Разделы: Биотехнологии
Размещена 23.04.2024. Последняя правка: 23.04.2024.
Просмотров - 193

Разработка рецептуры функционального напитка на основе чайного гриба с добавлением экстракта шиповника

Десятникова Софья Юрьевна

Донской государственный технический университет

Студент

Кротова Ольга Евгеньевна, профессор кафедры «Техника и технологии пищевых производств», Донской государственный технический университет

УДК 637.146.34

Введение.

В наше время все больше людей обращают внимание на продукты питания, которые способствуют поддержанию здоровья и улучшению самочувствия. Функциональные напитки на основе чайного гриба набирают популярность благодаря своим полезным свойствам. Для увеличения потребительского спроса важно создавать новые вкусы напитков и улучшать существующие технологии производства. В данной статье рассмотрим разработку рецептуры функционального напитка на основе чайного гриба с добавлением экстракта шиповника.  Биотехнология производства этого напитка сочетает в себе уникальные свойства чайного гриба и полезные свойства шиповника. В данной статье мы рассмотрим основные аспекты производства этого напитка с использованием современных биотехнологий и его потенциальную пользу для здоровья человека.

Актуальность.

Актуальность этой темы очевидна. Чайный гриб уже много лет знаком практически всем людям. Огромную популярность он приобретает в летнюю знойную пору: замечательный напиток, приготовленный на его основе, с лёгкостью справляется с изнуряющей жаждой, в тоже же время. Уже с древних пор люди употребляют настой чайного гриба как освежающий, приятный на вкус напиток и как лечебное средство при кишечных расстройствах, головных болях и других недугахи, тем не менее, история его остаётся невыясненной.

Цели данной статьи: усовершенствовать технологию приготовления функционального напитка из чайного гриба с экстрактом шиповника, создать новый вкус и повысить полезные свойства напитка.

Задачи данной статьи: разработка нового продукта; улучшить технологию производтсва

напитка на основе чайного гриба с добавлением экстракта шиповника.

Научная новизна.

Научная новизна работы состоит в возможности создания функциональных напитков на основе чайного гриба с добавлением экстракта шиповника с целью усовершенствования существующих технологий производства, а также для создания нового вкуса и повышения полезных свойств напитка. Обсуждаются преимущества данного метода и его влияние на биологическую ценность, питательные свойства продукции и потребительский спрос.

История чайного гриба.

Считается, что история чайного гриба начинается с его происхождения в Японии. Чайный гриб также называют комбучей. Название "комбуча" имеет сходство с японским "кабуча", что означает "чай из водорослей", но в нашем понимании именно чайный гриб получил такое название. Карта мира указывает на распространение комбучи в Корее, откуда она попала в Японию благодаря лекарю корейского происхождения, работавшему с японским императором. Таким образом, комбуча была изначально использована в медицинских целях.

В России чайный гриб стал популярным на востоке во время русско-японской войны 1904-1905 гг. Во время Второй мировой войны комбуча стала распространяться и на европейской части России, где врачи часто назначали ее пациентам для лечения различных заболеваний. Даже при высоких уровнях загрязнения окружающей среды, вызванных войной, комбуча помогала снизить риск развития рака.

Затем комбуча распространилась в другие страны Старого Света, особенно из-за ее эффективности в лечении заболеваний желудочно-кишечного тракта, вызванных голодом Второй мировой войны.

Что же касается самого чайного гриба, то это ферментированный напиток на основе зеленого, черного или улун чая. В процессе его приготовления добавляют различные травы, такие как мята, мелисса и чабрец, придающие ему разнообразные вкусовые оттенки. Ферментация происходит благодаря симбиотической культуре дрожжей и уксуснокислых бактерий, запечатленных в целлюлозной оболочке, называемой чайным грибом. Процесс ферментации занимает от 7 до 20 дней, в результате чего получается слабоалкогольный напиток с содержанием спирта от 0,5% до 3%. Также в напитке присутствуют различные органические кислоты, такие как молочная, уксусная, глюконовая и угольная, а также витамин C, ароматические и антибиотические вещества [1].

