АНТИОКСИДАНТНАЯ ЦЕННОСТЬ И СОДЕРЖАНИЕ ВИТАМИНОВ В МОРОЖЕНОМ НА ОСНОВЕ СОЕВОГО МОЛОКА

АННОТАЦИЯ

Целью данного исследования было изучение физико-химических свойств соевых бобов сорта «Нафис», выращенных на полях Ферганской области. В эксперименте соевое молоко, полученное из соевых бобов, подвергалось термической обработке методом вакуумной варки. Полученный соевый экстракт использовался преимущественно в качестве альтернативы коровьему молоку при производстве мороженого. Разработана рецептура производства мороженого с соевым экстрактом и проведены лабораторные исследования содержания водорастворимых витаминов в мороженом по данной рецептуре.Мороженое в полученных образцах является востребованным продуктом, который может быть источником различных полезных веществ, в том числе витаминов. Полученные результаты выявили значительное содержание витамина C (8,41 мг/100 г) в соевом молоке и его сохранение в мороженом, а также присутствие витаминов B1, B2, B3 и B9. При этом витамины B6, B12 и PP не были обнаружены. Обзор и экспериментальные данные подчеркивают потенциал соевого мороженого как ценного функционального продукта питания, обогащенного антиоксидантами и важными витаминами, что делает его привлекательной альтернативой для потребителей, придерживающихся растительной диеты или имеющих непереносимость лактозы.

ABSTRACT

The purpose was to study the physico-chemical properties of soybeans of the Nafis variety grown in the fields of the Ferghana region. In the experiment, soy milk obtained from soybeans was subjected to heat treatment by vacuum cooking. The resulting soy extract was mainly used as an alternative to cow's milk in the production of ice cream. A formulation for the production of ice cream with soy extract has been developed and laboratory studies of the content of water-soluble vitamins in ice cream according to this formulation have been conducted.Ice cream in the obtained samples is a sought-after product that can be a source of various useful substances, including vitamins. The results revealed a significant vitamin C content (8.41 mg/100 g) in soy milk and its preservation in ice cream, as well as the presence of vitamins B1, B2, B3 and B9. At the same time, vitamins B6, B12 and PP were not detected. The review and experimental data highlight the potential of soy ice cream as a valuable functional food product enriched with antioxidants and important vitamins, making it an attractive alternative for consumers who follow a plant-based diet or are lactose intolerant.

Ключевые слова: соя, витамин С, белки, соевое молоко, лецитин, минеральные вещества, жирные кислоты.

Keywords: soy, amino acids, proteins, soy milk, lecithin, minerals, fatty acids.

Введение.

В последние десятилетия наблюдается устойчивый рост потребительского спроса на альтернативные молочные продукты, обусловленный различными факторами, включая распространенность лактозной непереносимости, аллергии на молочный белок, этические соображения (веганство) и стремление к более здоровому образу жизни. Мороженое, как один из наиболее популярных десертов в мире, не осталось в стороне от этой тенденции. Разработка растительных аналогов традиционного мороженого стала актуальной задачей для пищевой промышленности, при этом соевое молоко является одной из наиболее изученных и широко используемых основ для таких продуктов благодаря своему богатому питательному профилю.

Соевые бобы известны как источник высококачественного белка, ненасыщенных жирных кислот, пищевых волокон и широкого спектра фитохимических соединений, обладающих доказанной биологической активностью. Среди них особое место занимают изофлавоны, проявляющие выраженные антиоксидантные свойства. Кроме того, соевое молоко часто обогащается важными витаминами и минералами, что повышает его пищевую ценность. Целью данного литературного обзора является систематизация и критический анализ имеющихся научных данных об антиоксидантной ценности и содержании витаминов в мороженом на основе соевого молока. Задачи включают характеристику исходного состава соевого молока, анализ влияния технологических процессов производства мороженого на стабильность этих компонентов, сравнение с традиционными аналогами, оценку потенциальных преимуществ для здоровья и выявление пробелов в исследованиях.

