«БИОТЕХНОЛОГИЯ НАПИТКОВ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ КЛЕВЕРА ЛУГОВОГО (Trifolium pratense L.)» - Магистерская работа

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ КЛЕВЕРА ЛУГОВОГО (TRIFOLIUM PRATENSE L.) 8

1.1. Характеристика растения 8

1.1.1. Систематическое положение 8

1.1.2. Морфофизиологическое описание, особенности роста и развития 10

1.2. Химический состав Клевера лугового 16

1.3. Лекарственные свойства Клевера лугового 23

1.4. Пищевые свойства Клевера лугового 28

ГЛАВА II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 33

2.1. Объект исследования 33

2.2. Методы исследования 33

2.2.1. Заготовка растительного сырья и оценка его качества 33

2.2.2. Технология функциональных напитков 36

2.2.3. Технология подбора воды 36

2.3. Методика патентного поиска 37

2.4. Методика разработки технических условий 38

2.5. Методика лабораторных исследований 41

2.6. Математическая обработка результатов 42

ГЛАВА III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ НАПИТКИ НА ОСНОВЕ КЛЕВЕРА ЛУГОВОГО (TRIFOLIUM PRATENSE L.)

3.1. Патентный поиск 43

3.2. Сырьё для производства функциональных напитков на основе Клевера лугового 47

3.3. Технология и рецептура функциональных напитков на основе Клевера лугового 51

3.4. Органолептические показатели функциональных напитков на основе Клевера лугового 54

3.5. Технические условия на функциональный напиток на основе Клевера лугового 56

3.5.1. Область применения 56

3.5.2. Нормативные ссылки 56

3.5.3. Требования к качеству и безопасности 59

3.5.3.1. Нормативные документы 59

3.5.3.2. Органолептические показатели 59

3.5.3.3. Физико-химические показатели 59

3.5.3.4. Содержание токсичных элементов 59

3.5.3.5. Микробиологические показатели 60

3.5.4. Требования к сырью 61

3.5.5. Маркировка 61

3.5.6. Упаковка 62

3.5.7. Правила приемки 63

3.5.8. Методы контроля 64

3.5.9. Правила транспортирования и хранения 65

3.5.10. Пищевая ценность продукции 65

3.5.11. Требования безопасности и охраны окружающей среды 66

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 67

ВЫВОДЫ 68

БИБЛИОГРАФИЯ 69

ПРИЛОЖЕНИЯ 84

---

Введение

Актуальность исследования. Растительное сырье, как важный источник различных физиологически значимых для жизнедеятельности человека биологически активных веществ, широко применяется в пищевой и фармацевтической промышленности. Решающее значение имеет исследование доступного отечественного растительного сырья в качестве функциональных ингредиентов для создания новых продуктов, в частности, напитков функционального назначения, рекомендуемых для употребления как источник здорового питания.

Клевер луговой (Trifolium pratense L.), синонимы которого балаш, вязиль, дятловина, дятлина, заячьи лапки, золотушная трава, ивасик, козье око, конюшина, красноголовка, пчелиный хлеб, сосунчик, троян и многие другие, обладающий ярко выраженной лекарственной, пищевой и биологической ценностью, а также высокой жизнеспособностью, обеспечивающей широкие ареалы его произрастания на территории Российской Федерации, и, соответственно, значительный природный запас, традиционно использовался в России в составе травяных чаёв, чайных напитков и лекарственных сборов. Клевер в свежем виде употребляли как компонент различных салатов. Измельченные высушенные листья добавляли в хлебобулочные изделия. В связи с этим чрезвычайно интересна разработка технологий чаёв, чайных и функциональных напитков на основе Клевера лугового.

Немаловажное значение при разработке новых продуктов имеет поиск данных об уже существующих и запатентованных продуктах. Увеличение объема информации, происходящее одновременно с ростом информационных потребностей пользователей, ставит проблему эффективного структурирования, навигации и поиска необходимой информации, что можно успешно решать путем создания специализированных электронных баз данных на конкретные продукты, в частности продукты на основе Клевера лугового (Trifolium pratense L.).

