Показатели качества и безопасности облепихи обезвоженной, полученной с применением микроволновой технологии: результаты двухлетнего хранения

Согласно Стратегии технологического лидерства, приоритетными являются создание собственных линий разработки технологий и производство продукции, непрерывная реализация разработок, постоянное обновление ассортимента продукции, внедрение передовых технологий, отвечающих текущим рыночным потребностям. Правительством РФ были утверждены правила реализации национальных проектов по обеспечению технологического лидерства (НПТЛ), в которых определены функции квалифицированного заказчика, формирующего требования к продукции, обеспечивающего гарантированный спрос и контроль соблюдения технологических и экономических условий, основного исполнителя, ответственного за организацию производственного процесса и обязательства по выпуску высокотехнологичной продукции, а также закреплены роли разработчиков технологий и иных участников [1]. Наряду с этим в соответствии со Стратегией научно-технологического развития РФ до 2035 г. приоритетными являются хранение и эффективная переработка сельскохозяйственной продукции, создание безопасных и качественных, в том числе функциональных, продуктов питания [2].

В экологически чистом Байкальском регионе перспективной промышленной культурой является облепиха кувшиновидная ( Hipp6phaё rhamnoides ), химический состав которой достаточно широко изучен российскими и зарубежными авторами и характеризуется наличием белков, липидов, токоферолов, полиненасыщенных жирных кислот, в том числе Омега 3, 6, 9 и редкой Омега 7, минеральных веществ, клетчатки, пектина, крахмала, каротиноидов и биофлавоноидов, обусловливающих ее пищевую ценность и фармакологическую активность. Это позволяет отнести облепиху к суперфудам и рассматривать ее в качестве сырья для получения продуктов функциональной направленности [3-8].

В Республике Бурятия площади, занятые культурной и дикорастущей облепихой, составляют около 1500 га. Облепиха имеет стратегическую ценность для региона и рассматривается как объект обеспечения продовольственной безопасности России с перспективой увеличения экспортного потенциала.

Переработка облепихи в республике осуществляется на двух основных предприятиях:

• -    СПОК «Облепиха 03». - Кооператив выращивает и перерабатывает облепиху с применением традиционных технологий, выпуская сиропы, соки, масло, джемы, чайные напитки и другие виды продукции;

• -    ООО «МИП “БайкалЭкоПродукт”». - Флагман инноваций в области переработки растительного сырья Байкальского региона, единственное предприятие, где на практике проходят апробацию и успешно внедрены научные разработки ученых ВСГУТУ, направленные на комплексную переработку облепихи. Компания использует современные технологии -СВЧ - излучение (микроволновое), ИК- и ВИ - нагрев - и выпускает наукоемкую продукции из облепихи - обезвоженную облепиху, облепиховый порошок, сок, концентрированный сок, кисель, сироп, джем, семена, а также три вида масел: из плодов, из мякоти и из семян.

Особого внимания заслуживает обезвоженная (сушеная) облепиха, полученная с применением микроволнового воздействия, обеспечивающего максимальную сохранность потребительских свойств и биологической ценности перерабатываемого сырья [9–11]. Интерес к облепихе обезвоженной вызван тем, что ее нутриентный профиль практически не уступает свежей, позволяя легко интегрировать ее в рецептуры при конструировании БАД, продуктов спортивной и функциональной направленности, открывая новые возможности для производителей здорового питания. При этом компактная форма и вес удобны для транспортирования и хранения, что способствует снижению затрат на складские площади и перевозки.

Сроки годности, в течение которых сушеные фрукты сохраняют свое качество при относительной влажности воздуха не более 75 %, регламентируются ГОСТ 32896 и составляют 12 мес [12]. Следует отметить, что указанные сроки годности являются рекомендуемыми, и предприятия, выпускающие сушеную продукцию, заинтересованы в пролонгированном сроке годности и путях его достижения. Продукция с увеличенными сроками годности и хранения может поставляться в отдаленные регионы, особенно при длительных логистических цепочках, экспортироваться без риска истечения сроков годности, является привлекательной для потребителей и ретейлеров за счет снижения затрат на ротацию и отсутствия необходимости часто обновлять товарные запасы в точках продаж.

