Изменения потребительских свойств папоротника-орляка при использовании разных методов хранения

Дикорастущий папоротник–орляк обыкновенный (лат. Pteridium aquilinum (L.) Kuhn ), растущий на российской территории практически повсеместно, вызывает интерес в качестве экзотического пищевого ресурса, но и при создании новых продуктов общего и специального питания, может применяться для повышения их биологической ценности, являясь источником витаминов, минеральных веществ [8]. Пищевой ценностью обладают только его молодые сочные неодревесневевшие побеги – рахисы в заготовительной стадии зрелости до развертывания листовой пластинки, при общей длине 35–45 см с верхушкой в состоянии стадии «устранение изгиба», или при высоте 45–60 см, при этом побег растет прямо вверх, но листья также еще не развернулись (стадия «шильце»). Собирают орляк и в стадии «тройничок», когда длина черешка остается почти на уровне «шильца», но слегка развертывается средний лист при нераскрытых двух боковых. При сборе черешок папоротника чуть сгибают пальцами на расстоянии 10–15 см от земли, сочная его часть хорошо отламывается с характерным хрустом. В этот период по содержанию массовой доли влаги орляк сопоставим с зелеными овощами.

Наряду с ботаническими исследованиями, на международном уровне рассматриваются и аспекты его практического использования [1].

Орляк традиционно используют как пищевой продукт в Японии, Китае, Корее. В нашей стране основные потребители – жители Сибири и Дальнего Востока. В сыром виде его есть нельзя [3] Из орляка готовят вторые блюда (в жареном виде он обладает грибным вкусом), различные приправы, салаты, закуски, можно добавлять его в супы, соевый творог.

Военнослужащими Забайкальского военного округа папоротник использовался для пополнения запасов продовольствия. Имеются данные о выпуске хлеба и кондитерских изделий с добавкой порошка из орляка. Так, Мельниковой Е. В. разработанаы технологии хлеба, печенья, галет с ним [12]. Вырабатывают консервы из папоротника, в качестве пищевой добавки используют при производстве плавленых сыров. В. Н. Лузан и С.В Цырендоржиева предлагают вводить папоротник в мясные фарши, что влияет на пищевую ценность мясных продуктов, улучшает функционально-технологические свойства последних, при этом снижается суммарное количество микроорганизмов в мясных системах, уменьшается степень окисления липидов [8].

На соленый и сушеный папоротник сибирскими учеными была разработана нормативнотехническая документация. Плотниковой Т. В., Печуриной Н. Н, Цапаловой И. Э. и др. отработаны технологии хранения орляка в сушеном виде или соленом, Мельникова Е.В, Типсина Н.Н. предлагают использование его порошка [12, 13].

Как отмечали некоторые авторы, традиционные методы хранения пищевых продуктов приводят к снижению содержания массовой доли влаги, что способствует обеспечению стабильности при хранении [14], при этом происходят изменения химического состава.

Необходимо отметить также значительные изменения и физических свойств соленого папоротника. Консервирующее действие соли связано с резким повышением осмотического давления во внешней среде, в результате чего клеточный сок диффундирует наружу, а соль проникает внутрь клетки.

В предыдущих публикациях отмечалось, что метод хранения побегов папоротника-орляка в замороженном виде практически не изучен, по нашему мнению, он может оказаться той инновацией, которая позволит расширить практическое использование данного вида дикорастущего сырья, повсеместно распространенного на территории нашей страны, на внутреннем и внешнем рынке [15].

При замораживании не происходит существенного изменения химического состава продукта, эффективно тормозятся биохимические реакции, приводящие к ухудшению качества.

Но как утверждают Касьянов Г. И. и Ся-зин И. Е. в статье, посвященной исследованиям реологических характеристик криолабильных растительных продуктов на примере плодов киви, фейхоа и хурмы, «в результате низкотемпературного воздействия обычным способом на незащищенный криолабильный продукт, после размораживания он теряет свои структурно-механические свойства». Авторы видят проблему в отсутствии технологии, позволяющей без существенной потери качества получать замороженный криолабильный растительный полуфабрикат, что связывают с необратимым криоповреждением лабильной части ряда биологически активных веществ и считают реологические характеристики главными при характеристике качества замороженного полуфабриката [6, 7]. Предположительно эти проблемы можно отнести и к папоротник-орляку, т. к. его побеги сочные, содержат много влаги.

Присутствие связанной влаги и микро-макрокапилляров с незначительной энергией связи в молодых побегах папоротника, пригодных для использования в качестве пищевого продукта, влияет на его сохраняемость, ускорение химических и биохимических процессов.

По нашим наблюдениям активность воды соленого папоротника – 0,772 Ам, что позволяет отнести его к продуктам с промежуточной влажностью, замороженного – 0,980 Ам (продукт с повышенной влажностью) в соответствии с традиционной классификацией [14]. Результаты получены с помощью анализатора Robotronic HygroLab [2].

