Международная группа ученых усовершенствовала метод микрокапсулирования экстракта зеленого чая с целью создания функциональных напитков. Благодаря увеличенному содержанию катехинов, разработанная добавка позволит повысить антиоксидантную активность соков и морсов, в которые планируется ее добавлять, более чем в пять раз. Статья об этой работе опубликована в Applied Food Research.
Катехины представляют собой группу полифенолов, входящих в состав флавоноидов и характеризующихся ярко выраженными антиоксидантными свойствами. Эти соединения играют ключевую роль в защите клеток от повреждений, вызванных свободными радикалами. Катехины присутствуют во многих фруктах и ягодах, какао, красном вине, особенно в зеленом чае. Перспектива добавления этих веществ в другие продукты питания представляется заманчивой, однако это сопряжено с определенными сложностями. Прежде всего, большинство катехинов обладают низкой термической стабильностью и разрушаются в процессе термической обработки. Кроме того, они нередко ухудшают вкусовые характеристики готового продукта, придавая ему горьковатый и терпкий вкус.
Международная группа исследователей, включающая специалистов из Института химии твердого тела и механохимии СО РАН, Института химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского СО РАН, Новосибирского государственного технического университета, Национального исследовательского университета ИТМО, Асуанского университета (Египет) и ряда других учреждений, провела исследования (полный список можно посмотреть по ссылке), для определения наиболее подходящих параметров производства микрокапсулированной добавки с катехинами, предназначенной для использования в производстве напитков, было принято решение провести соответствующее исследование.
«С помощью ультразвуковой экстракции был получен экстракт зеленого чая, содержащий приблизительно 40% катехинов. По словам заведующего лабораторией физикохимии полимерных композитных материалов ИХТТМ СО РАН, кандидата химических наук Игоря Олеговича Ломовского, это качество экстракта не является идеальным, но оно сопоставимо с коммерческими аналогами. Для маскировки терпкости экстракта химики использовали метод инкапсуляции, покрыв его полисахаридами. Инкапсуляты были получены двумя способами: методом распылительной сушки, формируя сдутые шарики из раствора смеси экстракт — полисахарид, и методом лиофильной сушки, создавая пористую структуру, напоминающую губку. По мнению исследователей, полученные системы, вероятно, представляют собой твердый раствор катехинов в полисахариде.
Лиофилизация, как метод получения добавки, обеспечила более высокую концентрацию катехинов (53,3 ± 2,9 мг/г по сравнению с 26,3 ± 1,1 мг/г, полученных при распылительной сушке) и способствовала их лучшей сохранности. Кроме того, данный метод отличался меньшими затратами труда.
В ИХТТМ СО РАН проводили получение экстрактов, инкапсулирование и первичную характеризацию полученных материалов. С помощью математического моделирования сотрудники ИХКиГ СО РАН выявили оптимальное соотношение полисахаридов и катехинов в добавке. Также исследовалась термостабильность катехинов. Показано, что технология микрокапсулирования увеличивает этот показатель на 10%.
В ходе доклинических исследований, выполненных в Сибирском федеральном научном центре агробиотехнологий РАН на лабораторных животных, было установлено, что разработанная биологически активная добавка не вызывает негативного воздействия на метаболизм.
Образцы были переданы для совместной работы ИТМО, НГТУ и зарубежных партнеров, где исследователи добавляли инкапсулаты в различные напитки и определяли их вкусовые характеристики. В качестве наиболее подходящей основы были выбраны терпкие ягодные соки (брусничный, смородиновый, вишневый), поскольку их насыщенный вкус способен замаскировать горечь и вяжущие свойства катехинов, что позволяет использовать более высокие концентрации добавки, не ухудшая органолептические показатели. Результаты исследований продемонстрировали, что данная добавка повышает антиоксидантную активность более чем в пять раз во всех протестированных образцах. Одна порция таких улучшенных напитков покрывает 13,5-15,8% суточной потребности в флаван-3-олах.
«Это исследование позволило нам продемонстрировать способность управлять вкусовыми характеристиками готового продукта посредством контроля физикохимических свойств компонентов сока. В настоящее время один из крупных российских производителей напитков, которому требуется коррекция вкуса другого экстракта, проявил интерес к подобной работе, и заключен предварительный договор. Однако, в связи с соглашением о неразглашении, мы не можем предоставить подробную информацию», — отмечает Игорь Ломовский.
Данный материал создан при финансовой поддержке гранта Министерства науки и инноваций Российской Федерации в рамках проведения Десятилетия науки и технологий.