Поэтому целью настоящего исследования стало изучение показателей качества и безопасности облепихи обезвоженной, полученной с применением микроволновых технологий после двухлетнего хранения.

Для достижения цели были поставлены задачи :

• -    провести анализ органолептических показателей;

• -    исследовать показатели безопасности (микробиологические, содержание токсичных элементов, пестицидов, микотоксинов);

• -    изучить сохранность каротиноидного комплекса;

• -    предложить пути применения и рекомендации по использованию облепихи обезвоженной после двух лет хранения.

Материалы и методы исследования

Материалами исследований в эксперименте служили образцы облепихи обезвоженной, полученной из замороженного сырья, собранного в ноябре 2023 г. в пос. Темник Селенгинского района Республики Бурятия. Образцы облепихи обезвоженной получали в феврале 2024 г. согласно RU 2785625 в производственных условиях ООО «МИП “БайкалЭкоПродукт”» на микроволновой вакуумной установке «Муссон-2» (ПК «Ингредиент», Россия), для чего сырье с начальной влажностью 78–80 % помещали в перфорированные контейнеры, направляли в установку, задавали параметры процесса: температура в сушильной камере 40–45 °С, остаточное давление 8,5–8,8 кПа, удельная СВЧ-мощность 200–300 Вт/кг, и проводили на начальном этапе дефростацию замороженного сырья, затем сушку до влажности 25–30 % в течение 75 - 80 мин, затем направляли на досушивание до влажности 4–6 %. Загрузка и выгрузка сырья и получаемых образцов осуществлялись вручную. Для исследований использовали 2 образца: образец № 1 – облепиха, обезвоженная непосредственно после выработки, образец № 2 – облепиха обезвоженная, упакованная непосредственно после выработки в герметичный крафтовый зип-пакет и заложенная на двухлетнее хранение в защищенное от прямых солнечных лучей место при температуре не выше 20 °С и относительной влажности воздуха не более 75 % (шкаф, находящийся в удаленном от батареи отопления месте).

Полученные образцы облепихи обезвоженной исследовали с применением стандартных методик по следующим показателям: органолептическим, микробиологическим, содержанию токсичных элементов, пестицидов, микотоксинов, содержанию каротиноидов (лютеина, зеаксантина, β-каротина, ликопина).

Исследования образцов облепихи обезвоженной проводились в научно-исследовательской лаборатории кафедры «Технологические машины и оборудование. Агроинженерия» Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления (г. Улан-Удэ), испытательной лаборатории ФГБУ «Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний в Республике Бурятия и Забайкальском крае» (г. Улан-Удэ), ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии» (г. Москва).

Исследования проводились в пяти повторностях. Формирование выборки начиналось с тщательного отбора сырья, полученного из одного идентифицированного источника. После обезвоживания были отобраны пять подвыборок, каждая из которых представляла собой отдельное повторение. Возможные источники вариабельности – естественная биологическая, технологическая, инструментальная, человеческий фактор. Результаты исследований обрабатывались с использованием программы Excel , что позволило провести статистический анализ данных и получить объективную оценку эффективности процесса и качества полученного продукта. Статистически значимый результат оценивали при Р ≤ 0,05.

Результаты исследования и их обсуждение

Известно, что на органолептические показатели, являющиеся важной характеристикой готового продукта, играющей ключевую роль для потребителя при выборе продукта и формировании впечатления о его качестве, существенное влияние оказывают следующие факторы:

• -    условия хранения;

• -    упаковка;

• -    исходное качество сырья;

• -    особенности технологической обработки.

На начальном этапе исследования оценивали влияния сроков хранения на показатели качества облепихи обезвоженной, полученной с применением микроволновых технологий. Для этого проводили оценку органолептических показателей по следующим критериям: внешний вид, запах, вкус. Результаты исследований представлены на рисунке 1 и в таблице 1.

