Влияние параметров сублимационной сушки на содержание полифенолов и антоцианов в ягодах клубники

Ягоды являются источником питательных веществ, пищевых волокон, витаминов и микроэлементов, необходимых для здорового образа жизни [1]. Одной из самых популярных ягод в мире является клубника. Ягоды клубники приятные на вкус, богатые питательными веществами и природными антиоксидантами, важными компонентами которых являются антоцианы и полифенолы [2, 3] . За счет содержания полифенолов ягода клубники обладает лечебно-профилактическим действием [4]. Антоцианы отвечают за цвет плодов и их полезные свойства, высокое потребление антоцианов, содержащихся в клубнике, может снизить риск развития инфаркта миокарда [5]. Полифенолы отвечают за сенсорные и питательные качества ягод, они очень разнообразны по структуре, физико-химическим и биологическим свойствам. Эти соединения являются отличными антиоксидантами [6, 7, 8].

Исследования антиоксидантов в ягодах вызывают большой интерес в связи с их потенциальным защитным действием в предотвращении сердечно-сосудистых заболеваний у человека [9, 10].

Однако свежие ягоды доступны сезонно и подлежат быстрой порче, в связи с этим их консервируют или удаляют влагу (сушат), что позволяет ингибировать микробную порчу и активность ферментов и, следовательно, продлевать срок годности ягод [1].

Существуют разные методы сушек, однако они могут изменить органолептические, фи- зические, текстурные, функциональные свойства ягод и антиоксидантную способность [11].

Так как ягоды клубники являются термочувствительными, одним из лучших методов сушки для них, является сублимационная сушка - сушка вымораживанием. Преимущества сублимационной сушки заключаются в щадящем обезвоживании в условиях высокого вакуума, при низких температурах, сохраняя большинство исходных свойств ягод, цвет, текстуру, вкус и аромат, витамины, антоцианов и полифенолы [11,12,13,14]. Несмотря на свою способность обеспечивать высокое качество продукта, сублимационная сушка является дорогостоящим процессом, что ограничивает ее применение [15]. В связи с этим требуется подбор наиболее оптимальных условий сушки, с целью снижения затрат на процесс сушки (температура нагрева полок и время сушки) при которых максимально сохранится качество ягод и содержание в них ценных биологически активных веществ. В исследованиях Li Y и соавторов [16] была проведена сушка облепихи четырьмя разными способами, в том числе и методом сублимационной сушки, по сравнению с другими методами, сублимация показала лучшие результаты при сохранении активных компонентов, антиоксидантной активности и общего состава полифенолов.

Michalczyk M. и соавторы проводили исследования по традиционной сушке при +400С и сублимационной сушке при +350С в течение 24 часов ягод малины и клубники, в результате которых выявлено, что сублимационная сушка была гораздо более эффективной для сохране- ния ценных соединений, чем традиционная воздушная сушка [17]. В исследованиях Hasbullah R. и соавторов была проведена сублимационная сушка клубники при температуре -46 °C в течение 12 часов, 24 часов и 36 часов, основными наблюдаемыми параметрами были скорость сушки, содержание влаги, общее количество растворенных твердых веществ и т.д. [18]. В исследованиях Biernacka B. и соавторов был проведен анализ влияния предварительной обработки и температуры сушки на кинетику сублимационной сушки ягод клубники, порезанной ломтиками и измельченной в пюре [19]. Сублимированные ягоды полезны для людей, страдающих сахарным диабетом. В ранее проведенных исследованиях Stoner G. D и соавторов имеется информация о том, что сублимированные ягоды используются в качестве химиопрофилактических средств [20].

В настоящее время недостаточно исследований по определению полифенолов и антоцианов при сублимационной сушке в целых ягодах клубники.

По данным исследовательского агентства Mordor Intelligence, мировой рынок сублимированных продуктов ежегодно увеличивается и по прогнозу на период 2022–2027 гг. среднегодовой темп роста может составить 8,5% [21]. Крупные производства сублимированных продуктов имеются в США, Бразилии, Германии, Франции, Италии, Китае. В Казахстане данное направление слабо развито, и большая часть сублимированных продуктов импортируется из других стран.

Целью настоящей работы было определение влияния параметров сублимационной сушки на содержание полифенолов, и антоцианов в целой ягоде клубники.

Материалы и методы исследований

Объектом исследований являлась клубника сорта «Альбион».

Вакуумную сублимационную сушку клубники осуществляли в сублиматоре СБ 2 (Россия). Температура внутри ягод после предварительного замораживания составляла -20 ºС. Замороженные ягоды размещали на металлических противнях. Температура десублиматора -40 °С, температура нагрева полок при досушивании 35 °С, 40 °С, 45 °С, 50 °С, время сублимации 18, 20, 22 часа.

Органолептический анализ был проведен по ГОСТ ISO 13299-2015. Методология. Общее руководство по составлению органолептического профиля.

Определение общего количества антоцианов проводилось спектрофотометрическим методом, согласно методике Benvenuti S. 2004 [22], в качестве стандарта использовали циа-нидин-3-глюкозид. Экстракты разбавляли до объема 100 мл двумя буферами с рН 1.0 и рН 4.5. После 20-минутной инкубации при комнатной температуре измеряли поглощение при 510 и 700 нм. Содержание антоцианов рассчитывали, используя молярный коэффициент экстинкции цианидин-3-глюкозида, равный 26900, молекулярную массу 449.2 и коэффициент поглощения A = (A510 - A700) pH 1.0 -(A510 - A700) pH 4.5;

Спектрофотометрическим методом с помощью реактива Фолина-Чокалтеу, описанного Stankovic M.S и другие [23], проведено определение общего содержания полифенолов, в качестве стандарта использовали галловую кислоту. Абсорбция раствора определялась при длине волны 750 нм. Результаты были выражены в мг эквивалентов галловой кислоты на 100 г сухого веса.