Цель и задачи исследования. Разработка технологии высококачественных и конкурентоспособных функциональных напитков на основе Клевера лугового (Trifolium pratense L.), оценка имеющегося в системе патентного поиска материала по продуктам из Клевера лугового (Trifolium pratense L.) для создания электронной базы данных на площадке Федерального института патентной собственности (ФИПС) по функциональным напиткам на основе данного растения.

В связи с этим были поставлены такие задачи:

1. Изучение литературных данных по состоянию вопроса на данный момент.

2. Освоение методик проведения экспериментальных исследований.

3. Освоение методик патентного поиска.

4. Осуществление патентного поиска продуктов (фитосборов, чаёв, чайных и функциональных напитков) на основе Клевера лугового.

5. Формирование электронной базы данных по напиткам на основе Клевера лугового на площадке Федеральной службы по интеллектуальной собственности (РОСПАТЕНТ).

6. Анализ произведенных функциональных напитков на основе Клевера лугового по органолептическим и физико-химическим показателям.

7. Разработка технических условий на предлагаемый функциональный напиток на основе Клевера лугового.

Практическая значимость и новизна. Создана электронная база данных по напиткам на основе Клевера лугового (Trifolium pratense L.) для последующей её регистрации на площадке Федерального института патентной собственности (РОСПАТЕНТ). Получено Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2020622730 «Напитки на основе Клевера лугового (Trifolium pratense)» от 21 декабря 2020 г. Федеральной службы по интеллектуальной собственности для последующего его размещения на площадке Федерального института промышленной собственности (ФИПС-РОСПАТЕНТ).

Предложена оригинальная биотехнология изготовления функционального напитка на основе Клевера лугового. Изложенные в диссертационной работе результаты исследования дополняют имеющиеся научные данные по технологиям напитков функционального назначения.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на XVI- ой Всероссийской конференции молодых ученых, аспирантов и студентов с международным участием, посвящённой 150-летию Периодической таблицы химических элементов 16-19 апреля 2019 г. (КНИТУ, Казань, 2019); VII-ой Международной научно-практической конференции «Биотехнология: наука и практика» (Севастополь, 2019); VII-ой Международной молодежной конференции «Современные аспекты изучения экологии растений» (Уфа, БГПУ им. М.Акмуллы, 2019); Vni-ой Международной научно-практической конференции «Биотехнология: наука и практика» (Ялта, 2020).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 работы.

Объем и структура. Диссертационная работа изложена на 104 страницах печатного текста и состоит из введения, обзора литературы, 3-х глав, включающих материалы, методы и результаты исследования, заключения, выводов, библиографического списка из литературных источников, 14 таблиц, 2 приложений.

---

Выдержка из текста работы

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ КЛЕВЕРА ЛУГОВОГО (TRIFOLIUM PRATENSE L.)

1.1. Характеристика растения

1.1.1. Систематическое положение

Домен: Эукариоты - Eukaryota

Царство: Растения - Plantae

Отдел: Цветковые растения или Покрытосеменные - Angiospermae

Класс: Двудольные - Magnoliophyta

Отряд/Порядок: Бобовоцветные - Fabales

Семейство: Бобовые - Fabaceae Linde

Подсемейство: Мотыльковые - Faboideae

Род: Клевер - Trifolium

Вид: Клевер луговой или красный - Trifolium pratense

1.1.2. Морфофизиологическое описание, особенности роста и развития

Клевер луговой (Trifolium pratense L.) - травянистое,

перекрестноопыляемое, энтомофильное растение семейства бобовых. По новому (Эдинбургскому) кодексу ботанической номенклатуры это семейство именуется (Fabaceae Linde) (Нгуен, 2020).

Клевер луговой имеет диплоидный набор хромосом, равный 2п = 14 и основное число хромосом равное семи (х = 7). Естественные полиплоиды у этого вида не зарегистрированы (Рекашус, 2019).

По биологическим особенностям и хозяйственному использованию различают два типа Клевера лугового: позднеспелый или одноукосный (var. serotinum W) и раннеспелый или двуукосный (var. praecox W.). Позднеспелый тип клевера распространен в северных, восточных и северовосточных регионах клеверосеяния. Раннспелый тип клевера - соответственно в южных, западных и юго-западных регионах, а также в центральном, где зачастую возделываются оба типа клевера.

