spfpХранение и переработка сельхозсырьяStorage and Processing of Farm Products2072-96692658-767XРОСБИОТЕХ10.36107/spfp.2024.3.571spfp-571Research ArticleТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ХРАНЕНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬХОЗПРОДУКЦИИTHEORETICAL ASPECTS OF FARM PRODUCTS STORAGE AND PROCESSINGИсследование влияния ультразвуковой обработки на извлечение компонентов свеклы (Beta vulgarius) с последующим использованием в напитках броженияStudy on the Effect of Ultrasonic Treatment on the Extraction of Beetroot (Beta vulgaris) Components for Subsequent Use in Fermented Beverageshttps://orcid.org/0000-0002-5184-5842ХарламоваЛариса НиколаевнаKharlamovaLarisa N.harlara@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4820-6342СинельниковаМарина ЮрьевнаSinelnikovaMarina Yu.

Должность –  младший научный сотрудник, SPIN-код: 9100-6184

SinelnikovaMU@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1093-1303МатвееваДарья ЮрьевнаMatveevaDaria Yu.

Должность –  младший научный сотрудник, SPIN-код: 1552-2330

DaryaMatveeva2@yandex.ruВсероссийский научно-исследовательский институт пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности – филиал ФГБНУ «Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАНAll-Russian Scientific Research Institute of Brewing, Beverage and Wine Industry – Branch of V.M. Gorbatov Federal Research Center for Food Systems of RAS, Moscow, Russian FederationВсероссийский научно-исследовательский институт пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности – филиал ФГБНУ «Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАНРоссияAll-Russian Scientific Research Institute of Brewing, Beverage and Wine Industry – Branch of V.M. Gorbatov Federal Research Center for Food Systems of RASRussian Federation2024271020243233341Copyright © Харламова Л.Н., Синельникова М.Ю., Матвеева Д.Ю., 20242024Харламова Л.Н., Синельникова М.Ю., Матвеева Д.Ю.Kharlamova L.N., Sinelnikova M.Y., Matveeva D.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.spfp-mgupp.ru/jour/article/view/571Введение

Введение:  Квас является напитком брожения и содержит в своем составе нутрицевтические биологически активные соединения, экстрагируемые из исходного сырья и в процессе брожения. В настоящее время квас получают не только из зернового сырья, но и из ягодного и овощного. Свекла богата азотосодержащими, фенольными соединениями, в том числе бетанинами, органическими кислотами, а также сахарами и клетчаткой, содержит ряд макроэлементов и микроэлементов, витаминов. Возможность сохранения исходных свойств используемого сырья в напитках брожения изучено недостаточно. 

Цель

Цель: исследовать состав свеклы для использования в  технологии получения квасов, обладающих различными функциональными свойствами для изучения возможности использования свеклы в напитках брожения.

Материалы и методы

Материалы и методы: В работе использовались корнеплоды свеклы рода Beta vulgarius сорта Славянка урожая 2024 г. Экстракты свеклы были подвергнуты температурной обработке и обработке ультразвуком. Определен состав водных экстрактов образцов свекловичного жмыха, полученных в ходе обработки свеклы..Определение сухих веществ реализовывалось по ГОСТ 33977, массовую долю титруемых кислот – по ГОСТ ISO 750,  содержание общих полифенолов – по ГОСТ Р 55488. Определение флавоноидов и рибофлавина  осуществлялось колориметрически, а бетанина - спектрофотометрически при длине волны 535 нм. 

Результаты

Результаты:  В результате ультразвуковой обработки  увеличивалось содержание флавоноидов, катехинов, бетанина, рибофлавина. Массовая доля титруемых кислот увеличилась на 4,9 % в свекольном экстракте. Массовая доля редуцирующих веществ возросла по сравнению с контрольным образцом на 0,47 %. 

Выводы

Выводы: Применение свеклы в качестве сырья в технологии квасов позволит обогатить зерновое сусло фенольными соединениями, в состав которых войдут флавоноиды, катехины, бетанин, рибофлавин, редуцирующие сахара, органические кислоты, что скажется положительно на ферментативной активности дрожжей и биологической ценности получаемого кваса.

