The Influence of Pre-Processing of Berries Cranberries on the Extraction of Anthocyanin Pigments, the Yield of Juice and its Antioxidant Activity

The preferences of manufacturers and consumers of food products are focused on the use of natural ingredients, including natural dyes. A recognized source of red food dyes as anthocyanins is the wild berry-cranberry ordinary Vaccinium oxycoccos L. The development of an effective berry processing technology, providing the most complete extraction of anthocyanin that compounds into the juice, will allow obtaining berry juice ingredients with a high content of natural anthocyanin dyes and other biologically active substances of berries for use in food formulations. Studies have been carried out on the experimental justification and development of conditions for pre-processing cranberry berries when obtaining juice using various methods (blanching, microwave, ultrasound, enzymatic processing), which provide the most complete extraction of anthocyanin, compounds into the juice. It was found that pretreatment of cranberries during juice production has a significant effect on juice yield, anthocyanin extraction and antioxidant activity of the juice. It was experimentally established that the use of ultrasound and microwave pretreatment of cranberry berries in the developed conditions contributes to an increase in juice yield by 16-27%, anthocyanins - by 1.5-1.9 times, and antioxidant activity of the juice - by 1.1 and 1.2 times. Preliminary stage of blanching and carrying out enzymatic processing using IEC based on Fructocym P-6L and Laminex BG2 is more effective as the juice yield is increased by 2.5 and 1.3 times, anthocyanins - by 3.0 and 2.2 times, the antioxidant activity of the juice increased by 1.3 and 1.25 times, respectively, compared with similar indicators set for juices obtained from cranberries that have not been pretreated. It was found that pretreatment of cranberries does not lead to qualitative changes in the composition of anthocyanin juice compounds and their quantitative ratios. It is shown that the anthocyanin profile of cranberry juices is represented by six anthocyanins based on cyanidine and peonidine, the carbohydrate components are glucose, galactose, and arabinose. The predominant anthocyanins are cyanidin-3-galactoside (24.6-25.0%) and peonidin-3-galactoside (28.7-31.4%).

cranberry berries, pretreatment, ultrasonic vibrations, ultra-high frequency energy, blanching, enzyme preparations, juice yield, anthocyans, antioxidant activity

1. Алексеенко Е.В., Быстрова Е.А., Дикарева Ю.М. Исследование влияния предварительной обработки ягод брусники c применением композиции ферментных препаратов на химический состав сока // Вестник ВГУИТ. 2017. Т. 79. №. 1. С. 282-289.

2. Балабанов П.Е., Смотраева И.В. Воздействие ультразвука и микроволнового излучения на выход сока из дикорастущих ягод // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2016. № 42. С. 52-56.

3. Бибик И.В., Лоскутова Е.В. Исследование факторов оказывающих влияние на процесс экстрагирования полифенольных соединений из плодово-ягодного сырья // В мире научных открытий. 2014. № 11(47). С. 65-67.

4. Блажей А.С., Шутый Л.П. Фенольные соединения растительного происхождения. М.: Мир, 2017. 379 с.

5. Винницкая В.Ф., Перфилова О.В. Технология функциональных и специализированных продуктов питания с использованием адаптивного сортимента местного растительного сырья: монография. Мичуринск: Изд-во МГАУ, 2018. 184 с.

6. Чеснокова Н.Ю., Левочкина Л.В., Кузнецова А.А., Ермоленко Т.С. Влияние ультразвука и условий экстрагирования на интенсивность извлечения антоцианового пигмента черной смородины // 21 век: Фундаментальная наука и технологии: Материалы XVI международной научно-практической конференции. Северный Чарльстон: CreateSpace, 2018. С. 77-79.

7. Воронина М.С., Макарова Н.В. Влияние термической обработки на полифенолы свежих ягод и продукты их переработки // Сельскохозяйственные науки и агропромышленный комплекс на рубеже веков. 2015. № 11. С. 49-54.