Растения разных типов существенно различаются по биологическим особенностям. Так, по строению куста позднеспелый тип Клевера лугового характеризуется полуразвалистым и развалистым, а иногда стелющимся типом куста. У раннеспелого клевера - прямостоячий и слабо развалистый куст. Кроме того, позднеспелый клевер отличается высокорослостью, большим количеством ветвей и междоузлий, большей зимостойкостью. Растения раннеспелого типа, наоборот, более низкорослые, имеют меньше ветвей и междоузлий, менее зимостойкие, однако они более облиственны, лучше и быстрее отрастают весной и после укосов. Позднеспелый клевер имеет в основном 8-9 междоузлий с колебаниями от 4 до 14, а раннеспелый - 5-7, с колебаниями от 2 до 9. В настоящее время позднеспелый клевер от раннеспелого отличают по количеству междоузлий, и этот признак широко применяется при сортовой апробации (Грипась, 2018) .

В первый год жизни позднеспелый клевер не дает полноценного укоса, а лишь небольшую массу, состоящую главным образом из листьев.

Раннеспелый клевер развивается быстрее. При подсеве под покров нередко зацветает в год посева, а в южных районах при беспокровном раннем посеве, зачастую в первый год жизни можно получить семена. Во второй год жизни раннеспелый клевер рано отрастает, рано зацветает и за вегетационный период может дать два полноценных укоса на сено или один укос на сено, а второй на семена (Тормозин, 2018).

Стебли растений Клевера лугового слабоопушенные. Окраска стеблей изменяется от темно-красной (антоциановой) до зеленой. Стебли клевера — это ветви укороченного главного стебля растения (оси первого порядка). Укороченный главный стебель образует листовую розетку, из пазух листьев которой отходят боковые ветви (оси второго порядка), или стебли, клевера. Они, в свою очередь, также дают ветви, образуя сложную «архитектуру» куста.

Число стеблей в кусте, междоузлий и ветвей на стебле, длина и масса стебля, масса растения и листьев, число цветочных головок увеличивается от популяций раннеспелого к популяциям позднеспелого клевера, а внутри каждой популяции - от раннеспелых биотипов к позднеспелым (Акманаев, 2018).

Листья Клевера лугового сложные, тройчатые, с беловатым пятном в виде треугольника. Форма листочков тройчатого листа разнообразна - от яйцевидной до эллиптической. Окраска может варьировать от светло-зеленой до темно-зеленой. Причем, светло-зеленая окраска характерна для "ксерофитов", а темно-зеленая - для "гигрофитов". Растения с явно опушенными листьями в популяциях культурного клевера наблюдаются в количестве от 5 до 15 %, дикого - до 50 % и более. Прилистники тройчатого листа клевера пленчатые с зелеными или фиолетовыми жилками, наверху сужены в острие с малозаметной кисточкой волосков.

Соцветие Клевера лугового - головка диаметром до 2,5-3 см, которая окружена расширенными прилистниками из двух сидячих листочков. Число цветков в головке в сильной степени зависит от типа клевера, способа 11

посева, погодных условии и возраста растений. В среднем одна головка клевера имеет от 60 до 120 цветков. У позднеспелого клевера первого года использования в соцветии может быть от 90 до 120 цветков, второго года - от 60 до 90 цветков. У раннеспелого клевера соответственно в первый год от 80 до 100 и во второй год - от 60 до 100 (Акманаев, 2018).

---

Заключение

Функциональные напитки сочетают в себе не только высокие потребительские свойства (утоляют жажду, обладают приятным вкусом и ароматом, в большинстве случаев отличаются пониженной аллергенностью (органические биопродукты), но и оказывают также дополнительное положительное воздействие на здоровье. Кроме того напитки являются оптимальным продуктом для создания новых видов функционального питания, поскольку введение в них функциональных ингредиентов не представляет большой технологической сложности.

Клевер луговой содержат гликозиды трифолин и изотрифолин, дубильные вещества, эфирные и жирные масла, органические кислоты, в том числе салициловую, каротин, витамины B1, В2, С, Е, К.

Красный клевер обладает противовоспалительными и антисептическими свойствами, что значительно расширяет область его применения. Он полезен при заболеваниях желудочно-кишечного тракта (подагре, болезных желчного пузыря, печени, кишечника), вирусных и бактериальных заболеваниях лор- органов (ангине, тонзиллите, острой респираторной инфекции), при гриппе, простуде, ревматоидном артрите.

