Применение дигидрокверцетина и арабиногалактана в пищевой промышленности

Регламент и обоснование применения дигидрокверцетина и арабиногалактана при производстве продуктов питания

Нормативные документы

Применение дигидрокверцетина в пищевой промышленности регламентируется следующими нормативными документами:

• Постановление Главного Государственного Санитарного врача от 14.11.2001 г. № 36 «О введении в действие Гигиенических требований к безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. СанПиН 2.3.2.1078-01» классифицирует дигидрокверцетин как антиокислитель;
• Методические рекомендации Государственного санитарно-эпидемиологического нормирования РФ № 2.3.1.1915-04 от 2004 г. «Рекомендуемые уровни потребления пищевых и биологически активных веществ» устанавливают адекватный и верхний допустимый уровни потребления дигидрокверцетина в количестве 25 и 100 мг в сутки.
• ГОСТ 33504-2015 Добавки пищевые. Дигидрокверцетин. Технические условия. Настоящий стандарт распространяется на пищевую добавку дигидрокверцетин, представляющий собой флавононол, получаемый из природного растительного сырья-комлевой части древесины сибирской лиственницы, лиственницы Гмелина или даурской лиственницы, предназначенный для использования в пищевой промышленности в качестве антиокислителя.

• Мясная, рыбная, птицеводческая промышленность
• Молочная промышленность
• Масложировая промышленность
• Кондитерская промышленность
• Производство напитков

Применение арабиногалактана в пищевой промышленности регламентируется следующими нормативными документами:

• Постановление Главного Государственного Санитарного врача от 14.11.2001 г. № 36 «О введении в действие Гигиенических требований к безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. СанПиН 2.3.2.1078-01» классифицирует арабиногалактан как загуститель, желирующий агент, стабилизатор;
• Методические рекомендации Государственного санитарно-эпидемиологического нормирования РФ № 2.3.1.1915-04 от 2004 г. «Рекомендуемые уровни потребления пищевых и биологически активных веществ» устанавливают адекватный и верхний допустимый уровни потребления арабиногалактана в количестве от 10 г до 20 г в сутки.

В косметической промышленности арабиногалактан может применяться как вспомогательный компонент при производстве продукции. Являясь хорошим стабилизатором и структуризатором, арабиногалактан может применяться с целью повышения стабильности косметических эмульсий. Обладая влагоудерживающими свойствами, арабиногалактан способствует сохранению влаги и улучшению питания кожи.

Основные цели введения дигидрокверцетина в продукты питания

Дигидрокверцетин используется при производстве молочной продукции, мясной, рыбной, птицеводческой продукции, масложировой продукции, кондитерских изделий, алкогольных и безалкогольных напитков, а также продуктов функционального питания.

Основная цель введения дигидрокверцетина в продукты питания обусловлена его свойствами: замедление окислительных реакций, способность к укреплению сосудов, Р-витаминная активность. Дигидрокверцетин является одним из самых мощных антиоксидантов. Таким образом, решаются следующие задачи:

1. Увеличение срока годности. Установлено, что дигидрокверцетин способствует увеличению срока годности продуктов в 1,5 – 3 раза, прерывая реакции самоокисления пищевых компонентов. Кроме того, дигидрокверцетин осуществляет функцию подавления роста микроорганизмов в продуктах, уже подверженных процессу окисления.
2. Повышение биологической ценности. Липиды продуктов питания при технологической обработке и хранении подвергаются свободнорадикальному окислению, что приводит к снижению качества и биологической ценности. Кроме того, окисленные липиды влияют на токсикологическую и микробиологическую безопасность продуктов, а их потребление может вызвать возникновение патологических изменений в организме. Как антиоксидант дигидрокверцетин способствует торможению процесса перекисного окисления, что не только увеличивает срок годности, но и повышает биологическую ценность продуктов.
3. Сохранение первоначальных органолептических показателей. Окисление липидов приводит к ухудшению органолептических характеристик, потере питательных свойств, происходит изменение внешнего вида, запаха, вкуса продукта, снижается его пищевая ценность. Дигидрокверцетин способствует более длительному сохранению первоначальных органолептических показателей.
4. Насыщение продукта антиоксидантами. Технологическая обработка продуктов ведет к потере большей части природных антиоксидантов, присутствовавших в сырье, что делает конечный продукт менее устойчивым к процессу окисления. Введение дигидрокверцетина в продукт позволит не только восполнить утраченные в ходе технологического процесса антиоксиданты, но и существенно замедлить процесс окисления.
5. Придание парафармацевтических свойств. Известно, что процесс окисления жиров может привести к возникновению веществ, обладающих токсичным и канцерогенным действиями, при этом наиболее опасными из них являются свободные радикалы. Дигидрокверцетин – вещество, основная особенность которого заключается в способности перехватывать и связывать свободные радикалы и препятствовать, тем самым, развитию патогенных процессов в организме. Внесение дигидрокверцетина в рецептуру продуктов питания способствует торможению свободнорадикальных процессов и пероксидному окислению липидов клеточных мембран.