а                                                б

Рисунок 1 – Опытные образцы облепихи обезвоженной: а - образец № 1; б - образец № 2

Органолептические показатели облепихи обезвоженной

Таблица 1

Показатель	Значение
	в соответствии с ТУ 10.39.25-002-73225681-2024 «Ягоды сушеные (обезвоженные), порошки из ягод сушеных (обезвоженных). Технические условия»	образец № 1 – облепиха обезвоженная непосредственно после выработки	образец № 2 – облепиха обезвоженная после двухлетнего хранения
Вкус и аромат	натуральные, хорошо выраженные, свойственные плодам облепихи, без посторонних привкуса и запаха	натуральные, хорошо выраженные, свойственные плодам облепихи, без посторонних привкуса и запаха	натуральные, свойственные плодам облепихи. Вкус и аромат менее интенсивны. Без посторонних привкуса и запаха
Цвет	от желто-оранжевого со слабо выраженным светло-коричневым оттенком до темного насыщенного оранжево-красного с коричневым оттенком	яркий,  желто-оранжевый различных оттенков	темно-оранжевый со светло-коричневым оттенком
Внешний вид	сыпучие однородные высушенные плоды облепихи. Допускается комкование, устраняемое при слабом механическом воздействии	сыпучие однородные высушенные плоды облепихи. Наблюдается единичное комкование, устраняемое при слабом механическом воздействии	сыпучие однородные высушенные плоды облепихи. Наблюдается комкование, устраняемое при слабом механическом воздействии

Данные таблицы 1 свидетельствовали о наличии в исследуемых образцах приятного натурального аромата, свойственного используемому для получения опытных образцов облепиховому сырью. Отмечалась хорошая сохранность цвета в обезвоженных ягодах, полученных сразу после выработки, что было связано со специфическим действием микроволн, а также применением низких температур и вакуума в технологическом процессе, что согласовывалось с исследованиями авторов [9, 13]. Следует отметить, что образец облепихи обезвоженной после двухлетнего хранения имел более темный цвет с оттенками коричневого, что указывало на начинающиеся процессы окисления, однако отсутствовали признаки прогоркания продукта. Также в процессе хранения ослабевал характерный запах облепихи – становился менее выраженным, но при этом посторонние вкус и аромат отсутствовали.

Для подтверждения безопасности полученного продукта проводили комплексное исследование показателей безопасности полученных образцов, заключающееся в контроле микробиологических показателей, определении содержания токсичных элементов, микотоксинов, пестицидов и радионуклидов. Комплексная оценка позволила убедиться в безопасности продукции для потребителя, предотвратить риски отравления и хронического воздействия вредных веществ, а также обеспечить соответствие продукции требованиям законодательства. Результаты исследований комплексной оценки безопасности отражены в таблице 2.

Таблица 2

Показатели безопасности облепихи обезвоженной

Наименование показателя	Допустимые уровни по ТР ТС 021/2011	Результаты испытаний
		образец № 1 – облепиха, обезвоженная сразу после выработки	образец № 2 – облепиха, обезвоженная после двухлетнего хранения
Микробиологические показатели
Количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов, КОЕ/г, не более	5 x 10 4	5,2 x 10	7,3 x 10 2
Плесени, КОЕ/г, не более	500	не обнаружены	менее 10
Дрожжи, КОЕ/г, не более	500	не обнаружены	менее 10
Бактерии группы кишечной палочки (колиформы), не допускаются в массе продукта, г /см3	0,1	не обнаружены в 1,0 г	не обнаружены в 1,0 г
Токсичные элементы
Свинец, мг/кг, не более Мышьяк, мг/кг, не более Кадмий, мг/кг, не более Ртуть, мг/кг, не более	0,4	<0,01	<0,01
	0,2	<0,01	0,014 г
	0,03	<0,001	<0,001
	0,02	<0,005	0,0052
Пестициды
Гексахлорциклогексан (α, β, γ -изомеры), мг/кг, не более Дихлордифенилтрихлорметилме-тан и его метаболиты, мг/кг, не более	0,05	не обнаружены	не обнаружены
	0,1	не обнаружены	не обнаружены
Микотоксины
Патулин, мг/кг, не более	0,05	<0,001	<0,001

Примечание. В сухих ягодах содержание токсичных элементов, нитратов и пестицидов определяли при пересчете на исходный продукт с учетом содержания сухих веществ в сырье и в конечном продукте.

