Оптимизация сушки выжимок черной смородины с использованием метода поверхности отклика

Введение: Выжимки черной смородины используются достаточно ограниченно в пищевой промышленности. Доступным способом их переработки является ИК-сушка, однако длительный нагрев способствует окислению и разрушению биологически активных веществ, что обусловливает необходимость подбора оптимальных параметров проведения ИК-сушки выжимок черной смородины для максимально возможного сохранения биологически активных веществ.

Цель: Математическое моделирование и расчет оптимальных параметров проведения процесса ИК-сушки выжимок черной смородины, обеспечивающих максимально возможное сохранение БАВ в рамках предложенной модели.

Материалы и методы: Для определения значений оптимальных параметров, при которых достигается максимальное сохранение биологически активных веществ в выжимках черной смородины, был использован трехуровневый трехфакторный метод поверхностного отклика в сочетании с планом Бокса — Бенкена. Сушку проводили в универсальном инфракрасном шкафу серии «Универсал-СД-2П», в котором реализован комбинированный радиационно-конвективный способ сушки продуктов. 

Результаты: В результате анализа экспериментальных данных с использованием метода поверхности отклика и плана Бокса — Бенкена были построены математические модели, описывающие влияние параметров ИК-сушки на сохранность аскорбиновой кислоты, катехинов, антоцианов и выход сухих веществ в выжимках черной смородины. На основе этих моделей рассчитаны оптимальные параметры процесса: продолжительность — 4 ч, температура — 60 °C, толщина слоя — 6,2 мм. Прогнозируемое содержание БАВ в сухих выжимках при оптимальных условиях составляет: аскорбиновой кислоты — 122,47 мг/100 г, катехинов — 2568,1 мг/100 г, антоцианов — 540,65 мг/100 г. При содержании сухих веществ 93,6 % полученный продукт обладает достаточной микробиологической стабильностью и пригоден к длительному хранению. Сопоставление расчетных оптимальных параметров сушки выжимок черной смородины (4 ч, 60 °C, толщина слоя 6,2 мм), определенных методом поверхности отклика, с фактическими данными, полученными ранее при сушке в режиме 4 ч, 60 °C и толщине слоя 3,8 мм, показывает частичное соответствие модельных прогнозов и экспериментальных результатов.

Выводы: Разработанные в ходе исследования математические модели и оптимизированные параметры сушки (продолжительность, температура и толщина слоя) позволяют целенаправленно получать сушеные выжимки черной смородины с заданным химическим составом, что в дальнейшем открывает возможность их использования в качестве пищевого ингредиента-обогатителя.

1. Акулич, А. В., & Гостинщикова, Л. А. (2017). Способ сушки ягод и устройство для его осуществления (Патент BY 20746). Национальный центр интеллектуальной собственности (Беларусь).

2. Алексеенко Е. В., Бакуменко О. Е., Азарова М. М., Исабаев И. Б., & Курбанов М. Т. (2019). Влияние предварительной обработки ягод клюквы на экстракцию антоциановых пигментов, выход сока и его антиоксидантную активность. Хранение и переработка сельхозсырья, 4, 10–27. https://doi.org/10.36107/spfp.2019.200

3. Анохин, Ю.В., Еремина, О. Ю., Левгерова, Н. С., Салина, Е. С., & Сидорова, И. А. (2025). Оптимизация сушки выжимок облепихи c использованием метода поверхности отклика. Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов, 5, 31–39. https://doi.org/10.33979/2219-8466-2025-94-5-31-39

4. Василенко, З. В., & Могилевчик, Н. А. (2016). Минеральный и витаминный состав выжимок ягод. Вестник Могилевского Государственного Университета Продовольствия, 20(1), 20–23.

5. Василенко, З. В., Омарова, Э., & Могилевчик, Н. А. (2020). Исследование влияния технологических факторов на извлечение фенольных соединений из выжимок ягод. Потребительская кооперация, 1, 42–46. https://elibrary.ru/download/elibrary_42605455_33897683.pdf

6. Галиакберова, Н. З., Николаев, Н. А., & Галиакберов, З. К. (1996). Способ получения порошков из растительного сырья (Патент № 2064477). Федеральная служба по интеллектуальной собственности (Роспатент).