Обоснования применения дигидрокверцетина в пищевой промышленности

Важным моментом в применении антиоксидантов при производстве продуктов питания являются отсутствие мутагенности и токсичности, неизменность органолептических показателей (цвет, вкус, запах, консистенция продукта), устойчивость по отношению к температурным, механическим и иным воздействиям, физиологическая безвредность используемого препарата, очень высокая активность при малых концентрациях. Этим требованиям, к сожалению, не всегда соответствуют синтетические антиокислители.

Из большой группы антиокислителей, применяемых в пищевой промышленности, наиболее эффективным природным препаратом является дигидрокверцетин, в полной мере отвечающий перечисленным требованиям.

Дигидрокверцетин — антиоксидант растительного происхождения, биофлавоноид. Дигидрокверцетин содержится в составе фенольных соединений травянистых и кустарниковых растений, но в промышленных объемах присутствует только в лиственницах Сибирской и Даурской. Дигидрокверцетин по своим химическим свойствам является активным антиоксидантом. Уровень его антиоксидантной активности позволяет поставить его на первые позиции среди веществ схожего спектра действия. Как вещество, обладающее высокой степенью биологической активности, дигидрокверцетин оказывает целую гамму положительных эффектов на обменные реакции и динамику различных патологических процессов.

Многочисленными исследованиями подтверждено, что дигидрокверцетин является нетоксичным, физиологически безвредным для организма человека продуктом, обладает высокой антиоксидантной и биологической активностью при небольших концентрациях, не придает посторонних привкусов и запахов пищевому продукту.

Таким образом, благодаря своей высокой антиоксидантной и биологической активности, дигидрокверцетин применяется в пищевой промышленности в двух направлениях:

1. Как антиоксидант, способный увеличить срок годности продукта; 
2. В качестве пищевой добавки при создании парафармацевтической пищевой продукции.

Расчет массы чистого дигидрокверцетина для добавления в продукты

Определение массы чистого дигидрокверцетина Д, необходимого для обеспечения нормируемого значения в продукте, производятся по формуле:

Д = _М * К_
           Р
где:
М - масса жира в готовом продукте, кг;
К – норма содержания дигидрокверцетина в продукте, %;
Р – степень очистки дигидрокверцетина, %.

Пример расчета для шоколада 30% жирности

Расчет массы дигидрокверцетина 90% очистки на 1 т сырья 30%-ной жирности для приготовления шоколада:

Д =  _300 кг * 0,02%_ = 0,06666 кг = 67 г
                 90%            

Таким образом удорожание 1 т шоколада с добавлением дигидрокверцетина 90% степени очистки составит 1 474 руб.

Себестоимость 1 кг готового шоколада с содержанием дигидрокверцетина 90% степени очистки увеличится только на 1 руб. 47 коп.  

1 кг дигидрокверцетина 90% степени очистки хватит на изготовление шоколада из 14,9 тонн сырья 30% жирности.

Влияние дигидрокверцетина на микробиологические показатели

Бактерии L.monolcytogenes

Добавление дигидрокверцетина в стерилизованные сливки снижает рост бактерии L.monolcytogenes. Средний процент гибели составляет 30%.

