Биохимический состав плодов Vaccinium praestans Lamb. в зависимости от продолжительности хранения при заморозке

Original аrticle

EDN PBKGQX

Biochemical Composition of the Fruits of Vaccinium praestans Lamb.Depending on the Duration of Storage during Freezing

Sergey S. Makarov1

Sergey A. Rodin2

Anton I. Chudetsky3

Candidate of Agricultural Sciences

Yulia S. Cheryatova4

Candidate of Biological Sciences

В настоящее время в мире возрастает спрос на лесные ягодные растения, обладающие высокой пищевой и лекарственной ценностью. Род Vaccinium L., относящийся к семейству Вересковые (Ericaceae), подсемейству Vaccinioidae , насчитывает более 4 тыс. видов. Из них наибольшую ценность в хозяйственном отношении имеют представители рода, естественно произрастающие в Европе, Юго-Восточной и Центральной Африке, Азии, Северной и Центральной Америке. Ягодные растения семейства Ericaceae являются одними из лучших источников биологически активных соединений и представляют большой интерес для диетологов и технологов пищевой промышленности [1, 2]. К основным биологически активным веществам, выявленным у Vaccinium spp., относятся различные антоцианы, флавоноиды, фенольные кислоты, иридоиды, обладающие ярко выраженными антиоксидантными, антимикробными, противовоспалительными свойствами [3–7].

В последнее время внимание ученых к фенольным соединениям возросло, главным образом потому, что они являются эффективными антиоксидантами [8]. Благодаря антиоксидантным свойствам растительные фенольные соединения находят применение не только в пищевой промышленности (ингибирование окисления липидов), но и в физиологии (защита от окислительного стресса) и косметологии [9, 10]. Кроме того, все растения данного рода представляют собой один из богатейших источников дубильных веществ как гидролизуемого, так и конденсированного типа [11].

Одним из представителей рода Vaccinium является красника (Vaccinium praestans Lamb.) – листопадный вегетативно подвижный кустарничек, растение-эндемик, встречающийся на Дальнем Востоке [12, 13]. Плоды V. praestans служат богатым источником микроэлементов и фито-химических соединений, полезных для здоровья, таких как органические кислоты, сахара, витамины, клетчатка и фенольные соединения. Исследованиями установлено, что на органолептические свойства плодов красники влияет различное содержание указанных соединений, а именно – сахаров и органических кислот [14–16]. Ягоды красники содержат витамин С: в зрелых плодах его накапливается до 192 мг%. Плоды также богаты флавоноидами, дубильными и другими биологически активными веществами. В ягодах красники обнаружены органические кислоты, клетчатка, семь незаменимых аминокислот и микроэлементы (медь, кобальт, марганец, цинк и хром). Содержание аминокислот в ягодах красники составляет в среднем около 8,42%. Среди заменимых аминокислот в плодах V. praestans преобладает глутаминовая кислота (19,0% общей суммы аминокислот), аспарагиновая кислота (10,1%) и аргинин (9,1%). Превалирующими незаменимыми аминокислотами ягод V. praestans являются лейцин (7,2%), лизин (5,5%) и валин (5%). Аминокислоты ягод V. praestans обладают ярко выраженным биологическим действием на различные системы органов человека. На сегодняшний день доказана антиоксидантная активность полифенольных соединений красники, важнейшими из которых являются флавоноиды и антоцианы [17, 18]. Красника представляет собой богатейший природный источник антоцианов, которые придают ягодам растения интенсивный красный цвет и обеспечивают их высокие антиоксидантные свойства. Содержание фенольных соединений в надземной части ягодных растений могут определять многие факторы, например: генотип, условия выращивания, скороспелость и условия хранения. Исследования показали, что плоды ягодных растений, выращенных в холодном климате с коротким вегетационным периодом, характеризуются более высоким содержанием фенольных соединений, чем произрастающие в умеренном климате. Установлено, что вегетационный период в условиях теплой солнечной погоды способствует большему накоплению аскорбиновой кислоты, а обильные осадки и облачная погода благоприятствуют синтезу антоцианов в плодах V. praestans [19].

