Изучение химического состава ягод черной смородины в процессе переработки

С целью мониторинга химических компонентов ягод черной смородины проанализированы литературные данные по их составу [2–5]. Выявлено, что содержание компонентов в ягоде зависит от сортовых особенностей растения и региона произрастания, поэтому в работе изучалось сырье Сибирского региона.

Цель исследований . Анализ химического состава ягод черной смородины в свежем сырье и в продуктах переработки (быстрозамороженная ягода, водно-спиртовые и водные экстракты) для обоснования технологических параметров процесса переработки, позволяющих обеспечить сохранность высоких товарных и вкусовых свойств.

Задачи : изучение изменения химического состава ягод черной смородины в технологических процессах переработки.

Материалы и методы исследований. Исследования проводились на свежих ягодах черной смородины сорта «Дачница», урожая 2014 года, и продуктах переработки черной смородины: хранившиеся шесть месяцев замороженными при температуре -18 ^оС; водно-спиртовые и водные экстракты.

Режимы экстрагирования приняты на основе ранее проведенных исследований [6]. Экстрагент – вода и водно-спиртовой раствор (40 об. %). Соотношение расхода масс сырья и жидкости выбрано 1 : 2 [4]. Использовались общепринятые количественные методы определения химического состава ягод черной смородины [7]. Массовая доля сухих веществ определялась по ГОСТ 29031-91 «Продукты переработки плодов и овощей. Метод определения сухих веществ, нерастворимых в воде». Массовую долю растворимых сухих веществ определяли по ГОСТ 28562-90 «Продукты переработки плодов и овощей. Рефрактометрический метод определения растворимых сухих веществ».

Известно, что правильное функционирование организма обеспечивается благодаря аскорбиновой кислоте. Однако витамин С разрушается при длительном воздействии высоких температур, света, воздуха, поэтому представляет интерес изучить содержание аскорбиновой кислоты на каждом этапе переработки ягод. Количественное определение аскорбиновой кислоты проводилось по ГОСТ 24556 – титрометрическим методом, с помощью реактива Тильманса. Метод основан на окислительно-восстановительной реакции между аскорбиновой кислотой и индикатором – 2,6-дихлорфенолиндофенолом (реактивом Тильманса).

Важным фактором является вкус ягоды, формируемый соотношением и количеством в ней сахаров и органических кислот. Содержание титруемых кислот определялось методом титрования в пересчете на яблочную кислоту по ГОСТ 25555.0-82 «Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения титруемой кислотности». Исследовалась группа редуцирующих (восстанавливающих) сахаров – моносахариды, декстроза и фруктоза, дисахариды, лактоза и мальтоза. Исключение составила сахароза, являющаяся дисахаридом. Редуцирующие сахара определялись йодометрическим методом.

Общее содержание фенольных соединений определялось методом прямой спектрометрии с использованием реактива Фолина-Дениса. Измерялась оптическая плотность окрашенных продуктов реакции, образованных в результате окисления фенольных соединений вольфрамовой кислотой в щелочной среде. С помощью калибровочного графика находилась концентрация полифе-нольного комплекса черной смородины.

Ягоды смородины богаты антоцианами, относящимися к Р-активным полифенолам. Они обладают разнообразным фармакологическим действием, поэтому сфера их терапевтического применения велика. Биофлавоноиды, кроме нормализации и укрепления состояния капилляров и повышения их прочности, обладают способностью активизировать окислительные процессы в тканях, а также усиливать восстановление дегидроаскорбиновой кислоты в высокоактивную аскорбиновую кислоту, т.е. повышают обеспеченность организма витамином С . Содержание в черной смородине антоцианов исследовалось методом спектрофотометрии, путем пересчета на цианидин-3-рутинозид, основного компонента антоцианового комплекса [7]. Полученные данные представлены в таблице.

Химический состав ягод черной смородины и продуктов переработки

По полученным данным содержание сухих веществ в свежей ягоде составило 14,8 %. В замороженном сырье, по сравнению с приводимыми в литературных источниках данными, доля сухих веществ выше (16,39%), а массовая доля влаги меньше (83,61%). Это можно объяснить тем, что в процессе замораживания сырья происходит выделение части свободной воды в виде кристаллов льда, приводящее к увеличению сухих веществ. Применение экстрагента с концентрацией спирта 40 % об. позволяет увеличить выход водорастворимых веществ.