8. Грибова Н.А., Божилкина А.А. Инновационные подходы в области переработки ягод черники // Инновационные механизмы решения проблем научного развития: материалы международной научно-практической конференции. Уфа: МЦИИ ОМЕГА САЙНС, 2017. С. 131-134.

9. Демидова А.В., Макарова Н.В. Влияние режимов бланшировки на физико-химические свойства и антиоксидантную активность фруктового сырья на примере вишни, сливы, черноплодной рябины и клубники // Пищевая промышленность. 2016. № 2. С. 40-43.

10. Дубинина И.А., Шевченко Т.В. Особенности подготовки сырья к экстракции // В мире науки и инноваций: материалы международной научно-практической конференции. Уфа: АЭТЕРНА, 2016. С. 24-27.

11. Еремеева Н.Б., Макарова Н.В. Использование ультразвукового излучения для экстракции антиоксидантов из ягод // Пищевая промышленность. 2016. № 5. С. 63-65.

12. Еремеева Н.Б., Макарова Н.В. Изучение влияния предварительной обработки плодов и ягод ферментными препаратами на выход и антиоксидантную активность экстрактов // Вестник КамчатГТУ. 2018. № 43. С. 55-59.

13. Журавлева М.А., Макарова Н.В. Исследование влияния типа ферментного препарата на содержание антоцианов в клюквенном соке // Вестник КрасГАУ. 2019. № 3. С. 182-189.

14. Демирова А.Ф., Ахмедов М.Э., Зербалиев А.М., Рахманова Р.А. Использование СВЧ-энергии для интенсификации тепловой стерилизации компота из айвы // Горное сельское хозяйство. 2019. № 1. С. 60-65.

15. Калинина И.В., Фаткуллин Р.И. Применение эффектов ультразвукового кавитационного воздействия как фактора интенсификации извлечения функциональных ингредиентов // Вестник ЮУрГУ. 2016. Т. 4. № 1. С. 64-70.

16. Кислухина О.В. Витаминные комплексы из растительного сырья. М.: ДеЛи Принт, 2004. 308 с.

17. Курбатова Е.И. Разработка биотехнологического процесса получения полуфабрикатов ликероводочных изделий на основе ферментативной обработки плодово-ягодного сырья: автореф. на соиск. ученой степ. канд. техн. наук: 05.18.07- биотехнология пищевых продуктов (по отраслям). М., 2005. 25 с.

18. Макаров С.С., Макаров С.Ю., Панасюк А.Л. Влияние различных технологических факторов на состав антоцианов при производстве вина из черной смородины // Техника и технология пищевых производств. 2018. Т. 48. № 3. С. 72-80.

19. Медведева Е.А., Алексеенко Е.В., Багдасарян А.В. Исследование условий применения ферментных препаратов для обработки ягод клюквы при получении сока // Развитие пищевой и перерабатывающей промышленности России: кадры и наука: материалы научной конференции с международным участием (часть 2). М.: МГУПП, 2017. С. 171-174.

20. Овсянникова Е.А. Разработка комплексного подхода к переработке дикорастущих ягод клюквы и брусники: автореф. на соиск. ученой степ. канд. техн. наук: 05.18.15- технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания. Кемерово, 2014. 16 с.

21. Полина С.А., Хмарская Н.Е., Ефремов А.А. Сравнительный анализ условий экстракционного извлечения антоцианов ARONIA MELANOCARPA Сибирского региона // Журнал Сибирского федерального университета. 2015. Т. 8. № 2. С. 222-231.

22. Причко Т.Г., Дрофичева Н.В., Горлов С.М. Параметры интенсификации экстракции биологически активных веществ из яблочного и виноградного сырья // Плодоводство и виноградарство юга России. 2019. № 57(3). С. 138-149.

23. Руководство по методам контроля качества и безопасности биологически активных добавок к пище. М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России. 2004. 240 с.