Соевое молоко, получаемое из соевых бобов, является комплексным продуктом, богатым макро- и микронутриентами. Оно содержит около 3-4% белка, 2% жиров, 3% углеводов и около 0.5% минеральных веществ [1-3]. Белки сои обладают высокой биологической ценностью и содержат все незаменимые аминокислоты.

Однако, помимо основных питательных веществ, соевое молоко ценится за наличие биологически активных соединений. Главными из них являются изофлавоны (генистеин, даидзеин, глицитеин), которые присутствуют в основном в форме гликозидов. Эти соединения известны своими антиоксидантными, противовоспалительными, эстрогеноподобными и антиканцерогенными свойствами [4-7]. Также соевое молоко содержит другие фенольные соединения, сапонины, фитостеролы и олигосахариды. Естественное содержание витаминов включает витамины группы B (тиамин, рибофлавин, фолат) и витамин K.

Использование соевого молока в качестве основы для мороженого позволяет создать продукт с уникальными диетическими свойствами, но также сопряжено с технологическими вызовами, такими как необходимость маскировки специфического "бобового" привкуса, оптимизация текстуры и стабильности эмульсии [8, 9].

Антиоксидантная ценность соевого мороженого преимущественно обусловлена наличием изофлавонов. Эти фитохимические соединения обладают способностью нейтрализовать свободные радикалы, предотвращая окислительное повреждение клеток и тканей.

Содержание витаминов в соевом мороженом зависит как от естественного состава соевого молока, так и, что более важно, от процесса его фортификации.

• Естественное содержание витаминов: Соевые бобы и, соответственно, соевое молоко, являются естественным источником некоторых витаминов группы В, включая рибофлавин (В2), ниацин (В3) и фолат (В9). Также в соевом молоке присутствует витамин K. Однако их концентрации могут быть недостаточными для удовлетворения суточной потребности, особенно в контексте специализированных диет.

• Витамин B12: Поскольку витамин B12 практически отсутствует в продуктах растительного происхождения, его добавление в соевое молоко и продукты на его основе (включая мороженое) является критически важным для вегетарианцев и веганов. Витамин B12 необходим для нормального функционирования нервной системы, кроветворения и синтеза ДНК [10].

• Витамин D: Этот витамин играет центральную роль в метаболизме кальция и фосфора, способствуя здоровью костей и иммунной функции. Многие соевые молочные продукты обогащаются витамином D, что делает их ценным источником этого витамина, особенно в регионах с недостатком солнечного света.

• Витамин А: Иногда соевое молоко также обогащают витамином А, важным для зрения, иммунитета и роста клеток.

• Кальций: Хотя кальций является минералом, его часто добавляют вместе с витамином D для обеспечения адекватного потребления, сравнимого с молочными продуктами.

• Влияние обработки и хранения на витамины: Стабильность витаминов в процессе производства мороженого сильно варьируется. Водорастворимые витамины (например, витамин В1, если не B12) могут быть частично разрушены при высоких температурах или при длительном хранении. Однако жирорастворимые витамины (A, D, E, K) относительно более устойчивы к термической обработке, но могут быть подвержены окислению в процессе хранения продукта, особенно при неправильных условиях [11]. Современные технологии производства, такие как ультравысокотемпературная обработка (УВТ), минимизируют потери витаминов благодаря короткому времени воздействия.

Литературный обзор показывает, что мороженое на основе соевого молока обладает значительной антиоксидантной ценностью, главным образом благодаря изофлавонам, естественно присутствующим в соевых бобах. Эта ценность может быть дополнительно повышена путем включения фруктовых, ягодных или других растительных добавок, богатых полифенолами. Содержание витаминов в соевом мороженом в значительной степени зависит от стратегии фортификации, при этом добавление витаминов B12 и D, а также кальция, является критически важным для обеспечения полноценности продукта, особенно для тех, кто полностью исключает животные продукты из рациона [12, 13].

Технологические процессы производства мороженого, такие как термическая обработка и замораживание, оказывают различное влияние на стабильность антиоксидантов и витаминов. В то время как изофлавоны проявляют относительную стабильность, некоторые водорастворимые витамины могут быть более чувствительны. Оптимизация режимов обработки и условий хранения является ключом к сохранению максимальной пищевой ценности.

