Изучение химического состава различных видов ягод

Ягоды представляют собой кладезь полезных веществ, они обладают ароматным запахом и восхитительным вкусом, высокой пищевой и лечебной ценностью. В них не только содержатся питательные вещества, такие как углеводы, белки, органические кислоты, витамины и минералы, но также присутствуют физиологически активные вещества, такие как полифенолы, антоцианы и флавоноиды. Ягоды играют важную роль в антиоксидантной защите, профилактике и лечении заболеваний и способствуют укреплению здоровья организма [1 - 4], поэтому они широко используются потребителями. С повышением уровня жизни спрос на качественные и полезные ягоды быстро растет, а ягодные продукты постепенно показывают большой рыночный потенциал.

В ягодах содержание витаминов намного выше, чем в обычных фруктах. Исследование показало, что содержание витамина С в клубнике составляло 50-160 мг на 100 г свежих фруктов, что в 3-5 раз выше, чем в томате [5, 6]. Содержание витамина C в плодах облепихи было 580 ~ 800 мг на 100 г-1, что в 20 раз больше, чем у боярышника [7]. Такие ягоды, как малина и черника богаты сахаром, микроэлементами, белком и клетчаткой. Кроме того, они также содержат витамин E, дубильную кислоту, селен, флавоноиды, которые редко встречаются в других фруктах [8, 9]. Содержание витамина Е и витамина C в малине может достигать 7 ~ 16 мг на 100 г и 22,1 мг на 100 г свежих фруктов.

Черная смородина содержит большое количество витаминов и минеральных элементов, среди которых содержание витамина C является самым высоким, около 140 мг на 100 г свежих фруктов, это выше, чем у других фруктовых деревьев, таких, как например яблоня [10, 11]. Это хорошее сырье для переработки при производстве фруктового сока, фруктового вина, джема и консервированных фруктов [12, 13].

Содержание макро и микроэлементов в землянике садовой составляет (мг/100г): калия - 145-250; фосфора -10-28; кальция - 20-60; магния - 15-30; натрия - 2; железа - 0,7-5,0; алюминия - 3-7. Содержатся также сера, марганец, цинк, бор, никель, кремний, ванадий, йод. Общее количество золы составляет 0,21 % - 0,82 %. Отмечено, что солей калия в ягодах земляники в 8-9 раза больше, чем солей натрия, в связи с чем она обладает мочегонными свойствами. Известное кроветворное (гематогенное) действие земляники связано с наличием витаминов С, В9 и железа [14].

Содержание микроэлементов в облепихе (в мг / кг): железо - 4 ,3; цинк - 6 ,99; медь -2,3; марганец - 3,65; никель - 0,53; фосфор -0,36; кальций -0,17; натрий - 0 ,46; калий - 1 9,78; магний - 0 ,9 [15].

В последние годы ягоды привлекают все большее внимание не только из-за их привлекательного цвета и вкуса, но и из-за их богатого биологически активного компонента.

Материалы и методы исследований

Объектами исследования были следующие виды ягод: клубника, малина, смородина, облепиха, голубика. Все пробы ягод отбирались в период активной вегетации и плодоношения исследуемых видов в августе и сентябре месяце в Алматинской области (Казахстан).

Исследования проведены в соответствии со следующими нормативно-методическими документами:

• - ГОСТ ISO 13299-2015 Органолептический анализ. Методология. Общее руководство по составлению органолептического профиля. Organoleptic analysis. Methodology. General guidance for establishing an organoleptic profile.

Антиоксидантную активность определяли согласно методике к прибору «ЦветЯуза-01-АА». В качестве стандарта для построения градуированного графика используется кверцетин с массовой концентрацией 1 г/дм3. Для приготовления экстракта ягоды гомогенизируют, точную навеску гомогенизированной пробы (около 0, 2 г) помещают в коническую колбу вместимостью 50 мл, добавляют 35 мл этилового спирта с массой долей 70% и встряхивают в течение одного часа на перемешивающем устройстве. Фильтрат пробы аналитической чистоты вводят в прибор для анализа. Согласно градуировочного графика проводят расчеты.

Макро- и микроэлементы определяли согласно ГОСТам 33824-2016, 51429-99, 95262017, 30178-96, 31160-2012, 31707-2012 на атомно-абсорбционном спектрометре «КВАНТ-2ЭТА». Для проведения исследований навеска массой 10-15 г обугливалась в муфельной печи при температуре 600 °С, до образования золы и соблюдения постоянной массы тигля. К золе приливали 1 мл азотной кислоты, диспергировали и доводили объем до 50 мл дистиллированной водой. Фильтруем и переносим фильтрат в эпендорф пробирку. Помещаем пробирки на кассету оборудования «КВАНТ-2ЭТА». Результат каждого измерения содержания каждого определяемого элемента в анализируемой пробе вычисляют при помощи программного обеспечения прибора по формулам, приведенным в используемых ГОСТах, ошибка на элемент не должна превышать 10%.