Сырье для производства чайного гриба.

Чайный гриб, или комбуча, производится на основе различных субстратов, одним из которых является черный чай и сахар (сахароза). Однако в процессе производства также могут использоваться другие субстраты, такие как травяные настои, фруктовый сок, молоко и т.д. Как источники углеводов, обычно используются фруктоза, глюкоза, галактоза, лактоза, мальтоза, мед, сироп топинамбура, кленовый сироп.

Процесс ферментации комбучи начинается после внесения культуры комбучи (SCOBY) и/или стартовой жидкости. SCOBY представляет собой симбиотическую культуру бактерий и дрожжей, где состав бактерий и дрожжей может быть различным. Преобладающими бактериями в консорциуме комбучи являются Acetobacter sp., Komagataeibacter, Gluconacetobacter sp. и Gluconobacter, а состав дрожжей разнообразный. Бактерии и дрожжи образуют пучки и слои между целлюлозными волокнами, где этанол, производимый дрожжами, используется бактериями для образования уксусной кислоты.

Технологический процесс производства комбучи направлен на создание оптимальных условий для роста чайного гриба и ферментации субстрата. Субстрат готовится при температуре не ниже 90 °С, с содержанием чая от 0,2 до 1,2% и источником углеводов от 2 до 10%. После охлаждения до 23±2 °С, в субстрат добавляют культуру чайного гриба SCOBY и/или стартовую жидкость. Стартовой жидкостью обычно служит ферментированная комбуча от предыдущей партии. Для обеспечения микробиологической безопасности, значение рН субстрата перед ферментацией не должно превышать 4,6. Для выполнения этого условия, количество вносимой стартовой жидкости и/или SCOBY должно составлять 5% или более от объема субстрата. 

Оптимальная температура ферментации составляет от 18 до 32°С, однако при температуре выше 25°С возможен рост нежелательной микрофлоры. Продолжительность процесса ферментации может составлять от 7 до 60 дней, в зависимости от желаемого вкусоароматического профиля и химического состава готового напитка.

В процессе ферментации сахароза гидролизуется до фруктозы и глюкозы под действием ферментов, образующихся в клетках дрожжей. Фруктоза и глюкоза впоследствии превращаются в этанол и углекислый газ в результате спиртового брожения. Уксуснокислые бактерии не могут метаболизировать сахарозу, поэтому используют фруктозу и глюкозу для своих процессов. Органические кислоты, основная из которых - уксусная, производятся уксуснокислыми бактериями при использовании глюкозы и этанола. Для обеспечения микробиологической безопасности, концентрация уксусной кислоты в напитке в конце процесса ферментации должна быть не ниже 1,2%. Кроме уксусной кислоты, в процессе ферментации образуются и другие органические кислоты, такие как D-глюкуроновая, молочная, лимонная, глюконовая, яблочная, винная, малоновая, щавелевая, янтарная, пировиноградная, усниновая кислоты. 

В комбуче также могут содержаться остаточные количества сахарозы, глюкозы, фруктозы, а также различные витамины, аминокислоты, пигменты, этанол, полифенолы, диоксид углерода и другие компоненты. Через накопление органических кислот происходит снижение значения pH и увеличение кислотности напитка. Ферментация также способствует образованию сложных эфиров, которые формируют специфичный вкусоароматический профиль комбучи [2].

Итак, производство комбучи включает использование различных субстратов, таких как черный чай и сахар, а также других источников углеводов. Процесс ферментации происходит под действием культуры чайного гриба SCOBY и/или стартовой жидкости, где бактерии и дрожжи внутри консорциума создают оптимальные условия для роста гриба и ферментации субстрата. В результате процесса ферментации образуются органические кислоты, винные эфиры и другие вещества, которые придают комбуче свой характерный вкусоароматический профиль.

