Исследование влияния ультразвуковой обработки на извлечение компонентов свеклы (Beta vulgarius) с последующим использованием в напитках брожения

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

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:  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: 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.

1. Бахарев, 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/10.29141/2500-1922-2022-7-3-3

2. Евграфова, 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.2072-8921.2020.04.011

3. Еременко, 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.2072-8921.2021.02.014

4. Колесниченко, 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.2072-8921.2020.01.003

5. Коротких, 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/10.20914/2310-1202-2020-3-123-130

6. 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.

7. 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, 110-120

8. 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.

9. 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.

10. 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-22-05

11. 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.

12. 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/fsn3.3017

13. Aztatzi-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/s13197-019-03826-2

14. Baião, 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/nu9091044

15. Baião, 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/antiox9100960

16. Baryga, 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/agriculture13051039

17. Ceclu, 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/10.23937/2572-3278.1510043

18. Choińska, 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/s41598-022-24690-9

19. Gamage, 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.v7i2.20

20. Glaser, 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/s13399-022-02699-4

21. Gruska, 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/molecules27165125

22. Jakubczyk, 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/ foods13010102

23. Hoffmann, 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.2018.00289

24. Mirmiran, 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/s12986-019-0421-0

25. Ninfali, 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.5819

26. Płatosz, 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/116613

27. Sawicki, 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.2016.09.004

28. Sobhy, 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/plants9121752

29. Tomaszewska, 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