Сравнительный анализ состава ягод дикоросов как обогащающих пищевых ингредиентов

Доктрина продовольственной безопасности Российской Федерации ставит перед разработчиками пищевых систем ряд задач, среди которых обеспечение населения экономически доступными и физиологически полноценными продуктами питания [1]. Важность решения поставленной задачи определяется ролью питания в сохранении и поддержании здоровья человека. «Питание вносит до 50 % вклада в обеспечение здоровья и работоспособности человека от суммы всех факторов, влияющих на образ жизни» [2]. Соответственно, корректировка рационов ежедневного питания в части соответствия физиологическим потребностям в макро- и микронутриентах отвечает тренду здорового питания и представляет интерес с позиций совершенствования структуры питания [3]. При этом исследования и разработки в этом направлении сопряжены с поиском новых и/или нетрадиционных сырьевых источников, отвечающих ряду требований, в том числе – насыщенный макро- и/или микронутриентный состав, доступность, отечественное происхождение и др. Этим принципам отвечают вторичные продукты переработки плодов и ягод. Среди них особый интерес представляют дикоросы, так как условия произрастания предполагают их минимальную контаминацию. При этом ягоды имеют богатый вещественный состав и сенсорное восприятие потребителем.

Целью настоящих исследований явилось изучение и сравнительный анализ состава вторичных продуктов переработки ягод дикоросов – шикши, брусники и клюквы, как перспективных обогащающих пищевых ингредиентов.

В качестве объектов исследований были приняты выжимки сока прямого отжима шикши, брусники и клюквы. Реализуемая низкотемпературная технология концентрированного сока [4] позволяет в максимальной степени сохранить нутриентный состав ягод. С этой же целью была применена ИК-сушка выжимок. Сушка необходима для обеспечения сохранности и технологичности ингредиента с позиций его потенциального применения в промышленной технологии.

Состав высушенных выжимок ягод дикоросов определяли в лабораториях ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский ветеринарный институт патологии, фармакологии и терапии», кафедры химии ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ стандартизированными методами: ГОСТ 8756.13-87, 26657-97, 274942016, 31675-2012, 32343-2013. Измерение содержания азотистых соединений в исследованных образцах проводили методом Къель-даля на полуавтоматическом анализаторе Kjeltec 8100. Для количественного определения суммарного содержания антоцианов была выбрана фармокопейная методика стандартизации плодов аронии черноплодной, модифицированная в работе [5]. Из специальных методик целесообразно отметить алкалиметрическое потенциометрическое титрование водных суспензий выжимок из ягод. Образцы сухих измельченных выжимок ягод массой (1 ± 0,01) г заливали 50 см3 фонового раствора NaCl с концентрацией 0,1 моль/дм3 и выдерживали в течение суток для набухания. Потенциометрическое титрование всего объема суспензии проводили стандартизированным раствором NaOH с концентрацией 0,1

моль/дм3 на приборе рН-150МИ с применением комбинированного стеклянного электрода ЭСК-10601. Cнятие показаний прибора осуществляли через 3–4 минуты после добавления очередной порции титранта в виду медленного установления равновесия. Общую кислотность вычисляли в расчете на 1 г продукта в соответствии с ГОСТ ISO 750-2013 «Продукты переработки фруктов и овощей. Определение титруемой кислотности».

Результаты исследования вещественного состава выжимок из ягод шикши, брусники и клюквы представлены в табл. 1 и 2.

Полученные данные свидетельствуют о высоком содержании в исследованных образцах клетчатки и общих сахаров. Обращает на себя внимание разное соотношение этих компонентов в составе выжимок из ягод шикши и в составе выжимок из брусники и клюквы. Образец выжимок из шикши в большей мере обогащен нерастворимыми полисахаридами – клетчаткой, для выжимок из брусники и клюквы характерно высокое содержание низкомолекулярных углеводов (моно- и дисахаридов), растворимых в воде и способных образовывать гликозиды с карбоновыми кислотами.