7. Громова, И. А., Воронина, М. С., & Макарова, Н. В. (2021). Исследование химических характеристик продуктов и отходов переработки ягод черники и черной смородины. Химия растительного сырья, 1, 251-257. https://doi.org/10.14258/jcprm.2021017020

8. Дерканосова, Н. М., Гинс, В. К., Лупанова, О. А., & Андропова, И. И. (2015). Разработка способов получения и применения натурального пищевого красителя. Техника и технология пищевых производств, 1(36), 18-23.

9. Еремина, О. Ю., & Анохин, Ю. В. (2024). Подбор оптимальных параметров сушки выжимок черной смородины для снижения кислотности и максимизации содержания биологически активных веществ. Потребительский рынок: проблемы качества и безопасности товаров и услуг, 156-162.

10. Ермолаев, В. А., Федоров, Д. Е., Соснина, О. Б., & Лифенцева, Л. В. (2015). Способ вакуумной сушки фруктов и ягод (Патент № 2541395). Федеральная служба по интеллектуальной собственности (Роспатент).

11. Кольман, О. Я., Иванова, Г. В., & Никулина, Е. О. (2015). Способ получения порошков из сушеных выжимок ягод брусники и клюквы (Патент № 2555592). Федеральная служба по интеллектуальной собственности (Роспатент).

12. Макаров С. С., Макаров С. Ю., & Панасюк А. Л. (2018). Влияние различных технологических факторов на состав антоцианов при производстве вина из черной смородины. Техника и технология пищевых производств, 48(3), 72-80. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2018-3-72-80

13. Цыганов М. С., & Никитина Е. В. (2024). Оптимизация ферментной модификации крахмала для коррекции текстуры обезжиренного кисломолочного продукта. Пищевая промышленность, 9(1), 60-72. https://doi.org/10.29141/2500-1922-2024-9-1-7

14. Asif, A., Farooq, U., Akram, K., Hayat, Z., Shafi, A., Sarfraz, F., Sidhu, M. a. I., Rehman, H., & Aftab, S. (2016). Therapeutic potentials of bioactive compounds from mango fruit wastes. Trends in Food Science & Technology, 53, 102–112. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2016.05.004

15. Blejan, A. M., Nour, V., Păcularu-Burada, B., & Popescu, S. M. (2023). Wild bilberry, blackcurrant, and blackberry by-products as a source of nutritional and bioactive compounds. International Journal of Food Properties, 26(1), 1579–1595. https://doi.org/10.1080/10942912.2023.2224530

16. Blicharz-Kania, A., Pecyna, A., Zdybel, B., & Andrejko, D. (2025). Physicochemical, functional and nutritional characteristics of various types of fruit Pomace. Processes, 13(10), 3182. https://doi.org/10.3390/pr13103182

17. Coman, V., Teleky, B., Mitrea, L., Martău, G. A., Szabo, K., Călinoiu, L., & Vodnar, D. C. (2019). Bioactive potential of fruit and vegetable wastes. Advances in Food and Nutrition Research, 91, 157–225. https://doi.org/10.1016/bs.afnr.2019.07.001

18. Ciurlă, L., Enache, I., Buțerchi, I., Mihalache, G., Lipșa, F. D., & Patraș, A. (2024). A New Approach to Recover Bioactive Compounds from Apple Pomace: Healthy Jelly Candies. Foods, 14(1), 39. https://doi.org/10.3390/foods14010039

19. Eremina, O. Y., Berezina, N. A., Vetrova, O. N., Seregina, N. V., & Gutsyna, A. A. (2021). Optimization of enzymatic hydrolysis of malt barley sprouts. IOP Conference Series Earth and Environmental Science, 640(2), 022043. https://doi.org/10.1088/1755-1315/640/2/022043

20. Hussain, S., Sharma, M., & Bhat, R. (2021). Valorisation of sea buckthorn pomace by optimization of Ultrasonic-Assisted extraction of soluble dietary fibre using response surface methodology. Foods, 10(6), 1330. https://doi.org/10.3390/foods10061330

21. Ibrahim, U. K., Kamarrudin, N., Suzihaque, M. U. H., & Hashib, S. A. (2017). Local fruit wastes as a potential source of natural antioxidant: An overview. IOP Conference Series Materials Science and Engineering, 206, 012040. https://doi.org/10.1088/1757-899x/206/1/012040

