Растительное сырьё, его полезность, обработка и сохранение его качества

Сегодня в производстве кондитерских изделий применение высококачественного сырья -одно из перспективных направлений развития кондитерской промышленности России. Основным фактором, определяющим качество растительного сырья, является соблюдение всех условий, начиная с посевных работ и заканчивая условиями при хранении.

При хранении сельскохозяйственного сырья, используемого в производстве конфет и мучных кондитерских изделий, происходят различные изменения в их составе и качестве, которые впоследствии могут отрицательно сказаться на качестве готового продукта [3, 5].

По своему происхождению сухие фрукты и ягоды являются растительными пищевыми продуктами сельскохозяйственной отрасли - растениеводства. Они являются как продуктами для употребления в пищу, так и сырьём, которое используется для переработки на предприятиях пищевой промышленности. Полезность плодовоягодной продукции определяется энергетической и биологической ценностью, усвояемостью и доброкачественностью.

Энергетическая ценность плодов и ягод невысока из-за большого содержания воды, но плодово-ягодные продукты являются сильными химическими регуляторами процесса пищеварения, поскольку влияют на биохимические процессы пищеварения и обмена веществ [2].

Биологическая ценность - показатель, который выделяет плодово-ягодную продукцию среди других пищевых продуктов на одно из первых мест и обусловлен содержанием в них значительных количеств органических кислот, дубильных (танин, катехины) и пектиновых веществ. Биологически ценными являются практически все плоды и ягоды, их ценность заключается в наличии химических веществ, требующихся ежедневно для синтеза и построения клеток организма человека, осуществления нормальных метаболических процессов и ряда других функций.

Усвояемость характеризует степень использования организмом человека отдельных веществ или элементов, которые содержатся в плодах и ягодах. Усвоение продуктов растительного происхождения организмом человека зависит от ряда факторов: химического состава и способности веществ переходить в растворимое состояние, строения, содержания в них балластных веществ, степени доступности компонентов для ферментативного гидролиза. Основным энергетическим материалом плодово-ягодных продуктов являются углеводы (сахара, крахмал, целлюлоза, пектиновые вещества). Калорийность углеводов невысока, а наличие в плодах и ягодах сахаров из-за лёгкой усвояемости делает их полезными для людей любого возраста.

Доброкачественность, является важным показателем, характеризующим объективную полезность плодов и ягод. Как правило, доброкачественной считается продукция с присущими ей органолептическими, физическими, химическими, биологическими свойствами и не содержащая вредных для здоровья человека веществ и патогенных микроорганизмов.

При определении доброкачественности сухих плодов и ягод большую роль играют микробиологические критерии и показатели, к которым относятся: наличие в партиях сухофруктов, поражённых микроорганизмами; количественный и видовой состав плесеней, бактерий, патогенных и фи-топатогенных микроорганизмов [5].

В составе фруктов и ягод в большом количестве и оптимальном соотношении содержится много влаги и таких пищевых веществ, как сахара, органические кислоты, азотистые соединения, витамины и т. п. [2]. В процессе хранения степень и характер изменения химического состава в плодах и ягодах меняется. И их сохранение будет зависеть от следующих факторов: природы произрастания, т. е. географических, климатических и метеорологических условий выращивания; видовых и сортовых особенностей; стадии зрелости; реакционно-способности и соотношения химических веществ; скорости протекания метаболических реакций; способов и режимов обработки свежих плодов и ягод.

Все особенности химического состава растительного сырья необходимо учитывать не только при хранении, но и в процессе его обработки и переработки. Для этого создаются специальные условия и подбираются режимы, при которых в минимальной степени изменяется химический состав, и понижаются полезные и товарные свойства плодово-ягодной продукции, выбираются различные способы консервирования, позволяющие максимально сохранить химический состав ценного растительного сырья.

В настоящее время получает распространение метод высушивания и обеззараживания сельскохозяйственной продукции токами высокой и сверхвысокой частот (ВЧ и СВЧ) [3, 4].

Плоды и ягоды как объекты сушки характеризуются большим содержанием влаги (воды) и сравнительно малым содержанием сухих веществ, которые рассчитываются в рецептурах, при производстве различных кондитерских изделий. Основная часть воды в сочном плодово-ягодном сырье находится в более или менее свободной подвижной форме и лишь 5 % её связано в клеточных коллоидах и прочно удерживается.

