Аннотация

Разработка и практическое использование электрофизических технологий в пищевых производственных процессах является глобальным трендом устойчивого развития агропромышленного сектора. Одним из энергоемких процессов переработки плодоовощной продукции является удаление покровной ткани (кожицы). Цель работы – изучить влияние импульсного электрического поля на эффективность снятия покровной ткани плодов томата с оценкой величины удельного усилия снятия оболочки, энергетических затрат и потерь продукции в сопоставлении с термическими и электрофизическими методами подготовки.
В качестве объектов исследования использовали плоды томата сорта Аврора. Применяли обработку импульсным электрическим полем при напряженности электрического поля 1 кВ/см и затрачиваемой удельной энергией на уровне 1, 5 и 10 кДж/кг. Визуальную оценку плодов томата до и после обработки проводили с использованием средств оптической микроскопии. Оценку эффективности удаления покровной ткани с плодов томата после воздействия импульсного электрического поля осуществляли на базе анализатора текстур, а потери массы с помощью цифровых весов.
В результате обработки импульсным электрическим полем было установлено снижение требуемой величины удельного усилия механического удаления оболочки на 10 % (P < 0,05). Величина потерь массы плода для обработки импульсным электрическим полем при удельной затрачиваемой энергии 1 кДж/кг снизилась на 4 % (P < 0,05) по сравнению с контрольным образцом. За счет обработки импульсным электрическим полем удалось осуществить электропорацию клеток, в результате которой был активирован внутренний массоперенос влаги из области эндокарпия в область между мезокарпием и покровной тканью. Образовавшаяся прослойка жидкости за счет гидростатического давления способствовала облегченному удалению покровной ткани с плодов томата.
В сопоставлении с технологиями термической (бланширование), омической и ультразвуковой обработок технология импульсного электрического поля позволяет достигать наименьших потерь продукции при наименьших энергетических затратах. Полученные данные позволяют обосновать перспективы использования обработки импульсным электрическим полем для удаления покровной ткани с плодов томата в процессе переработки.

Ключевые слова

Удаление оболочки, импульсное электрическое поле, томат, текстура, электропорация

