл продукта | Суточная потребность | % от суточной потребности |
| Витамин А | 0,30 мкг | 800,00 мкг | 0,04 |
| Витамин В1 | 0,05 мг | 1,50 мг | 3,33 |
| Витамин В2 | 0,01 мг | 1,30 мг | 0,77 |
| Витамин В4 | 10,87 мг | 500,00 мг | 2,17 |
| Витамин В5 | 0,11 мг | 8,00 мг | 1,38 |
| Витамин В6 | 0,03 мг | 2,00 мг | 1,50 |
| Витамин В9 | 2,67 мкг | 400,00 мкг | 0,67 |
| Витамин РР | 0,40 мг | 15,00 мг | 2,67 |
| Витамин С | 0,12 мг | 100,00 мг | 0,12 |
Исходя из данных таблиц, можно сделать вывод, что 100 мл напитка может покрыть суточную потребность в белках на 1,43%; жирах 0,90%; углеводах 1,79%; пищевых волокнах 4,84%; и закрыть суточную потребность в энергетической ценности на 1,55%. Продукт является низкокалорийным, но с высоким содержанием пищевых волокон, за счет чего может насытить организм на более длительное время, чем другие растительные напитки. Нутриентный разбор напитка показал, что содержание витамина В1 может покрыть суточную потребность на 3,33%; витамина В4 на 2,17%.
Следующим этапом были определены физико-химические показатели по ГОСТ Р 70650-2023. Результаты физико-химической оценки овсяного напитка представлены в таблице 3.
Таблица 3
Результаты физико-химической оценки напитка
| Наименование показателя | Значение показателя ГОСТ Р 70650-2023 | Фактическое значение |
| Образец №1 | ||
| Массовая доля сухих веществ, %, не менее | 1,00 | 59,04 |
| Массовая доля белка, % | Не регламентируется | 0,77 |
| Массовая доля жира, %, не менее | 0,50 | 0,80 |
| Кислотность, % | Не регламентируется | 4,35 |
| Антиоксидантная активность, ммоль-экв/л | Не регламентируется | 0,06 |
| рН | Не регламентируется | 5,08 |
Исследование микробиологических показателей образца растительного напитка проводились в соответствии с СанПиН 2.3.2.1078-01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов» и ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции».
Результаты исследований микробиологических показателей представлены в таблице 4. Анализ проводился в трехкратной повторности, в таблице выведены среднеарифметические значения.
Таблица 4
Микробиологические показатели растительного ферментированного напитка
| Наименование показателя | Требования по СанПиН 2.3.2.1078-01 | Фактические значения | |
| Образец №1 (контроль) | Образец №4 | ||
| КМАФАнМ, КОЕ/мл | Не регламентируется | 1,20·104 | 1,41·104 |
Опытным путем было выявлено, что количество введенного витамина D не влияет на внешний вид и вкус готового продукта. Благодаря сиропу топинамбура напиток приобретает легкий сладковатый вкус. Продукт соответствует требованиям ГОСТ Р 70650-2023.
При анализе данных образцов было установлено, что физико-химические показатели образцов изменились с добавлением сиропа топинамбура и витамина D, так, например, увеличилось содержание белка до 0,77%; массовая доля сухих веществ увеличилась на 0,04%; массовая доля жира уменьшилась на 0,01%; кислотность увеличилась на 1,05%; рН снизился до 5,08; антиоксидантная активность осталась без изменений. В лабораторных условиях было определено содержание микроорганизмов сразу же после приготовления продукта. Количество данных бактерий составило 71×106 КОЕ/мл.
Исходя из экспериментальных данных, полученных из исследований органолептических, физико-химических и микробиологических свойств разрабатываемого продукта, можно сделать вывод, что изготовленный растительный ферментированный напиток с использованием сиропа топинамбура и витамина D по результатам перечисленных исследований соответствуют нормам, установленным нормативными документами для данной категории продуктов питания.
Библиографический список
1. Электронный ресурс удалённого доступа. TADViser. Напитки в России. режим доступа электронный: https://www.tadviser.ru/index.php/%D0%A1%D1%82%D0%B0%D1%82%D1%8C%D1%8F:%D0%9D%D0%B0%D0%BF%D0%B8%D1%82%D0%BA%D0%B8_%D0%B2_%D0%A0%D0%BE%D1%81%D1%81%D0%B8%D0%B82. Электронный ресурс удалённого доступа. Маркетинг РБК. режим доступа электронный: https://marketing.rbc.ru/articles/14646/
3. Электронный ресурс удалённого доступа. BusinessStat. режим доступа электронный: https://businesstat.ru/news/non-alcoholic_beverages
4. Казаков А.В. Полезные микроорганизмы и оздоровительные пищевые продукты: их характеристика и взаимосвязь [Текст]: учеб. пособие / А.В. Казаков. – Изд-во УрГЭУ. – 2015 – 39 с.
5. Просеков А. Ю., Неверова О. А., Пищиков Г. Б., Позняковский В. М. Пищевая биотехнология продуктов из сырья растительного происхождения: учебник [Текст] // Кемерово: Кемеровский государственный университет, 2019. – 2-е изд., 260 с.
6. Егорова, Е. Ю. «Немолочное молоко»: Обзор сырья и технологий [Электронный ресурс] / Е. Ю. Егорова // Ползуновский вестник. — 2019. — Вып. 3. — Режим доступа: https://doi.org/10.25712/astu.2072-8921.2018.03.005.
7. Tosh S.M, Chu JF. A systematic review of the effect of whole-grain oat cereal processing on glycemic response. [Text] // Br J Nutr. – 2015. P. 114, 1256–1262.
8. Ayodeji Adebo, O., Medina-Meza, I.G. Impact of fermentation on the phenolic compounds and antioxidant activity of whole cereal grains: A mini review. [Text] // Molecules. – 2020. - P. 25, 927.
9. Меренкова, С. П. Технологические аспекты получения ферментированных напитков антиоксидантной направленности на основе зернового сырья / С. П. Меренкова, М. А. Резанова // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Пищевые и биотехнологии. – 2022. – № 10. – C. 76-85.
10. Чуракова, А. С. «не молоко» - экологичная альтернатива молоку: преимущества, виды, технология производства / А. С. Чуракова, В. А. Лазарев // Экологическая безопасность в техносферном пространстве : сборник материалов Четвертой Международной научно-практической конференции преподавателей, молодых ученых и студентов, Екатеринбург, 20 мая 2021 года. – Екатеринбург: Российский государственный профессионально-педагогический университет, 2021. – С. 204-209. – EDN FFCRRD.