24. Рушиц А.А., Щербакова Е.И. Применение СВЧ-нагрева в пищевой промышленности и общественном питании // Вестник ЮУрГУ. 2014. Т. 2. № 1. С. 9-14.

25. Рыжова Н.В., Иванова Л.А., Мураенко Е.Н. Совершенствование способов экстракции красящих веществ из растительного сырья // Хранение и переработка сельхозсырья. 2006. № 5. С. 17-18.

26. Сатцаева И.К., Витюк Л.А., Зангиева С.В. Сравнительная оценка качества клюквенных полуфабрикатов и ликероводочных изделий, приготовленных на основе биохимической обработки // Химия и химическое образование. ХХI век. Владикавказ: Северо-Осетинский государственный университет им. К.Л. Хетагурова, 2014. С. 268-272.

27. Способ получения сухого водорастворимого экстракта из растительного сырья: пат. 2316375 Рос. Федерация / Зуев Н.В., Сизова Н.М., Спивак В.Л.; заявл. 02.08.2005; опубл. 10.02.2008, Бюл. № 4. 7 с.

28. Табатарович А.Н., Худякова О.Д. Использование дикорастущих ягодных ресурсов Омской области в производстве пищевых продуктов // Вести МАНЭБ. 2013. № 2(2). С. 35-37.

29. Римарева Л.В., Серба Е.М., Соколова Е.Н., Борщева Ю.А., Игнатова Н.И. Ферментные препараты и биокаталитические процессы в пищевой промышленности // Вопросы питания. 2017. Т. 86. № 5. С. 63-74.

30. Щеколдина З.Н., Кизим Н.Ф. Влияние внешних факторов на извлечение антоцианов и дубильных веществ из плодов боярышника // Известия Тульского Государственного университета. Естественные науки. 2017. № 3. С. 42-49.

31. Эльпинер И.Е. Ультразвук. Физико-химическое и биологическое действие. М.: ИФ-МЛ, 2013. 63 с.

32. Эшпулатов Н.М., Саломов М.Н. Электротехнологические методы повышения энергоэффективности в производстве соков плодов и вигнограда // Современные тенденции развития аграрного комплекса: Материалы международной научно-практической конференции. Соленое Займище: Прикаспийский научно-исследовательский институт аридного земледелия, 2016. С. 954- 957.

33. Alessandro L.G., Kriaa K., Nikov I., Dimitrov K. Ultrasound assisted extraction of polyphenols from black chokeberry // Separation and purification technology. 2012. Vol. 93. P. 42-47.

34. Benzie I.F.F., Choi S-W. Antioxidants in food: content, measurement, significance, action, cautions, caveats, and research needs // Advances in Food and Nutr. Res. 2014. Vol. 71. P. 1-53.

35. Bondent V., Brand-Williams W., Berset C. Kinetics and mechanisms of antioxidant activity using the DPPH free radical method // Journal of Food Science and Technology. 1997. No. 30. P. 609-615.

36. Latti A.K., Riihinen K.R., Jaakola L. Phenolic compounds in berries and flowers of a natural hybrid between bilberry and lingonberry (Vaccinium in-termedium Ruthe) // Phytochem. 2011. Vol. 72. P. 810-815.

37. Sharma H.P., Patel H., Sugandha S. Enzymatic added extraction and clarification of fruit juices // Crit Rev Food Sci Nutr. 2016. Vol. 57. No. 6. P. 1215-1227.

38. Vorsa N., Polashock J., Cunningham D., Roderick R. Genetic inferencesand breeding implications from analysis of cranberry germplasm anthocyanin profiles // J. Am. Soc. Hortic. Sc. 2003. Vol. 128. P. 691-697.

39. White B.L., Howard L.R., Prior R.L. Impact of different stages of juice processing on the anthocyanins, flavonol and procyanidin contents of cranberries // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2011. Vol. 59. No. 9. P. 4692-4698.