Одним из методов сохранения сырья растительного происхождения является сушка, в процессе которой происходит обезвоживание сырья и изменение содержания органических кислот в химическом составе.

В технологическом процессе по производству кондитерских изделий одним из качественных показателей является влажность. Этот показатель характеризует суммарное содержание влаги в сухих плодах кураги, чернослива и ягодах изюма, способной испаряться при определённой температуре, и нормируется ГОСТом.

В ходе экспериментов по обеззараживанию сухофруктов электромагнитным полем сверх высоких частот (ЭМПСВЧ) от плесеней и бактерий также были получены данные по содержанию влаги и органических кислот в исходном материале (кураге, черносливе, изюме).

По ГОСТ 28562–90 определяли влажность сухих плодов и ягод. Метод основан на определении показателя преломления исследуемого раствора. «Массовая доля растворимых сухих веществ по рефрактометру» означает: массовая доля сахарозы в водном растворе, имеющем такой же показатель преломления, какой имеет исследуемый раствор при установленной температуре и установленных условиях определения [4].

Для определения влажности были взяты контрольные образцы сухих плодов кураги, чернослива и ягод винограда: один образец, согласно лабораторному опыту, промыли стерильной водой, другой, согласно производственной технологии, бланшировался (отваривался) в сахарном сиропе, третий – обработали методом обеззараживания ЭМПСВЧ.

Эффективным вариантом в борьбе с плесневыми грибами в сухих плодах кураги, чернослива и ягод винограда оказался вариант № 9. В данном варианте обработка сухофруктов (кураги, чернослива, изюма) проходила в режимах: экспозиция ( τ , с) – 60 с, скорость нагрева ( Δ °C/с) – 0,6 °C/с (данные режимы для всех сухофруктов одинаковы). Температура нагрева для кураги – 80 °C, для чернослива – 80 °C, для изюма – 79 °C.

Далее действовали согласно ГОСТ 28562–90. Для анализа взяли навеску по 40 г измельчённых сухофруктов каждого из видов (кураги, чернослива, изюма), разбавили дистиллированной водой, выдержали в течение 15 минут на кипящей водяной бане, далее смесь охладили, взвесили и профильтровали.

Для исследования две капли исследуемого раствора поместили на рабочую неподвижную призму рефрактометра и получили показания прибора. Затем результаты обработали согласно ГОСТ. Полученные результаты по содержанию влажности в сухофруктах представлены в табл. 1.

Из результатов содержания влаги, представленных в таблице, следует:

• •    чернослив, контрольный образец – влажность составила 18 % в 100 г продукта, в обработанном образце при режимах: Δ = 0,6 °C/с; τ = 60 с – влажность составила 16,1 % в 100 г продукта, обработанный образец по технологической методике (отваривание в сахарном сиропе) – влажность составила 27,1 % в 100 г продукта. Влажность чернослива в образце, обработанном методом СВЧ-энергии, уменьшилась по сравнению с контрольным образцом на 1,1 %, а в сравнении с образцом по технологии на 11,1 %;

• •    курага, контрольный образец – влажность составила 15,8 % в 100 г продукта, в обработанном образце при режимах: Δ = 0,6 °C/с; τ = 60 с – влажность составила 15,7 % в 100 г продукта, в обработанном образце по технологической методике (отваривание в сахарном сиропе) – влажность кураги составила 11,9 % в 100 г продукта. Влажность кураги в обработанном образце методом СВЧ-энергии уменьшилась по сравнению с контрольным образцом на 0,1 %, а в сравнении с образцом, обработанным по технологии, увеличилась на 3,8 %;

• •    изюм, контрольный образец – влажность составила 19,5 % в 100 г продукта, в обработанном образце изюма СВЧ-энергией при режимах: Δ = 0,6 °C/с; τ = 60 с – влажность 18,1 % в 100 г продукта, в обработанном образце по технологической методике (отваривание в сахарном сиропе) – влажность изюма составила 18,6 % в 100 г продукта. Влажность изюма в обработанном образце методом СВЧ уменьшилась по сравнению с контрольным образцом на 1,4 %, в сравнении с образцом по технологии уменьшилась на 0,1 % [4].