Дикие дрожжи рода Rhodotorula

Для полного угнетения 1КОЕ необходимо 0,014 мг дигидрокверцетина.

Липолитические микроорганизмы

Добавление дигидрокверцетина прекращает рост липолитических микроорганизмов в молочном жире, заметно тормозит их рост в стерилизованных сливках. Средний процент гибели при дозировке ДКВ 0,02% к жиру в сливках составляет 44%, в говяжьем жире при дозировке 0,1% - 88%.

Молочнокислые бактерии

Для полного угнетения 1КОЕ необходимо 0,011 мг дигидрокверцетина.

Alicyclobacillus acidoterrestris

Для полного угнетения 1КОЕ в собственной среде необходимо 2,5 мг дигидрокверцетина, а для полного угнетения 1КОЕ в соках – 1 мг.

E.coli

Добавление дигидрокверцетина в стерилизованные сливки снижает рост бактерий E.coli. Средний процент гибели составляет 12%.

S.aureus

Добавление дигидрокверцетина в стерилизованные сливки замедляет рост золотистого стафилококка. Средний процент гибели составляет более 90%.

Дигидрокверцетин как антиоксидант

Основной проблемой для производителей продуктов питания, особенно молочных, кисломолочных, мясных, рыбных, птицеводческих, масложировых, кондитерских изделий, является максимальное сохранение качества произведенной продукции и сроков хранения. Гидролитические и окислительные изменения, происходящие в продуктах при хранении, приводят не только к снижению их качества, но и проявляют токсическое действие на организм человека.

Установлено, что дигидрокверцетин способен увеличить сроки годности жиросодержащих продуктов от 1,5 до 4 раз, прерывая реакции самоокисления пищевых компонентов в продукте питания. Кроме того, ряд исследований доказали, что дигидрокверцетин осуществляет функцию подавления роста микроорганизмов в продуктах, уже подверженные процессу окисления.

Окисление липидов пищевых продуктов приводит к ухудшению органолептических характеристик, потере питательных свойств продукта. Происходит изменение внешнего вида, запаха, вкуса продукта, снижается его пищевая ценность. Дигидрокверцетин способен сохранить в продуктах питания более длительное время первоначальные органолептические показатели. Кроме того, в своей работе Решетник Е.И. доказала, что тепловая обработка продуктов питания с дигидрокверцетином, а также технологический процесс несущественно снижает количество дигидрокверцетина и его антиоксидантную активность.

Дигидрокверцетин в составе парафармацевтической продукции

Благодаря своим уникальным антиоксидантным и биологическим свойствам, дигидрокверцетин может успешно применятся в составе продуктов питания функционального назначения. Известно, что процессы окисления жиров приводят к возникновению веществ, обладающих токсичным и канцерогенным действием, при этом наиболее опасными из них являются свободные радикалы. Кроме того, действие ряда неблагоприятных факторов окружающей среды способствует резкому возрастанию скорости образования свободных радикалов, что служит основой развития заболеваний «оксидативного стресса»: астмы, артрита, болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона и многих других заболеваний.

Для предупреждения таких заболеваний может служить поступление в организм дигидрокверцетина – антиоксиданта в составе парафармацевтической пищевой продукции.

Дигидрокверцетин – вещество, основная особенность которого заключается в способности перехватывать и связывать свободные радикалы и препятствовать тем самым развитию патогенных процессов в организме. Поэтому, регулярное употребление пищевых продуктов с дигидрокверцетином способствует торможению свободнорадикальных процессов и перекисному окислению липидов клеточных мембран.

Влияние дигидрокверцетина на биологические и органолептические показатели продуктов питания

Молочные продукты

Полученные результаты свидетельствовали о том, что добавление дигидрокверцетина прекращает рост липолитических микроорганизмов в молочном жире, а в стерилизованных сливках заметно тормозит их рост.

Средний процент гибели липолитических бактерий при дозировке 0,02% к жиру в сливках составляет 44%, в жире при дозировке 0,1% к массе жира - в двое больше - 88%.