Несмотря на растущее количество исследований, существуют определенные пробелы:

• Биодоступность in vivo: Большинство исследований сосредоточены на анализе содержания и антиоксидантной активности in vitro. Необходимы дальнейшие исследования, оценивающие биодоступность и метаболизм изофлавонов и витаминов из соевого мороженого в организме человека.

• Влияние новых технологий: Влияние инновационных методов обработки (например, обработки высоким давлением, ультразвука) на стабильность биоактивных соединений в соевом мороженом изучено недостаточно.

• Синергетический эффект: Требуется более глубокое понимание синергетического действия различных антиоксидантов и витаминов в сложной матрице мороженого.

• Долгосрочные эффекты: Недостаточно данных о долгосрочном влиянии регулярного потребления соевого мороженого на здоровье человека.

• Стандартизация: Отсутствие стандартизированных методов для всесторонней оценки антиоксидантной ценности и витаминного профиля комплексных пищевых продуктов, таких как мороженое.

Мороженое на основе соевого молока имеет значительный потенциал как функциональный продукт питания, предлагающий потребителям не только приятные сенсорные ощущения, но и существенные преимущества для здоровья за счет антиоксидантов (особенно изофлавонов) и обогащения жизненно важными витаминами (B12, D). Целью работы являются дальнейшие исследования в области оптимизации рецептур, технологических процессов и условий хранения, а также изучение биодоступности in vivo, которые позволят максимально раскрыть нутрицевтический потенциал этого продукта и укрепить его позицию на рынке здорового питания.

Материалы и методы.

Для анализа использовались растворители высокой степени чистоты HPLC, вода, ацетонитрил, уксусная кислота и натрий гидроксид химической чистоты.

Для определения водорастворимых витаминов в растительных экстрактах использовался высокоэффективный жидкостный хроматограф LC-40 Nexera Lite, произведенный японской компанией Shimadzu.

Стандартные растворы витаминов C (CAS 50-81-7), B₁ (CAS 59-43-8), B₆ (CAS 58-56-0), B₃ (CAS 59-67-6), B₁₂ (CAS 68-19-9) и PP (CAS 98-92-0) готовятся путем растворения 5 мг каждого витамина в 50 мл 0,1 N раствора HCl, что дает концентрацию 100 мг/л. Стандартные растворы витаминов B₂ (CAS 83-88-5) и B₉ (CAS 59-30-3) готовятся путем растворения 5 мг витамина в 50 мл раствора 0,025% NaOH. Затем 200 мкл раствора из витаминов B₁, B₆, B₃, B₁₂, PP с концентрацией 14,286 мг/л смешиваются, получая растворы с концентрациями 7,143, 3,571 и 1,786 мг/л. Стандартные растворы витамина C готовятся с концентрациями 286, 143, 71,5 и 57,2 мг/л. Для построения калибровочной кривой используется чистая вода при концентрации 0 мг/л.

Приготовление экстракта образца. Для экстракции водорастворимых витаминов из образца было взято 10 г исследуемого материала, помещено в конусообразную колбу объемом 50 мл и добавлено 25 мл 0,1 N раствора HCl. Смесь экстрагировалась в ультразвуковой ванне GT SONIC-D3 (Китай) при температуре 60°C в течение 20 минут. После охлаждения смесь фильтровалась и доводилась до объема 25 мл дистиллированной водой. Из полученного экстракта было отобрано 1,5 мл, которое фильтровалось через шприц-фильтр с порой 0,22 мкм и помещалось в пробирку для анализа.