Технология производства классической комбучи.

Классическая комбуча – это напиток, получаемый путем ферментации в аэробных условиях при температуре от 18 до 32°C смеси чая, приготовленного путем заваривания листового чая в воде, сахара и бактерий SCOBY. Обычно при производстве классической комбучи не проводится термическая обработка (пастеризация) после ферментации. Напитки на основе комбучи могут содержать добавки в виде вкусовых композиций (фрукты, ягоды, соки, пюре, травы, специи и т. д.), функциональных ингредиентов (витамины, минеральные вещества, растворимые пищевые волокна - пребиотики и т. д.). Технологическая схема производства комбучи включает вторичную ферментацию, пастеризацию, фильтрацию, деалкоголизацию для снижения содержания этанола и газирование углекислым газом. Источником углеводов обычно является сахар, но также могут использоваться другие субстраты, такие как фруктоза, глюкоза, галактоза, лактоза, мальтоза, мед, сироп топинамбура или кленовый сироп. Процесс ферментации начинается после добавления культуры SCOBY и/или стартовой жидкости, которая может быть ферментированной комбучей из предыдущей партии. Для обеспечения безопасности готового напитка значение рН субстрата до ферментации не должно превышать 4,6. Процесс ферментации осуществляется при температуре от 18 до 32 °C, при более высокой температуре возможен рост нежелательной микрофлоры и изменение состава и соотношения органических кислот, образующихся в процессе ферментации. Продолжительность процесса зависит от предпочитаемого вкуса и химического состава напитка и может составлять от 7 до 60 дней. Под воздействием ферментов, образующихся в клетках дрожжей, сахароза гидролизуется до фруктозы и глюкозы, которые затем претворяются в этанол и углекислый газ в процессе спиртового брожения. Уксуснокислые бактерии используют глюкозу и этанол для производства органических кислот, в основном уксусной, так как процесс ферментации происходит в аэробных условиях. Для обеспечения безопасности напитка концентрация уксусной кислоты в конце процесса ферментации должна быть не менее 1,2%.

В процессе ферментации комбучи образуются различные органические кислоты, включая D-глюкуроновую, молочную, лимонную, глюконовую, яблочную, винную, малоновую, щавелевую, янтарную, пировиноградную и усниновую. Эти кислоты способствуют снижению pH и увеличению кислотности напитка. Образование органических кислот, как правило, является результатом микробного обмена глюкозы. Однако галловая кислота образуется в результате гидролиза катехинов, содержащихся в чайных листьях. Формирование уникального вкуса и аромата комбучи происходит благодаря образованию сложных эфиров во время ферментации, а также наличию полифенолов в чае. В комбуче также могут присутствовать небольшие количество сахарозы, глюкозы, фруктозы, витаминов группы В и С, аминокислот, пуринов, пигментов, этанола, полифенолов, диоксида углерода и других соединений.

Для создания напитка с желаемыми характеристиками в процессе ферментации необходимо контролировать несколько параметров, таких как температура, pH, титруемая кислотность, содержание уксусной кислоты, этилового спирта и остаточного сахара. Количество этилового спирта в комбуче не должно превышать 1,2%, что позволяет классифицировать ее как безалкогольный напиток согласно стандарту ГОСТ 28188-2014. Расширение ассортимента комбучи и напитков на ее основе стало возможным благодаря использованию различных видов чая и их комбинаций, которые оказывают влияние на химический состав и органолептический профиль готовых продуктов. В процессе ферментации происходят многочисленные процессы, которые влияют на органолептические свойства напитка. Например, изменение цвета комбучи может быть связано с наличием полифенольных соединений, которые при обработке претворяются в другие соединения и влияют на окраску напитка. Использование разных видов чая, таких как Zijuan, который содержит антоцианы, может привести к появлению комбучи с лососево-розовым цветом. В процессе ферментации также происходит снижение pH, что также влияет на окраску готового напитка. Например, за 14-дневную ферментацию может произойти снижение общего количества антоцианов на 51%.