Так же проводилось исследование бактерицидных свойств дигидрокверцетина на стерилизованных сливках. Объектом исследования служили бактерии E.coli, Salmonella, S.aureus и L.monocytogenes.

В ходе исследования было установлено, что бактерицидные свойства дигидрокверцетина в большей степени проявляются к условно-патогенным микроорганизмам, видом которых является S.aureus -золотистый стафилококк, средний процент гибели которых составил более 90%.

Бактерицидный эффект дигидрокверцетина по отношению к L.monolcytogenes был значительно ниже и составил 30%. Еще слабее было действие к E.coli - 12%.

Влияние дигидрокверцетина на органолептические и микробиологические показатели оценивались также и на соево-молочном концентрате.

Дигидрокверцетин вносили в соево-молочный концентрат в виде спиртового раствора в количестве 0,02; 0,05; 0,08; 0,2 и 0,5% к массе жира в продукте. По органолептической оценке влияния дигидрокверцетина на продукт после его внесения не установлено. У всех образцов вкус и запах оставался молочным, без соевого привкуса и запаха, цвет - кремовый, свойственный данному виду продукта, внешний вид - сухой порошок.

В результате микробиологических исследований установлено, что в опытных и контрольных образцах бактерии группы кишечные палочки в 0,1 грамме продукта, патогенные микроорганизмы, в том числе сальмонеллы в 25 грамм продукта на протяжении всего срока хранения не выделены.

Свежее мясо и рыба

Органолептические свойства дигидрокверцетина оценивались на образцах свежего мяса и рыбы. Подготовленные образцы обернули полимерной пленкой и хранили в охлажденном состоянии при температуре 4±2°С в течение 7 дней. Исходя из проведенных исследований были получены следующие результаты органолептической оценки. Образцы рыбы, не обработанные дигидрокверцетином, показали самые худшие результаты: на 3-и сутки у образцов появился желтый оттенок мышечных волокон, прогорклый запах, мажущаяся консистенция. На 5-е и 7-е сутки проявления стали ярко выраженными.

Образцы рыбы, обработанные дигидрокверцетином, стабильно сохраняли свою свежесть. Только на 7-е сутки хранения были выявлены незначительные признаки порчи: цвет на поверхности и на разрезе неравномерный, консистенция менее упругая. Хотя мышечная ткань оструктурена и сохранился запах свежести.

По результатам органолептической оценки образцов рыбы и мяса было установлено, что 80% образцов с дигидрокверцетином сохранили свою свежесть в течение всего времени хранения.

Образцы, не обработанные дигидрокверцетином, не сохранили своей первоначальной свежести. Уже на 3-и сутки 50% образцов относились к несвежим. Микробиологические исследования показывали, что образцы, обработанные дигидрокверцетином на 3-и и 5-е сутки в 80% содержали единичные скопления стафилококков, диплококков и сарцин (до 10 клеток), а на 7-е сутки наблюдается незначительное изменение количества микроорганизмов.

В образцах мяса и рыбы, не обработанных дигидрокверцетином, наблюдался резкий рост количества микроорганизмов как на 3-и, 5-е, 7-е сутки хранения. Значительно изменился и видовой состав микрофлоры. Благодаря бактериостатическому действию дигидрокверцетина, рост и развитие микроорганизмов были приостановлены на 7-е сутки хранения.

Куриный фарш

Микробиологическая оценка куриного фарша с добавлением дигидрокверцетина проводилась специалистами Дальневосточного Государственного Аграрного Университета. В качестве объекта исследования был выбран фарш из мяса птицы, обработанной раствором активного гипохлорита натрия и с добавлением дигидрокверцетина.

В ходе исследования было установлено, что хранение куриного фарша из тушек птицы, обработанной дезинфектантом с включением в рецептуру пищевой добавки на основе дигидрокверцетина на протяжении установленного срока хранения не сопровождается микрообсеменением выше нормативов, а предельное допустимое значение КМАФАнМ в контрольных образцах наступает только через 4 месяца, при этом было обнаружено некоторое количество плесени и дрожжей. Патогенной микрофлоры в исследуемых пробах на протяжении всего срока хранения не было обнаружено.

