Исследование химического состава плодово-ягодного сырья Северо-Кавказского региона как перспективного источника пищевых и биологически активных веществ

Введение. Плоды и ягоды культурных и дикорастущих растений являются источником ряда витаминов, минеральных веществ, органических кислот, макро- и микронутриентов. Их ценность как лекарственного и пищевого сырья определяется комплексом биологически активных веществ (БАВ), их качественным и количественным составом, синергизмом и высокой степенью усвоения живым организмом [1]. Значительная часть биологически активных веществ обладает иммуномодулирующим, адаптоген-ным, антиатеросклеротичным, гипотензивным, антирадикальным действием [2]. В соответствии с Национальным проектом «Здоровое питание» стоит задача обеспечить такой продукцией население РФ, подвергнув необходимой консервации, так как в свежем виде она имеет небольшой срок хранения. По оценкам экспертов, рынок замороженной плодово-ягодной и овощной продукции непрерывно растет. Инновационные технологии консервирования, к которым относится производство быстрозамороженных продуктов, непрерывно развиваются. Разработаны способы с использованием криопротекторов, а также рациональные методы дефростации замороженных полуфабрикатов с минимальными потерями клеточного сока [3].

Цель исследования – изучение химического состава полуфабрикатов из дикорастущего плодово-ягодного сырья РСО – Алания СевероКавказского региона, полученных путем быстрого замораживания.

Объекты и методы. Использовали плоды облепихи, ягоды калины и ежевики, отбор образцов которых (в период их технической спелости) проводился на территории Алагирского муниципального образования в п. В. Фиагдон (координаты 42°50'04"с.ш. 44°18'23"в.д.) РСО – Алания.

Из образцов отбирали средние пробы, которые после подготовки подвергали измельчению и протирке через сито с диаметром ячеек 1,5 мм, получали пюре. В опытные образцы пю- ре добавляли 10,0 % сахарозы (к массе пюре) в качестве криопротектора. Замораживание проводили в морозильнике марки EVCO. Содержание пектиновых веществ определяли по ГОСТ 29059-91 «Продукты переработки плодов и овощей. Титриметрический метод определения пектиновых веществ». Титровали щелочью предварительно выделенные и подготовленные пектиновые вещества до и после гидролиза. Количество протопектина определяли по разности между общим содержанием пектиновых веществ и содержанием водорастворимого пектина. Содержание антоцианов определяли по ГОСТ 32709-2014 «Продукция соковая. Методы определения антоцианов» спектрофотометрическим методом. Для определения содержания витамина С применяли титриметрический метод, изложенный в ГОСТ 24556-89 «Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения витамина С» [4]. Содержание сахаров определяли по ГОСТ 8756.13-87 «Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения сахаров» перманганатным методом. Сумму органических кислот определяли титриметрическим методом согласно ГОСТ 6687.4-86. Содержание полифенольных веществ определяли фотокалориметрическим методом. Содержание макро- и микроэлементов – атомно-абсорбционным методом. Исследования проводили в трехкратной повторности, статистическая обработка экспериментальных данных – с использованием программ MS Excel, Statistica 7.0.

Результаты и их обсуждение. Оценка пищевой ценности замороженных полуфабрикатов из плодов и ягод отражает всю полноту качественных характеристик пищевого продукта, включая степень обеспечения физиологических потребностей организма человека в основных нутриентах, энергии.

Дикорастущие и культурные плоды являются источником различных углеводов, среди которых сахара, полиолы, пектиновые вещества, клетчатка, гемицеллюлоза.

Важная роль в функционировании организма человека отводится пектиновым веществам. Кроме того, пектиновые вещества входят в состав клеточных стенок плодов, ягод и защищают их от негативного влияния низких температур при замораживании, дефростации. В таблице 1 приведены результаты определения содержания пектина, протопектина в замороженных и дефростированных плодах и ягодах.

Как видно, каждая из исследуемых культур содержит в различных соотношениях протопектин и растворимый пектин.