  Таблица 1

  Влияние СВЧ-энергии на содержание влаги в сухофруктах

  №	Название сухофрукты, метод обработки	Содержание влаги в 100 г продукта, %
  1	Чернослив контроль	18
  2	Чернослив, обработанный в сахарном сиропе	27,1
  3	Чернослив, обработанный СВЧ-энергией при режимах Δ = 0,6 °C/с; τ = 60 с	16,1
  4	Курага контроль	15,8
  5	Курага, обработанный в сахарном сиропе	11,9
  6	Курага, обработанный СВЧ-энергией при режимах Δ = 0,6 °C/с; τ = 60 с	15,7
  7	Изюм контроль	19,5
  8	Изюм, обработанный в сахарном сиропе	18,6
  9	Изюм, обработанный СВЧ-энергией при режимах Δ = 0,6 °C/с; τ = 60 с	18,1

  
  

Из представленных результатов видно, что происходит снижение влаги в сухих плодах кураги, чернослива и ягодах изюма. Это связано с тем, что, под воздействием СВЧ-поля, происходит нагревание сухофруктов, за счёт которого происходит испарение воды.

На долю органических кислот, которые содержатся в плодах фруктов и ягодах, приходится значительная часть сухих веществ. Органические кислоты представляют собой своеобразный «метаболический котёл», в котором перекрещиваются пути обмена углеводов, белков, жиров и откуда главным образом поступает необходимая живой клетке энергия. Органические кислоты характеризуются как водородосодержащие вещества, которые в водном растворе диссоциируют с образованием водорода [2].

При рассмотрении органических кислот, входящих в химический состав плодов и ягод, чаще всего подчёркивается их роль только как вкусовых веществ. В действительности кислый вкус обусловлен не общим содержанием кислот, а титруемой кислотностью (содержанием свободных кислот).

Такие кислоты диссоциируют на анион кислоты и ион водорода (H+). Именно ион водорода обуславливает кислый вкус и чем выше концентрация ионов водорода, тем сильнее выражен кислый вкус. Концентрация ионов водорода выражается в единицах «водородного показателя» pH. Некоторые кислоты являются летучими, это означает, что они перегоняются с водяным паром, к которым относится уксусная кислота. В соединении с эфирами она обуславливает аромат плодов и ягод.

Общее количество органических кислот в плодах по мере их роста и созревания, как правило, непрерывно увеличивается, но на последних этапах происходит уменьшение относительного (процентного) содержания кислот, что связано с быстрым увеличением количества других веществ в основном сахаров. В плодах и ягодах содержатся различные кислоты, но, как правило, одна из них является преобладающей, по которой обычно и выражают общее содержание кислот [1].

В проведённом эксперименте (обеззараживание сухофруктов ЭМПСВЧ), определяли титруемую кислотность в сухофруктах кураге, черносливе и изюме по ГОСТ 25555.0–82. Метод основан на потенциометрическом титровании исследуемого раствора до pH 8,1 раствором гидроокиси натрия с (NaOH) = 0,1 моль/дм3.

Для проведения эксперимента взяли контрольные образцы для всех сухофруктов: один образец, согласно лабораторным опытам, промыт стерильной водой, другой, согласно производственной технологии бланшировался в сахарном сиропе, и третий обработан методом обеззараживания ЭМПСВЧ, в режимах варианта № 9: экспозиция ( τ – с) – 60 с, скорость нагрева (Δ °С/с) равна 0,6 °С/с (для всех сухофруктов одинаковая). Температура нагрева: для кураги – 80 °С, для чернослива – 80 °С, для изюма – 79 °С [4].

Для проведения опыта в коническую колбу вместимостью 250 см3 взяли 25 г сухофруктов (отдельно каждого образца). Затем в колбу до половины её объёма прилили воду с температурой (80 ± 5)°С, тщательно встряхнули и выдержали в течение 30 мин, периодически встряхивая. После охлаждения содержимое в колбе довели водой до метки 250 см3. Закрыли колбу пробкой и тщательно перемешали, после чего содержимое отфильтровали через фильтр.

В химический стакан пипеткой отобрали 50 см3 фильтрата, отобранный фильтрат оттитровали при непрерывном перемешивании раствором гидроокиси натрия сначала быстро – до pH 6,0, затем медленнее – до pH 7,0, далее добавили ещё 5 капель раствора гидроокиси натрия и достигли pH 8,1. Далее провели обработку результатов титруемой кислотности в расчете на преобладающую кислоту в процентах.

Полученные результаты по содержанию кислот в сушеных плодах и ягодах представлены в табл. 2.

