foodsystFood systemsПищевые системы2618-97712618-7272Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова РАН10.21323/2618-9771-2023-6-2-171-179foodsyst-267Research ArticleСтатьиExamination of the extract from lichen (Cetraria islandica) after an ultrasonic impactИсследование экстракта из лишайника Cetrária islándica после ультразвукового воздействияhttps://orcid.org/0000-0002-7302-106XНициевскаяК. Н.NitsievskayaK. N.

Нициевская Ксения Николаевна — кандидат технических наук, доцент, ведущий научный сотрудник, отдел пищевых систем и биотехнологий

630501, Новосибирская обл., р. п. Краснообск, а/я 463Тел.: +7–913–206–32–34

Kseniya N. Nitsievskaya, Candidate of Technical Sciences, Leading Researcher, Department of Food Systems and Biotechnology

Box 463, Novosibirsk region, 630501, Krasnoobsk, RussiaTel.: +7–913–206–32–34

nitsievskayakn@sfsca.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5157-2004СтанкевичС. В.StankevichS. V.

Станкевич Светлана Владимировна — кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник, отдел пищевых систем и биотехнологий

630501, Новосибирская обл., р. п. Краснообск, а/я 463Тел.: +7–923–134–85–73

Svetlana V. Stankevich, Candidate of Agricultural Sciences, Researcher, Department of Food Systems and Biotechnology

Box 463, Novosibirsk region, 630501, Krasnoobsk, RussiaTel.: +7–923–134–85–73

stankevichsv@sfsca.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4350-085XБородайЕ. В.BorodayE. V.

Бородай Елена Валерьевна — старший научный сотрудник, отдел пищевых систем и биотехнологий

630501, Новосибирская обл., р. п. Краснообск, а/я 463Тел.: +7–953–764–68–82

Elena V. Boroday, Senior Researcher, Department of Food Systems and Biotechnology

Box 463, Novosibirsk region, 630501, Krasnoobsk, RussiaTel.: +7–953–764–68–82

borodayev@sfsca.ruСибирский федеральный научный центр агробиотехнологий РАНРоссияSiberian Federal Research Center of Agrobiotechnologies Russian Academy of SciencesRussian Federation20231307202362171179Copyright © Nitsievskaya K.N., Stankevich S.V., Boroday E.V., 20232023Нициевская К.Н., Станкевич С.В., Бородай Е.В.Nitsievskaya K.N., Stankevich S.V., Boroday E.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.fsjour.com/jour/article/view/267

An integral part of human healthy nutrition is intake of biologically active substances. Extraction is an important stage of isolation of different bioactive substances from plants and effectiveness of their extraction increases with the use of ultrasonic treatment. The aim of this research was to study an effect of different types of aqueous media and treatment methods on Cetraria islandica, including the use of principles of ultrasonic treatment and maceration methods (infusion). The experimental studies consisted in detecting an effect of the active acidity of the aqueous medium (solvent) and method of impact upon extraction on several physicochemical and rheological indicators. The experimental samples of extracts were examined by the following indicators: active acidity and redox potential detected by the ionometric technique; dynamic viscosity and the depth of output of polymeric forms of phenolic substances determined by measuring the optical density and transmission coefficient. Mathematical processing of data using the regression analysis was carried out. The results are presented as graphs, tables and regression equations. It has been established that transfer of substances from Cetraria islandica to its extracts had high results at pH = 7.0 and рН = 9.0 of the solvent. When obtaining extracts by the infusion method, the quantity of polymeric compounds in the transition process was 1.3 times higher than the quantity of monomeric forms of phenolic compounds. The highest value of the dynamic viscosity was revealed in the extract sample obtained by the infusion method in the alkaline medium. The extracts obtained can be used in food system modeling.

