Влияние технологической обработки на сохраняемость пектиновых веществ растительного сырья

Введение . В растительном сырье после переработки остается значительное количество ценных биологически активных веществ, которые можно извлечь путем вторичной переработки. Сохраняемость этих веществ напрямую зависит от условий хранения сырья. В растительном сырье активно протекают биологические процессы окисления и расщепления различных веществ. Эти процессы интенсифицируются под действием температуры и повышенной влажности сырья.

Пектиновые вещества относятся к группе пищевых волокон и являются ценными функциональными ингредиентами, присутствие которых в пищевых продуктах способствует улучшению состояния здоровья. Пектиновые вещества снижают уровень холестерина в крови, выводят из организма тяжелые металлы, радионуклиды, снижают токсичность антибиотиков, пролонгируют действие лекарственных препаратов [1–3].

Пектиновые вещества используются в напитках, хлебобулочных и кондитерских изделиях, молочных и мясных продуктах. Важным фактором использования пектиновых веществ является их натуральность и полная безвредность для организма.

Ценным сырьем для производства пектина являются яблочные выжимки, корзинки-соцветия подсолнечника, цитрусовые выжимки и свекловичный жом.

Корзинки-соцветия подсолнечника как пектиносодержащее сырье могут использоваться сразу после обмолота или в течение хранения. В сухих, хорошо проветриваемых помещениях, они могут храниться без изменения органолептических показателей несколько месяцев.

Однако в состав корзинок-соцветий подсолнечника входят разнообразные вещества, которые проявляют достаточно высокую активность в процессе хранения, за счет чего содержание пектиновых веществ в течение всего срока хранения может достаточно сильно изменяться [4].

С целью изучения кинетики изменения содержания пектиновых веществ в процессе хранения подсолнеч- ного сырья, проведены исследования по изучению активности пектолитических ферментов [5, 2, 6].

Согласно литературным данным, корзинки-соцветия подсолнечника содержат разнообразные ферменты, в том числе и пектолитические, под влиянием которых пектиновые вещества претерпевают различные превращения [7, 5, 8]. К таким пек-толитическим ферментам относятся полигалактуроназа (ПГ) и пектинэстераза (ПЭ). Полигалактуроназа катализирует расщепление фрагментов полигалак-туроновой кислоты. Расщеплению при этом подвергаются внутренние полимерные связи. При этом наиболее активно расщепление происходит для низ-коэтерифицированных пектинов (свекловичного, подсолнечного и др.).

Пектинэстераза катализирует отщепление метильных групп от полиметилгалактуроновой кислоты. Пектинэстераза деэтерифицирует пектины на 60–70 % [7].

Следовательно, срок хранения растительного сырья и массовая доля пектиновых веществ в сырье находятся в прямой зависимости от активности перечисленных ферментов.

Цель исследования : изучение эффективности применения технологической обработки на сохраняемость пектиновых веществ растительного сырья.

Задачи исследования :

– изучить содержание пектиновых веществ в свежеубранных корзинках-соцветиях подсолнечника после обмолота и в течение хранения;

– определить активность пектолитических ферментов в свежем сырье и в течение хранения;

– изучить влияние технологической обработки на активность пектолитических ферментов и выход пектиновых веществ в процессе хранения.

Объекты и методы исследования . Объектами исследования служили пять сортов подсолнечника, районированных и наиболее распространенных на территории Краснодарского края: Флагман, Юбилейный, Передовик, Кондитерский, Лидер.

Для определения массовой доли пектиновых веществ в растительном сырье использовали кальций-пектатный метод [6], активность пектинэстеразы определяли с помощью потенциометрического метода [5], для определения активности полигалактуроназы использовали титриметрический метод [5], выход пектиновых веществ определяли спиртооса-ждением [6].

Результаты исследования и их обсуждение . В корзинках-соцветиях подсолнечника сразу после уборки и обмолота и далее после 12 и 24 месяцев хранения определяли массовую долю пектиновых веществ. Хранение осуществляли при 15–20 °С, влажности воздуха 70 %, в темном, сухом помещении. Результаты исследования представлены на рисунке 1.

X

о

ф

к о сС к П5

Ф ? Ф

■ 0 мес.

■ 12 мес.

■ 24 мес.

Рис. 1. Изменение массовой доли пектиновых веществ в течение хранения

Результаты исследования, представленные на рисунке 1, характеризуют значительное изменение массовой доли пектиновых веществ в течение 24 месяцев хранения. В начале хранения массовая доля пектиновых веществ изменялась от 40,59 % (сорт Кондитерский) до 43,69 % (сорт Юбилейный) и составила в среднем 42,04 %. Через 12 месяцев хранения показатель снизился в 3 раза (в среднем), а через 24 месяца хранения – снизился до 26,8 % (в среднем). Таким образом, при хранении подсолнечного сырья наблюдается значительное снижение массовой доли пектиновых веществ, которое, вероятно, связано с активностью пектолитических ферментов сырья.