Результаты и их обсуждение

Одним из важных способов оценки качества продуктов являются их органолептические свойства, включающие такие показатели как внешний вид, цвет, запах и вкус. В результате проведенных исследований выявлено, что сублимационная сушка ягод клубники сорта «Альбион» вызывает изменения органолептических свойств готовых продуктов (табл. 1).

Согласно данным, приведенным в таблице 1, установлено, что увеличение времени и температуры сушки приводит к ухудшению органолептических показателей. Так, при температуре сушке 45-50 °С продолжительностью 20 и 22 часа фиксируются нежелательные привкус и запах горечи. При параметрах сушки 35-40 °С, длительностью 18 часов ягода была не досушена.

Органолептическая оценка показала, что для ягоды клубники оптимальным является сушка при температуре полок 45 °С, длительностью сушки 18 часов. При данных условиях сушки ягода была полностью высушена, ее структура, цвет и аромат остались неизменными.

Данные органолептического анализа согласовываются с результатами исследований по содержанию в сублимированной ягоде антоцианов и полифенолов (табл. 2). Так, при увеличении температуры и времени сушки содержание антоцианов и полифенолов склонно снижалось.

Таблица 1 - Органолептические показатели сублимированных ягод клубники

Показатель	Время сублимации в ч	Температура полки при сублимации, °С
		35	40	45                 50
Внешний вид	18	Не досушена		Сухая, не осыпается
	20	Высушена	Пересушена, осыпается
	22	Высушена	Пересушена, осыпается
Цвет	18 20	Свойственный клубнике
	22	Свойственный клубнике		Темный оттенок
Вкус и запах	18	Вкус и запах свежей ягоды, без посторонних запахов  Небольшая горечь
	20	Вкус и запах свежей ягоды, без посторонних запахов		Привкус горечи, неприятный запах
	22	Вкус и запах свежей ягоды посторонних запахов	Привкус горечи, неприятный запах

При максимальной температуре полок 50 °С и времени 22 часа количество антоцианов снизилось на 28,3% по сравнению со свежей ягодой, а полифенолов на 15,7%, а также согласно исследованиям органолептических показателей ягоды клубники, при данных параметрах были пересушены, как показано в таблице 1. В то время как при температуре полок 35 °С, времени сушки 18 часов отмечено незначительное снижение содержания антоцианов на 5,3%, а ко- личество полифенолов на 2%, что говорит о максимальном сохранении данных веществ, однако ягоды клубники при данных параметрах были не досушены. При температуре полок 45 °С, в течение 18 часов, антоцианы снизились на 8,4 % в сравнении со свежей ягодой, содержание полифенолов на 3,9 %, что свидетельствует о незначительном снижении данных веществ, при этом, органолептические показатели этих ягод остались высокими.

Таблица 2 - Содержание антоцианов и полифенолов в сублимированных ягодах клубники при различных температурных режимах сушки, г/100г (с перерасчетом на сухое вещество)

Наименование	Время сублимации, ч	Температура полки при сублимации, °С
		35	40	45	50
Антоцианы	Свежие ягоды клубники	10.05±0.016
	18	9.51±0.002	9.33±0.023	9.20±0.028	7.96±0.016
	20	9.42±0.009	9.04 ±0.008	8.05±0.019	7.41±0.008
	22	9.16±0.014	8.71±0.019	7.52±0.013	7.20±0.023
Полифенолы	Свежие ягоды клубники	18.96±0.018
	18	18.58±0.0016	18.45±0.0013	18.22±0.002	17.12±0.021
	20	17.95±0.032	17.90±0.018	16.88±0.024	16.85±0.016
	22	17.65±0.0021	16.96±0.0015	16.22±0.013	15.98±0.002

Таким образом, согласно проведенным исследованиям установлено, что с увеличением температуры нагрева полок и времени сублимационной сушки количество антоцианов и полифенолов в ягодах клубники склонно снижаться. При этом, так как процесс сушки проходил в условиях вакуума и постепенного нагрева полок, снижение было равномерным. Деградация антоцианов в процессе сушки привела к ухудшению цвета ягоды, так как известно, что антоцианы придают клубнике красный цвет. Снижение полифенолов в процессе сушки также повлияло на качество готового продукта, изменив вкус и запах ягод. Однако, надо учитывать, что кроме антоцианов и полифенолов на органолептические показатели ягод влияет содержание углеводов, органи- ческих кислот, аминокислот, и возможно, в процессе сушки произошли биохимические изменения данных веществ, которые также вкупе привели к снижению органолептических показателей ягод клубники.

Заключение, выводы

В данной работе изучено влияние параметров сублимационной сушки на органолептические показатели, содержание антоцианов и полифенолов в ягодах клубники сорта «Альбион». В результате исследований установлено, что оптимальными параметрами для сублимационной сушки ягод клубники являются температура нагрева полок 45 °С, время сушки 18 часов. При данных режимах, ягода сохранила свои органолептические свойства, не потеряла привлекательный вид, вкус и запах, а также максимально сохранила антиоксидантную активность (общее содержание антоцианов и полифенолов). С увеличением времени сушки 20 и более часов, с повышением температуры 45-50 °С содержания антоцианов и полифенолов снижалось, а также ухудшались органолептические показатели.

Информация о финансирование:

Данное исследование было профинансировано Министерством сельского хозяйства Республики Казахстан ИРН: BR10765062 «Разработка технологии по обеспечению сохранности качества с/х сырья и продуктов переработки в целях снижения потерь при различных способах хранения».