Изучение химического состава различных видов ягод
Автор: Оспанкулова Г. Х., Каманова С. Г., Мурат Л. А., Тоймбаева Д. Б., Темирова И. Ж., Ермеков Е. Е., Муратхан М., Альдиева А. Б.
Журнал: Вестник Алматинского технологического университета @vestnik-atu
Рубрика: Технология пищевой и перерабатывающей промышленности
Статья в выпуске: 3 (137), 2022 года.
Бесплатный доступ
Ягоды играют важную роль в антиоксидантной защите, профилактике и лечении заболеваний организма человека, поэтому многие виды ягод широко используются как в пищевой, так и в других промышленностях. Целью настоящей статьи является изучение химического состава ягод различных видов, произрастающих на территории Казахстана. В статье представлены результаты органолептической оценки ягод, в сравнительном аспекте изучен минеральный и углеводный состав, а также определена антиоксидантная активность ягод различных видов. В исследованиях применялись общепринятые органолептические, химические и аналитические методы. Результаты выполненных экспериментов будут использованы при разработки требований к сырью для переработки, а именно - ягод казахстанского производства при сублимационной сушке.
Ягоды, органолептический анализ, химический состав, углеводы, антиоксидантная активность, макро- и микроэлементы
Короткий адрес: https://sciup.org/140295739
IDR: 140295739 | DOI: 10.48184/2304-568X-2022-3-45-51
Текст научной статьи 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].
Список литературы Изучение химического состава различных видов ягод
- Skenderidis P., Kerasioti E., Karkanta E., Stagos D., Kouretas D., Petrotos K., Hadjichristodoulou C., Tsakalof A. Assessment of the antioxidant and antimutagenic activity of extracts from goji berry of Greek cultivation. Toxicol Rep.- 2018. 5: 251-257. https://doi.org/10.1016/j.toxrep.2018.02.001
- Auzanneau N., Weber P., Kosińska-Cagnazzo A., Andlauer W. Bioactive compounds and antioxidant capacity of Lonicera caerulea berries: comparison of seven cultivars over three harvesting years. J Food Compos Anal. - 2018. 66: 81-89. https://doi.org/10.1016/j.jfca.2017.12.006
- Fratianni A., Niro S., Alam M. D. R., Cinquanta L., Matteo M. D., Adiletta G., Panfili G. Effect of a physical pre-treatment and drying on carotenoids of goji berries (Lyciumbarbarum L.). LWT-Food Sci Technol. - 2018. 92: 318-323. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2018.02.048
- Wang C. Y., Wang S. Y., Chen C. Increasing antioxidant activity and reducing decay of blue-berries by essential oils. J Agric Food Chem. - 2008. 56 (10): 3587-3592. https://doi.org/10.1021/jf7037696
- Hagg M., Ylikoski S., Kumpulainen J. Vitamin C content in fruits and berries consumed in Finland. J Food Compos Anal. - 1995. 8 (1): 12-20. https://doi.org/10.1006/jfca.1995.1003
- Gutzeit D., Baleanu G., Winterhalter P., Jerz G. Vitamin C content in sea buckthorn berries (Hip-pophaërhamnoides L. ssp. rhamnoides) and related products: a kinetic study on storage stability and the determination of processing effects. J Food Sci. - 2010. 73 (9): C615-C620. https://doi.org/10.1111/j.1750-3841.2008.00957.x
- Górnaś P., Šnē E., Siger A., Segliņa D. Sea buckthorn (Hippophaerhamnoides L.) leaves as valuable source of lipophilic antioxidants: the effect of harvest time, sex, drying and extraction methods. Ind Crop Prod. - 2010. 60: 1-7. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2014.05.053
- Lipiåska L., Klewicka E., SãJka M. The structure, occurrence and biological activity of ellagitannins: a general review. Acta Sci Pol Technol Aliment.-2014. 13 (3): 289-299.
- Skrovankova S., Sumczynski D., Mlcek J., Jurikova T., Sochor J. Bioactive compounds and antioxidant activity in different types of berries. Int J Mol Sci. - 2015. 16 (10): 24673-24706. https://doi.org/10.3390/ijms161024673
- Mattila H., Hellström J., Mcdougall G., Dobson G., Pihlava J. M., Tiirikka T., Stewart D., Karjalainen R. Polyphenol and vitamin C contents in European commercial blackcurrant juice products. Food Chem. - 2011. 127 (3): 1216-1223. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2011.01.129
- Pluta S., Zurawicz E., Pruski K. Suitability of fruits of selected blackcurrant (Ribes nigrum L.) cultivars for fresh market. J. Berry Res.-2012. 2 (1): 23-31. https://doi.org/10.3233/JBR-2011-025
- Mathew A. Grape: Vitus vinifera L (Vitaceae). Natural Food Flavors and Colorants. - 2017. - 215-218 r.
- Khan F. et al. Lowering of oxidative stress improves endothelial function in healthy subjects with habitually low intake of fruit and vegetables: a randomized controlled trial of antioxidant-and polyphenol-rich blackcurrant juice // Free Radical Biology and Medicine. - 2014. - Vol. 72. - P. 232-237. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2014.04.006
- Shirko T. S. Biokhimiya i kachestvo plodov / T. S. Shirko, I. V. Yaroshevich. - Navuka i tekhnika, 1991.- 186 s.
- Yashin A. Ya. Yagody: khimicheskii sostav, antioksidantnaya aktivnost'. Vliyanie potrebleniya yagod na zdorov'e cheloveka / A. Ya. Yashin [i dr.] // Analitika. - 2019. - T. 9. - №. 3. - S. 222-231.
- Sadowska K., Andrzejewska J., Klóska Ł. Influence of freezing, lyophilisation and air‐drying on the total monomeric anthocyanins, vitamin C and antioxidant capacity of selected berries //International Journal of Food Science & Technology. - 2017. - Vol. 52. - №. 5. - P. 1246-1251. https://doi.org/10.1111/ijfs.13391
- Prichko T. G. Biokhimicheskie pokazateli kachestva yagod smorodiny s uchetom sortovykh osobennostei / T. G. Prichko, V. V. Yakovenko, M. G. Germanova // Plodovodstvo i vinogradarstvo yuga Rossii. - 2017. - T. 45. - S. 1-9.
- Skal'naya M. G. Makro- i mikroelementy v pitanii sovremennogo cheloveka: ekologo-fiziologicheskie i sotsial'nye aspekty / M. G. Skal'naya, S. V. Notova. - Rosmem.- 2004. - 44 s.
- He C. et al. Integrated analysis of multiomic data reveals the role of the antioxidant network in the quality of sea buckthorn berry // The FASEB Journal. - 2017. - Vol. 31. - №. 5. - P. 1929-1938. https://doi.org/10.1096/fj.201600974R
- Negi P. S. et al. Antioxidant and antibacterial activities of various seabuckthorn (Hippophae rhamnoides L.) seed extracts // Food Chemistry. - 2005. - Vol. 92. - №. 1. - P. 119-124. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2004.07.009