Формирование критериев отбора сортов смородины черной по биохимическому и технологическому потенциалу для использования в технологии производства желейных продуктов

Приоритетные направления государственной политики в области сбалансированных рационов и правильного потребления пищи нацелены на расширение отечественного производства основных видов продовольственного сырья, отвечающего современным требованиям качества и безопасности; развитие продовольственной базы, усиленной витаминами, биологически активными веществами, незаменимыми компонентами; специализированных продуктов питания детского, диетического, лечебно-профилактического, функционального назначения [1, 2, 7, 11]. Решение поставленных вопросов может быть достигнуто путём разработки, совершенствования и внедрения в сельское хозяйство и пищевую промышленность прогрессивных технологий создания, выращивания, отбора сырья, обладающего ценными биохимическими, технологическими свойствами, и высококачественных продуктов питания на его основе [2, 3–6, 13].

Ягоды смородины черной являются доступным местным растительным источником высоких количеств витамина С, полифеноль-ных соединений, обладающих Р-витаминной активностью, органических кислот, пектинов, минеральных соединений [1, 9, 10]. Благодаря хорошим желирующим свойствам и витаминной ценности эта культура широко используется пищевой, кондитерской промышленностью, общественным питанием в технологии производства конфитюров, джемов, мармеладов, желе. Однако для получения продуктов с прогнозируемо высоким качеством особое значение отводится отбору сортов, оптимально подходящих для данного вида переработки [2, 4–6, 12].

Сортимент смородины черной постоянно обновляется и активно пополняется. Современная целенаправленная селекция кроме улучшения адаптивных признаков, ведется на совершенствование технологичных показателей новых сортов: масса и количество ягод в кисти, одновременность их созревания и легкость отрыва, прочность кожицы, величина съедобной части, выход сока, органолептические качества, а также биохимические свойства сырья. Такая работа требует выделения и систематизации полученных данных для оптимизации совместной работы между сельскохозяйственными предприятиями по выращиванию сырья и пищевыми производствами по его переработке [8, 4–6, 13].

Цель работы – формирование критериев отбора сортов смородины черной по технологическим и биохимическим показателям ягод для использования в технологии производства желейных продуктов с прогнозируемо высоким качеством.

Объекты и методы

В качестве объектов исследования были выбраны ягоды смородины черной сортов Ажурная, Арапка, Искушение, Креолка, Ладушка, Очарование, Орловская серенада (контроль) селекции ФГБНУ «Всероссийский научноисследовательский институт селекции плодовых культур» (ВНИИСПК), а также желе на их основе.

Микроструктурные исследования толщины кожицы ягод выполняли на электронном сканирующем микроскопе JEOL 15М 6390 (Япония), измерение средней массы одной ягоды – путем взвешивания 50 ягод на лабораторных весах типа ВЛКТ-500.

Определение пищевой ценности ягод и желе по показателям: сахара; титруемые кислоты (общая кислотность); активная кислотность (рН); аскорбиновая кислота; Р-активные вещества (антоцианы, лейкоантоцианы, катехины); пектиновые веществ; степень этерификации пектиновых веществ; содержание кальция проводили в соответствии с действующей нормативной документацией.

Органолептическая оценка ягод проводилась по разработанной 5-ти балльной эталонной шкале по показателям: внешний вид, цвет, вкус, запах, консистенция. Изучение прочности студня желе по усилию нагружения проводилось на приборах «Структурометр» согласно стандартной методике «Bloom Strength», а также «Реотест-2» фундаментальным методом ротационной вискозиметрии. Расчет коэффициентов корреляции (r), многофакторный эксперимент для выбора критериев отбора сортов по технологическим и биохимическим показателям и их дальнейшей оптимизации для производства желе выполнялся с применением современных методов анализа, статистической, математической и графической обработкой данных результатов эксперимента с использованием пакета компьютерных программ приложения Excel MS Office и Statistica 6.0.

Результаты и обсуждение

Для формирования критериев отбора сортов с целью использования в технологии желейных продуктов был разработан алгоритм выделения ягод смородины черной для производства продуктов с прогнозируемыми свойствами (рисунок 1).