Азотсодержащие компоненты ягодного сырья в основном представлены органическими веществами: биологически и физиологически активными соединениями, витаминами, аминокислотами, пептидами и белками. Их количество в составе ягод сравнительно невелико. Согласно литературным данным [6– 9] содержание азотистых веществ в пересчете на общий азот в бруснике и клюкве составляет соответственно 450–770 мг % и 250–710 мг % [6]. Аминокислотный и пептидный состав ягод меняется в процессе роста растений и созревания плодов, зависит от вида и природно-климатических условий. Так, содержание свободных аминокислот в ягодах брусники, начинающих созревать, резко возрастает (в 2–2,5 раза), а в зрелых ягодах их количество постепенно снижается [6]. Результаты измерений массовой доли азота в ягодах, представленные в табл. 1, входят в приведенные выше интервалы. Максимальное содержание азотистых веществ характерно для выжимок из ягод шикши. В целом, выжимки из ягод дикоросов сложно идентифицировать как обогащающий белком ингредиент.

Таблица 1

Содержание макронутриентов в образцах высушенных выжимок из ягод дикоросов

№	Образец выжимок из ягод	Содержание, %						Титруемая кислотность, мг/г
		клетчатки	общего сахара	азота	золы	фосфора, %	кальция, %
1	шикши	20,4	2,74	1,92	0,80	0,30	0,20	143,0
2	брусники	13,1	19,64	1,53	0,60	0,33	0,16	142,6
3	клюквы	14,5	13,01	1,31	0,40	0,29	0,12	195,6

Таблица 2

Содержание микронутриентов в высушенных образцах ягод дикоросов

№ Образец выжимок из ягод Содержание, мг/кг Антоцианы, % марганца железа меди цинка витамина С 1 шикши 4,15 6,44 0,82 1,22 152 20,2 2 брусники 3,30 6,81 0,60 1,10 149 2,3 3 клюквы 2,72 5,75 0,73 0,92 64 3,1 личие в нем винной кислоты [10], может стимулировать накопление и удержание поливалентных металлов в составе ягод. Также накоплению катионов двух- и трехвалентных металлов в составе растительного сырья может способствовать высокое содержание полисахаридов [11, 12]. Содержание этих микроэлементов составляет 0,8–1,0 % от суточной физиологической потребности для взрослых по цинку, 6,0–8,2 % по меди, 13,6–20,7 % по марганцу. Что в целом позволяет рассматривать высушенные выжимки из шикши, клюквы и брусники как обогащающие ингредиенты по кальцию, меди и марганцу.

Дикорастущие ягоды, такие как шикша, брусника и клюква, являются ценным источником фенольных и полифенольных соединений, к которым можно отнести фенолкарбоновые кислоты, катехины, флавоноиды, антоцианы, обладающие антиоксидантным и Р-витаминным действием [13, 14]. Авторы [6] ссылаются на исследования, согласно которым большая часть (более 54 %) фенолкарбоновых кислот в составе ягод клюквы и брусники находится в связанном состоянии в виде гликозидов. Общее содержание фенольных кислот в составе брусники обыкновенной и клюквы болотной составляет соответственно 24 и 12 мг %. Количество полифенольных со-

Общее содержание минеральных веществ характеризуют с помощью такого параметра как содержание золы. Полученные результаты (см. табл. 1) демонстрируют наибольшую минерализацию образца выжимок из ягод шик-ши, а наименьшее значение характерно для клюквы. Содержание фосфора в образцах практически совпадает (см. табл. 1). По содержанию кальция, дефицит которого в рационах питания отмечается как системный, выделяются выжимки шикши. Содержание кальция в них превышает аналогичный показатель муки пшеничной хлебопекарной первого сорта в 8,3 раза. Целесообразно отметить превышение кальция в бруснике и клюкве по сравнению с мукой пшеничной хлебопекарной первого сорта соответственно в 6,7 и 5 раз. По содержанию железа исследованные пробы выжимок шикши и брусники достаточно близки. Несколько меньшее содержание установлено в выжимках клюквы. При этом для всех проанализированных проб содержание железа уступает аналогичному показателю муки пшеничной хлебопекарной как первого, так и высшего сорта. Выжимки ягод шикши превышают показатели проб выжимок брусники и клюквы по содержанию цинка, марганца и меди. Следует отметить, что кислотный состав этого образца, и особенно на- единений, к которым можно отнести катехины, лейкоантоцианы, антоцианы и флавонолы: кверцетин, мирицетин и кемпферон – зависит от степени зрелости ягод и природных условий роста растений. В процессе созревания содержание катехинов и флавоноидов уменьшается, а количество антоцианов растет. В зрелых ягодах клюквы их меньше, чем в зеленых на 53–57 %, а в бруснике на 36– 38 % [6]. Окраска дикорастущих ягод от розового до красного и фиолетового цвета обусловлена присутствием антоцианов. Антоци-анный состав дикорастущих ягод представлен в работах [5, 6, 10]. Результаты наших измерений в пересчете на цианидин-3-О-глюкозид, представленные в табл. 2, демонстрируют почти 10-кратное доминирование содержания антоцианов в составе ягод шикши по сравнению с брусникой и клюквой.