ФИНАНСИРОВАНИЕ

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (РНФ), № 21-79-00112, а также с использованием оборудования ЦКП «Исследовательский центр пищевых и химических технологий» Кубанского государственного технологического университета (КубГТУ) (ЦКП 3111), поддерживаемого Министерством науки и высшего образования РФ (Минобрнауки России) (соглашение № 075-15-2021-679).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Шорсткий И. А. Применение обработки импульсным электрическим полем биоматериалов при подготовке к сушке // Краснодар: Издательский Дом-Юг, 2020. 172 c.
2. Kravtsova EV, Pelenko VV. Increase the efficiency of cutting on the part of fruit and vegetable raw materials close to the spherical form. Processes and Food Production Equipment. 2018;(1):35–42. (In Russ.). https://doi.org/10.17586/2310-1164-2016-11-1-35-42
3. Nawaz A, Ali SW, Irshad S, Irshad F, Ahmed A, Sharmeen Z, et al. Effect of peeling and unpeeling on yield, chemical structure, morphology and pasting properties of starch extracted from three diverse potato cultivars of Pakistan. International Journal of Food Science and Technology. 2020;55(6):2344–2351. https://doi.org/10.1111/ijfs.14412
4. Wu X, Yu L, Pehrsson PR. Are processed tomato products as nutritious as fresh tomatoes? Scoping review on the effects of industrial processing on nutrients and bioactive compounds in tomatoes. Advances in Nutrition. 2022;13(1):138–151. https://doi.org/10.1093/advances/nmab109
5. Lu Z, Wang J, Gao R, Ye F, Zhao G. Sustainable valorisation of tomato pomace: A comprehensive review. Trends in Food Science and Technology. 2019;86:172–187. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2019.02.020
6. Gharibzahedi SMT, Smith B, Guo Y. Pectin extraction from common fig skin by different methods: The physicochemical, rheological, functional, and structural evaluations. International Journal of Biological Macromolecules. 2019;136:275–283. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.06.040
7. Grassino AN, Brnčić M, Vikić-Topić D, Roca S, Dent M, Brnčić SR. Ultrasound assisted extraction and characterization of pectin from tomato waste. Food Chemistry. 2016;198:93–100. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2015.11.095
8. Sengar AS, Rawson A, Muthiah M, Kalakandan SK. Comparison of different ultrasound assisted extraction techniques for pectin from tomato processing waste. Ultrasonics Sonochemistry. 2020;61. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2019.104812
9. Vidyarthi SK, El Mashad HM, Khir R, Zhang R, Tiwari R, Pan Z. Quasi-static mechanical properties of tomato peels produced from catalytic infrared and lye peeling. Journal of Food Engineering. 2019;254:10–16. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2019.03.001
10. Koch Y, Witt J, Lammerskitten A, Siemer C, Toepfl S. The influence of Pulsed Electric Fields (PEF) on the peeling ability of different fruits and vegetables. Journal of Food Engineering. 2022;322. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2021.110938
11. Gavahian M, Sastry SK. Ohmic-assisted peeling of fruits: Understanding the mechanisms involved, effective parameters, and prospective applications in the food industry. Trends in Food Science and Technology. 2020;106:345–354. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2020.10.027
12. Grassino AN, Pedisić S, Dragović-Uzelac V, Karlović S, Ježek D, Bosiljkov T. Insight into high-hydrostatic pressure extraction of polyphenols from tomato peel waste. Plant Foods for Human Nutrition. 2020;75(3):427–433. https://doi.org/10.1007/s11130-020-00831-1
13. Sudheesh C, Sunooj KV. Cold plasma processing of fresh-cut fruits and vegetables. In: Siddiqui MW, editor. Fresh-cut fruits and vegetables. Academic Press; 2020. pp. 339–356. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-816184-5.00014-8
14. Tylewicz U. How does pulsed electric field work? In: Barba FJ, Parniakov O, Wiktor A, editors. Pulsed electric fields to obtain healthier and sustainable food for tomorrow. Academic Press; 2020. pp. 3–21. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-816402-0.00001-X
15. Chacha JS, Zhang L, Ofoedu CE, Suleiman RA, Dotto JM, Roobab U, et al. Revisiting non-thermal food processing and preservation methods – action mechanisms, pros and cons: a technological update (2016–2021). Foods. 2021;10(6). https://doi.org/10.3390/foods10061430
16. Nowosad K, Sujka M, Pankiewicz U, Kowalski R. The application of PEF technology in food processing and human nutrition. Journal of Food Science and Technology. 2021;58(2):397–411. https://doi.org/10.1007/s13197-020-04512-4
17. Arnal Á, Royo P, Pataro G, Ferrari G, Ferreira V, López-Sabirón AM, et al. Implementation of PEF treatment at real-scale tomatoes processing considering LCA methodology as an innovation strategy in the agri-food sector. Sustainability. 2018;10(4). https://doi.org/10.3390/su10040979
18. Martínez JM, Delso C, Álvarez I, Raso J. Pulsed electric field‐assisted extraction of valuable compounds from microorganisms. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 2020;19(2):530–552. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12512
19. Suchanek M, Olejniczak Z. Low field MRI study of the potato cell membrane electroporation by pulsed electric field. Journal of Food Engineering. 2018;231:54–60. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2018.03.002
20. Lammerskitten A, Shorstkii I, Parniakov O, Mykhailyk V, Toepfl S, Rybak K, et al. The effect of different methods of mango drying assisted by a pulsed electric field on chemical and physical properties. Journal of Food Processing and Preservation. 2020;44(12). https://doi.org/10.1111/jfpp.14973
21. Shorstkii I. Application of cold filamentary microplasma pretreatment assisted by thermionic emission for potato drying. Innovative Food Science and Emerging Technologies. 2020;66. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2020.102540
22. Shen Y, Khir R, Wood D, McHugh TH, Pan Z. Pear peeling using infrared radiation heating technology. Innovative Food Science and Emerging Technologies. 2020;65. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2020.102474
23. Гаджиева А. М., Мурадов М. С., Касьянов Г. И. Разработка и научное обоснование инновационных технологий комплексной переработки томатного сырья // Научные труды Кубанского государственного технологического университета. 2014. № 5. С. 1–20.
24. Vidyarthi SK, El Mashad HM, Khir R, Zhang R, Tiwari R, Pan Z. Evaluation of selected electric infrared emitters for tomato peeling. Biosystems Engineering. 2019;184:90–100. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2019.06.006
25. Sawant SR, Pandey JP, Singh A, Prakash O. Performance and evaluation of ohmic heating assisted lye and salt concentration on peeling quality of tomato. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences. 2018;7(9):3515–3524. https://doi.org/10.20546/ijcmas.2018.709.436
26. Wongsa-Ngasri P, Sastry SK. Tomato peeling by ohmic heating: Effects of lye-salt combinations and post-treatments on weight loss, peeling quality and firmness. Innovative Food Science and Emerging Technologies. 2016;34:148–153. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2016.01.013
27. Rock C, Yang W, Nooji J, Teixeira A, Feng H. Evaluation of Roma tomatoes (Solanum lycopersicum) peeling methods: conventional vs. power ultrasound. Proceedings of the Florida State Horticultural Society. 2010;123:241–245.