По данным М.А. Макаркиной и Т.В. Янчук, в ягодах черной смородины органические кислоты представлены в основном лимонной, яблочной, винно-каменной, в меньших количествах янтарной, салициловой, фосфорной [3]. Общее количество органических кислот в ягодах сорта «Дачница», выращенных в условиях Центрально-Чёрноземного региона РФ, составляет 2,12 % (расчет произведен по преобладающей лимонной кислоте). По результатам проведенных исследований, содержание титруемых кислот в сорте «Дачница» составило 6,45 ± 0,2%, т.е. для ягоды, выращенной в условий Сибирского региона, отмечается повышенная кислотность. В процессе низкотемпературного хранения содержание кислот снижается незначительно (6,21 ± 0,2%). В водно-спиртовом экстракте содержание общих кислот (1,4 ± 0,2%) выше, чем в водном (0,92 ± 0,2%).

В литературных источниках, как следует из таблицы, по результатам различных исследователей отмечается, что общее количество сахаров варьируется в широких пределах – от 9,0 до 11,05 %. По данным проведенного исследования, содержание этих веществ составило 8,62± 0,3 %. Обработка в условиях пониженной температуры способствует накоплению сахаров до 8,84 ± 0,1 %. При этом для опытов, где в качестве экстрагента использовалась вода, выявлено извлечение общих сахаров в большей степени (6,2± 0,3%), чем при использовании водно-спиртовых экстрагентов (5,9± 0,3%).

Основной группой биологически активных веществ, обеспечивающих лечебный эффект ягод черной смородины являются фенольные соединения. По данным разных авторов, сумма фенольных соединений составляет 400…500 мг %. По данным наших исследований, сумма фенольных соединений составляет значительное количество – 691 ± 5 мг фенольных веществ в 100 г ягоды. В процессе хранения выявлено увеличение фенольных веществ в среднем на 2 %. Степень извлечения фенольных веществ выше при использовании водно-спиртованного экстрагента на 8 %.

В изученном сорте черной смородины содержание антоцианов (359 ± 7,5 мг/100 г) значительно ниже литературных данных (780…1770 мг/100 г). В процессе замораживания и хранения происходит накопление антоцианов (378 ± 3,5 мг/100 г сырого веса ягоды). Красящих веществ в водных экстрактах на 8–16 % меньше, чем в спиртованных. По результатам анализов выявлено, что образцы, полученные методом настаивания 40 % об. раствором спирта, имеют более высокое содержание красящих веществ, обладают стабильной темно-красной окраской, прозрачностью, выраженным ароматом черной смородины.

Проведенные исследования подтвердили, что ягоды черной смородины являются ценным источником витамина С. По сравнению с данными литературных источников, где содержание этого витамина составляет 100…800 мг/100 г, для ягод исследованного сорта и условий произрастания отмечается достаточно высокое содержание витамина С (253,27 ± 0,5 мг/100 г). В условиях низкотемпературного хранения выявлено незначительное уменьшение содержания аскорбиновой кислоты – на 5 %. Содержание витамина С в водных экстрактах уменьшилось на 55 %, что можно объяснить окислением кислородом воды в процессе экстрагирования и низким содержанием антоцианов в исследованных ягодах.

Выводы. Ягоды черной смородины и продукты её переработки содержат водорастворимые и спирторастворимые химические соединения, обладающие антиоксидантными свойствами. В процессе переработки необходимо учитывать особенности химического состава сырья, вида растворителя.

Выявлено, что в процессе хранения происходит изменение химического состава ягод черной смородины, при этом увеличивается содержание сухих растворимых веществ, что в дальнейшем благоприятно влияет на диффузию при получении экстрактов. Наблюдается снижение содержания витамина С при хранении быстрозамороженной ягоды в течение шести месяцев на 5 %.

Антиоксидантные свойства черной смородины при хранении не изменяются, имеется небольшое увеличение содержания антоцианов в ягодах, изучаемых после низкотемпературного хранения.

Установлено, что вид растворителя влияет на эффективность извлечения биологически активных веществ. В водных экстрактах содержание витамина С меньше на 55 %, а фенольных соединений меньше на 5 % по сравнению со спиртованными извлечениями.

В качестве рекомендаций по технологии получения натуральных красителей из ягод черной смородины можно предложить использовать 40 %-й водно-спиртовый экстрагент, который позволяет повысить растворение антоциановых веществ, а также использовать сырье с большим содержанием антоцианов.