По результатам исследований (см. табл. 2) было установлено, что микробиологические показатели находились в пределах допустимых значений: количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (общая бактериальная обсемененность) в образце, полученном сразу после выработки, составило 5,2 x 10 КОЕ/г, в образце после двухлетнего хранения - 7,3 x 10 2 КОЕ/г. Наблюдалось незначительное содержание плесеней и дрожжей в образце, хранившемся 2 года. Увеличение содержание количества мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов, появление плесеней и дрожжей после двухлетнего хранения, вероятно, было связано со слеживанием и гигроскопичностью продукции, приведшими к созданию внутри комков локальных зон с повышенной влажностью, что привело к активации микроорганизмов. Однако следует отметить, что содержание микроорганизмов в исследуемых образцах существенно было ниже норматива, что свидетельствовало о высокой эффективности микроволновой вакуумной сушки как метода, обеспечивающего микробиологическую стабильность продукта при длительном хранении. Полученные данные согласовались с результатами исследований других авторов и подтвердили стойкий обеззараживающий эффект микроволнового воздействия на пищевое сырьё [9, 14, 15].

В образце № 2 концентрации токсичных элементов (свинца < 0,01 мг/кг), мышьяка (< 0,01 мг/кг), кадмия (< 0,001 мг/кг), ртути (< 0,005 мг/кг) были значительно ниже предельно допустимых уровней, что указывает на отсутствие накопления токсикантов, безопасность применяемой технологии обезвоживания и соблюдение условий хранения.

Пестициды не были обнаружены в обоих образцах, что, вероятнее всего, связано с использованием экологически чистого сырья или их эффективной деконтаминацией в процессе микроволновой обработки.

Содержание микотоксина патулина < 0,001 мг/кг подтверждало отсутствие активного развития плесневых грибов в процессе хранения и эффективность микроволнового вакуумного воздействия.

Результаты исследований комплексной оценки показателей безопасности облепихи обезвоженной, полученной с применением микроволновой технологии, демонстрировали высокий уровень безопасности продукта в течение как минимум двух лет хранения. Отсутствие превышений по всем группам контролируемых показателей позволило рекомендовать данный продукт для использования в пищевой промышленности и нутрициологии.

На следующем этапе экспериментальных исследований изучали влияние сроков и условий хранения на содержание каротиноидов, являющихся «визитной карточкой» облепихи [16 - 18]. Этот показатель является значимым, поскольку каротиноиды входят в класс природных пигментов, обладающих выраженными антиоксидантными свойствами и играющих важную роль в метаболических процессах организма человека. Суммарное содержание каротиноидов определяли по наличию лютеина, зеаксантина, β-каротина, ликопина. Результаты исследований представлены на рисунке 2.

Рисунок 2 – Суммарное содержание каротиноидов в опытных образцах облепихи обезвоженной, погрешность ± 15 %

Согласно результатам исследований, суммарное содержание каротиноидов в обезвоженных плодах облепихи (рис. 2) сразу после выработки составило 54,7 мг/100 г. Полученные данные свидетельствовали о достаточно высоком содержании каротиноидов в плодах облепихи селенгинского экотипа Республики Бурятия [15–17]. Особо выделялся зеаксантин: его содержание составляло 25,3 и 22,5 % в образцах до и после хранения соответственно. Зеаксан-тин играет важную роль в поддержании здоровья зрительной системы, присутствуя в сетчатке глаза человека и обеспечивая непосредственную защиту фоторецепторных клеток от повреждений, связанных с окислительным стрессом. Лютеин, содержание которого после двухлетнего хранения составило 6,7 %, играет схожую с зеаксантином роль, накапливаясь в сетчатке глаза, особенно в макулярной области и действуя как светофильтр, поглощая вредный синий свет высокой энергии и способствуя защите зрения от возрастных изменений, таких как маку- лярная дегенерация. Содержание β-каротина, трансформируемого в организме человека в ретинол, - незаменимый компонент зрительного пигмента родопсина, отвечающего за способность видеть в условиях низкой освещенности, составило 11,2 % на финальном этапе хранения. Ликопин, содержание которого за два года снизилось с 6,8 до 4,5 %, – важный каротиноид, придающий плодам облепихи характерный красно-оранжевый оттенок, известен своими мощными антиоксидантными свойствами, способствующими нейтрализации свободных радикалов и снижению риска развития хронических заболеваний, включая сердечно-сосудистые патологии и некоторые виды онкологических заболеваний.

