Исследование минерального состава в процессе переработки дикорастущих ягод

Автор: Нилова Л.П., Икрамов Р.А., Малютенкова С.М., Веряскина А.С.

Журнал: Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий @vestnik-vsuet

Статья в выпуске: 1 (75), 2018 года.

Бесплатный доступ

В статье представлены результаты исследований минерального состава дикорастущих ягод и их составных частей (кожица, мякоть). Ягоды черники, голубики, клюквы и брусники были собраны на территории Выборгского района Ленинградской области. Ягоды сортировали по качеству и степени зрелости, измельчали и методом прессования отжимали сок, фильтрованием сока отделяли мякоть. Выход сока зависел от вида ягод и был минимальным у ягод голубики. Ягоды, кожицу и мякоть высушивали до постоянной массы при температуре 50 °С. Состав минеральных элементов определяли в нативном остатке целых ягод и их составных частей методом рентгеновской флуоресценции на энергодисперсионном рентгенофлуоресцентном спектрометре «Rigaku Nex CG», США. Используемый метод позволяет получить состав минеральных элементов в виде оксидов. Все ягоды имели типичный состав макроэлементов с преобладанием калия и кальция. По содержанию калия ягоды распределились следующим образом: черника > брусника > голубика > клюква. Самое высокое содержание кальция было в голубике, а фосфора в бруснике. В составе микроэлементов были идентифицированы: железо, медь, цинк, никель, марганец, кремний, ванадий, титан. Ванадий был обнаружен только в ягодах черники и голубики. При переработке ягод происходило перераспределение минеральных элементов. Оксиды калия распределяются во всех частях ягод, оксиды кальция, титана и ванадия содержатся преимущественно в кожице и мякоти ягод. Большинство оксидов макро- (фосфора, серы, хлора) и микроэлементов (железа, цинка, марганца, кремния, меди, никеля) содержатся только в соке.

Еще

Минеральный состав, черника, голубика, клюква, брусника, ягоды, кожица, мякоть

Короткий адрес: https://sciup.org/140229952

IDR: 140229952 | DOI: 10.20914/2310-1202-2018-1-151-156

Текст научной статьи Исследование минерального состава в процессе переработки дикорастущих ягод

Одним из основных поставщиков минеральных веществ в организм человека являются свежие плоды, ягоды и овощи, недостаточное потребление которых может привести к развитию ряда алиментарно зависимых заболеваний [1, 2].

Количественный и качественный состав минеральных веществ плодов, ягод и овощей изменчив. Он зависит, как от вида и сорта, так и от зоны произрастания, условий и методов выращивания, способов переработки [3–6]. Использование интенсивных технологий выращивания может привести к сдвигам в составе минеральных

Vestnik VGUIT [Proceedings of VSUET]. 2018. vol. 80. no. 1. pp. 151–156.

веществ в сторону увеличения их количества при использовании минеральных удобрений и в сторону уменьшения количества микроэлементов [7]. Восполнить дефицит микроэлементов в питании можно за счет культивирования различных ботанических сортов ягод, включение в рацион питания ранее неиспользованных плодов и ягод, а также различных дикоросов [3, 8–13].

В лесах Северо-Западного Федерального округа растет много разных ягод, высокая пищевая ценность которых доказана научными исследованиями [3, 5–7, 12, 15]. Наиболее распространенными являются черника, клюква и брусника, в меньших количествах растет голубика. В последние годы интерес к дикорастущим ягодам возобновился. Возродилась технология морсов, которые начали выпускать в промышленных масштабах [6, 14]. Соки, полученные из дикорастущих ягод стали элементом купажа плодово-ягодных соков и нектаров, а также одним из растительных компонентов молочно-растительных напитков. Разработаны технологии, способствующие интенсификации перехода в сок биологически активных веществ [4–6]. Из отходов дикоросов получают порошки и пасты для использования в создании функциональных продуктов питания [15]. Разнообразный ассортимент продукции из дикорастущих ягод и их составных частей позволит обогатить рацион питания человека важными микроэлементами.