Полукопченные колбасные изделия

В рамках ГНУ ВНИИ мясной промышленности имени В.М. Горбатова Россельхозакадемии было проведено исследование влияния дигидрокверцетина на показатели качества полукопченных колбасных изделий, выработанных с использованием мяса механической обвалки, хранившегося в течение 30 суток. В опытные образцы при приготовлении фарша дополнительно вносили спиртовой раствор дигидрокверцетина (0,006% к массе жира).

Анализируя данные органолептической оценки, можно отметить, что образцы, выработанные с дигидрокверцетином, имели преимущество перед образцами без дигидрокверцетина.

Добавление дигидрокверцетина положительно отразилось на внешнем виде и позволило получить более хорошую консистенцию. Образцы колбас с добавлением дигидрокверцетина характеризовались плотной компоновкой структурных элементов фарша. Крупноизмельченные фрагменты фарша были хорошо связаны между собой, формируя плотный белковый каркас, пронизанный микрокапилярами с четко очерченными границами. Характерной особенностью образца с добавлением дигидрокверцетина явилось отсутствие в основной части жировых капель, клеток микрофлоры и кристаллов жирных кислот.

Обоснование применения арабиногалактана в пищевой промышленности

Физико-химические и биологические свойства арабиногалактана во многом определили сферы потребления его в пищевой промышленности. Таким образом, в пищевой промышленности арабиногалактан используется в трех направлениях:

1. В качестве загустителя, желирующего агента и стабилизатора. Для этого направления применения очень ценными свойствами арабиногалактана являются растворимость в холодной воде и низкая вязкость его концентрированных растворов, способность арабиногалактана связывать жир и удерживать влагу, а также влиять на качество клейковины.
2. В качестве источника растворимых пищевых волокон и клетчатки. Арабиногалактан является источником клетчатки и растворимых пищевых волокон. используют как источник пищевой клетчатки. Обладая гигроскопичностью (поглощению влаги), арабиногалактан благотворно влияет на перевариваемую пищу, что помогает избежать некоторых заболеваний толстой кишки. Пищевые волокна способствуют созданию благоприятных условий для развития полезных лактобактерий. Кроме того, при использовании муки высшего сорта в рационе питания возникает дефицит пищевых волокон, источником которых и является арабиногалактан.
3. В качестве пищевой добавки при создании продуктов питания с парафармацевтическими свойствами. В последние годы разработка так называемых функциональных пищевых продуктов, т.е. продуктов, обладающих дополнительными лечебно-профилактическими свойствами, занимает особое значение в пищевой индустрии. Обладая свойствами пребиотика (способствует росту полезных бактерий и короткоцепочечных жирных кислот в организме, необходимые для поддержания нормальной работы желудочно-кишечного тракта), а также противовоспалительной, гастропротекторной, мембранотропной активностью, арабиногалактан можно широко использовать при производстве функциональных продуктов питания.

Дозировки введения арабиногалактана в продукты питания

Эффективность применения арабиногалактана при производстве кондитерских изделий

Изделия из сахарного теста

На базе Московского Государственного заочного института пищевой промышленности и кондитерской фабрики ТОО «Ярославкондитер» были проведены исследования влияния арабиногалактана на качество сахарного печенья.

В ходе эксперимента было установлено, что добавление арабиногалактана в рецептуру сахарного печенья оказывает положительное влияние на сохранение свежести изделия, а также на вкус и усвояемость печенья.

Через 2 месяца хранения сахарное печенье с арабиногалактаном имело большую аморфную составляющую, нежели контрольный образец. Внесение арабиногалактана способствовало увеличению содержания фракций растворимых пищевых волокон в 2 раза, что удовлетворяет суточную потребность организма человека на 10% больше, чем печенье без добавления арабиногалактана (Мулин А.Б.).

