Пить или не пить соки в пакетах: вечный вопрос помогут решить ученые МГУ

Малина, облепиха и советские трехлитровые банки

Первые письменные сведения о соках принадлежат древнегреческим писателям. Греки и римляне запасали фруктовые и ягодные соки в качестве лекарств при некоторых болезнях. Самым популярным был малиновый сок, он считался наиболее полезным. Это был единственный доступный в те времена сок, содержащий минеральные соли (железо, калий, медь), пектин (до 0,9%), клетчатку (4-6%), а также витамины С, В, В2, РР, фолиевую кислоту и каротин.

Читайте также из рубрики Наука: Культ мяса: ученые Университета ИТМО вырастят культивированное мясо

Собранные ягоды и фрукты в древности перетирали с сахаром, продлевая, таким образом, срок жизни полезных для организма веществ на несколько месяцев. Подобными секретами владели в Древнем Китае и на Руси. Наши предки, например, особо ценили ягоды облепихи. В диком виде она произрастала в долинах и проймах рек на юге европейской части России, в Западной и восточной Сибири, на Кавказе и в Средней Азии. В Сибири, кстати, облепиху называли «сибирский ананас» из-за уникальности и высокой пищевой ценности. Для того, чтобы наслаждаться таким соком как можно дольше, его кипятили и добавляли мед, а затем использовали для профилактики гиповитаминоза – болезненного состояния, которое возникает при недостаточном поступлении витаминов в организм.

В Советском Союзе производилось более 550 млн литров различных соков в год. В основном это были яблочный и томатных нектары и соки, разлитые в стеклянные банки емкостью один и три литра. При этом производители использовали технологию пастеризации – горячего розлива. Сок единожды нагревали от 60 до 80 градусов в течение примерно 60 минут, чтобы обеззаразить продукт и продлить срок его хранения. Стеклянную тару в 1992 году заменила импортная картонная асептическая упаковка.

99 лет жизни на овощах, фруктах и соках

Пионером в области овощного сока и здорового питания был шотландско-американский бизнесмен Норман Уордхо Уокер. Он пропагандировал питье свежевыжатых овощных и фруктовых соков для поддержания и восстановления здоровья.

Ценность овощных соков бизнесмен обнаружил, будучи совсем юным, пока восстанавливался от травмы в крестьянском доме во французской провинции. Наблюдая за женщиной, которая чистила морковь, он заметил влажность на нижней стороне кожицы этой моркови. Любопытный Норман решил попробовать размолоть ее и случайно получил свою первую чашку морковного сока.

Переехав в 1920 году из хмурой Англии в солнечную Калифорнию, Уокер открыл первый сок-бар вместе со своим товарищем-врачом. Они предлагали сервис доставки сока на дом. К 30-му году прошлого века предприниматель разработал дюжину формул свежих соков. Уокер полагал, что именно этот напиток – ключ к здоровью, ведь, по его мнению, именно фруктовые соки очищали толстую кишку от шлаков и токсинов.

Позже Уокер разработал собственную соковыжималку Norwalk, которая состояла из двух частей – дробилки для медленного размалывания плодов и пресса для выжимания соков. Когда департамент здоровья США запретил продажу свежевыжатых не пастеризованных соков, какими и торговал Уокер, он не растерялся и начал распространять соковыжималку собственного производства.

Уокер всю жизнь соблюдал диету, состоящую только из свежих овощей, фруктов и соков из них. Различные источники утверждают, что он достиг феноменального возраста от 109 до 119 лет, по официальным данным Норман Уокер умер в возрасте 99 лет во сне.

Фото: Instagram / @mynewroots

Страшные тайны создания соков

Изобретение шведом Эриком Валленбергом асептической картонной упаковки Тетра Пак в 1944 году позволило не только расширить ассортимент соков, но и разработать новые технологии их производства, так как доставка и хранение продукта в такой упаковке значительно упрощались. При асептической обработке продукт и упаковка стерилизуются по отдельности, после чего упаковка наполняется продуктом и запечатывается в стерильных условиях. Когда асептическую упаковку наполняют ультрапастеризованным содержимым (соком, например), она может храниться без охлаждения до года.

Как устроена такая упаковка? Внутренний слой – это полиэтилен, который обеспечивает герметичность упаковки. Следующий слой – это соединительный слой полиэтилена, который является связующим и обеспечивает дополнительную герметичность. Алюминиевая фольга составляет в среднем около 5% веса упаковки и защищает продукт от воздуха, света и посторонних запахов. Картон обеспечивает прочность и форму упаковки, составляя в среднем 2/3 от ее общего веса. Внешний слой полиэтилена защищает упаковку от проникновения влаги.