Таблица 2

Влияние СВЧ-энергии на содержание титруемой кислотности в сухофруктах

№	Наименование сухофруктов	Содержание в 100 г продукта в %
		яблочной кислоты	винной кислоты	лимонной кислоты	уксусной кислоты	щавелевой кислоты	молочной кислоты
1	Чернослив - контроль	18,38	20,58	17,56	16,46	12,3	24,7
2	Чернослив, обработанный при режимах А = 0,6 °С/с; т = 60 с	19,17	21,46	18,31	17,1	12,87	25,78
3	Чернослив,обработанный в сахарном сиропе	21,76	24,36	20,78	19,48	14,6	29,26
4	Курага - контроль	21,8	24,0	20,8	14,64	14,64	29,3
5	Курага, обработанная при режимах А = 0,6 °С/с; т = 60 с	23,9	26,75	22,8	21,4	16,0	32,14
6	Курага, обработанная в сахарном сиропе	11,3	12,65	10,79	10,12	7,59	15,19
7	Изюм - контроль	18,6	20,75	17,73	16,62	12,44	24,8
8	Изюм, обработанный при режимах А = 0,6 °С/с; т = 60 с	16,6	18,57	15,86	14,87	11,15	22,33
9	Изюм, обработанный в сахарном сиропе	6,13	6,87	5,86	5,50	4,12	8,25

Из табличных показателей видно, что в черносливе, кураге и изюме содержатся наиболее распространенные органические кислоты: яблочная, винная, лимонная, уксусная, щавелевая, молочная. В сушеных плодах (чернослива, кураги, изюма) преобладающими кислотами являются молочная и винная. Молочная кислота (а-гидроксипропио-новая СН 3 СНОНСООН) образуется в анаэробных условиях из глюкозы в результате брожения, которое осуществляется бактериями.

В контрольном образце чернослива содержание молочной кислоты составило 24,7 % в 100 г продукта, в обработанном образце при режимах: скорости нагрева (А) равной 0,6 °С/с, время обработки т = 60 с - содержание молочной кислоты составило 25,78 % в 100 г продукта, а в образце обработанном по технологии- 29,26 % в 100 г продукта.

В результате получили, что содержание молочной кислоты в обработанном образце увеличилось на один процент по сравнению с контрольным образцом (метод промывки), но ниже на 3,48 % по сравнению с образцом, обработанном в соответствии с технологией.

Такое же увеличение кислоты наблюдается и в сухих плодах кураги. В контрольном образце кураги содержится 29,3 %, а в обработанном образце кураги при режимах: А = 0,6 °С/с, т = 60 с -

32,14 % молочной кислоты в 100 г продукта, в образце, отваренном в сахарном сиропе - 15,19 % в 100 г продукта [4].

В сухих ягодах изюма происходит уменьшение содержания молочной кислоты на 2,4 % в обработанном образце методом ЭМПСВЧ, по сравнению с контрольным образцом, но на 14 % больше, чем в образце, обработанном по технологии.

Следующая кислота, которая также является преобладающей в сухофруктах - винная кислота, двухосновная диоксикислота НООС-СНОН-СНОН-СООН.

В сухих плодах чернослива и кураги, обработанных методом ЭМПСВЧ поля, наблюдается увеличение содержания винной кислоты 1 % в 100 г продукта, по сравнению с контрольным образцом (метод промывки). В контрольном образце, обработанном по технологии, содержание винной кислоты в черносливе увеличилось на 3,78 %, а в кураге уменьшилось на 11,35 %, в сравнении с контрольным образцом (метод промывки).

В контрольном образце чернослива содержание винной кислоты составляет 20,58 %, в обработанном ЭМПСВЧ образце чернослива - 21,46 %, в образце, обработанном по технологии - 24,36 %.

В контрольном образце кураги содержание винной кислоты - 24,0 %, в обработанном ЭМПСВЧ образце кураги - 26,75 %, в образце, обработанном по технологии - 12,65 %.

В изюме содержание винной кислоты, как и молочной, снижается на 1 % в обработанном образце при режимах поля СВЧ по сравнению с контрольным образцом изюма, но выше, чем в образце, обработанном по технологии на 1,5 %. В контрольном образце изюма содержание винной кислоты составляет 20,75 %, в обработанном образце изюма методом СВЧ – энергии – 18,57 %, а в образце методом отваривания в сахарном сиропе – 6,87 %.