Introduction

Introduction: Kvass is a fermented beverage that contains nutraceutical bioactive compounds, which are extracted both from the raw materials and during the fermentation process. Currently, kvass is produced not only from grain materials but also from berries and vegetables. Beetroot is rich in nitrogen-containing and phenolic compounds, including betanins, organic acids, sugars, fiber, and contains several macro- and microelements, as well as vitamins. The potential for preserving the original properties of raw materials in fermented beverages has not been sufficiently studied.

Purpose

Purpose: To analyze the composition of beetroot for use in kvass production technology to create beverages with various functional properties and to explore the feasibility of using beetroot in fermented beverages.

Materials and Methods

Materials and Methods: The study used beetroot roots of the Beta vulgaris Slavyanka variety, harvested in 2024. Beetroot extracts were subjected to heat and ultrasonic treatments. The composition of the aqueous extracts of beet pulp samples obtained during beet processing was determined. Dry matter content was measured according to GOST 33977, titratable acidity according to GOST ISO 750, and total polyphenol content according to GOST R 55488. Flavonoid and riboflavin contents were determined colorimetrically, and betanin content was measured spectrophotometrically at a wavelength of 535 nm.

Results

Results: Ultrasonic treatment resulted in increased levels of flavonoids, catechins, betanin, and riboflavin. The titratable acidity increased by 4.9% in the beet extract. The reducing substance content rose by 0.47% compared to the control sample.

Conclusion

Conclusion: Using beetroot as a raw material in kvass production can enrich the grain wort with phenolic compounds, including flavonoids, catechins, betanin, riboflavin, reducing sugars, and organic acids, positively influencing the enzymatic activity of yeast and the biological value of the resulting kvass.