Неотъемлемой частью здорового питания является поступление в организм человека биологически активных соединений. Экстракция — важнейший этап выделения из растений различных биоактивных веществ, и эффективность их извлечения повышается в совокупности с ультразвуковой обработкой. Цель данного исследования — изучить влияние различных видов водной среды и способов обработки на цетрарию исландскую, в том числе с использованием принципов ультразвуковой обработки и методом мацерации (настаивание). Экспериментальные исследования заключались в установлении влияния активной кислотности водной среды (растворителя) и метода воздействия при проведении экстракции на ряд физико-химических и реологических показателей. Исследованы опытные образцы экстрактов по следующим показателям: активная кислотность и окислительно-восстановительный потенциал, выявленные с помощью ионометрического метода; динамическая вязкость и глубина выхода полимерных форм фенольных веществ, установленные измерением оптической плотности и коэффициента пропускания. Проведена математическая обработка данных с использованием регрессионного анализа. Результаты представлены в виде графиков, таблиц и уравнений регрессии. Установлено, что переход веществ из цетрарии исландской в экстракты из нее имели высокие результаты при рН = 7,0 и рН = 9,0 растворителя. При получении экстрактов методом настаивания количество полимерных соединений в процессе перехода в 1,3 раза превышало число мономерных форм фенольных соединений. Наибольшее значение по исследуемому показателю «динамическая вязкость» было выявлено в образце экстракта, полученном методом настаивания в щелочной среде. Выделенные экстракты могут быть применены при моделировании пищевых систем.