Высокая влажность замороженного папоротника способствует большему изменению химического состава, в соленом орляке можно отметить высокую концентрация NaCl – 24,2% (определено аргентометрическим методом по Мору в соответствии с ГОСТ 26186–84 «Продукты переработки плодов и овощей, консервы мясные и мясорастительные. Методы определения хлоридов», что предполагает вымачивание перед употреблением и неизбежно приводит к потерям пищевой ценности [5]

Экспериментальные данные по содержанию NaCl не противоречат исследованиям Цапаловой И. Э., Плотниковой Т.В. и других авторов, о том, что если при засоле использовано 25% соли, то уже по окончании первого этапа её содержание в побегах достигает 16%, одновременно влажность снижается на 21%, после второго – концентрация NaCl повышается до 23–24%, при уменьшении влажности в 1,5 раза. Происходят изменения практически всех компонентов химического состава [2, 13]

Нами исследовались побеги орляка свежие, соленые (по технологии, описанной) и замороженные при температуре 24 °С из сборов 2013, 2014, 2015, 2016 гг. Место сбора – пос. Молодежное Курортного района Санкт-Петербурга.

Посредством визуальных наблюдений, применения измерительного и расчетного методов исследовалась макроструктура образцов папоротника – свежего, подготовленного к хранению (бланширование в течение 3 и 5 минут), соленого и оттаявшего в естественных условиях после замораживания.

Необходимо отметить, что структурномеханические свойства побегов папоротника-орляка изменяются по сравнению со свежим сырьем при любом методе консервирования. Деформация на макроуровне выражается, прежде всего, в виде изменения упругости. Частично это происходит еще на подготовительном этапе при бланшировании, а соленый и замороженный папоротник уже существенно отличается по упругости от свежего.

Направленные вверх и закрепленные в штативе перпендикулярно поверхности стола образцы имеют примерно одинаковую длину около 220 мм и толщину – в основании – 5 мм, у начала листовой пластинки – 3 мм, что показано на рисунке 1. Орляк в замороженном состоянии хрупкий, не упругий, на рисунке не показан. Точка закрепления образцов принята за нулевую точку отсчёта. Провисание образцов происходит под действием собственной массы без дополнительного отягощения.

Рисунок 1. Сравнение упругости образцов орляка. А – свежий орляк; Б – орляк после бланширования в течение 3 минут; В – орляк после бланширования в течение 5 минут; Г – размороженный орляк; Д – соленый орляк (Снимок Шалиско И.В.)

Figure 1. Comparison of elasticity of samples of bracken. А – fresh braken; Б – bracken after brushing for 3 minutes В – bracken after brushing for 5 minutes; Г – defrosted braken; Д – salty braken (Photo by Shalisko I.V.)

По сравнению со свежим и бланшированным, замороженный, хранившийся длительное время, а затем дефростированный папоротник значительно утратил упругость, начальная точка провисания ниже и сместилась ближе к штативу. Из всех представленных на рисунке образцов у соленого папоротника самые большие изменения. Можно отметить, что у соленого образца больше изломов, неравномерное по длине уплощение от применявшегося гнёта. У размороженного образца наблюдается только морщинистость. Возникающие механические повреждения замороженного папоротника по некоторым параметрам сопоставимы с изменениями, происходящими в соленом папоротнике.

В таблице 1 приведены результаты измерения угла отклонения образцов от вертикали и определение изменений упругости папоротника.

Таблица 1

Изменения угла отклонения от вертикали и определение изменений упругости папоротника

Table 1

Changing the angle of deviation from vertical and the identification of changes of elasticity of the fern

Образец папоротника Sample fern	Обозначение Symbol	Угол отклонения,° Angle of deviation,°	Координаты точки начала провисания The coordinates of the beginning of the sag
			по оси x, мм x-axis, mm	по оси y, мм y-axis, mm
Свежий Fresh	А	0	0	0
После бланширования в течение 3 минут After brushing for 3 minute	Б	10	50,0	95,0
После бланширования в течение 5 минут After brushing for 5 minute	В	14	40,0	75,0
Размороженный Defrosted	Г	25	30,0	50,0
Соленый Salty	Д	50	25,0	25,0

Рисунок 2. Сравнение формы образцов орляка соленого и размороженного

Figure 2. Compare the form of samples of frozen and salted bracken

Для наглядности на рисунке 2, представлены в графическом виде изменения формы размороженного и соленого орляка, приблизительно соответствующие по изгибу соленому и размороженному образцам. Использовался сервис онлайн построения графиков на сайте

Анализируя графическое отображение формы образцов необходимо отметить, что точка начала провисания у соленого орляка почти в 2 раза ближе к началу отсчета – точке закрепления образцов в штативе, форма образца размороженного папоротника имеет плавные очертания, что косвенно свидетельствует о его большей упругости. Резкий излом и практически вертикальное провисание соленого образца после критической точки показывает, что он потерял упругость.

Таким образом, можно подтвердить, что соленый папоротник претерпел большие изменения макроструктуры, чем замороженный.