На сегодняшний день на рынке представлено множество пищевых продуктов с добавлением ягод представителей рода Vaccinium, что подтверждает их питательные и лечебные свойства, а также высокий антиоксидантный потенциал [10]. Наблюдается рост потребления не только свежих ягод V. praestans, но и переработанных. Переработка ягод красники в основном заключается в приготовлении сока и замораживании [20]. Однако обработанные продукты хранятся в течение длительного времени, а фитохимические вещества подвержены разложению во время хранения [21]. Свежие ягоды являются скоропортящимися из-за высокого содержания воды, поэтому для сохранения продукции необходима эффективная технология их консервации. Консервация замораживанием – один из наиболее популярных методов сохранения вкуса и пищевой ценности ягод, позволяющий сохранять первоначальные свойства свежесобранных ягод. В этом вопросе также очень важен подбор температуры и скорости замораживания, которая поможет максимально сохранить плоды и их органолептические характеристики [22, 23]. При замерзании большая часть воды превращается в лёд, что значительно снижает микробную и ферментативную активность. Окисление и дыхание также существенно ослабляются низкими температурами, однако замораживание почти всегда обусловливает физические и химические изменения в продуктах питания из-за образования льда и последующей потери качества. Физические изменения в замороженных ягодах часто вызывают вытеснение воды из клеток, механические повреждения и растрескивание плодов при замораживании [24]. Поэтому немаловажным вопросом является изучение биохимических изменений в ягодах, связанных с качеством плодов после замораживания, а также продолжительностью их хранения.

В отечественной и зарубежной научной литературе отсутствуют сведения о хранении замороженных плодов красники, а также динамике биохимических показателей ягод в процессе хранения. Поэтому детальные сведения о компонентном составе плодов красники необходимы для поиска оптимального метода их переработки и хранения. Более того, знания о влиянии обработки на качество продуктов из ягод красники могут быть использованы для прогнозирования на молекулярном уровне изменения структуры термолабильных соединений. Принимая во внимание, что ягоды красники подвергаются переработке, применение методов послеуборочной обработки, позволяющих максимально сохранить весь спектр их питательных и биологически активных веществ, представляется важным фактором не только для потребителей, но и для сохранения продовольственной безопасности страны в целом [25].

Цель исследований – определить содержание питательных и биологически активных веществ в ягодах V. praestans в процессе хранения замороженной продукции.

Объекты и методы исследований

Исследования проводили в 2022–2024 гг. В качестве объектов исследования изучали ягоды красники V. praestans наиболее продуктивных форм, отобранных в местах естественного произрастания – Сахалинская (Корсаковский район Сахалинской обл.), Итурупская (Курильский район Сахалинской обл.), Хабаровская (Хабаровский край), а также созданных на их основе перспективных гибридных форм – 129634 и 235261 – кандидатов в сорта. Растения выращивали на сортоиспытательном участке в условиях Костромского района Костромской обл. (рис. 1). Для данных форм изучали морфологические признаки и урожайность [26].

Собранные ягоды хранили в морозильных камерах при температуре -18…-23 °С. Исходя из того что большое значение при определении пригодности плодов для замораживания имеет генотип растения и продолжительность хранения замороженного сырья, исследовали сохранность нутриентного состава ягод V. praestans в зависимости от различных сроков хранения замороженных плодов – 90, 180, 270, 360, 450, 540 сут. Определение биохимического состава свежесобранных (рис. 2а) и замороженных (рис. 2б) ягод проводили в соответствии с общепринятыми методиками [27]. При этом

Рис. 1. Общий вид плодоносящих растений V. praestans на сортоиспытательном участке

а

Рис. 2. Ягоды V. praestans : а – свежесобранные; б – после заморозки

б

учитывали: сумму сахаров (по методу Бертрана, ГОСТ 8756.13–87), общую кислотность (массовую доля титруемых кислот – титрованием водной вытяжки 0,1N раствором щелочи с последующим пересчетом на яблочную кислоту по

ГОСТ 25555.0–82), массовую долю растворимых сухих веществ (рефрактометрическим методом по ГОСТ 28562–90), массовую долю витамина C (йодометрическим методом – по Б.П. Плешкову). Кроме того, определяли содержание макро- (калий, кальций, магний, фосфор) и микроэлементов (бор, железо, йод, марганец, медь) методом зеемановской атомной абсорбции [28] с использованием спектрофотометра Shimadzu AA-7000F/AAC.

Результаты и обсуждение

Результаты исследования по замораживанию плодов показали, что сохранность химического состава ягод изучаемых форм V. praestans зависела как от сортовых признаков, так и от продолжительности хранения замороженного сырья. На начало периода хранения наиболее высокие массовые концентрации сахаров (25,0%) и аскорбиновой кислоты (125,1 мг%) были зафиксированы в ягодах V. praestans гибридной формы 129634 (табл. 1). Содержание титруемых кислот в плодах исследуемых форм V. praestans в начале периода хранения варьировало от 5,3% (форма Сахалинская через) до 7,4% (гибридная форма 129634). Понижение концентрации сахаров за весь период наблюдения за замороженными ягодами V. praestans было весьма незначительным. Наибольшая потеря сахаров в конце срока хранения отмечена у гибридной формы 129634 (с 25,0 до 22,7%). Эксперимент показал, что наилучшей способностью к накоплению сухих веществ отличались ягоды V. praestans гибридной формы 235261 (22,3%). Содержание сухого вещества в плодах снизилось незначительно (на 0,3–0,5%).