кваснапиток брожениясвеклафенольные соединениябетанинфлавоноидыкатехинырибофлавинорганические кислотыультразвуковая обработкафункциональные свойствабиологическая активностьферментативная активностьkvassfermentation beveragebeetrootphenolic compoundsbetaninflavonoidscatechinsriboflavinorganic acidsultrasonic treatmentfunctional propertiesbiological activityenzymatic activityReferencesБахарев, В. В., Воронина, М. С., Гуляева, А. Н., Нафикова, О. А. (2022). Исследование физико-химических показателей свекольных выжимок после их дегидратации с последующей экструзией. Индустрия питания, 7(3), 25–31. https://doi.org/10.29141/2500-1922-2022-7-3-3Бахарев, В. В., Воронина, М. С., Гуляева, А. Н., Нафикова, О. А. (2022). Исследование физико-химических показателей свекольных выжимок после их дегидратации с последующей экструзией. Индустрия питания, 7(3), 25–31. https://doi.org/10.29141/2500-1922-2022-7-3-3Евграфова, В. Е., Колесниченко, М. Н., Курцева, В. Г. (2020). Исследование влияния растительного сырья и пробиотических культур на процессы брожения при производстве хлебного кваса. Ползуновский вестник, 4, 53-61. https://doi.org/ 10.25712/ASTU.2072-8921.2020.04.011Евграфова, В. Е., Колесниченко, М. Н., Курцева, В. Г. (2020). Исследование влияния растительного сырья и пробиотических культур на процессы брожения при производстве хлебного кваса. Ползуновский вестник, 4, 53-61. https://doi.org/ 10.25712/ASTU.2072-8921.2020.04.011Еременко, О. Н., Кох, Ж. А., Тарнопольская, В. В., Демиденко, Н. Ю. (2021). Перспективы использования столовой свеклы в производстве функциональных напитков. Ползуновский вестник, 2, 102-109. https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2021.02.014Еременко, О. Н., Кох, Ж. А., Тарнопольская, В. В., Демиденко, Н. Ю. (2021). Перспективы использования столовой свеклы в производстве функциональных напитков. Ползуновский вестник, 2, 102-109. https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2021.02.014Колесниченко, М. Н., Каменская, Е. П. (2020). Перспективы использования плодов жимолости в производстве хлебного кваса. Ползуновский вестник, 1, 13-20. https://doi.org/ 10.25712/ASTU.2072-8921.2020.01.003Колесниченко, М. Н., Каменская, Е. П. (2020). Перспективы использования плодов жимолости в производстве хлебного кваса. Ползуновский вестник, 1, 13-20. https://doi.org/ 10.25712/ASTU.2072-8921.2020.01.003Коротких, Е. А., Новикова, И. В., Агафонов, Г. В., Коротких, Н. В., Криваносов, И. Н. (2020). Интенсификация биотехнологии кваса с применением нетрадиционных видов сырья. Вестник ВГУИТ, 82(3), 123-130. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2020-3-123-130Коротких, Е. А., Новикова, И. В., Агафонов, Г. В., Коротких, Н. В., Криваносов, И. Н. (2020). Интенсификация биотехнологии кваса с применением нетрадиционных видов сырья. Вестник ВГУИТ, 82(3), 123-130. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2020-3-123-130Крыльский, Д. В., Сливкин, А. И., & Брежнева, Т. А. (2008). Практикум по фармацевтической химии (лекарственные вещества с гетероциклической структурой. Воронеж: Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета.Крыльский, Д. В., Сливкин, А. И., & Брежнева, Т. А. (2008). Практикум по фармацевтической химии (лекарственные вещества с гетероциклической структурой. Воронеж: Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета.Маслянников, П. В., Чупахина, Г. Н., Скрыпник, Л. Н., Федураев, П. В., Селедцов, В. И. (2014). Экологический анализ активности накопления биофлаваноидов в лекарственных растениях. Вестник Балтийского федерального университета им. К.И.Канта, 7, 110-120Маслянников, П. В., Чупахина, Г. Н., Скрыпник, Л. Н., Федураев, П. В., Селедцов, В. И. (2014). Экологический анализ активности накопления биофлаваноидов в лекарственных растениях. Вестник Балтийского федерального университета им. К.И.Канта, 7, 110-120Обрезкова, М. В., Каменская, Е. П., Вагнер, В. А. (2019). Разработка рецептуры кваса брожения с использованием концентрата свекольного сока. Вестник КрасГАУ, 9(150), 158-165.