Полифенольные соединения и антоцианы, содержащиеся в комбуче, не только придают напитку цвет, но и обладают антиоксидантной активностью благодаря синергетическому взаимодействию с катехинами. Особенности технологического процесса производства напитков на основе чайного гриба требуют специфического оборудования. Использование только стекла или нержавеющей стали в технологическом оборудовании, разрешенного для контакта с пищевыми продуктами, обусловлено высокой активностью органических кислот во время ферментации. Неправильно выбранный объем емкости для ферментации может привести к неравномерному распределению дрожжей и бактерий, что отрицательно скажется на качестве и безопасности напитка. При производстве напитков на основе комбучи могут быть добавлены различные вкусовые или пищевые ингредиенты, проведена вторичная ферментация, фильтрация, охлаждение, газирование и упаковка. Для прекращения ферментации, продления срока годности напитка и обеспечения возможности хранения при температуре до 25 °C, рекомендуется включить этап пастеризации в технологический процесс. Соблюдение санитарно-гигиенических норм и технологических режимов позволяет получать напитки на основе чайного гриба с гармоничным вкусом и ароматом, отвечающими требованиям безопасности, установленным для безалкогольных напитков Техническими регламентами ТР ТС 021/2011 "О безопасности пищевой продукции", ТР ТС 029/2012 "Требования безопасности пищевых добавок, ароматизаторов и технологических вспомогательных веществ" и ТР ТС 022/2011 "Пищевая продукция в части ее маркировки". На данный момент в Российской Федерации отсутствуют специальные стандарты, которые бы устанавливали технические требования к ферментированным напиткам на основе чайного гриба [2].

Существующие технологии производства напитков на основе чайного гриба.

Существует технология производства напитка «Чайный гриб», которая включает несколько этапов, начиная с подготовки основы для напитка. Содержание сухих веществ в основе составляет 8-12% и готовится она на основе сахарного сиропа, умягченной воды и экстрактов натурального чая (черного, зеленого или белого). После приготовления основы она пастеризуется в пластинчатом пастеризаторе-охладителе при температуре 90-95 °C в течение 15-20 минут. Известны способы добавления в основу ростовых факторов, таких, как витамины, кофе или вытяжки биокультуры женьшеня, в зависимости от стадий процесса.

Далее готовят маточную культуру напитка в лабораторных условиях, соблюдая правила асептики. Маточную культуру культивируют поверхностным способом на стерильной основе с повышенным содержанием экстракта чая и ростовых факторов. Маточную культуру чайного гриба из чистой культуры культивируют поверхностным способом в микробиологических матрасах при температуре от 29 до 31 °С на стерильном чайно-сахарном растворе с повышенным содержанием экстракта чая и ростовых факторов до толщины пленки от 4 до 7 мм.

Пленка гриба наращивается и иммобилизуется на твердый носитель, такой как измельченные кусочки древесины, например, липы, осины или дуба в виде цилиндрических брусков из кусков веток, щепы, стружки и т. п., которые предварительно увлажнены до полного влагонасышения. Готовую иммобилизованную пленку подают в емкости возбраживания, брожения и дображивания.

Процесс возброживания напитка направлен на накопление амфиболитов, таких как глюконовая кислота и спирт. Возброженный напиток затем подвергается головному брожению, где амфиболиты превращаются в соответствующие кислоты и кофеин. Этому способствует повышенная температура возбраживания, около 30 °С, увеличенное количество чая и ростовых веществ в чайно-сахарном растворе, низкий уровень аэрации (5 – 15 % от максимального уровня парциального давления растворенного кислорода с периодическим продуванием напитка углекислотой. Процесс дображивания позволяет нивелировать избыточное количество спирта и увеличить содержание кислот. 