Яблочная кислота (СН2 СООН-СНОНСООН) находится во всех фруктах и ягодах, обладает приятным кислым вкусом, она безвредна для организма человека [2]. В исследуемых образцах чернослива ее содержание составляет: в контрольном (промытый стерильной водой) – 18,38 %, в обработанном методом обеззараживания ЭМСВЧ – 19,17 %, в обработанном по технологии – 21,76 %.

В образцах кураги: контрольном – 21,8 %, в обработанном методом обеззараживания ЭМПСВЧ – 23,9 %, в обработанном по технологии – 11,3 %.

В обработанных образцах методом ЭМПСВЧ наблюдается увеличение содержания яблочной кислоты на 1 %, в сравнении с контрольными образцами (методом промывки) данных сухофруктов.

В образце кураги обработанной по технологии наблюдается уменьшение содержания яблочной кислоты на 12 % по сравнению с контрольным образцом.

В ягодах изюма происходит снижение содержания яблочной кислоты в образцах обработанных ЭМПСВЧ на 2 %, в сравнении с контрольным образцом, но выше на 10 %, по сравнению содержания яблочной кислоты в образцах, обработанных по технологии.

Лимонная кислота, которая так же содержится в сухих плодах и ягодах, является трехосновной, четырехатомной оксикислотой [2]. Формула лимонной кислоты – Н 3 С 6 Н 5 О 7 . В сухофруктах её содержание значительно меньше, в сравнении с молочной и винной, но практически одинаково с яблочной кислотой.

Из показателей таблицы 2 наблюдается увеличение содержания лимонной кислоты на 1–2 %, в плодах чернослива и кураги, обработанных ЭМПСВЧ по сравнению с контрольным образцом.

В образцах, обработанных по технологии, содержание лимонной кислоты в плодах чернослива увеличивается на 3 % в сравнении с контролем. В плодах кураги, обработанных по той же технологии, наблюдается уменьшение содержания лимонной кислоты на 12 %.

В ягодах изюма, обработанных методом СВЧ-обеззараживания, содержание лимонной кислоты уменьшается почти на 2 %, по сравнению с контрольным образцом, а в образце изюма, обработанного по технологии, уменьшение содержания лимонной кислоты составляет почти 14 % по сравнению с контрольным образцом [4].

В отличие от других органических кислот в сухих плодах и ягодах в очень малом количестве содержатся уксусная одноосновная (СН 3 СООН) и щавелевая двухосновная (С 5 Н 6 О 4 ) кислоты.

Из полученных результатов следует, что содержание всех органических кислот, находящихся в сухих плодах чернослива, обработанных методом СВЧ-поля, повышается в среднем на 1,1 % на 100 г продукта по сравнению с контрольными образцами. В образцах, обработанных по существующей технологии, наблюдается увеличение содержания органических кислот по сравнению с контрольными образцами от 1 до 3 % на 100 г продукта.

В сухих плодах кураги, обработанных методом СВЧ-поля, содержание кислот повышается в среднем на 2 % на 100 г продукта, по сравнению с контрольными образцами, а в образцах, обработанных по существующей технологии, наблюдается снижение содержания органических кислот от 7 до 11 % на 100 г продукта.

В ягодах изюма, обработанных в режиме методом обеззараживания СВЧ-поля, наблюдается снижение содержания органических кислот в среднем на 2 % по сравнению с контрольными образцами изюма. В образцах, обработанных по технологии, содержание органических кислот снижается на 14 % по сравнению с контрольными образцами изюма.

По всей вероятности, это обусловлено тем, что при обработке сухофруктов обеззараживанием ЭМПСВЧ происходит повышение температуры воды в кислотах, что ведет к разрушению органических кислот, но, с другой стороны, повышение уровня органических кислот в сухих плодах кураги и чернослива, обработанных методом СВЧ обеззараживания, может свидетельствовать об активации окислительно-восстановительных процессов [3, 5].

Для СВЧ-метода характерен избирательный нагрев, заключающийся в способности нагревать быстрее более влажные поверхности после промывки растительного сырья. Высокочастотный метод позволяет сохранять сырьё, используемое в производстве, значительно улучшать вкусовые качества сырья и освобождать его максимально от инфекции.

Главная задача производства – создание экологичной технологии обработки сельскохозяйственного сырья, его сохранение, переработка в качественный и безопасный для применения в пищу продукт.