Обрезкова, М. В., Каменская, Е. П., Вагнер, В. А. (2019). Разработка рецептуры кваса брожения с использованием концентрата свекольного сока. Вестник КрасГАУ, 9(150), 158-165.Позднякова, В. Ф., Сенченко, М. А. (2019). Производство кваса с использованием заменителей сахара из растительного сырья, выращенного в условиях Ярославской области. Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Пищевые и биотехнологии, 7(4), 55-63.Позднякова, В. Ф., Сенченко, М. А. (2019). Производство кваса с использованием заменителей сахара из растительного сырья, выращенного в условиях Ярославской области. Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Пищевые и биотехнологии, 7(4), 55-63.Соколова, Д. В. (2022). Динамические изменения содержания бетанина в столовой свекле в течение вегетационного периода: их взаимодействие с абиотическими факторами. Вавиловский журнал генетики и селекции, 26(1), 30-39. https://doi.org/10.18699/VJGB-22-05Соколова, Д. В. (2022). Динамические изменения содержания бетанина в столовой свекле в течение вегетационного периода: их взаимодействие с абиотическими факторами. Вавиловский журнал генетики и селекции, 26(1), 30-39. https://doi.org/10.18699/VJGB-22-05Шестакова, Т. С., Белоногова, В. Д., Петриченко, В. М. (2016). Спектрофотометрический метод определения содержания флавоноидов в траве Veronica chamaedrys (Scrophulariaceae). Медицинский альманах, 1(41), 127-130.Шестакова, Т. С., Белоногова, В. Д., Петриченко, В. М. (2016). Спектрофотометрический метод определения содержания флавоноидов в траве Veronica chamaedrys (Scrophulariaceae). Медицинский альманах, 1(41), 127-130.Arjeh, E., Khodaei, S. M., Barzegar, M., Pirsa, S., Karimi Sani, I., Rahati, S., & Mohammadi, F. (2022). Phenolic compounds of sugar beet (Beta vulgaris L.): Separation method, chemical characterization, and biological properties. Food Science & Nutrition, 10(12), 4238-4246. https://doi.org/10.1002/fsn3.3017Arjeh, E., Khodaei, S. M., Barzegar, M., Pirsa, S., Karimi Sani, I., Rahati, S., & Mohammadi, F. (2022). Phenolic compounds of sugar beet (Beta vulgaris L.): Separation method, chemical characterization, and biological properties. Food Science & Nutrition, 10(12), 4238-4246. https://doi.org/10.1002/fsn3.3017Aztatzi-Rugerio, L., Granados-Balbuena, S. Y., Zainos-Cuapio, Y., Ocaranza-Sánchez, E., & Rojas-López, M. (2019). Analysis of the degradation of betanin obtained from beetroot using Fourier transform infrared spectroscopy. Journal of Food Science and Technology, 56(8), 3677-3686. https://doi.org/10.1007/s13197-019-03826-2Aztatzi-Rugerio, L., Granados-Balbuena, S. Y., Zainos-Cuapio, Y., Ocaranza-Sánchez, E., & Rojas-López, M. (2019). Analysis of the degradation of betanin obtained from beetroot using Fourier transform infrared spectroscopy. Journal of Food Science and Technology, 56(8), 3677-3686. https://doi.org/10.1007/s13197-019-03826-2Baião, D. D. S., de Freitas, C. S., Gomes, L. P., da Silva, D., Correa, A. C. N. T. F., Pereira, P. R., Aguila, E. M. D., & Paschoalin, V. M. F. (2017). Polyphenols from root, tubercles and grains cropped in Brazil: Chemical and nutritional characterization and their effects on human health and diseases. Nutrients, 9(9), 1044. https:doi.org/10.3390/nu9091044Baião, D. D. S., de Freitas, C. S., Gomes, L. P., da Silva, D., Correa, A. C. N. T. F., Pereira, P. R., Aguila, E. M. D., & Paschoalin, V. M. F. (2017). Polyphenols from root, tubercles and grains cropped in Brazil: Chemical and nutritional characterization and their effects on human health and diseases. Nutrients, 9(9), 1044. https:doi.org/10.3390/nu9091044Baião, D. D. S., Silva, D. V. T., & Paschoalin, V. M. F. (2020). Beetroot, a remarkable vegetable: its nitrate and phytochemical contents can be adjusted in novel formulations to Benefit Health and support cardiovascular disease