Из представленных в таблице 1 данных видно, что максимальное количество пектиновых веществ содержат ягоды калины (около 3 % от массы продукта). Кроме того, большая часть от этого количества (55,4 %) приходится на растворимый пектин, который обладает высокой биологической активностью, сорбционной способностью [5].

Пектин участвует в процессах ароматообра-зования, способствует сохранению в продуктах природного цвета и аромата плодов. Использование быстрозамороженных полуфабрикатов из плодов и ягод, предоставленных в таблице 1, обеспечивает готовым продуктам высокие органолептические характеристики и детоксикационную способность [6, 7].

Таблица 1

Плоды, ягоды	Протопектин	Пектин	Сумма пектиновых веществ	Процент протопектина
Плоды облепихи	0,33	0,18	0,51	64,0
Ягоды калины	1,410	1,510	2,920	44 ,6
Ягоды ежевики	1,210	0,795	2,005	60,3

Содержание пектиновых веществ в замороженных плодах и ягодах, г/100 г

Исследования показали, что протопектин содержится в основном в кожице ягод калины, поэтому они имеют цельную структуру, изолируют внутренние мягкие ткани ягод от внешних влияний, благодаря чему ягоды лучше сохраняются при замораживании, так как образующиеся кри-

Сахара вместе с кислотами и другими веществами обусловливают характерный вкус плодов и ягод, их технологические особенности.

В таблице 2 приведено содержание сахаров, органических кислот в полуфабрикатах плодов и ягод, полученных быстрым замораживанием.

сталлы льда меньше разрушают текстуру ягод.

Таблица 2

Содержание сахаров и органических кислот в замороженных плодах и ягодах

Плоды, ягоды	Сахар, г/100 г		Сумма органических кислот, %	Сахаро-кислотный индекс
	Всего	Сахароза
Плоды облепихи	3,2	–	2,2	1,45
Ягоды калины	7,3	0,15	0,9	8,11
Ягоды ежевики	8,3	0,25	1,0	8,30

Как видно, содержание сахарозы в плодах облепихи и ягодах калины, ежевики незначительное, основное количество сахаров представлено глюкозой и фруктозой. Большее содержание сахаров содержат ягоды калины и ежевики, в то время как органических кислот больше в плодах облепихи.

Важной характеристикой быстрозамороженных полуфабрикатов является содержание в них органических кислот. Благодаря определен- ному значению pH, которое образуется ими, подавляется развитие плесени и других микроорганизмов. Кроме того, в определенном соотношении с сахарами органические кислоты обусловливают вкусовые характеристики сырья и готовой продукции. Это соотношение характеризуется сахарокислотным индексом (СКИ). Из таблицы 2 также видно, что приближенный к оптимальному (6–7,1) сахарокислотный индекс имеют ягоды калины, ежевики.

На следующем этапе исследований изучали содержание аскорбиновой кислоты, полифеноль-ных веществ, антоцианов в быстрозамороженных полуфабрикатах из плодов и ягод (табл. 3).

В таблице 3 наряду с данными по содержанию аскорбиновой кислоты представлены результаты определения содержания полифеноль-ных веществ ввиду синергизма их взаимодействия, также приведено содержание антоцианов.

Представленные результаты позволяют сделать вывод, что полуфабрикаты из быстрозамороженных плодов и ягод обогащены аскорбиновой кислотой, фенольными соединениями.

На следующем этапе изучали изменение БАВ в быстрозамороженных полуфабрикатах из плодов и ягод в процессе холодного хранения в течение 3 и 9 месяцев (–18 °С). Результаты приведены в таблице 4.

Как видно, после замораживания ягоды и плоды содержат аскорбиновую кислоту в пределах от 49,6 до 81,3 мг/100 г в зависимости от культуры, что составляет от 92 до 97 % от содержания витамина С в свежих ягодах. Потери его через 3 месяца хранения составили, например, для ягод ежевики – 8,1 %. Через 9 месяцев хранения эта цифра увеличилась до 12,7 %, в то время как при традиционных технологиях замораживания без криопротекторов через 3 месяца потери витамина С составляют 60–70 % [3].