Углеводы определяли согласно ГОСТ 53152-2008 на высокоэффективном жидкостном хроматографе (ВЖХ) «AGILENT-1200» с диодно-матричным и флуоресцентным детекторами. Метод основан на растворении испытуемой пробы в воде, хроматографическом (ВЭЖХ) разделении сахаров, их регистрации с помощью рефрактометрического детектора и количественном определении по методу внешних стандартов. В стакан вместимостью 50 см3 взвешивают навеску массой (5,0000 ± 0,0001 г). К навеске приливают 10—20 см3 дистиллированной воды, пробу тщательно растирают стеклянной палочкой и переносят жидкость в мерную колбу вместимостью 100 см3. Обработку пробы повторяют два-три раза до полного растворения, затем стакан несколько раз обмывают небольшими порциями дистиллированной воды, которые также сливают в мерную колбу, при этом объем жидкости не дол- жен превышать 2/3 объема колбы. Добавляют 25 см3 метанола. Объем раствора в колбе доводят до метки дистиллированной водой, перемешивают. Полученный раствор фильтруют через нейлоновый фильтр.

Массовую долю сахара Х, %, рассчитывают по формуле:

X—100Al xVjX m 2 xAVxVy'xmf1( Формула 1)

Где: Аі — площадь или высота пика соответствующего сахара в растворе пробы, в м2 или м;

• Vi— общий объема раствора пробы, см3;

m 2 — масса сахара, содержащаяся в общем объеме стандартного раствора V 2 , г;

А 2 — площадь или высота пика соответствующего сахара в стандартном растворе, в м2 или м;

• V 2 — общий объем стандартного раствора, см3;

• m 1 — проба, г.

Вычисление проводят до второго десятичного знака.

Оценка результатов экспериментов осуществлена общепринятыми методами математической статистики.

Результаты и их обсуждение

Химический состав ягодных культур изменяется в зависимости от видовых и сортовых особенностей, метеорологических условий вегетационного периода, географического места произрастания, агротехнических условий выращивания, степени зрелости, условий хранения и т. д. [16].

В экспериментальных условиях изучены основные биологические параметры ягодной продукции, где результаты исследований сведены в таблицы 1 - 3.

Определение органолептических характеристик ягодной продукции - очень важный процесс в технологических разработках ввиду того, что он позволяет исключить появление специфического запаха или вкуса при переработке ягод. По своим органолептическим свойствам, в целом, все изученные образцы ягод с душистым приятным запахом, целые и без механических повреждений, имеют натуральный насыщенный цвет. Все изученные ягоды по органолептическим показателям характеризуются как высококачественное сырье, соответствующее видовым показателям (табл.1).

Таблица 1 - Органолептические показатели ягод, n=100

Наименование ягод	Внешний-вид	Размеры крупных ягод, см	Средняя масса 1 ягоды, г	Цвет	Запах	Форма
Голубика	целые	1,5±0,3	1,4±0,1	темнофиолетовый с налетом	без запаха	округлые, приплюснутые
Клубника	целые	2,7±0,7	2,5±0,3	ярко-красный	душистый	округлые, овальные
Малина	целые	2,1±0,4	2,2±0,1	ярко-красный	душистый	овальные, с микроворсинками
Смородина	целые	1,3±0,2	1,3±0,4	черный, темно-красный	душистый	округлые, гладкие
Облепиха	целые	1,0±0,5	0,9±0,3	яркооранжевый	душистый	круглые, гладкие

Биохимический, минеральный состав ягод как сырья для технологических разработок определяется различными показателями, которые всесторонне характеризуют их свойства, потребительскую ценность, назначение. Мониторинг накопления минеральных веществ в ягодах является непременным услови- ем в силу того, что сублимированные продукты - это новые продукты, которые должны сохранить свои первоначальные свойства после всех этапов технологической переработки (табл.2). В литературе имеется достаточно информации о роли макро- и микроэлементов в организме, в которых описаны механизм и хи- мизм их действия. При дефиците определенных элементов в организме могут возникать проблемы, связанные с пищеварением, заболеваниями кожи, состоянием костей, развитием деменции [17, 18]. Поэтому, очень важным является максимальное сохранение минеральных элементов в переработанной продукции. В таблице 2 приведены данные по исследованиям минерального состава свежих ягод.