цетрария исландскаяокислительновосстановительный потенциалвязкостьоптическая плотностьактивная кислотностьCetraria islandicaredox potentialviscosityoptical densityactive acidityReferencesFreysdottir, J., Omarsdotti, S., Ingolfsdottir, K., Vikingsson, A., Olafsdottir, E. S. (2008). In vitro and in vivo immunomodulating effects of traditionally prepared extract and purified compounds from Cetraria islandica. International Immunopharmacology, 8(3), 423–430. https://doi.org/10.1016/j.intimp.2007.11.007Freysdottir, J., Omarsdotti, S., Ingolfsdottir, K., Vikingsson, A., Olafsdottir, E. S. (2008). In vitro and in vivo immunomodulating effects of traditionally prepared extract and purified compounds from Cetraria islandica. International Immunopharmacology, 8(3), 423–430. https://doi.org/10.1016/j.intimp.2007.11.007Ingolfsdottir, K., Jurcic, K., Fischer, B., Wagner, H. (1994). Immunologically active polysaccharide from Cetraria islandica. Planta Medica, 60(6), 527–531. https://doi.org/10.1055/s-2006–959564Ingolfsdottir, K., Jurcic, K., Fischer, B., Wagner, H. (1994). Immunologically active polysaccharide from Cetraria islandica. Planta Medica, 60(6), 527–531. https://doi.org/10.1055/s‑2006–959564Shrestha, G., Clair, L. L. St., O’Neill, K. L. (2015). The immunostimulating role of lichen polysaccharides: A review. Phytotherapy Research, 29(3), 317–322. https://doi.org/10.1002/ptr.5251Shrestha, G., Clair, L. L. St., O’Neill, K. L. (2015). The immunostimulating role of lichen polysaccharides: A review. Phytotherapy Research, 29(3), 317–322. https://doi.org/10.1002/ptr.5251Абрамов, В. О., Баязитов, В. М., Камлер, А. В., Федулов, И. С., Никонов, Р. В., Симоненко, С. В. и др. (2022). Исследование влияния ультразвука на процесс экстракции полифенолов из виноградных косточек. Пищевая промышленность, 11, 88–92. https://doi.org/10.52653/PPI.2022.11.11.020Abramov, V. O., Bayazitov, V. M., Kamler, A. V., Fedulov, I. S., Nikonov, R. V., Simonenko, S. V. et al. (2022). Study of the influence of ultrasound on the process of extraction of polyphenols from grape seeds. Food Industry, 11, 88–92. https://doi.org/10.52653/PPI.2022.11.11.020 (In Russian)Даудова, Т. Н., Исригова, Т. А., Даудова, Л. А., Омарова, М. М. (2021). Интенсификация экстракции антоциановых красителей ультразвуковой обработкой дикорастущих плодов. Проблемы развития АПК региона, 1(45), 160–163. https://doi.org/10.52671/20790996_2021_1_160Daudova, T. N., Isrigova, T. A., Daudova, L. A., Omarova, M. M. (2021). Intensification of anthocyanin dye extraction by ultrasonic treatment of wild fruit. Development Problems of Regional Agro-Industrial Complex, 1(45), 160–163. https://doi.org/10.52671/20790996_2021_1_160 (In Russian)Дьякова, Н. А., Костылева, А. А. (2022). Ультразвуковая экстракция: применение и перспективы в технологии фитопрепаратов (обзор). Традиционная медицина, 1(67), 11–19. https://doi.org/10.54296/18186173_2022_1_11Dyakova, N. A., Kostyleva, A. A. (2022). Ultrasonic extraction: Application and perspectives in phytopreparations technology (Overview). Traditional Medicine, 1(67), 11–19. https://doi.org/10.54296/18186173_2022_1_11 (In Russian)Зибарева, Л. Н., Филоненко, Е. С. (2018). Влияние ультразвукового воздействия на экстракцию биологически активных соединений растений семейства Caryophyllaceae. Химия растительного сырья, 2, 145–151. https://doi.org/10.14258/jcprm.2018023703Zibareva, L. N., Filonenko, E. S. (2018). The influence of ultrasonic treatment on the extraction of biologically active compounds of plants of the family Caryophyllaceae. Chemistry of Plant Raw Materials, 2, 145–151. https://doi.org/10.14258/jcprm.2018023703 (In Russian)Bhargava, N., Mor, R. S., Kumar, K., Sharanagat, V. S. (2021). Advances in application of ultrasound in food processing: A review. Ultrasonics Sonochemistry, 70, Article 105293. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2020.105293Bhargava, N., Mor, R. S., Kumar, K., Sharanagat, V.S. (2021). Advances in application of ultrasound in food processing: A review. Ultrasonics Sonochemistry, 70, Article 105293. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2020.105293Castañeda-Valbuena, D., Ayora-Talavera, T., Luján-Hidalgo, C., Álvarez-Gutiérrez, P., Martínez-Galero, N., Rocío Meza-Gordillo, R. (2021). Ultrasound extraction conditions effect on antioxidant capacity of mango by-product extracts. Food and Bioproducts Processing, 127, 212–224. https://doi.org/10.1016/j.fbp.2021.03.002Castañeda-Valbuena, D., Ayora-Talavera, T., Luján-Hidalgo, C., Álvarez- Gutiérrez, P., Martínez-Galero, N., Rocío Meza-Gordillo, R. (2021). Ultrasound extraction conditions effect on antioxidant capacity of mango by-product extracts. Food and Bioproducts Processing, 127, 212–224. https://doi.org/10.1016/j.fbp.2021.03.002Gallo, M., Ferrara, L., Naviglio, D. (2018). Application of ultrasound in food science and technology: A perspective. Foods, 7(10), Article 164. https://doi.org/10.3390/foods7100164Gallo, M., Ferrara, L., Naviglio, D. (2018). Application of ultrasound in food science and technology: A perspective. Foods, 7(10), Article 164. https://doi.org/10.3390/foods7100164Kumar, K., Srivastav, S., Sharanagat, V. S. (2021). Ultrasound assisted extraction (UAE) of bioactive compounds from fruit and vegetable processing by-products: A review. Ultrasonics Sonochemistry, 70, Article 105325. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2020.105325Kumar, K., Srivastav, S., Sharanagat, V. S. (2021). Ultrasound assisted extraction (UAE) of bioactive compounds from fruit and vegetable processing by-products: A review. Ultrasonics Sonochemistry, 70, Article 105325. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2020.105325Singla, M., Sit, N. (2021). Application of ultrasound in combination with other technologies in food processing: A review. Ultrasonics Sonochemistry, 73, Article 105506. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2021.105506Singla, M., Sit, N. (2021). Application of ultrasound in combination with other technologies in food processing: A review. Ultrasonics Sonochemistry, 73, Article 105506. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2021.105506Самылина, И. А., Сорокина, А. А., Молчан, Н. В., Рудакова, И. П. (2012). Коэффициенты водопоглощения и набухания лекарственного растительного сырья. Фармация, 4, 3–5.Samylina, I. A., Sorokina, A. A., Molchan, N. V., Rudakova, I. P. (2012). Water absorption and swelling coefficients in raw medicinal plant material. Farmatsiya, 4, 3–5. (In Russian)Kryuchkov, F. A., Ivannikova, L. B (1999). Hydroxypropylated polysaccharides: application in gel extraction. Polymer Science, Series A, 41(9), 948–953.Kryuchkov, F. A., Ivannikova, L. B (1999). Hydroxypropylated polysaccharides: application in gel extraction. Polymer Science, Series A, 41(9), 948–953.Дроздов, Р. А., Кожухова, М. А., Борисова, М. М., Дроздова, Т. А. (2019). Функциональные свойства пищевых волокон, полученных из продуктов переработки овощей. Научные труды Кубанского государственного технологического университета, S9, 50–61.Drozdov, R. A., Kozhukhova, M. A., Borisova, M. M., Drozdova, T. A. (2019). Functional properties of dietary fibers derived from vegetable processing products. Scientific Works of the Kuban State Technological University, S9, 50–61. (In Russian)Зипаев, Д. В., Кожухов, А. Н., Тулина, А. А. (2020). Разработка технологии производства охмеленного лимонада. Вестник Международной академии холода, 1, 97–102. https://doi.org/10.17586/1606–4313–2020–19–1–97–102Zipaev, D. V., Kozhukhov, A. N., Tulina, A. A. (2020). Hopped lemonade production technology. Journal of International Academy of Refrigeration, 1, 97–102. https://doi.org/10.17586/1606–4313–2020–19–1–97–102 (In Russian)Колдаев, В. М. (2015). Спектрофотометрические показатели извлечений из ревеня. Тихоокеанский медицинский журнал, 2(60), 52–54.Koldaev, V. M. (2015). The spectrophotometric values of extracts from rhubarb. Pacific Medical Journal, 2(60), 52–54. (In Russian)Гусев, В. П., Струкова, В. Е., Христюк, В. Т., Таланян, О. Р. (2011). Безалкогольные напитки специального назначения, обогащенные растительными биологически активными веществами. Известия высших учебных заведений. Пищевая технология, 4, 59–62.Gusev, V. P., Strukova, V. E., Khristyuk, V. T., Talanyan, O. R. (2011). Soft drinks special purpose rich in vegetable biologically active substances. Izvestiya Vuzov. Food Technology, 4, 59–62. (In Russian)Чуб, О. П. (2021). Функциональные десертные блюда: повышение качества и безопасности, применение нетрадиционного и вторичного растительного сырья. The Scientific Heritage, 58–1(58), 68–75. https://doi.org/10.24412/9215–0365–2021–58–1–68–75Chub, O. P. (2021). Functional dessert dishes: Ensuring the safety and quality by use of untraditional and secondary plant raw materials. The Scientific Heritage, 58–1(58), 68–75. https://doi.org/10.24412/9215–0365–2021–58–1–68–75 (In Russian)Штерман, С. В. (2012). Анализ кислотно-основных взаимодействий при разработке составов быстрорастворимых (шипучих) продуктов. Пищевая промышленность, 9, 70–74.Shterman, S. V. (2012). Analysis of acid-basic interactions in formulations of instant (effervescent) products. Food Industry, 9, 70–74. (In Russian)Разумовская, Р. Г., Кассамединов, А. И., Тхи Хуе Као, Ван Хынг Нгуен, Збродова, О. В. (2011). Применение ЭХА-растворов в биотехнологии продуктов из рыбного и растительного сырья. Вестник Астраханского государственного технического университета, 1(51), 28–33.Razumovskaya, R. G., Kassamedinov, A. I., Thi Khue Kao, Wang Hing Nguyen, Zbrodova, O. V. (2011). Application of ECA‑solutions in biotechnology of products made from fish and plant raw material. Vestnik of Astrakhan State Technical University, 1(51), 28–33. (In Russian)Бакин, И. А., Мустафина, А. С., Лунин, П. Н. (2015). Совершенствование технологии экстрагирования ягодного сырья с использованием ультразвуковой обработки. Вестник КрасГАУ, 12(111), 91–96.Bakin, I. A., Mustafina, A. S., Lunin, P. N. (2015). Improvement of technology of berry raw materials extracting with use of processing by ultrasound. Bulletin of KSAU, 12, 91–96. (In Russian)Патракова, И. С., Гуринович, Г. В., Мышалова, О. М., Серегин, С. А., Патшина, М. В. (2021). Окислительно-восстановительный потенциал как показатель стабильности мясных систем. Ползуновский вестник, 1, 66–73. https://doi.org/10.25712/ASTU.2072–8921.2021.01.009Patrakova, I. S., Gurinovich, G. V., Myshalova, O. M., Seregin, S. A., Parshina, M. V. (2021). Redox potential as an indicator of stability of meat systems. Polzunovskiy Vestnik, 1, 66–73. https://doi.org/10.25712/ASTU.2072–8921.2021.01.009 (In Russian)Awulachew, M. T. (2021). Food product shelf stability overview of sourdough-risen flatbread. International Journal of Food Science and Technology, 3(3), 1–5. https://doi.org/10.47363/JFTNS/2021(3)123Awulachew, M. T. (2021). Food product shelf stability overview of sourdough- risen flatbread. International. Journal of Food Science and Technology, 3(3), 1–5. https://doi.org/10.47363/JFTNS/2021(3)123

The authors declare that there are no conflicts of interest present.