Минеральный состав ягод обычно рассматривают в целых ягодах или в готовых продуктах их переработки, определяя их количество в зольном остатке [3, 6, 12–16]. Возникающие изменения в химическом составе ягод при переработке изучают в большей степени с позиции перехода биологически активных веществ и антиоксидантов [3–6, 14, 15, 17]. Имеются единичные исследования, показывающие преимущественное содержание минеральных веществ в кожице и семенах винограда [17]. Однако, в настоящих ягодах, за исключением винограда, семена в промышленных масштабах самостоятельно не выделяют. Они переходят в выжимки после отжима сока с мякотью.

Целью работы явилось исследование состава минеральных элементов в дикорастущих ягодах и их составных частях после отжима сока.

Материалы и методы

В качестве объектов исследований были выбраны наиболее распространенные дикорастущие ягоды Северо-Западного Федерального округа семейства вересковых рода Vaccínium – черника, голубика, клюква и брусника. Ягоды были собраны на территории Выборгского района Ленинградской области. Для получения составных частей ягод их измельчали в мезгу и методом прессования отжимали сок с мякотью, фильтрованием сока отделяли мякоть. Ягоды, кожицу и мякоть высушивали до постоянной массы при температуре 50о С.

Состав минеральных элементов определяли методом рентгеновской флуоресценции при их возбуждении рентгеновским излучением и энергодисперсионным способом регистрации в лаборатории Экспертно-криминалистической службы Центрального экспертно-криминалистического таможенного управления г. Санкт-Петербурга на энергодисперсионном рентгенофлуоресцентном спектрометре «Rigaku Nex CG», США. Измерения проводили в нативных остатках высушенных до постоянной массы. Навеску массой 1,0 г, помещали в кювету 32 мм. Идентификацию минеральных элементов проводили в автоматическом режиме по градуировочной кривой в памяти компьютера, построенной по стандартным образцам.

Результаты и их обсуждение

Исследования дикорастущих ягод начинали с осмотра внешнего вида. В результате были отобраны целые, полностью созревшие без повреждений ягоды. Выход сока зависел от вида ягод и был минимальным у ягод голубики (рисунок 1) .

В ягодах черники, клюквы и брусники выход сока колебался в пределах 62–64%, на долю кожицы приходилось 19,8–20,5%. При используемом способе получения сока на его выход могли оказать влияние размер ягод и толщина кожицы. В ягодах голубики доля кожицы почти не отличалась от других исследованных ягод и составляла 22,1%. Но выход сока был затруднен в связи с высоким содержанием мякоти – 32%, что больше чем у других ягод в 1,8–2 раза. Поэтому для получения сока из ягод голубики метод прямого прессования не эффективен.

Рисунок 1. Соотношение составных частей дикорастущих ягод, %

Figure 1. The ratio of constituent parts of wild berries, %

Ягоды и их составные части (кожица, мякоть) были высушены до постоянной массы, в которых было проведено исследование минерального состава в нативном остатке (таблица 1) .

Использование рентгено-флуоресцентного метода позволяет определить в ягодах минеральные элементы, содержащиеся в виде оксидов. Были идентифицированы основные макро- и микроэлементы, за исключением натрия, магния, йода и селена. При этом следует учитывать, что минеральные вещества, входящие в состав высокомолекулярных органических соединений, этим методом определить невозможно.

В целом ягоды имели типичный состав минеральных элементов с незначительными колебаниями их количеств в разных видах ягод, что обусловлено одной и той же зоной произрастания.

Таблица 1.

Состав минеральных элементов в ягодах, кожице и мякоти

Table 1.