Витаминный состав дикорастущих ягод весьма разнообразен. Согласно литературным данным дикорастущие лесные ягоды содержат преимущественно водорастворимые витамины группы В (В1, В2, В3, В6, В9), а также С и Р; из жирорастворимых в них найдены каротин (провитамин А), витамины Е и К [6– 9]. Проведенные исследования (см. табл. 2) показали достаточно высокое содержание витамина С в выжимках шикши и брусники, что обусловлено, как содержанием в исходном сырьевом источнике, так и щадящими температурными параметрами технологии получения выжимок из ягод дикоросов. Соответственно, как обогащающий витаминами ингредиент выжимки могут рассматриваться в отдельных технологиях, не предусматривающих высокотемпературных параметров, например, в технологии сбивных изделий.

Характерным для дикорастущих ягод является богатый кислотный состав. Согласно литературным данным [6–9] основными органическими кислотами дикорастущих ягод клюквы и брусники являются лимонная и яблочная. Их количество зависит от вида, времени сбора, места произрастания растений. Наибольшее содержание лимонной и яблочной кислот в зрелых плодах брусники составляет 1,28 и 0,30 г на 100 г свежих ягод соответственно. Для клюквы пик содержания лимонной кислоты приходится на период начала сбора ягод и составляет 4,5 г/100 г [6]. В процессе созревания брусники и клюквы в них накапливается бензойная кислота, обладающая антисептическим действием, что обусловливает их хорошую сохранность [15]. Для брусники содержание бензойной кислоты по разным источникам варьируется в пределах 73–158 мг/100 г [7, 8]. Ягоды крупноплодной клюквы содержат 65–123 мг/100 г бензойной кислоты [4], а в клюкве болотной ее количество находится в пределах 11–63 мг/100 г [6]. В составе разных видов клюквы бензойная кислота содержится как в свободном виде, так и в виде гликозида, который при расщеплении распадается на α-глюкозу и бензойную кислоту. Для ягод шикши в кислотном составе помимо лимонной и яблочной присутствует винная кислота [10]. Результаты определения титруемой кислотности выжимок из ягод дикоросов приведены в табл. 1. Ожидаемо, установлена более высокая кислотность клюквы. В целом совокупность кислот выжимок ягод дикоросов вместе с содержанием моно- и дисахаридов подтверждает потенциал этих ингредиентов с позиций сенсорного восприятия – гармоничный кисло-сладкий вкус.

Проведенный анализ состава выжимок из ягод дикоросов позволил сделать следующие выводы:

– выжимки из ягод шикши характеризуются более высоким содержанием клетчатки, азотистых веществ, минеральных веществ, в том числе кальция, железа, марганца, меди и цинка в сравнении с выжимками из брусники и клюквы, имеют существенно более высокое содержание антоцианов;

– высокое содержание общих сахаров отличает выжимки из брусники, органических кислот – выжимки из клюквы;

– выжимки из исследованных ягод дикоросов могут рассматриваться как обогащающие пищевыми волокнами и кальцием ингредиенты, дополнительно выжимки из шикши – как ингредиент с антиоксидантными свойствами;

– по совокупности нутриентов и сенсорного восприятия высушенные выжимки из ягод дикоросов могут быть рекомендованы в качестве ингредиентов продуктов здорового питания.