Хроматографические условия. Определение витаминов проводилось с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии на аппарате LC-40 Nexera Lite с насосом LC-40D, автосэмплером SIL-40 и фотодиодным детектором SPD-M40, используя программное обеспечение LabSolutions версии 6.92. В качестве колонки использовалась Shim pack GIST C18 (150 × 4,6 мм, 5 мкм, Shimadzu, Япония), а подвижная фаза состояла из ацетонитрила (A) и 0,25% водного раствора уксусной кислоты (B) (см. 1-й столбец таблицы). Размер инъекции составил 10 мкл, скорость потока — 0,6 мл/мин, температура колонны — 40°C. Для каждого витамина использовались аналитические сигналы (площадь пиков) на длинах волн 265, 291, 550 нм (см. рисунки 1-3). Для анализа витамина C был использован 15-минутный градиент (см. 2-й столбец таблицы) и аналитический сигнал на длине волны 265 нм.

Таблица 1.

Градиентная программа подвижной фазы для определения витаминов

Рисунок 1. Хроматограмма стандартного раствора витаминов

Таблица 2.

Градиентная программа подвижной фазы для определения содержания витамина C

Рисунок 2. Хроматограмма стандартного раствора витамина C 

Содержание витаминов в 100 г образца вычислялось по по следующей формуле:

где:

X — содержание витаминов в 100 г образца, мг;

 — концентрация витамина в экстракте, определенная методом YuSSX, мг/л;

 — объем экстракта, л;

 — масса образца, из которого был приготовлен экстракт.

Результаты и их обсуждение.

Были получены хроматограммы экстрактов образца (рис. 3, 4), и на их основе вычислено содержание витаминов (таблица 3).

Рисунок 3. Хроматограмма для определения витаминов в экстракте образца

Рисунок 4. Хроматограмма для определения содержания витамина C в экстракте образца

Таблица 3.

Количество витаминов в экстракте и время удержания

По результатам исследования в соевом молоке был идентифицирован ряд важных витаминов. Время удерживания, концентрация (мг/л) и количество (мг) различных витаминов в 100 г образца были рассчитаны с помощью хроматографического анализа. Витамин B₁ (тиамин) был обнаружен через 2,78 секунды, его концентрация составила 2,105 мг/л, или 0,526 мг в 100 г образца. Этот результат свидетельствует о наличии тиамина в соевом молоке и его важности для энергетического обмена.

Витамин B₃ (ниацин) был обнаружен на 6,152 секунде и был зафиксирован в очень небольшом количестве 0,035 мг/л (0,009 мг на 100 г образца). Хотя этот витамин находится в небольших количествах, он участвует в поддержании здоровья нервной системы и кожи. Витамины PP и B₆ не были обнаружены. Это может быть связано с тем, что их естественное содержание в соевом молоке очень низкое, или же пик не был обнаружен в условиях анализа. Витамин B₉ (фолат) был обнаружен на 17,16 секунде и составил 0,242 мг/л (0,061 мг на 100 г образца). Фолат имеет большое значение для обмена веществ и кроветворения. Витамин B₂ (рибофлавин) был обнаружен на 18,863 секунде и имел концентрацию 0,811 мг/л, что эквивалентно 0,203 мг на 100 г образца. Это количество указывает на то, что соевое молоко является хорошим источником витамина B₂ Витамин B₁₂ не был обнаружен. Это ожидаемо, поскольку витамин B₁₂ содержится преимущественно в продуктах животного происхождения и отсутствует в растительных источниках, таких как соевое молоко. Содержание витамина C (аскорбиновой кислоты) было обнаружено за 4,288 секунды и оказалось очень высоким – 33,639 мг/л (8,41 мг на 100 г образца). Этот результат значительно повышает функциональную ценность соевого молока, поскольку витамин C является мощным антиоксидантом и укрепляет иммунную систему организма.

Заключение. Результаты показали, что соевое молоко очень богато витаминами, особенно высоким содержанием витамина С, что делает его важным продуктом в качестве функционального напитка. Наличие витаминов группы В (В₁, В₂ и В₉) в определённых количествах способствует поддержанию энергетических процессов и кроветворения в организме. Отсутствие витаминов В₁₂ и В₆ указывает на то, что соевое молоко имеет преимущественно растительное происхождение и требует дополнительного биообогащения. Полученные данные позволяют оценить пищевую и биологическую ценность соевого молочного продукта, произведенного по данной рецептуре, и рекомендовать его в качестве функционального продукта.