Чтобы подтвердить выдвинутое предположение, были проведены исследования по определению активности пектолитических ферментов в сырье.

Активность пектолитических ферментов – полигалактуроназы и пектинэстеразы определяли сразу после уборки и обмолота корзинок-соцветий подсолнечника, затем после 12 и 24 месяцев хранения. Данные исследований представлены на рисунках 2, 3.

■ 0 месяцев

■ 12 месяцев

■ 24 месяца

Рис. 2. Изменение активности полигалактуроназы в процессе хранения растительного сырья

■ 0 месяцев

■ 12 месяцев

■ 24 месяца

Рис. 3. Изменение активности пектинэстеразы в процессе хранения растительного сырья

Результаты исследований, представленные на рисунках 2, 3, показывают, что активность пектоли-тических ферментов является наиболее высокой у свежеубранного подсолнечного сырья. В зависимости от сорта подсолнечника она изменяется в пределах 6,8×10-5…13,6×10-5 у. е. для полигалактуроназы и в пределах 0,61…0,92 у.е. для пектинэстеразы. В процессе хранения активность ферментов снижается. Так, через 12 месяцев хранения активность ферментов уменьшается примерно в 5 раз у полигалактуроназы (1,84×10-5…2,92×10-5 у. е.) и в 2 раза у пектинэстеразы (0,2…0,53 у. е.).

Дальнейшее хранение корзинок-соцветий подсолнечника (до 24 месяцев) практически не изменяет активность полигалактуроназы. Она находится примерно на уровне, достигнутом после 12 месяцев хранения. Массовая доля пектиновых веществ практически не изменяется.

Активность пектинэстеразы при этом продолжает изменяться. Снижение активности пектинэстеразы продолжается в течение всего срока хранения корзинок-соцветий подсолнечника – 24 мес. и достигает 0,25–0,91 у. е.

Таким образом, пектинэстераза, имеющая более высокую активность, оказывает большее разруши- тельное действие на пектиновые вещества, чем полигалактуроназа, что подтверждается полученными данными и результатами, представленными на рисунке 1.

Результаты экспериментальных исследований доказывают необходимость дополнительной обработки корзинок-соцветий подсолнечника для инактивации пектолитических ферментов и сохранения массовой доли пектиновых веществ на первоначальном уровне.

Для сохранения массовой доли пектиновых веществ на первоначальном уровне необходимо инактивировать действие пектолитических ферментов.

С целью инактивации пектолитических ферментов проводили термическую обработку измельченных корзинок-соцветий подсолнечника. Корзинки-соцветия подсолнечника прогревали при температуре 80– 120 °С в течение 1–2 ч, поскольку температура полной инактивации ферментов колеблется от 80 °С и выше. Фактором технологического контроля служил выход пектиновых веществ из растительного сырья.

Результаты исследования представлены в таблице 1.

Влияние температуры и продолжительности термической обработки на активность пектолитических ферментов

Таблица 1

Температура, °С	Продолжительность, ч	Активность пектолити-ческих ферментов, у.е.		Выход пектиновых веществ, %
		ПГ×10-5	ПЭ
20 (контроль)	-	11,6	0,92	11,8
80	1,0	Следы	Следы	15,6
80	2,0	Следы	Следы	16,7
80	3,0	Следы	Следы	18,0
100	1,0	Следы	Следы	19,8
100	2,0	0	0	20,4
100	3,0	0	0	21,1
120	1,0	0	0	19,7
120	2,0	0	0	18,3
120	3,0	0	0	16,5

Данные таблицы 1 свидетельствуют, что под влиянием высокой температуры (100 °С), в течение определенного времени (3 часа), пектолитические ферменты полностью инактивируются. Это положительно отражается на выходе пектиновых веществ, который при этом повышается до наибольшего значения (21,1 %). Повышение температуры до 120 °С и выдержка при этой температуре подсолнечного сырья приводит к снижению выхода пектиновых веществ. Это объясняется термической деградацией пектиновых веществ.

Исследование активности ферментов в обработанном сырье после 24 мес. хранения показали, что сырье после термической обработки сохраняет первоначальное содержание пектиновых веществ, активность ферментов в этом случае равна нулю.

Выводы. Таким образом, проведенное исследование показало следующее:

– свежеубранные корзинки-соцветия подсолнечника необходимо подвергать обработке при температуре 100 °С в течение 2 часов;

– хранение корзинок-соцветий подсолнечника целесообразно осуществлять в закрытых хранилищах при относительной влажности воздуха не более 70 %. Повышение относительной влажности воздуха нежелательно, так как это способствует увлажнению корзинок-соцветий подсолнечника и развитию плесеней и других микроорганизмов, что резко снижает качество пектинсодержащего сырья;

– хранение корзинок-соцветий подсолнечника, подвергнутых термической обработке, возможно в течение 12–24 месяцев в соответствующих условиях без изменения массовой доли пектиновых веществ.