Результаты исследований содержания и сохранности каротиноидов подтвердили положительное действие микроволн, обеспечивающее низкотемпературную обработку, препятствующую разрушению каротиноидов, и вакуума, минимизирующего контакт кислорода воздуха с облепиховым сырьем в процессе технологической обработки и снижающего процессы окисления.

Таким образом, в результате комплексного исследования показателей качества и безопасности подтверждено соответствие обезвоженной облепихи, хранившейся в течение двух лет с соблюдением условий хранения, требованиям технической документации, что позволяет рекомендовать ее к использованию в пищевой промышленности при получении продуктов для здорового питания: в качестве ингредиента при производстве сухих ягодных смесей для напитков, получения молочных и веганских продуктов, батончиков и т. д.

Заключение

Исследование показателей качества и безопасности облепихи обезвоженной, полученной с применением микроволновой технологии, после двухлетнего хранения показали соответствие продукта требованиям технической документации: ТУ 10.39.25-002-73225681-2024 «Ягоды сушеные (обезвоженные), порошки из ягод сушеных (обезвоженных). Технические условия», Техническому регламенту Таможенного союза ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции».

Проведенный анализ органолептических показателей обезвоженной облепихи после двух лет хранения свидетельствует о сохранении ее потребительских свойств на высоком уровне. Цвет ягод остается насыщенным, характерным для данного вида, с отсутствием признаков окисления или деградации пигментов. Аромат, хотя и менее интенсивный по сравнению с ароматом до закладки на хранение, сохраняет узнаваемые приятные облепиховые ноты. Вкусовые характеристики также остаются приемлемыми, с сохранением умеренной кислотности и легкой терпкости, свойственной облепихе. Отмечается незначительное снижение интенсивности вкуса и аромата, что является закономерным следствием длительного хранения, однако эти изменения не оказывают существенного негативного влияния на общее восприятие продукта.

Исследование показателей безопасности подтвердило пригодность обезвоженной облепихи, подвергнувшейся двухлетнему хранению, к употреблению, так как комплексный анализ показал результаты значительно ниже допустимых норм: количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (общая бактериальная обсемененность) – в 68,5 раза, плесеней и дрожжей – в 50 раз, токсичных элементов – в 15–40 раз.

Содержание каротиноидов, оцениваемое как сумма лютеина, зеаксантина, β-каротина, ликопина, в образце облепихи, обезвоженной после двух лет хранения, составляет 44,9 мг/100 г, что всего на 18 % меньше, чем в образце сразу после выработки. Полученные результаты подтверждают положительное влияние микроволнового вакуумного воздействия на сохранность каротиноидного комплекса, обладающего антиоксидантными свойствами.

Таким образом, проведенное исследование убедительно демонстрирует, что микроволновая вакуумная сушка является оптимальным методом для сохранения высокого содержания и стабильности каротиноидов при хранении в обезвоженных ягодах облепихи. Это открывает широкие перспективы для использования обезвоженной облепихи в качестве ценного нутрицевтического сырья для пищевой, фармацевтической и косметической промышленности, где стабильность и активность биологически активных веществ являются приоритетными требованиями. Предлагается также расширить применение обезвоженной облепихи в диетическом и спортивном питании. Дополнительное измельчение и использование в виде порошка может способствовать более легкому включению в рацион.

Финансирование. Исследование выполнено на средства гранта «Молодые ученые ВСГУТУ - 2026» в целях реализации Программы стратегического технологического лидерства «Приоритет - 2030».