Сырье raw material

Оценка качества

Quality assessment

Сортообразцы желе Jelly varieties

Рекомендации производству Recommendations for production

Рекомендации производству Recommendations for production

Формирование оценочных критериев отбора сортов Formation of evaluation criteria for the selection of varieties

Обоснование технологического использования ягод в производстве желе Justification of the technological use of berries

Выявление оценочных критериев отбора сортов

Identification of evaluation criteria for the selection of varieties

Выявление корреляций; анализ данных | Identification of correlations; data analysis

Оценка качества

Quality assessment

Выявление корреляций; Identifying correlations; анализ данных data analysis

Рисунок 1. Алгоритм выделения ягод сортов смородины черной для производства желейных продуктов с прогнозируемыми свойствами

Figure 1. Algorithm for isolating berries of black currant varieties for the production of jelly products with predictable properties

При отборе сырья для производства желейных продуктов интерес представляет выявление корреляций между техническими, биохимическими и технологическими показателями ягод смородины черной и продуктами их переработки. Это позволит моделировать и оптимизировать процесс получения желе с прогнозируемо высоким качеством в соответствии с заданными технологическими параметрами. Выявлена высокая обратная зависимость между толщиной кожицы ягод смородины черной и выходом сока (-0,903). Таким образом установлено, что лучшая сокоотдача отмечена в ягодах смородины черной с более низкой толщиной поперечных сечений плодовых стенок (таблица 1). Получена положительная корреляция между массой ягод и выходом сока (+0,357), отрицательная – между последним показателем и суммой пектиновых веществ (-0,365). Получен средний коэффициент корреляции между содержанием протопектина и кальция в плодах (+0,566).

Таблица 1.

Корреляция между техническими, технологическими и биохимическими показателями ягод смородины черной

Table 1.

Correlation between technical, technological and biochemical parameters of black currant berries

Сопрягаемые показатели Interfaced indicators	Выход сока, % Juice output, %	Содержание кальция, мг/100 г. Calcium content, mg/100 g.
Толщина кожицы ягоды, мкм | The thickness of the berry skin, microns	-0,903
Масса ягоды, г | Berry weight, g	+0,357
Содержание протопектина, % | Protopectin content, %	+0,359	+0,566
Содержание пектина, % | Pectin content, %	-0,049	-0,688
Сумма пектиновых веществ, % | The amount of pectin substances, %	-0,365	+0,142
Степень этерификации пектинов, % | Degree of esterification of pectins, %	-0,146	+0,908

Установлено, что содержание кальция находится в прямой зависимости со степенью этерификации пектинов ягод смородины (+0,908). Это позволяет предположить, что ягоды смородины черной, характеризующиеся высокими значениями кальция, обладают хорошей желирующей способностью.

На основании проведенной оценки органолептических свойств и пищевой ценности доказано, что разработанные образцы желе из ягод смородины черной характеризовались высоким качеством, удовлетворяли рекомендуемую суточную норму потребления витамина С в среднем по сортам на 60%, витамина Р – на 52,4%, пектина – на 85,1%.

Для обоснования оптимального компонентного состава сырья, обеспечивающего получение готового продукта с заданными характеристиками, а также выделения сортов наиболее пригодных для производства желе, был проведен полнофакторный эксперимент, в котором исследуемыми факторами явились показатели химического состава сырья, влияющие на качество студня (массовая доля титруемых кислот, сахаров, сахарокислотный коэффициент; протопектин, пектин, сумма пектиновых веществ, степень этерификации пектинов, рН) и структурно-механические показатели желе (усилие нагружения, коэффициент консистенции, предельное напряжение сдвига, индекс течения). Подбор оптимального химического состава ягод, обеспечивающего получение качественного желе с прочным студнем, проводили с помощью системы для статистического анализа данных Statistica. Графическое отображение полученных результатов математической обработки зависимости прочности студня желе по усилию нагружения от содержания органических кислот и сахаров представлено на рисунке 2.

Рисунок 2. Влияние органических кислот и сахаров на прочность студня желе из ягод смородины черной по предельному напряжению сдвига

Figure 2. The effect of organic acids and sugars on the strength of jelly from black currant berries according to the ultimate shear stress

Рисунок 3. Влияние степени этерификации пектинов на прочность студня желе по усилию нагружения

Figure 3. Influence of the degree of esterification of pectins on the strength of jelly by loading force

Зависимость прочности студня желе из ягод смородины черной по предельному напряжению сдвига от содержания органических кислот и сахаров указывает, что наилучшее качество продукта отмечалось при значении данных показателей в области 2,5–3,0 (%) и 9,0– 11,0 (%) соответственно.