The composition of mineral elements in berries, peel and pulp

Объект Оbject

Содержание, % масс. СВ Content, wt% DM

К 2 О

СаО

Р 2 О 5

SО 3

Cl 1

Fе 2 О 3 SiО 2

ZnО

СuО

МnО ТiО 2 V 2 О 5

NiО

Черника Bilberry

ягода berry

58,70

24,50

4,95

4,09

1,22

0,18

4,73

0,100

0,098

0,90

0,40

0,12

0,012

кожица

39,30

57,15

н/о

3,51

0,04

н/о

peel

n/d

мякоть

42,00

55,90

н/о

2,05

0,05

н/о

pulp

n/d

Голубика Blueberry

ягода berry

50,40

36,38

3,23

3,22

0,88

0,27

3,98

0,543

0,152

0,15

0,52

0,26

0,015

кожица

39,40

56,62

н/о

3,60

0,38

н/о

peel

n/d

мякоть pulp

42,90

53,90

н/о n/d

0,19

2,97

0,04

н/о n/d

Клюква Cranberry

ягода berry

49,30

30,84

4,11

5,70

1,47

1,25

5,09

0,858

0,292

0,60

0,38

н/о

0,110

кожица

47,30

49,58

н/о

3,12

н/о

peel

n/d

мякоть

41,1

57,89

н/о

1,01

н/о

pulp

n/d

Брусника Lingonberry

ягода berry

52,30

28,00

5,18

7,01

0,62

0,25

4,98

0,171

0,062

1,14

0,27

н/о

0,017

кожица

35,60

63,34

н/о

1,06

н/о

peel

n/d

мякоть

35,60

63,30

н/о

1,10

н/о

pulp

n/d

В составе макроэлементов были идентифицированы оксиды калия, кальция, фосфора, серы и хлора. Как в целых ягодах, так в кожице и мякоти преобладали калий и кальций, что не противоречит литературным данным их состава в зольном остатке [3, 7, 12]. По содержанию оксидов калия ягоды распределились следующим образом: черника > брусника > голубика > клюква. Доля калия в нативном остатке ягод черники была всего на 19% больше, чем в клюкве. Меньшее содержание оксидов калия в нативном остатке ягод голубики компенсировалось самым высоким содержанием оксидов кальция. По сравнению с черникой их доля была в 1,5 раза больше. По преобладанию доли оксидов кальция исследуемые образцы ягод имели следующий ряд: голубика > клюква > брусника > черника.

По сравнению с оксидами калия и кальция доля оксидов фосфора Р2 О5 была незначительна: в 10–16 и 5–12 раз меньше, соответственно. Наибольшая доля была установлена в нативном остатке ягод брусники, а затем черники, клюквы, голубики. По сравнению с данными некоторых авторов [3, 13] содержания минеральных веществ в зольном остатке результаты, полученные нашими исследованиями, показывают более низкие значения. Это может быть связано с присутствием фосфора в составе высокомолекулярных органических соединений, например, в составе белков и ферментов.

Такая же картина характерна и для оксидов железа Fе 2 О 3 , которые могут входить в состав ферментов или в трудно растворимые фосфатные комплексы. Это подтверждают исследования [5]. В результате использования ферментных препаратов при получении брусничного сока содержание фосфора увеличивается в 1,23 раза, а железа – в 1,3 раза. Полученные нами экспериментальные результаты показывают как раз долю легко усвояемого железа в организме человека.

В составе микроэлементов кроме железа были идентифицированы: медь, цинк, никель, марганец, кремний, ванадий, титан. Качественный состав всех микроэлементов в ягодах был идентичен за исключением оксида ванадия V 2 О 5 . Он был обнаружен только в нативных остатках ягод черники и голубики, причем его было больше в 2,2 раза в голубике. Количественный состав микроэлементов различался между ягодами. Так, доля оксидов цинка, меди, никеля и кремния была наибольшей в клюкве, оксидов марганца и титана – в чернике. Среди микроэлементов у всех ягод была наибольшая доля оксида кремния, что обусловлено зоной произрастания – наличием песчаных почв в Выборгском районе Ленинградской области, в котором были собраны ягоды.

Разные составные части ягод отличались количественным и качественным составом макро- и микроэлементов. В кожице и мякоти были идентифицированы только оксиды калия и кальция из макроэлементов, титана и ванадия – из микроэлементов. Их относительное содержание возрастало по сравнению с целой ягодой из-за отсутствия других элементов.