В итоге в современном мире существует три вида соков:

– Свежевыжатый сок. Не предназначен для хранения – употребить его нужно сразу.

– Сок прямого отжима. Проходит пастеризацию, а затем разливается либо в асептические пакеты, либо в стеклянную тару. Его можно купить только в сезон созревания овощей и фруктов. Например, время томатов – с августа по октябрь. В январе он уже будет продаваться как восстановленный.

– Восстановленный сок. Производится из концентрированного сока и питьевой воды. Поступает в продажу в той самой асептической упаковке. Процесс производства сложнее остальных способов. Из свежеотжатого сока удаляют часть воды по технологии выпаривания и получают концентрированный сок. Внешне он напоминает густую вязкую жидкость, по консистенции похожую на жидкий мёд или фруктовое пюре. Его делают для того, чтобы просто перевозить на дальние расстояния, по-другому сок не сохранить.

Читайте также из рубрики Наука: Хьюстон, проблемы больше нет: российские ученые нашли способ переработать углекислый газ на МКС в воду

Концентрированный сок бывает двух видов в зависимости от исходного сырья: более густой (пюре) и более жидкий (сок). Чтобы перевезти пюре, его упаковывают, замораживают и поддерживают при перевозке низкую температуру; сок упаковывают и не замораживают, а только помещают в камеру с прохладной температурой. Что касается выпаренной воды, то ее используют на дальнейших этапах: сначала в момент выпаривания из нее получают ароматические вещества, которые охлаждают, из-за чего они снова становятся водой, упаковывают и перевозят вместе с концентратом. На следующем производстве, уже в момент разбавления сока водой, их возвращают обратно.

Российское законодательство делит соки на пять видов. Среди них все вышеперечисленные, а также концентрированный и диффузные соки. Для изготовления соков диффузным методом из свежих фруктов и овощей извлекаются экстрактивные вещества, то есть химические соединения, выделяемые из пищи при варке в воде. Затем полученную жидкость могут концентрировать и восстановить. Кроме этого, соки делят на осветленные и неосветленные (например, с мякотью). Осветленные соки не такие питательные, как соки с мякотью, зато именно в них содержится большое количество витамина С.

Фото: Instagram / @zdraste.coffeebar

Как расшифровать надписи на этикетках

Пакетированные соки в процессе переработки теряют большую часть витамина С, который является основным достоинством свежевыжатого сока. Остается фруктовый сахар и кислота. В итоге польза от сока остается такая же, как от обычного лимонада. Но не стоит делать поспешных выводов. В выборе сока главное – внимательно читать этикетку. Надпись «натуральный сок» должна гарантировать, что в напитке нет никаких синтетических веществ и даже сахара. Где-то поблизости обязательна надпись «прямой отжим» или «восстановленный». Если указано, что это «100% сок», то при восстановлении была соблюдена пропорция концентрата и воды абсолютно идентичная свежевыжатому соку. Доверять этому не стоит, лучше не полениться и взглянуть на состав – в идеале там должен быть только сахар и сок.

Если на упаковке написано «нектар», нужно понимать, что предъявлять к этому напитку такие же требования, как к натуральному соку, глупо. Потому что производится нектар следующим образом: после отжима некоторых ягод и фруктов – например, слив, вишен, персиков, абрикосов, бананов, смородины – получают либо слишком терпкий кисло-сладкий сок, либо пюре. Чтобы преобразовать эту массу в сок, который можно пить, ее разбавляют другими соками, например, яблочным, либо разводят ее с водой. Такой напиток содержит около 25-50% натурального сока. К сожалению, надпись, которая свидетельствует о принадлежности напитка к нектарам, иногда сложно увидеть даже под увеличительным стеклом.

Читайте также из рубрики Наука: Новосибирские ученые предложили способ избавления от свалок

В составе нектара может присутствовать сахар, мед и лимонная кислота, но не должно быть консервантов. Иначе это станет морсом или сокосодержащим напитком. Морсы получаются в результате разбавления ягодного сока водой. Причем сока должно быть не меньше 15%. Также стандарт качества допускает добавление искусственных добавок в целях улучшения вкуса. Сокосодержащие напитки сохраняют в себе от 10 до 40% (высокая цифра – большая редкость) натурального сока. Помимо сахара и лимонной кислоты, в них есть искусственные ароматизаторы, стабилизаторы, красители и другие достижения химической промышленности. В таких соках нет даже намека на витамины – напиток подойдет исключительно для утоления жажды.