В исследованных образцах ягод при всех вариантах продолжительности хранения наблюдалось постепенное уменьшение содержания витамина С (см. табл. 1). Наибольшие потери витамина С в ягодах V. praestans всех образцов были отмечены на 540-е сутки хранения. К этому времени содержание витамина С в ягодах гибридной формы 129634 снизилось на 60% от первоначального содержания, у гибридной формы 235261 – на 49,4%, у формы Сахалинская – на 78%, у формы Итурупская – на 67%, у формы Хабаровская – примерно на 52%. Таким образом, наилучшая сохранность витамина С в конце периода хранения ягод была отмечена у V. praestans гибридной формы 235261 и формы Хабаровская, а наихудшая – у формы Итурупская.

Следует отметить, что потери аскорбиновой кислоты в замороженных ягодах V. praestans всех исследуемых образцов пропорциональны длительности их хранения. При этом значительное снижение содержания витамина С в ягодах было зафиксировано на 360-е сутки хранения. Витамин С чрезвычайно лабилен, поэтому его сохранность при быстром замораживании и последующем хранении в таком состоянии может служить тест-показателем качества замороженных ягод красники, т. е. индикатором, характеризующим щадящий эффект технологической обработки продукта. Известно, что самой большой проблемой при производстве замороженных ягод является максимальное сохранение витаминов, в том числе витамина С. Можно предположить, что основной причиной снижения содержания аскорбиновой кислоты в замороженных ягодах V. praestans стало нарушение течения ферментативных окислительно-восстановительных реакций. Так, при шоковом замораживании ягод очень многие ферменты, присутствующие в них, деструктурируются, что приводит к потере многих нутриентов.

Определение содержания микро- и макроэлементов в составе плодов всех исследуемых форм растений V. praestans в зависимости от продолжительности срока хранения в замороженном состоянии показало высокую сохранность их химического состава (табл. 2). Содержание таких макроэлементов, как кальций, калий, магний и фосфор, во всех образцах замороженных плодов красники на конец периода их хранения снизилось незначительно (от 0,01 до 0,02 мг/100 г) относительно первоначального количества. Отмечена также высокая сохранность микроэлементов на конец периода замораживания. Количество бора (B), меди (Cu), железа (Fe), йода (I) и марганца (Mn) во всех исследуемых образцах ягод тоже снизилось незначительно (от 0,01 до 0,02 мг/100 г) и не зависело от формы красники.

Таблица 1. Общий химический состав плодов исследуемых растений V. praestans в зависимости от срока хранения при заморозке

Форма	Срок хранения	Показатель
	замороженных плодов, сут	Сахара, %	Общая кислотность, %	Сухое вещество, %	Витамин C, мг/%
Гибридная форма 129634	0	25,0	7,4	12,3	125,1
	90	25,0	7,4	12,3	123,0
	180	25,0	7,4	12,3	119,2
	270	25,0	7,4	12,3	100,4
	360	23,6	7,0	12,1	90,1
	450	22,9	6,9	12,1	75,0
	540	22,7	6,7	11,9	50,2
Гибридная форма 235261	0	11,9	6,8	22,3	119,3
	90	11,9	6,8	22,3	115,1
	180	11,9	6,8	22,3	105,3
	270	11,9	6,8	22,3	98,4
	360	11,7	6,8	22,1	81,6
	450	11,7	6,8	22,0	72,3
	540	11,7	6,6	22,0	60,4
Сахалинская	0	17,0	5,3	10,2	46,5
	90	17,0	5,3	10,2	41,1
	180	17,0	5,3	10,2	35,2
	270	17,0	5,3	10,2	29,4
	360	16,8	5,1	9,8	21,1
	450	16,8	5,1	9,8	17,4
	540	16,8	5,1	9,8	10,2
Итурупская	0	14,3	5,4	9,6	57,2
	90	14,3	5,4	9,6	50,1
	180	14,3	5,4	9,6	47,1
	270	14,3	5,4	9,6	39,0
	360	14,0	5,2	9,2	30,2
	450	14,0	5,2	9,2	25,4
	540	14,0	5,2	9,2	19,1
Хабаровская	0	20,2	6,2	11,4	99,6
	90	20,2	6,2	11,4	90,2
	180	20,2	6,2	11,4	85,6
	270	20,2	6,2	11,4	77,9
	360	20,0	5,9	10,9	69,6
	450	20,0	5,9	10,9	54,3
	540	20,0	5,9	10,9	48,2

Снижение содержания макро- и микроэлементов в ягодах красники всех исследуемых образцов было зафиксировано лишь на 450-е сутки хранения замороженного сырья плодов.