Список литературы Исследование минерального состава в процессе переработки дикорастущих ягод

Рогинская Н.Ф., Богданец Е.С. Проблемы недостатка микроэлементов в питании современного человека и перспективы их преодоления//Научные труды Одесской национальной академии пищевых технологий. 2014. Т.46. № 1. С. 187-191.
Нилова Л.П., Малютенкова С.М. Продовольственная корзина для здорового питания в условиях мегаполиса//Международный научный журнал. 2017. № 4. С. 31-35.
Гусейнова Б.М. Особенности формирования аминокислотного и минерального комплекса в плодах дикоросов в экологических условиях Дагестана//Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2015. Т.17. № 5. С. 111-115.
Бибик И.В., Лоскутова Е.В. Исследование факторов, влияющих на процесс экстрагирования полифенольных соединений из плодово-ягодного сырья//В мире научных открытий. 2013. № 11.2 (47). С. 65-75.
Алексеенко Е.В., Быстрова Е.А., Дикарева Ю.М. Исследование влияния предварительной обработки ягод брусники с применением композиции ферментных препаратов на химический состав сока//Вестник ВГУИТ. 2017. Т.79. № 1. С. 282-289.
Fatkullin R.I., Popova N.V., Kalinina I.V., Botvinnikova V.V. Application of ultrasonic waves for the improvement of particle dispersion in drinks//Agronomy Research. 2017. V. 15. № SII. P.1295-1303.
Marles R.J. Mineral nutrient composition of vegetables, fruits and grains: The context of reports of apparent historical declines//Journal of Food Composition and Analysis. 2017. V.56. P.93-103.
Llorent-Mart?nez E.J., Sp?nola V., Castilho Р.С. Evaluation of the inorganic content of six underused wild berries from Portugal: Potential new sources of essential minerals//Journal of Food Composition and Analysis. 2017. V.59. P.153-160.
Yesufu H.B., Hussaini I.M. Studies on Dietary Mineral Composition of the Fruit of Sarcocephalus latifolius (Smith) Bruce (Rubiaceae)//Journal of Nutrition & Food Sciences. 2014. P. S8:006.
Почицкая И.М., Комарова Н.В., Коваленко Е.И. Исследование антиоксидантной активности и минерального состава ягодного сырья//Пищевая промышленность: наука и технологии. 2017. № 1 (35). С. 68-75.
Such?nkov? M., Kapounov? Z., Dofkov? M., Ruprich J., Blahov? J., Kou?ilov? I. Selected Fruits and Vegetables: Comparison of Nutritional Value and Affordability//Czech J. Food Sci. 2015. № 3 (33). P.242-246.
Бражная И.Э., Быкова А.Е., Судак С.Н., Семенов Б.Н. Исследование безопасности и минерального состава дикорастущего сырья Кольского полуострова//Вестник МГТУ. 2012. Т.15. № 1. С. 11-14.
Cosmulescu S., Trandafir I, Nour V. Mineral composition of fruit in black and red currant//South Western Journal of Horticulture, Biology and Environment. 2015. V.6. № 1. P.45-51.
Нилова Л.П., Вытовтов А.А., Малютенкова С.М. Растительное сырье в формировании антиоксидантных свойств сокосодержащих напитков//Международный научный журнал. 2017. № 4. С. 83-87.
Присухина Н.В., Типсина Н.Н., Туманова А.Е. Клюквенные полуфабрикаты из отходов клюквенного производства//Пищевая промышленность. 2014. № 4. С. 44-45.
?avikin K., Zduni? G., Jankovi? T., Juranic Z., Menkovi? N., Stankovi? I. Biological activity and chemical composition of different berry juices//Food Chemistry. 2013. V.125. № 4. P.1412-1417.
Бодякова А.В., Христюк В.Т. Содержание биологически активных веществ в различных частях виноградной грозди//Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 2014. № 2-3. С. 81.

Еще

Статья научная