Таблица 2 - Минеральный состав ягод

Минералы	Клубника	Малина	Смородина	Облепиха	Голубика
Zn мг/кг	0,402±0,027	2,193±0,146	0,22±0,018	0,002±0,0001	0,10±0,016
Mg мг/100г	12,46±0,021	11,58±0,82	17,57±0,26	35,89±0,36	7,225±0,521
Fe мг/кг	2,28±0,11	2,21±0,18	1,375±0,001	1,05±0,012	0,46±0,018
Cu мг/кг	0,229±0,01	0,203±0,01	0,182±0,052	0,215±1,0	0,19±0,019
Ca мг/100г	1,99 ±0,18	24,98±0,47	25,00±0,33	22,86±0,85	16,06±0,11
Se мг/100г	0,001±0,002	-	0,275±0,016	1,08±0,012	0,1±0,05
I мг/100г	-	-	-	0,76±0,01	-
Si мг/100г	-	-	-	2,4±0,14	-

Анализ минерального состава изученных ягод показал, что наибольшее количество магния содержится в облепихе и составляет 35,89 мг/100г. Наибольшее содержание цинка в малине- 2,193 мг/кг, наименьшее содержание кальция обнаружено в клубнике и составляет 1,99 мг/100г. Содержание йода и кремния было обнаружено только в облепихе. В малине не были обнаружены такие элементы как селен, йод и кремний. В смородине, клубнике и голубике отсутствуют йод и кремний. Наиболее полным составом по содержанию макро- и микроэлементов обладает облепиха, об этом свидетельствуют данные, приведенные в таблице 2. Из выше сказанного установлено, что облепиха является наиболее богатой ягодой по своему минеральному составу.

Ягоды являются природным источником антиоксидантов - полифенолов. Больше всего в них содержится антоцианидинов (цианидин, делфинидин, малвединин, пентунин) и флавонола (кверцетин). Отметим, что кверцетин в разных количествах входит в состав практически всех ягод - это самый распространенный флавонол [19, 20]. Основные усвояемые углеводы ягод - глюкоза, фруктоза, сахароза, называемые сахарами из-за присущего им сладкого вкуса. Преобладают в ягодах глюкоза и фруктоза. В таблице 3 приведено суммарное содержание антиоксидантов в ягодах различных сортов, а также их углеводный состав. Полученные результаты (табл. 3) свидетельствуют о том, что наибольшей антиоксидантной активностью обладают ягоды облепихи - 3,4 мг/г, затем следует малина - 3,284 мг/г, наименьшая антиоксидантная активность у клубники - 2,402 мг/г.

Таблица 3 - Показатели антиоксидантной активности (мг/г) и углеводов (%) в ягодах

Показатели	Клубника	Малина	Смородина	Облепиха	Голубика
Антиоксиданты	2,402±0,057	3,284±0,019	3,241±0,036	3,4±0,023	2,825±0,021
Углеводы
Сахароза	0,43±0,021	0,28±0,11	0,55±0,23	0,15±0,02	2,67±0,15
Мальтоза	-	0,1±0,13	-	0,36±0,12	0,93±0,19
Глюкоза	0,88±0,05	2,73±0,16	0,95 ±0,19	0,93±0,13	0,62±0,05
Фруктоза	1,74±0,14	2,25±0,23	2,63±0,052	2,31±0,62	1,03±0,06

В результате проведённых исследований установлено, что суммарное количество углеводов, представленных в таблице 3, составляет: в малине - 5,36 %, голубике - 5,25 %, смородине - 4,13 %и облепихе 3,75 %. В ягодах смородины и клубники отсутствует мальтоза. Количество сахарозы у большинства ягод не превышает 1%, за исключением голубики -2,67 %. В составе смородины, облепихи и малины преобладает фруктоза - наиболее сладкий и диетически ценный моносахарид, который целесообразно использовать в рационах с пониженной калорийностью, а также в питании детей и диабетиков.

В заключении необходимо отметить, что в результате проведенных исследований изучены органолептические показатели, содержание минеральных веществ, углеводов, а также антиоксидантная активность ягод различных видов. Установлено, что наиболее полным минеральным составом обладает облепиха. Наибольшее количество углеводов содержится в малине, у некоторых видов отсутствует мальтоза. Данное исследование по изучению химического состава ягод было проведено с целью дальнейшей разработки требований к сырью при сублимационной сушке, а также сохранению питательной ценности ягод в процессе переработки.

Данное исследование было профинансировано Министерством сельского хозяйства Республики Казахстан [IRN: BR10765062].