Таблица 3

Плоды, ягоды	Аскорбиновая кислота	Полифенольные вещества	Антоцианы
Плоды облепихи	99,3	66,8	32,0
Ягоды калины	49,7	1215,0	785,0
Ягоды ежевики	75,9	1858,0	898,0

Содержание аскорбиновой кислоты, полифенольных веществ, антоцианов в быстрозамороженных плодах и ягодах, мг/100 г

Известно, что витамин C относится к наиболее лабильным представителям компонентного состава плодов и ягод; такая высокая степень его сохранности после замораживания и низкотемпературного хранения свидетельствует, что данная технология максимально приближает показатели качества разработанных полуфабрикатов к свежим материалам [8].

Как и следовало ожидать, степень сохранения полифенольных веществ, обладающих антиоксидантной активностью, на протяжении 9 месяцев хранения снизилась лишь на 4,2 %.

Таблица 4

Содержание БАВ в замороженных плодах и ягодах после хранения, мг/100 г

Плоды, ягоды	Аскорбиновая кислота				Полифенольные вещества
	1	2	3		1	2	3
			a	b			a	b
Плоды облепихи	90,5	81,3	80,2	79,0	68,3	66,6	66,1	65,4
Ягоды калины	55,2	49,6	50,8	49,0	1245,0	1215,0	1206,0	1192,0
Ягоды ежевики	78,8	75,9	72,4	68,8	1885,0	1858,0	1826,0	1804,0

Примечание : 1 – начальное содержание; 2 – после замораживания; 3, а – после хранения 3 месяца;

3, b – после хранения 9 месяцев.

Следует отметить, что высокое содержание антоцианов в исследуемых плодах и ягодах, особенно в ежевике (898 мг/100 г), которым свойственен сильный антиоксидантный эффект [9–12], капиляроукрепляющее, кардиотропное, гипотензивное, противовоспалительное, противоопухолевое, иммуномодулирующее и другие действия [15–20], дает возможность прогнози- ровать, что потребление быстрозамороженных плодов и ягод будет способствовать укреплению здоровья населения.

Важным представлялось определить органолептические показатели образцов до и после технологической обработки. Результаты приведены в таблице 5.

Дегустационная оценка показала, что плоды и ягоды, замороженные с использованием криопротекторов, на протяжении 9 месяцев холодильного хранения (–18 ± 2 °С) сохраняют приятный вкус, аромат, внешний вид. Ягоды ежевики несколько утратили внешний вид, балл снизился до 4,8, что можно связать с более нежной покровной тканью, с меньшей стойкостью к кристаллам льда при замораживании.

Высокую оценку имел аромат и цвет быстро замороженных плодов и ягод: через 9 месяцев хранения они сохраняют сортовые нюансы запахов и цветовые характеристики.

Проведение дегустационной оценки ягод ежевики, замороженной после обработки криопротекторами и без такой обработки, подтверждает эффективность замораживания с криопротекторами. Так, итоговая оценка ягод ежевики через 9 месяцев хранения составила

4,76 балла (при использовании криопротектора) и 3,3 балла – при традиционном способе.

Известно [2, 7], что плоды содержат широкий спектр макро- и микроэлементов, количество которых сильно отличается для разных видов. При замораживании, а также при длительном хранении концентрация минеральных веществ существенно не изменяется, основные их потери могут наблюдаться при дефростации замороженных материалов из-за потерь клеточного сока.

В таблице 6 приведено содержание в замороженных плодах и ягодах основных минеральных веществ. Видно, что все исследуемые плоды и ягоды в свежем виде, после замораживания и длительного хранения содержат эссенциальные, биогенные минеральные вещества. Определенное количество калия в ежевике позволяет удовлетворить суточную потребность на 6,0 % (при суточной потребности 3 500 мг).