Для улучшения вкусовых качеств напитка производится осветление методом фильтрования и сепарирования, а также нормализация по содержанию сухих веществ и кислот. Сгущение напитка до 48% осуществляется методом изолированного концентрирования трехступенчатым способом. Готовый концентрат стерилизуется при температуре от 101 до 103 °С для уничтожения микроорганизмов.

Напиток разливается в упаковки в горячем виде. Таким образом, технология производства напитка на основе чайного гриба включает несколько этапов, каждый из которых играет ключевую роль в создании качественного и полезного продукта.

Физико-химические и органолептические показатели концентрата напитка на основе чайного гриба представлены в таблице 1.

Физико-химические и органолептические показатели восстановленного напитка на основе концентрата из чайного гриба представлены в таблице 2.

Таким образом, на основании разработанного метода разделения физиологических фаз брожения окисления культуры чайного гриба и метода ее иммобилизации на твердом носителе существует высокоскоростной глубинный способ сбраживания, который лег в основу созданной промышленной и рентабельной технологии производства напитка «Чайный гриб» и его концентрата (48 – 60 %). Разработана технология и ассортимент восстановленных из концентрата чайного гриба новых, оригинальных, полезных и натуральных напитков [3].

Сырье для производства экстракта из шиповника.

Сырье для производства экстракта шиповника в данном исследовании - плоды шиповника собачьего (Rosa Canina). Они выбраны из-за своего химического состава, который обеспечивает желчегонное действие и активность в защите печени.

Плоды шиповника собачьего содержат следующие витамины и компоненты:

- Витамины: B1, B2, P, PP, K, провитамин А (каротин) и токоферолы (витамин Е).

- Флавоноиды: кверцетин, изокверцетин, кемпферол, рубиксантин, ликопин и др.

- Липиды, органические кислоты (яблочная, лимонная, олеиновая, линолевая, линоленовая).

- Дубильные вещества.

- Эфирные масла.

- Углеводы, пектины.

- Соли железа, марганца, фосфора, магния и кальция.

- Амино- и фенолкарбоновые кислоты.

Плоды шиповника собачьего широко используются в медицине как самостоятельное средство или в составе фитопрепаратов. 

В литературе описано большое количество методов экстракции, цель которых - достичь полного извлечения активных веществ из плодов шиповника собачьего и увеличить выход ценных компонентов [4].

Существующие технологии производства экстракта шиповника.

Существует технология производства экстракта шиповника, которая включает в себя следующие этапы:

Сначала собранные плоды сортируются и подвергаются сушке в электросушилке. На первом этапе сушки плоды сушатся при температуре (70 ± 2) °C в течение 1,5...2,0 часов для отвердевания кожуры и быстрого удаления влаги. На втором этапе сушки плоды сушатся при температуре (50 ± 2) °C в течение 6,5...6,0 часов. Высушенные плоды имеют влажность около 7,5%. Затем высушенные плоды шиповника измельчаются до мелкодисперсного состояния с размером частиц от 0,05 до 1,00 мм.

Порошок плодов шиповника обрабатывается электромагнитным полем сверхвысокой частоты в СВЧ-печи с выходной мощностью 700 Вт и частотой 2450 МГц. Измельченные плоды шиповника подвергаются обработке в СВЧ-печи с различными временами выдержки: без обработки (контроль), в течение 30, 60 и 90 секунд. Оцениваются органолептические показатели водной суспензии в зависимости от времени выдержки.

Затем порошок шиповника обрабатывается электромагнитным полем сверхвысокой частоты с различными мощностями: 700, 560, 420, 280 и 140 Вт (контроль - без обработки).  Готовится водный экстракт из обработанных образцов при температуре 95 °C в течение 2,5 часов.

Полученную суспензию фильтруют и изучают готовые образцы экстракта. Определяют содержание аскорбиновой кислоты, каротиноидов, биофлавоноидов и редуцирующих сахаров. Проводят органолептическую оценку и определяют показатели безопасности экстракта [4].