Структурно-механические изменения на микроуровне связаны со сдвигом частей растительных клеток, которые можно наблюдать в тонких срезах – торцевых (поперечных), радиальных и тангенциальных. Ранее были проведены микроскопические наблюдения свежих образцов орляка, замороженных и хранившихся при температуре 24 °С в течение года и соленых. Выявлено, что клетки замороженных образцов по сравнению с солеными меньше подверглись структурным изменениям [15]. Тем не менее, частичное разрушение клеточных структур характерно как для замороженного, так и для соленого папоротника, в первом случае внутри клеток образуются кристаллы льда, а в последнем – кристаллы соли.

Также выявлены отдельные химические показатели замороженного папоротника, результаты сопоставлены с имеющейся информацией по соленому продукту.

Для замороженного орляка по витаминному составу кроме ранее полученных данных по содержанию аскорбиновой кислоты, на оборудовании аккредитованной испытательной лаборатории пищевых продуктов, сырья и материалов ФБУ «Тест-С. – Петербург» флуориметрическим методом с использованием анализатора жидкости «Флюорат-02» и флуори-метрическим детектированием с использованием жидкостного хроматографа выявлено содержание альфа-токоферола, ретинола, тиамина, рибофлавина и каротиноидов. Сведения по витаминному составу приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Характеристика витаминного состава орляка, мг/100 г

Table 2.

Characteristics of the vitamin content of bracken, mg/100 g

Папоротник Fern	Аскорбиновая кислота Ascorbic acid	Токоферол Tocopherol	Ретинол Retinol	Тиамин Thiamin	Рибофлавин Riboflavin	Карoти-ноиды Carotenoids
Замороженный Frozen	9,0 – 12,6	1,31±0,31	менее 0,02 less	0,005±0,002	0,21±0,05	2,44±0,39
Соленый Salty	5,4 – 9,0	нет данных no data	нет данных no data	нет данных no data	нет данных no data	нет данных no data
Свежий Fresh	10,99 – 34,0	1,93±0,07	нет данных	нет данных	0,54±0,02	0,71±0,02

При сравнении витаминного состава использовались ранее публиковавшиеся предыдущими исследователями Высочиной Г. И., Мельниковой Е. В., Скрипко О. В. и другими результаты по свежему и соленому орляку [4, 9]. Результаты определения витаминов в замороженных образцах показали, что, несмотря на значительные потери при хранении, в них удается сохранить часть витаминов.

Состав аминокислот определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии после избыточного гидролиза 6М соляной кислотой (22 ч., 110 °С) с предколоночной де-риватизацией о-фталевым альдегидом. Выявлено, что в замороженном папоротнике содержание белка и пептидов – 80±11мг/г, в том числе присутствуют аспарагиновая кислота, что сопоставимо с её содержанием в соленом папоротнике (по данным Плотниковой Т. В. – 11,84 мг/г, но существенно ниже, чем в свежем – 77,08 мг/г). Содержание изолейцина – 5,1±0,6 мг/г (в соленом папоротнике – 9,91 мг/г; в свежем – 45,83 мг/г); лейцина – 7,6±1,1 мг/г (11,84 мг/г и 33,33 мг/гсоответственно); валина – 10,9±2,4 мг/г (22,37 мг/г и 56,25 мг/г); аргинина – 9,0±1,1 мг/г, (22,37 мг/г и 4,17 мг/г). Обнаружены аминокислоты глицин, серин, треонин, гистидин, аланин, тирозин, метионин, фенилаланин, лизин. Пролин, цистин, триптофан на данном этапе исследований не определяли.

Из полученных результатов можно заключить, что содержание аминокислот в составе замороженного папоротника-орляка значительно уменьшилось как по сравнению со свежим, так и с соленым папоротником (кроме аспарагиновой кислоты, изолейцина и лейцина, количество которых близко к их количеству в соленом папоротнике). Измерения проводились на образцах сбора 2015 г. после хранения в течение 11 мес. при температуре 24 °С. Расхождения при сопоставлении с данными других исследователей частично можно объяснить сбором сырья произрастающего в различных климатических и территориальных условиях.

При хранении папоротника в замороженном виде сохраняется значительное количество липидов. Данные по содержанию жирных кислот в замороженном орляке были получены методом газожидкостной хроматографии согласно ГОСТ Р ИСО 5508:2010 после приготовления метиловых эфиров согласно ISO 5509:2000. Установлено значительное присутствие таких жирных кислот (в % от суммы, ±10%), как пальмитиновая (24,86%), гексадекатриеновая (2,33%), стеариновая (1,06%), олеиновая (4,71%), линолевая (26,02%), α-линоле-новая (11,88%), γ-линоленовая (3,13%), дигомо-γ- линоленовая (2,28%), арахидиновая (0,78%), арахидоновая (14,83%), тимдоновая (0,92%), бегоновая (0,96%). Обнаружено присутствие эссенциальных жирных кислот. Миристиновая, миристоленовая, пальмитоолеиновая, цисвак-ценовая, гондоиновая кислоты присутствуют в меньших количествах.