На основании данных рисунка 3 при изучении влияния степени этерификации пектинов на прочность студня по усилию нагружения установлено, что наилучшими свойствами характеризовались образцы, имевшие значения этого показателя выше 50%.

В результате проведенных исследований было установлено, что область высоких значений прочности студня желе наблюдается при содержании сахаров в ягодах от 9,00 до 11 (%), органических кислот – от 2,5 до 3,0 (%).

При этом выявлено, что образцы желе изучаемых сортов имели высокое качество, прочную студнеобразную структуру без дополнительного внесения структурообразователей и не уступали контролю.

На основании выполненной комплексной оценки сырья с целью его использования в технологии желейных продуктов с прогнозируемо высоким качеством были выделены критерии отбора сортов по ряду технологических и биохимических признаков (таблица 2).

Доказана высокая отрицательная корреляция между толщиной кожицы и выходом сока из ягод смородины черной (-0,903); положительная корреляция между содержанием кальция и степенью этерификации пектинов (+0,908).

Таблица 2.

Критерии отбора сортов смородины черной для использования в технологии желейных продуктов

Table 2.

Criteria for selection of black currant varieties for use in jelly products technology

Показатель качества ягод Berry quality indicator	Рекомендуемое значение Recommended value	Технологическая характеристика сортообразцов Technological characteristics of varietal samples	Наименование сортов Name of varieties
Масса ягоды, г Berry weight, g	≥1,3	Высокие технологические свойства и сокоотдача ягод. High technological properties and juice yield of berries. Высокие органолептические свойства желе: High organoleptic properties of jelly: – внешний вид: привлекательный, с ровной, блестящей поверхностью; желе прозрачное в тонком слое без взвешенных частиц. -    appearance: attractive, with a smooth, shiny surface; jelly transparent in a thin layer without suspended particles. – цвет: натуральный, однородный, насыщенный, характерный окраске ягод - color: natural, homogeneous, saturated, characteristic of the color of berries – вкус: приятный, гармоничный, выраженный, сладко-кислый, свойственный свежим ягодам - taste: pleasant, harmonious, pronounced, sweet-sour, characteristic of fresh berries – запах: приятный, выраженный, свойственный свежим ягодам -    smell: pleasant, pronounced, characteristic of fresh berries – консистенция: равномерная, плотная, студнеобразная масса, сохраняющая свою форму на горизонтальной поверхности после извлечении из упаковки и ясно очерченные грани при разрезании ножом, без признаков синерезиса - consistency: uniform, dense, jelly-like mass that retains its shape on a horizontal surface after being removed from the package and clearly defined edges when cut with a knife, without signs of syneresis	Ажурная, Арапка, Искушение, Креолка, Ладушка, Очарование, Орловская серенада (контроль) Azhurnaya, Arapka, Iskusheniye, Kreolka, Ladushka, Ocharovaniye, Orlovskaya serenada (control)
Толщина кожицы ягоды, мкм The thickness of the berry skin, microns	≤207,5
Сумма сахаров, % Sum of sugars, %	9,0 – 11,0
Органические кислоты, % Organic acids, %	2,5 – 3,0
СКК sugar-acid coefficient
Пектин, % Pectin, %	≥2,0
Сумма ПВ, % The amount of pectin substances, %	≥10,0
Степень этерификации ПВ, % Degree of esterification of pectin substances, %	≥50
Кальций, мг/100г Calcium, mg/100g	≥26,0
pH	2,9 – 3,3

Заключение

Установлена положительная корреляция с высокой степенью достоверности между структурно-механическими характеристиками желе, определяющими качество студня и показателями химического состава сырья.

На основании поставленного полнофакторного эксперимента дано научное и практическое обоснование влияния биохимических и технологических свойств сырья на качество желе.

Доказано, что наиболее ценным технологическим потенциалом обладали ягоды смородины черной сортов Ажурная. Искушение, Ладушка, Очарование, Орловская серенада.

Автор выражает особую благодарность доктору сельскохозяйственных наук, заведующему лабораторией биохимической и технологической оценки сортов и хранения ВНИИСПК Макаркиной М.А. за помощь в проведении лабораторных исследований