Разработка рецептуры производства напитков на основе чайного гриба с добавлением экстракта шиповника.

Напиток на основе чайного гриба готовится по описанной стандартной технологии. Для производства напитка на основе чайного гриба с добавлением экстракта шиповника на этапе дображивания добавляется растворенный экстракт шиповника. Добавление экстракта шиповника в процесс производства комбучи придает ему дополнительные питательные и ароматические свойства.

Производство комбучи с добавлением экстракта шиповника начинается с культивации чайного гриба. Гриб помещают в специальные емкости, где он находится в растворе из сахара и чая. Здесь начинается брожение, при котором дрожжи потребляют сахар и, в процессе, выделяют алкоголь и углекислый газ.

Далее, в процесс комбучи с добавлением экстракта шиповника, после главной стадии брожения, экстракт шиповника добавляется в жидкость с чайным грибом и продолжает дальнейшее брожение. Экстракт шиповника содержит множество полезных веществ, таких как витамин С, витамины группы В, каротиноиды и антиоксиданты. Эти компоненты способствуют укреплению иммунной системы, улучшению пищеварения и обогащению напитка полезными элементами.

После добавления экстракта обычно идут этапы контроля и регулирования содержания сахара, алкоголя и углекислого газа, чтобы достичь желаемого вкуса и газировки. Затем, комбуча охлаждается и фильтруется, чтобы удалить остатки чайного гриба и другие осадки.

Конечный результат - это освежающий напиток с нежным вкусом чая, легким фруктовым ароматом шиповника и целебными свойствами обоих компонентов. Комбуча с экстрактом шиповника становится все более популярным выбором для людей, которые ищут здоровую альтернативу газированным напиткам.

Заключение.

На основе литературного обзора и анализа существующих технологий, можно свидетельствовать о том, что введение напитка на основе чайного гриба с добавлением экстракта шиповника в ассортимент продукции пищевой промышленности может предоставить потребителям новые вкусовые и полезные свойства. Данный продукт может иметь высокий потребительский спрос и привлекать внимание людей, стремящихся вести здоровый образ жизни и потреблять натуральные продукты.

Благодаря наличию в чайном грибе пробиотиков и антиоксидантов, а также витамина С и других полезных веществ в экстракте шиповника, данная рецептура напитка может считаться возможным источником полезных веществ для организма. Это делает продукт привлекательным для людей, стремящихся укрепить свой иммунитет и повысить общий уровень здоровья.

Однако, чтобы обеспечить успех данного продукта на рынке, следует провести дополнительные исследования, связанные с его безопасностью и эффективностью. Также необходимо учесть факторы производства, стоимость и потенциальную конкуренцию на рынке.

В целом, разработка рецептуры напитка на основе чайного гриба с добавлением экстракта шиповника предоставляет возможность создания перспективного продукта в пищевой промышленности. При правильном подходе и дополнительных исследованиях данный продукт может стать не только вкусным и популярным, но и полезным для потребителей, способствуя их здоровью и благополучию.

1. Адиатуллина И.Н., Волкова Л.В. Чайный гриб. // Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология // Пермь: ПНИПУ 2023. – 5-17 с.
2. Воробьева В.М., Воробьева И.С., Саркисян В.А., Фролова Ю.В., Кочеткова А.А. Технологические особенности производства ферментированных напитков с использованием чайного гриба. // Вопросы питания. 2022. Т. 91, № 4. 2021 –115-120 с.
3. Сотников В.А. Чайный гриб: концентрат напитка. // Техника и технология. Пищевая промышленность // Казань: КНИТУ 2014. – 7-11 с.
4. Позднякова О.Г., Захаренко М.А., Назимова Е.В., Романов А.С. Технологические аспекты получения экстракта из плодов шиповника и его применение при производстве хлеба. // Достижения науки техники и АПК // Кемерово 2019 – 102-106 с.

Комментарии пользователей:

Оставить комментарий