Регулярное потребление флавоноидов приводит к достоверному снижению риска развития сердечно-сосудистых заболеваний. Их высокая биологическая активность обусловлена наличием антиоксидантных свойств.

Установлена также важная роль флавоноидов в регуляции активности ферментов метаболизма ксенобиотиков.

В связи с этим на базе лаборатории производства и оценки качества биотехнологической продукции БГПУ им. М. Акмуллы были разработана рецептура и технология приготовления напитка функционального назначения «Трилистник» на основе соцветий Клевера лугового.

Проведены органолептические, физико-химические и микробиологические исследования напитка функционального назначения «Трилистник», показавшего его соответствие нормативным требованиям, предъявляемым к безалкогольным напиткам и разработаны технические условия на безалкогольный напиток «Трилистник» с целью его массовой реализации для потребителя.

---

Список литературы

1. Авдеева, М.М. Особенности биологии цветения и плодобразования Клевера красного : автореферат дис. . кандитата сельскохозяйственных наук / М.М. Авдеева. - Алма-Ата: Всесоюзный научно-исследовательский институт кормов им. В.Р. Вильямса, 1970 .— 38 с.

2. Агеева, Э.Э. Исследование антирадикальных и антиоксидантных свойств экстрактов Клевера лугового / Э.Э. Агеева, В.А. Артемьева, Т.А. Ямашев, О.А. Решетник // Пищевые инновации и биотехнологии: материалы IV Международной научной конференции. - 2016. - С. 13-15.

3. Агеева, Э.Э. Исследование антиоксидантных и антирадикальных свойств экстрактов травы Клевера лугового (Trifolium pratense) / Э.Э. Агеева, Т.А. Ямашев, О.А. Решетник // Вестник Технологического университета. - 2016. - Т. 19: № 16. - С. 86-88.

4. Акманаев, Э.Д. Формирование урожайности одноукосного и двуукосного Клевера лугового в зависимости от агрометеорологических условий / Э.Д. Акманаев // Пермский аграрный вестник. - 2018. - № 3 (23). - С. 30-34.

5. Андреева, В.Ю. Сравнительное исследование фенольных соединений видов рода клевер (Trifolium L.) флоры Сибири / В.Ю. Андреева, Г.И. Калинкина, Т.В. Полуэктова, В.А. Гуляева // Химия растительного сырья. - 2018. - № 1. - С. 97-104.

6. Андреева, В.Ю. Методика определения изофлавоноидов в траве Клевера лугового / В.Ю. Андреева, Г.И. Калинкина, Н.Э. Коломиец, Т.В. Полуэктова, Н.В. Исайкина // Фармация. - 2012. - № 8. - С. 5-7.

7. Ахмедов Р.Б. Одолень-трава / Р.Б. Ахмедов. - Уфа: Китап, 1999. - 432 с.

8. Баймиев, Х.М. Влияние норм, способов посева и покровных культур на семенную и кормовую продуктивность Клевера лугового в условиях Северной лесостепи Республики Башкортостан : автореферат дис. кандидата сельскохозяйственных наук : 06.01.09 / Х.М. Баймиев; Башкир. гос. аграр. ун-т. - Уфа. - 23 с.

9. Беляева, В.А. Влияние физико-химических факторов на повышение биоресурсного потенциала Клевера лугового : автореферат дис. . на соискание ученой степени кандидата биологических наук / В.А. Беляева ; Горский государственный аграрный университет. - Владикавказ, 2012. - 21 с.

10. Борисова, Е.Е. Роль Клевера лугового в экологизации и биологизации земледелия / Е.Е. Борисова // Символ науки: международный научный журнал. - 2016. - № 4 (16). - С. 56-61.

11. Брандорф, А.З. Изучение факторов, определяющих посещение насекомыми-опылителями Клевера лугового / А.З. Брандорф, И.А. Устюжанин, М.М. Ивойлова // Теоретическая и прикладная экология. - 2011. - № 3. - С. 94-96.

12. Гасанов, Азберали Гидаят оглы Эффективность приемов повышения урожайности, продуктивной продолжительности жизни и почвоулучшающей способности клевера в условиях Центрального Черноземья : автореферат дис кандидата сельскохозяйственных наук :

06.01.01 / Азберали Гидаят оглы Гасанов; Всерос. науч.-исслед. ин-т земледелия и защиты почв от эрозии. - Курск, 2005. - 18 с.