22. Kumar T., A. K., Pareek, S., Kaur, R., Sagar, N. A., Singh, L., Sami, R., Aljuraide, N. I., Elhakem, A., Alsharari, Z. D., Alruwais, R. S., Aljabri, M. D., & Rahman, M. M. (2022). Optimization of Ultrasonic-Assisted enzymatic extraction of freeze-dried sea buckthorn (hippophae rhamnoides l.) berry oil using response surface methodology. Sustainability, 14(17), 10849. https://doi.org/10.3390/su141710849

23. Lustenberger, S., Boczkaj, G., & Castro-Muñoz, R. (2022). Cannabinoids: Challenges, opportunities and current techniques towards its extraction and purification for edibles. Food Bioscience, 49, 101835. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2022.101835

24. Michalska, A., Wojdyło, A., Lech, K., Łysiak, G. P., & Figiel, A. (2016). Effect of different drying techniques on physical properties, total polyphenols and antioxidant capacity of blackcurrant pomace powders. LWT, 78, 114–121. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2016.12.008

25. Mildner-Szkudlarz, S., Bajerska, J., Górnaś, P., Segliņa, D., Pilarska, A., & Jesionowski, T. (2016). Physical and bioactive properties of muffins enriched with raspberry and cranberry pomace powder: a promising application of fruit by-products rich in biocompounds. Plant Foods for Human Nutrition, 71(2), 165–173. https://doi.org/10.1007/s11130-016-0539-4

26. Pieszka, M., Gogol, P., Pietras, M., & Pieszka, M. (2014). Valuable components of dried pomaces of chokeberry, black currant, strawberry, apple and carrot as a source of natural antioxidants and nutraceuticals in the animal diet. Annals of Animal Science, 15(2), 475–491. https://doi.org/10.2478/aoas-2014-0072

27. Ritika, N., Rizwana, N., Shukla, S., Sondhi, A., Tripathi, A. D., Lee, J., Patel, S. K., & Agarwal, A. (2023). Valorisation of fruit waste for harnessing the bioactive compounds and its therapeutic application. Trends in Food Science & Technology, 144, 104302. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2023.104302

28. Rubinskiene, M., Viskelis, P., Jasutiene, I., Viskeliene, R., & Bobinas, C. (2005). Impact of various factors on the composition and stability of black currant anthocyanins. Food Research International, 38(8–9), 867-871. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2005.02.027

29. Sha, S. P., Modak, D., Sarkar, S., Roy, S. K., Sah, S. P., Ghatani, K., & Bhattacharjee, S. (2023). Fruit waste: a current perspective for the sustainable production of pharmacological, nutraceutical, and bioactive resources. Frontiers in Microbiology, 14, 1260071. https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1260071

30. Sójka, M., & Król, B. (2008). Composition of industrial seedless black currant pomace. European Food Research and Technology, 228(4), 597–605. https://doi.org/10.1007/s00217-008-0968-x

31. Szajdek, A., & Borowska, E. J. (2008). Bioactive compounds and health-promoting properties of berry fruits: A review. Plant Foods for Human Nutrition, 63(4), 147-156. https://doi.org/10.1007/s11130-008-0097-5

32. Szymanowska, U., Karaś, M., & Bochnak-Niedźwiecka, J. (2021). Antioxidant and anti-inflammatory potential and consumer acceptance of wafers enriched with freeze-dried raspberry pomace. Applied Sciences, 11(15), 6807. https://doi.org/10.3390/app11156807

33. Tama, A., & Karaś, M. (2025). The Health-Promoting Potential of Fruit Pomace and its application in the confectionery industry. Applied Sciences, 15(10), 5790. https://doi.org/10.3390/app15105790

34. Untea, A. E., Oancea, A., Vlaicu, P. A., Varzaru, I., & Saracila, M. (2024). Blackcurrant (fruits, pomace, and leaves) phenolic characterization before and after in vitro digestion, free radical scavenger capacity, and antioxidant effects on iron-mediated lipid peroxidation. Foods, 13(10), 1514. https://doi.org/10.3390/foods13101514

35. Vagiri, M., Johansson, E., & Rumpunen, K. (2012). Health promoting compounds in black currants – The start of A study concerning ontogenetic and genetic effects. Acta Horticulturae, 946, 427–431. https://doi.org/10.17660/actahortic.2012.946.71

36. Vetrova, O. N., Eremina, O. Y., Seregina, N. V., & Shuldeshova, N. V. (2021). Accumulation of dry substances in hydrolysate during the processing of barley malt sprouts with a celluloid enzyme complex. BIO Web of Conferences, 32, 03005. https://doi.org/10.1051/bioconf/20213203005