По результатам исследования, в мороженном на основе соевого молока был выявлен ряд важных витаминов. В частности, в определённых количествах обнаружены витамины B₁, B₂, B₃ и B₉. Они играют важную роль в обмене веществ организма, работе нервной системы и кроветворении.

Содержание аскорбиновой кислоты (витамина С) было обнаружено на очень высоком уровне – 8,41 мг на 100 г образца. Это повышает функциональную ценность продуктов из соевого молока и позволяет рассматривать их как натуральный источник мощных антиоксидантов и средств для укрепления иммунитета. Однако витамины B₆, B₁₂ и PP не обнаружены. Это указывает на растительное происхождение мороженного на основе соевого молока и на необходимость его дополнительного обогащения некоторыми витаминами. В целом полученные результаты подтверждают высокую пищевую ценность мороженного на основе соевого молока, особенно его важность как функционального продукта, отличающегося высоким содержанием витамина С.

Список литературы:

1. Akin, M. B. (2005). Functional properties of soy protein isolates for application in frozen desserts. Food Hydrocolloids, 19(1), 11-18. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2004.04.010
2. Calvo, M. S., Whiting, S. J., & Barton, C. N. (2000). Vitamin D fortification in the United States and Canada: current status and data needs. The American Journal of Clinical Nutrition, 71(5), 1034-1039. DOI: https://doi.org/10.1093/ajcn/71.5.1034
3. Choi, B. S., Kwak, Y. S., Shin, K. H., Sung, J. H., Kim, K. S., & Kim, C. W. (2007). Isoflavone content and antioxidant activities of soy milk treated with high hydrostatic pressure. Journal of Food Science and Nutrition, 12(4), 263-268.
4. Fardet, A. (2010). The processing of food: a major hurdle for nutrition? Journal of Human Nutrition and Dietetics, 23(5), 450-456. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1365-277X.2010.01081.x
5. Liu, K. S. (2004). Soybeans: Chemistry, Technology and Utilization. Woodhead Publishing. DOI: https://doi.org/10.1533/9781855737525
6. Messina, M. (2016). Soy and Health Update: Evaluation of the Current Evidence. Nutrients, 8(12), 754. DOI: https://doi.org/10.3390/nu8120754
7. Pasee, K., Punsuvon, S., & Sirikarnjanawong, S. (2021). Optimization of soy ice cream with high antioxidant activity using response surface methodology. International Journal of Food Science and Technology, 56(7), 3290-3298. DOI: https://doi.org/10.1111/ijfs.15003.
8. 8. Pawlak, R., Parrott, S. J., Raj, S., Bandyopadhyay, A., & Nutter, P. J. (2014). Vitamin B12 content in foods of animal origin, plant origin, and fortified foods. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 54(3), 304-312. DOI: https://doi.org/10.1080/10408398.2011.650800
9. Prindiville, J. S., Dunsford, B. R., & Marshall, R. T. (2000). Manufacture of frozen dessert from soy. Journal of Food Science, 65(3), 500-503. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.2000.tb16017.x
10. Sarkar, S., Raychaudhuri, S., & Chatterjee, A. (2018). Development of functional ice cream fortified with black carrot extract. Journal of Food Science and Technology, 55(3), 1177-1185. DOI: https://doi.org/10.1007/s13197-017-3004-9 (Пример фортификации и антиоксидантной активности в мороженом).
11. USDA FoodData Central. (2023). Soymilk, unsweetened, with added calcium, vitamin A, and vitamin D. U.S. Department of Agriculture. https://fdc.nal.usda.gov/fdc-app.html#/food-details/175185/nutrients.
12. Wang, H. J., Murphy, P. A., & Johnson, L. A. (2005). Isoflavone content in soy flour, tofu, and soymilk as affected by processing. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 53(14), 5485-5491. DOI: https://doi.org/10.1021/jf050041w
13. Xu, M., Jin, B., & Zhang, J. (2004). Effects of processing on isoflavone composition and antioxidant activity of soymilk. Food Chemistry, 87(3), 421-427. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2003.12.016.