13. Голубев, А.Н. Разработка таблеток на основе фитосубстанции Клевера лугового травы с применением методов планирования эксперимента и инструментов QBD / А.Н. Голубев, Т.Ш. Нгуен, В.В. Сорокин, И.Е. Каухова // Разработка и регистрация лекарственных средств. - 2020. -

Т. 9: №3. - С. 51-58.

14. Горбкова, Е.В. Клевер с древнейших времен и до наших дней / Е.В. Горбкова // Научная мысль. - 2016. - № 2. - С. 19-21.

15. Грипась, М.Н. Комплексная оценка перспективных сортов Клевера лугового / М.Н. Грипась, Е.Г. Арзамасова, Е.В. Попова // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. - 2018. - №5 (66). - С. 51-58.

16. Дикорастущие лекарственные растения Башкирии / Под ред. Е.В. Кучерова. - Уфа, 1975. - 306 с.

17. Дмитриева, А.И. Разработка схемы получения и анализа фракций образцов Клевера лугового (Trifolium pratense) / А.И. Дмитриева, В.Ф. Долганюк, И.С. Милентьева // Пищевые инновации и биотехнологии : сборник тезисов VIII Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых / Под общ. ред. А. Ю. Просекова. - 2020. - С. 231-232.

18. Дренин, А.А. Новый гликозид изофлавона из Trifolium pratense L. / А.А. Дренин, Э.Х. Ботиров, Ю.П. Туров // Химия растительного сырья. - 2010. - № 2. - С. 53-56.

19. Дренин, А.А. Флавоноиды и изофлаваноиды растений рода Trifolium L. Структурное разнообразие и биологическая активность / А.А. Дренин, Э.Х. Ботиров // Химия растительного сырья. - 2017. - №3. - С. 3953.

20. Дренин, А.А. Флавоноиды и изофлавоноиды трех видов растений родов Trifolium L. и Vicia L. : автореферат дис. . кандидата химических наук : 02.00.10 / А.А. Дренин; Ин-т орган. химии Уфим. науч. центр РАН. - Сургут, 2008. - 22 с.

21. Дудченко, Л.Г. Пряноароматические и пряно-вкусовые растения: справочник / Л.Г. Дудченко, А.С. Козьяков, В.В. Кривенко. - Киев: Наукова Думка, 1989. - 304 с.

22. Зайцева, Н.В. Применение экстрактов Клевера лугового в качестве препаратов антистрессового действия / Н.В. Зайцева, А.А. Григорьева // Символ науки: международный научный журнал. - 2015. - № 8. - С. 17-20.

23. Игловиков, В.Г. Клевер белый и его значение в повышении продуктивности кормовых угодий: автореферат дис. . кандидата

сельскохозяйственных наук / В.Г. Игловиков; Московская ордена Ленина сельскохозяйственная академия имени К. А. Тимирязева. - Москва, 1962. - 22 с.

24. Карапетян, М.А. Влияние Клевера лугового (Trifolium pratense) на организм при кислородной недостаточности / М.А. Карапетян, Н.Ю. Адамян // Валеология. - 2016.- №2. - С. 44-48.

25. Кароматов, И.Д. Клевер луговой - применение в медицине: обзор литературы / И.Д. Кароматов, И.У. Абдулхаков // Биология и интегративная медицина. - 2016. - № 5. - С. 95-109.

26. Касаткина, Н.И. Продуктивность сортов Клевера лугового в условиях Среднего Предуралья / Н.И. Касаткина, Ж.С. Нелюбина // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. - 2016. - № 5 (54). - С. 31-36.

27. Колясникова, Н.Л. Морфобиотипы разных сортов Клевера лугового и гибридного / Н.Л. Колясникова, И.Н. Кузьменко // Пермский аграрный вестник. - 2013. - № 1 (1). - С. 33-35.

28. Корж, А.П. Химический состав водорастворимых полисахаридов из травы Клевера лугового (Trifolium pratense L.) / А.П. Корж, А.М. Гурьев, М.В. Белоусов, М.С. Юсубов // Химия растительного сырья. - 2011. - № 2. - С. 47-50.

+ еще 40 источников

---