Однако даже соответствие таким стандартам не под силу некоторым производителям. Фальсификация соков – огромная проблема во всем мире. Уровень фальсификаций составляет от 20 до 40% в зависимости от наименования продукции. Распространенными способами обмана являются простейшие приемы разбавления, добавления сахара и подкисления органическими кислотами для усиления вкуса.

За вкусовые характеристики фруктовых соков отвечают органические кислоты, которые также влияют на стабильность продукта. Содержание органических кислот в соках может служить маркером их качества при выявлении фальсификации. Так, при анализе апельсинового сока обращают внимание на содержание яблочной кислоты в образце, поскольку недобросовестные производители под видом более дорогого апельсинового сока могут продать его смесь с более дешевым яблочным.

Фото: Instagram / @simplegreensmoothies

На страже качества

В сентябре 2018 года Journal of Chromatography A рассказал о новейшем изобретении российских ученых. Сотрудники химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова создали сорбент, который методом ионной хроматографии позволяет с высокой точностью определять состав фруктовых соков.

Сложность анализа продукта в том, что фруктовые соки могут содержать большое количество компонентов, которые не позволяют точно определить наличие тех или иных из них. Наиболее интенсивно для одновременного определения органических кислот и неорганических анионов (кислотных остатков) в природных объектах пищевая промышленность применяет метод ионной хроматографии.

Ионный хроматограф – это прибор для разделения смеси веществ методом хроматографии. Он состоит из резервуаров для элюента, насосов, крана для ввода пробы, колонок, кондуктометрического детектора и самописца. Хроматография, в свою очередь, основана на распределении веществ между двумя фазами – неподвижной (твердая фаза) и подвижной (жидкая фаза, элюент).

Важный элемент хроматографа – это колонка, заполненная сорбентом. Она представляет собой высокий стеклянный цилиндр, в ней происходит разделение исходной многокомпонентной смеси на ряд смесей, образованных только двумя компонентами, за счет действия сорбента. Сорбент – это либо твердое тело, либо жидкость, которая избирательно поглощает из окружающей растворенные вещества. В результате можно узнать, какой ион и в каком количестве содержался в анализируемой жидкости. Сорбент сначала поглощает ионы из протекающей через него жидкости, а потом отдает их обратно. Разные ионы сорбент удерживает разное время, что и дает возможность их отделения друг от друга.

Фото: Instagram / @mynewroots

При оценке качества продуктов специалисты определяют содержание гликолевой, уксусной, молочной и муравьиной кислот. Процесс усложняется тем, что доступные лабораториям сорбенты не могут удержать кислоты и определить их точную концентрацию. Получается, что такие органические кислоты плохо отделяются друг от друга и для большинства сорбентов не представляют разницы, поэтому сорбенты удерживают их одинаковое время или не удерживают вовсе. Как результат, в аналитических лабораториях, занимающихся контролем качества напитков, помимо ионной хроматографии используют дополнительные методы анализа, а это увеличивает и время, и затраты на анализ пробы. Таким образом, только более качественный сорбент может избавить исследователей от длинной цепи анализов.

Сотрудникам кафедры аналитической химии МГУ удалось синтезировать новый селективный анионообменный сорбент для ионной хроматографии. Впервые в истории он позволил определять полный набор органических кислот и неорганических анионов, присутствующих в соках, всего за один анализ и без привлечения других методов. Вещество подходит для одновременной работы по нескольким ГОСТам.

Читайте также из рубрики Наука: «Радиодозор»: томские ученые разработали прибор для поиска людей под завалами

Синтез сорбента происходил в несколько этапов. Первый этап – это приготовление полимерной основы (полистрол-дивинилбензольной), ее также называют матрицей. Такой синтез занимает около недели. На втором этапе приготовления сорбента на поверхность матрицы «наращивают» анионообменный слой. Авторы предложили вводить в этот слой аминокислоты, за счет чего удалось добиться высокой избирательности метода.

Таким образом, сейчас сорбент представляет собой пористый полимерный материал. Он состоит из переплетенных друг с другом молекул полистирола и дивинилбензола, а также наполнителя, соединяющего их нити и избирательно пропускающего молекулы органических кислот и ионы неорганических веществ. Наполнитель – это набор из нескольких аминокислот: аспарагина, глицина и ряда других веществ, которые несколько раз пропускаются через будущий сорбент и постепенно соединяются с его нитями.

Главной целью исследователей был анализ не только соков, но и различных смесей. Ученые создали сорбент, который по коэффициенту разделения не имеет аналогов в мире и универсален в использовании.