Таблица 5

Плоды, ягоды	Вид продукции	Оценка по 5-балльной шкале
		1	2	3	4	5	6
Плоды облепихи	Свежие	5,0	5,0	5,0	5,0	4,9	4,98
	После замораживания	5,0	5,0	5,0	5,0	4,9	4,98
	Через 9 месяцев	4,9	4,7	4,6	4,9	4,8	4,78
Ягоды калины	Свежие	5,0	5,0	4,8	5,0	4,6	4,88
	После замораживания	5,0	5,0	4,8	5,0	4,6	4,88
	Через 9 месяцев	5,0	4,8	4,7	4,9	4,5	4,78
Ягоды ежевики	Свежие	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,00
	После замораживания	5,0	4,9	4,9	4,8	4,8	4,88
	Через 9 месяцев	4,8	4,8	4,8	4,7	4,7	4,76
Ягоды ежевики (не обработанные криопротекторами)	Свежие	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,00
	После замораживания	4,2	4,0	4,6	4,1	4,4	4,26
	Через 9 месяцев	3,3	3,3	3,6	2,5	3,8	3,30

Примечание : 1 – внешний вид; 2 – состояние поверхности; 3 – аромат; 4 – цвет; 5 – вкус; 6 – итоговая оценка.

Дегустационная оценка быстрозамороженных плодов и ягод после 9 месяцев хранения

Роль калия важна в поддержании осмотических характеристик клеток и плазмы крови. По содержанию магния ягоды ежевики также превосходят плоды облепихи и калины (32,4; 30,0; 15,0 мг соответственно). Он входит в состав большинства ферментов, участвует в метаболизме АТФ и снижает риск возникновения атеросклероза. Суточная потребность в магнии составляет 420 мг, следовательно, степень удовлетворения суточной потребности составит 7,0 %.

Таблица 6

Содержание основных макро- и микроэлементов в замороженных плодах и ягодах, мг/100 г

Oбразец	Вид продукции	Макроэлемент				Микроэлемент
		K	Na	Ca	Mg	Fe	Zu	Mn	Cu
Плоды облепихи	Свежая	183,0	4,0	11,5	30,0	1,40	0,990	0,116	0,50
	После замораживания	175,7	3,8	11,4	28,5	1,35	0,980	0,110	0,45
	Через 9 месяцев	166,5	3,7	11,1	28,1	1,30	0,930	0,105	0,43
Плоды калины	Свежая	107,0	1,50	37,5	15,0	1,10	0,50	0,200	0,40
	После замораживания	106,4	1,47	38,5	14,2	1,05	0,45	0,118	0,36
	Через 9 месяцев	106,2	1,44	37,2	12,6	1,00	0,40	0,115	0,21
Плоды ежевики	Свежая	221,0	7,2	26,1	32,4	1,10	0,880	0,230	0,21
	После замораживания	217,5	7,1	27,5	31,6	1,05	0,800	0,215	0,20
	Через 9 месяцев	213,9	6,9	24,7	30,0	1,00	0,780	0,205	0,18

Концентрация железа в быстрозамороженных плодах и ягодах облепихи, калины и ежевики составила от 1,1 до 1,4 мг при суточной потребности 10–18 мг. Следовательно, степень удовлетворения суточной потребности в железе составит 13,0–8,0 %. Цинка больше содержится в плодах облепихи при суточной потребности 12 мг, что удовлетворит суточную потребность на 8,0 %. Плоды ежевики содержат наибольшее количество марганца среди исследуемых культур, его суточная потребность составляет 2 мг, степень удовлетворения суточной потребности составит 10,0 %.

Таким образом, замороженные плоды ягоды можно эффективно использовать в качестве источника макро- и микроэлементов.

Заключение. Разработанная технология быстрозамороженных плодово-ягодных полуфабрикатов не снижает значительно их пищевой ценности по сравнению со свежим сырьем, а органолептические показатели лишь незначительно ухудшаются после длительного хранения. Сохраняется содержание аскорбиновой кислоты, полифенольных веществ, органических кислот, углеводов (в т. ч. пектиновых веществ), минеральных веществ на уровне 75– 90 %. Высокое содержание макро- и микроэлементов в быстрозамороженных полуфабрикатах из плодов и ягод позволяет удовлетворить в них суточную потребность на 6,0–13,0 %.