Изделия из бисквитного теста

Качество бисквитного теста во многом определяется свойствами сбитой яично-сахарной массы. В этой связи проводилось исследование арабиногалактана на показатели качества яично-сахарной массы. В ходе данного эксперимента было установлено, что с увеличением содержания арабиногалактана насыщение бисквитной массы происходило интенсивнее, яичная масса становилась более устойчивее.

Арабиногалактан существенно повлиял на процесс структурообразования яично-сахарной массы. Добавление арабиногалактана в количестве 2 и 4% (с заменой эквивалентного количества муки) не повлияло на органолептические показатели изделия.

Обычно, при хранении бисквитного полуфабриката в обычных температурных условиях примерно через 10-12 часов появляются признаки очерствения. Внесение арабиногалактана в рецептуру бисквитного полуфабриката увеличивает степень набухаемости изделия. Обладая влагоудерживающей способностью. Арабиногалактан способствовал торможению испарения влаги с поверхности изделия. Кроме того, образцы бисквитного полуфабриката с арабиногалактаном обладали более выраженным ароматом, чем контрольный образец и сохраняли его в течение более продолжительного срока хранения (Мулин А.Б.)

Эффективность применения арабиногалактана при производстве хлебобулочных изделий

Многочисленные исследования влияния арабиногалактана на качество хлебобулочных изделий, подтвердили целесообразность его использования в данной сфере. При добавлении арабиногалактана к муке он существенно влияет на качество клейковины при незначительном снижении ее количества, способствует поднятию выпечки, и, соответственно, может использоваться в хлебопечении.

Проводимые на базе Дальневосточного Аграрного Государственного Университета испытания выявили, что «Лавитол-Арабиногалактан» рекомендуется для внесения в рецептуру хлеба в количестве 3% от массы муки, что приводит к улучшению качества хлеба, его органолептических свойств. Оказывая расслабляющее влияние на клейковину муки, арабиногалактан способствует увеличению эластичности теста.

Готовый хлеб с арабиногалактаном отличался более равномерной пористостью, приятным вкусом и интенсивно окрашенной корочкой. Добавление арабиногалактана обогащает готовое изделие пищевыми волокнами (Решетник Е.И., Держапольская Ю.И. и др.).

Эффективность применения арабиногалактана при производстве спредов, сливочных масел, маргаринов

Добавление арабиногалактана в данные виды продуктов улучшает органолептические показатели, текстуру готового изделия. Добавление арабиногалактана в низкожирные спреды стабилизирует консистенцию, предотвращает образование крошливости. Существенно повышает вязкость и плотность изделия, что положительно сказывается на органолептических показателях. Обладая повышенной влагоудерживающей способностью, арабиногалактан способствует стабилизации водно-жировой эмульсии, улучшая при этом пластичность продукта.

Эффективность применения арабиногалактана при производстве кисломолочных продуктов

Являясь пребиотиком, арабиногалактан избирательно стимулирует рост и активность нормальной микрофлоры в
кишечнике. Исследования влияния добавления арабиногалактана в диетические кисломолочные продукты, обогащенные бифидо- и лактобактериями, показали, что арабиногалактан приводит к увеличению полезных бактерий.

Кроме того, арабиногалактан спообствовал росту короткоцепочечных жирных кислот, важных для нормальной работы не только желудочно-кишечного тракта, но и всего организма в целом (Понтинг М.).

Внесение арабиногалактана приводит к повышению кислотообразующей способности. Кроме того, добавление арабиногалактана стимулирует рост микроорганизмов закваски (Завезенова И.В.).

Эффективность применения арабиногалактана при производстве безалкогольных напитков

Высокая растворимость арабиногалактана как в холодной, так и в горячей воде, дает возможность использовать его и при производстве напитков. Арабиногалактан устойчив в кислой среде, термоустойчив при высоких температурах. Добавление арабиногалактана в соки и нектары обеспечивает однородную консистенцию напитка, обогащает растворимыми волокнами, что придает соку терапевтические свойства. Рекомендуемая дозировка – 3,3г на 1 л. напитка (Fitzpatrick A., Roberts A., et al).