Свежесобранные плоды природных форм V. praestans , выращенных в культуре в условиях Костромской обл., по содержанию сахара, витамина С и общей кислотности

Таблица 2. Содержание микро- и макроэлементов в составе плодов исследуемых растений V. praestans в зависимости от срока хранения при заморозке, мг/100 г

Форма Срок хранения Макроэлементы Микроэлементы замороженных плодов, сут Ca K Mg P B Cu Fe I Mn Гибридная форма 129634 0 0,45 0,92 0,23 0,22 9,32 4,30 240,1 0,11 89,2 90 0,45 0,92 0,23 0,22 9,32 4,30 240,1 0,11 89,2 180 0,45 0,92 0,23 0,22 9,32 4,30 240,1 0,11 89,2 270 0,45 0,92 0,23 0,22 9,32 4,30 240,1 0,11 89,2 360 0,45 0,92 0,23 0,22 9,32 4,30 240,1 0,11 89,2 450 0,44 0,92 0,22 0,20 9,30 4,28 240,1 0,10 89,1 540 0,44 0,91 0,22 0,20 9,30 4,28 240,0 0,10 89,1 Гибридная форма 235261 0 0,45 0,90 0,20 0,23 9,30 4,20 238,2 0,09 86,6 90 0,45 0,90 0,20 0,23 9,30 4,20 238,2 0,09 86,6 180 0,45 0,90 0,20 0,23 9,30 4,20 238,2 0,09 86,6 270 0,45 0,90 0,20 0,23 9,30 4,20 238,2 0,09 86,6 360 0,45 0,90 0,20 0,23 9,30 4,20 238,2 0,09 86,6 450 0,44 0,89 0,20 0,22 9,28 4,18 238,2 0,09 86,5 540 0,44 0,89 0,19 0,22 9,28 4,18 238,0 0,08 86,5 Сахалинская 0 0,31 0,89 0,19 0,15 9,26 3,82 236,4 0,10 85,4 90 0,31 0,89 0,19 0,15 9,26 3,82 236,4 0,10 85,4 180 0,31 0,89 0,19 0,15 9,26 3,82 236,4 0,10 85,4 270 0,31 0,89 0,19 0,15 9,26 3,82 236,4 0,10 85,4 360 0,31 0,89 0,19 0,15 9,26 3,82 236,4 0,10 85,4 450 0,30 0,88 0,17 0,14 9,24 3,81 236,3 0,09 85,3 540 0,30 0,88 0,17 0,14 9,24 3,81 236,2 0,09 85,3 Итурупская 0 0,36 0,98 0,18 0,19 9,19 4,0 234,2 0,11 88,3 90 0,36 0,98 0,18 0,19 9,19 4,0 234,2 0,11 88,3 180 0,36 0,98 0,18 0,19 9,19 4,0 234,2 0,11 88,3 270 0,36 0,98 0,18 0,19 9,19 4,0 234,2 0,11 88,3 360 0,36 0,98 0,18 0,19 9,19 4,0 234,2 0,11 88,3 450 0,34 0,96 0,17 0,18 9,17 3,8 234,1 0,10 88,2 540 0,34 0,96 0,17 0,18 9,17 3,8 234,0 0,10 88,2 Хабаровская 0 0,27 0,83 0,15 0,12 9,01 3,76 217,2 0,06 80,5 90 0,27 0,83 0,15 0,12 9,01 3,76 217,2 0,06 80,5 180 0,27 0,83 0,15 0,12 9,01 3,76 217,2 0,06 80,5 270 0,27 0,83 0,15 0,12 9,01 3,76 217,2 0,06 80,5 360 0,27 0,83 0,15 0,12 9,01 3,76 217,2 0,06 80,5 450 0,25 0,82 0,15 0,11 8,99 3,74 217,2 0,06 80,5 540 0,25 0,82 0,14 0,11 8,99 3,74 217,1 0,05 80,4 практически не отличаются от природных биохимических показателей замороженных форм, произрастающих в естественных услови- ягод V. praestans в наших исследованиях прове-ях на юге о. Сахалин [13]. При этом изучение дено впервые.

Выводы

Таким образом, в результате комплексной оценки качества замороженных плодов исследуемых форм V. praestans установлена достаточно высокая криорезистентность образцов, что позволяет рекомендовать хранение ягодной продукции в течение не более 270 сут. Такой оптимальный срок хранения ягод красники дает возможность максимально сохранить все нутриенты, существенно не снижая при этом пищевую ценность плодов. Полученные экспериментальные данные по оценке микро-и макроэлементного состава ягод V. praestans позволяют рекомендовать замороженные плоды растения в качестве потенциального источника биологически важных микроэлементов для диетического питания.

Работа выполнена при поддержке Минобрнауки России в рамках соглашения о предоставлении гранта в форме субсидий из федерального бюджета на осуществление государственной поддержки создания и развития Научного центра мирового уровня «Агротехнологии будущего»