therapies. Antioxidants, 9, 960. https://doi.org/10.3390/antiox9100960Baião, D. D. S., Silva, D. V. T., & Paschoalin, V. M. F. (2020). Beetroot, a remarkable vegetable: its nitrate and phytochemical contents can be adjusted in novel formulations to Benefit Health and support cardiovascular disease therapies. Antioxidants, 9, 960. https://doi.org/10.3390/antiox9100960Baryga, A., Ziobro, R., Gumul, D., Rosicka-Kaczmarek, J., & Miśkiewicz, K. (2023). Physicochemical properties and evaluation of antioxidant potential of sugar beet pulp - Preliminary analysis for further use (future prospects). Agriculture, 13(5), 1039. https://doi.org/10.3390/agriculture13051039Baryga, A., Ziobro, R., Gumul, D., Rosicka-Kaczmarek, J., & Miśkiewicz, K. (2023). Physicochemical properties and evaluation of antioxidant potential of sugar beet pulp - Preliminary analysis for further use (future prospects). Agriculture, 13(5), 1039. https://doi.org/10.3390/agriculture13051039Ceclu, L., & Nistor, O.-V. (2020). Red beetroot: Composition and health effects - A review. Journal of Nutritional Medicine and Diet Care, 6, 043. https://doi.org/10.23937/2572-3278.1510043Ceclu, L., & Nistor, O.-V. (2020). Red beetroot: Composition and health effects - A review. Journal of Nutritional Medicine and Diet Care, 6, 043. https://doi.org/10.23937/2572-3278.1510043Choińska, R., Piasecka-Jóźwiak, K., Woźniak, Ł., Świder, O., Bartosiak, E., Bujak, M., & Roszko, M.Ł. (2022). Starter culture-related changes in free amino acids, biogenic amines profile, and antioxidant properties of fermented red beetroot grown in Poland. Scientific. Reports,12, 20063. https://doi.org/10.1038/s41598-022-24690-9Choińska, R., Piasecka-Jóźwiak, K., Woźniak, Ł., Świder, O., Bartosiak, E., Bujak, M., & Roszko, M.Ł. (2022). Starter culture-related changes in free amino acids, biogenic amines profile, and antioxidant properties of fermented red beetroot grown in Poland. Scientific. Reports,12, 20063. https://doi.org/10.1038/s41598-022-24690-9Gamage, S. M., Mihirani, M. K. S., Perera, O. D. A. N., & Weerahewa, H. D. (2016). Development of synbiotic beverage from beetroot juice using beneficial probiotic Lactobacillus Casei 431. Ruhuna Journal of Science, 7, 64–69. https://doi.org/10.4038/rjs.v7i2.20Gamage, S. M., Mihirani, M. K. S., Perera, O. D. A. N., & Weerahewa, H. D. (2016). Development of synbiotic beverage from beetroot juice using beneficial probiotic Lactobacillus Casei 431. Ruhuna Journal of Science, 7, 64–69. https://doi.org/10.4038/rjs.v7i2.20Glaser, S. J., Abdelaziz, O. Y., & Demoitié, C. (2024). Fractionation of sugar beet pulp polysaccharides into component sugars and pre-feasibility analysis for further valorisation. Biomass Conversion and Biorefinery, 14, 3575–3588. https://doi.org/10.1007/s13399-022-02699-4Glaser, S. J., Abdelaziz, O. Y., & Demoitié, C. (2024). Fractionation of sugar beet pulp polysaccharides into component sugars and pre-feasibility analysis for further valorisation. Biomass Conversion and Biorefinery, 14, 3575–3588. https://doi.org/10.1007/s13399-022-02699-4Gruska, R. M., Baryga, A., Kunicka-Styczyńska, A., Brzeziński, S., Rosicka-Kaczmarek, J., Miśkiewicz, K., & Sumińska, T. (2022). Fresh and stored sugar beet roots as a source of various types of mono- and oligosaccharides. Molecules, 27(16), 5125. https://doi.org/10.3390/molecules27165125Gruska, R. M., Baryga, A., Kunicka-Styczyńska, A., Brzeziński, S., Rosicka-Kaczmarek, J., Miśkiewicz, K., & Sumińska, T. (2022). Fresh and stored sugar beet roots as a source of various types of mono- and oligosaccharides. Molecules, 27(16), 5125. https://doi.org/10.3390/molecules27165125Jakubczyk, K., Melkis, K., Janda-Milczarek, K., & Skoniecznazydecka, K. (2024). Phenolic compounds ˙ and antioxidant properties of fermented beetroot juices enriched with different additives. Foods, 13, 102. https://doi.org/10.3390/ foods13010102Jakubczyk, K., Melkis, K., Janda-Milczarek, K., & Skoniecznazydecka, K. (2024). Phenolic compounds ˙ and antioxidant properties of fermented beetroot juices enriched with different additives. Foods, 13, 102. https://doi.org/10.3390/ foods13010102Hoffmann, C. M., Kenter, C. (2018). Yield potential of sugar beet - Have we hit the ceiling? Front Plant Science, 9, 289. https://doi.org/10.3389/fpls.2018.00289Hoffmann, C. M., Kenter, C. (2018). Yield potential of sugar beet - Have we hit the ceiling? Front Plant Science, 9, 289. https://doi.org/10.3389/fpls.2018.00289Mirmiran, P., Houshialsadat, Z., Gaeini, Z., Bahadoran, Z., & Azizi, F. (2020). Functional properties of beetroot (Beta vulgaris) in management of cardio-metabolic diseases. Nutrition & Metabolism, 17(3). https://doi.org/10.1186/s12986-019-0421-0Mirmiran, P., Houshialsadat, Z., Gaeini, Z., Bahadoran, Z., & Azizi, F. (2020). Functional properties of beetroot (Beta vulgaris) in management of cardio-metabolic diseases. Nutrition & Metabolism, 17(3). https://doi.org/10.1186/s12986-019-0421-0Ninfali, P., Antonini, E., Frati, A., & Scarpa, E.S. (2017). C-Glycosyl Flavonoids from Beta vulgaris Cicla and Betalains from Beta vulgaris rubra: Antioxidant, anticancer and antiinflammatory activities - A review. Phytother. Research, 31(6), 871-884. https://doi.org/10.1002/ptr.5819Ninfali, P., Antonini, E., Frati, A., & Scarpa, E.S. (2017). C-Glycosyl Flavonoids from Beta vulgaris Cicla and Betalains from Beta vulgaris rubra: Antioxidant, anticancer and antiinflammatory activities - A review. Phytother. Research, 31(6), 871-884. https://doi.org/10.1002/ptr.5819Płatosz, N., Sawicki, T., & Wiczkowski, W. (2020). Profile of Phenolic acids and flavonoids of red beet and its fermentation products. Does long-term consumption of fermented beetroot juice affect phenolics profile in human blood plasma and urine? Polish Journal of Food and Nutrition Sciences, 70(1), 55-65. https://doi.org/10.31883/pjfns/116613Płatosz, N., Sawicki, T., & Wiczkowski, W. (2020). Profile of Phenolic acids and flavonoids of red beet and its fermentation products. Does long-term consumption of fermented beetroot juice affect phenolics profile in human blood plasma and urine? Polish Journal of Food and Nutrition Sciences, 70(1), 55-65. https://doi.org/10.31883/pjfns/116613Sawicki, T., Bączek, N., & Wiczkowski, W. (2016). Betalain profile, content and antioxidant capacity of red beetroot dependent on the genotype and root part. Journal of Functional Foods, 27, 249-261. https://doi.org/10.1016/ j.jff.2016.09.004Sawicki, T., Bączek, N., & Wiczkowski, W. (2016). Betalain profile, content and antioxidant capacity of red beetroot dependent on the genotype and root part. Journal of Functional Foods, 27, 249-261. https://doi.org/10.1016/ j.jff.2016.09.004Sobhy, E. S., Abdo, E., Shaltout, O., Abdalla, A., & Zeitoun, A. (2020). Nutritional evaluation of beetroots (Beta vulgaris L.) and its potential application in a functional beverage. Plants, 9(12), 1752. https://doi.org/10.3390/plants9121752Sobhy, E. S., Abdo, E., Shaltout, O., Abdalla, A., & Zeitoun, A. (2020). Nutritional evaluation of beetroots (Beta vulgaris L.) and its potential application in a functional beverage. Plants, 9(12), 1752. https://doi.org/10.3390/plants9121752Tomaszewska, J., Bieliński, D., Binczarski, M., Berlowska, J., Dziuganc, D., Piotrowski, J., Stanishevsky, A., & Witońska, I. A. (2018). Products of sugar beet processing as raw materials for chemicals and biodegradable polymers. RSC Advancec, 8, 3161-3177. https://doi.org/ 10.1039/C7RA12782KTomaszewska, J., Bieliński, D., Binczarski, M., Berlowska, J., Dziuganc, D., Piotrowski, J., Stanishevsky, A., & Witońska, I. A. (2018). Products of sugar beet processing as raw materials for chemicals and biodegradable polymers. RSC Advancec, 8, 3161-3177. https://doi.org/ 10.1039/C7RA12782K

The authors declare that there are no conflicts of interest present.