Аннотация

Производство и потребление замороженных растительных продуктов в последние годы продолжает увеличиваться. Перед производителями стоит задача разработки технологий замораживания овощной и плодово-ягодной продукции с оптимальными органолептическими свойствами и сохранением максимального количества биологически активных веществ. Важными структурными и влагосвязывающими компонентам растительных клеток, влияющими на их устойчивость при воздействии высоких и низких температур, являются пектиновые вещества. Цель данной работы заключалась в исследовании влияния бланширования и различных методов замораживания на состав пектиновых веществ при длительном хранении плодов и овощей.
Объекты исследования – скорцонера, овсяный корень, кольраби, яблоки и сливы. В ходе исследования проводили бланширование, воздушное (естественная, искусственная конвекция, флюидизация) и иммерсионное (смесь воды, этилового спирта, сахарозы, хлорида натрия) замораживание при температурах –24, –35 °С. Замороженные образцы растительной продукции хранили в герметичной упаковке при –18 °С в течение 7–12 мес. Колориметрическим карбазольным методом определяли полученные экстракцией водорастворимый пектин, промежуточную фракцию, протопектин. Качественный анализ проводили методом ИК-спектроскопии.
Результаты свидетельствовали о том, что бланширование снижало содержание пектинов в овощах на 2–10 %, яблоках на 18–21 %. Флюидизация и иммерсионное замораживание оказывали наименьшее повреждающее действие на пектины. Наибольшие потери протопектина выявлены при замораживании в воздушной среде с естественной конвекцией. При хранении максимальные потери пектинов установлены в овсяном корне (–24 °С, естественная воздушная конвекция 66 %), наименьшие – в кольраби (–24 °С, ледяная среда 9 %). Выявлено, что чем больше влагосодержание тканей в нативном состоянии, тем меньше потери пектиновых веществ к концу холодильного хранения. Проведена идентификация полос поглощения пектиновых веществ в замороженных скорцонере и овсяном корне.
На потери пектиновых веществ оказывали влияние влагосодержание тканей, процесс бланширования и способ замораживания. После замораживания всех образцов были выявлены потери протопектина и увеличение промежуточной фракции. Интенсификация процесса замораживания положительно влияет на содержание пектинов при длительном хранении, однако хранение более 6 мес. приводит к значительным фракционным изменениям и потерям пектиновых веществ.

Ключевые слова

Растительные продукты, пектиновые вещества, замораживание, бланширование, ИК-спектры, качество

ФИНАНСИРОВАНИЕ

Работа выполнена на базе Университета ИТМО (ранее в Санкт-Петербургском государственном университете низкотемпературных и пищевых технологий) по результатам многолетних исследований под руководством д.т.н., профессора Валентины Степановны Колодязной.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Frozen Fruits and Vegetables Market Outlook. [Internet]. [cited 2023 Nov 18]. Available from: https://www.futuremarketinsights.com/reports/frozen-fruits-and-vegetables-market
2. Burdo OG. The role of food energy technologies in solving global mankind problems. Problems of the Regional Energetics. 2021;3(51):99–110. https://doi.org/10.52254/1857-0070.2021.3-51.09; https://www.elibrary.ru/GVEEGB
3. Raising frozen temperatures could slash emissions. [Internet]. [cited 2023 Dec 1]. Available from: https://www.coolingpost.com/world-news/raising-frozen-temperatures-could-slash-emissions/
4. Kolodyaznaya VS, Rumyantseva ON, Kiprushkina EI. The history and the prospects of food refrigeration. Journal of International Academy of Refrigeration 2023;(1):47–54. (In Russ.). https://doi.org/10.17586/1606-4313-2023-22-1-47-54; https://www.elibrary.ru/QAIWHZ
5. Fikiin K, Akterian S. A lauded refrigeration technique and resource-efficiency of frozen food industry. Trends in Food Science and Technology. 2022;128:185–187. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2022.05.008; https://www.elibrary.ru/DZVQSP
6. Guseynova BM, Asabutaev IH, Daudova TI. Effect of freezing modes, storage time, and defrosting methods on microbiological quality parameters of apricots. Food Processing: Techniques and Technology. 2021;51(1): 29–38. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2021-1-29-38; https://www.elibrary.ru/EIHBAN
7. Schudel S, Prawiranto K, Defraeye T. Comparison of freezing and convective dehydrofreezing of vegetables for reducing cell damage. Journal of Food Engineering. 2021;293:110376. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2020.110376
8. Короткий И.А., Сахабутдинова Г.Ф. Совершенствование и анализ процессов низкотемпературной обработки овощных смесей // Холодильная техника. 2019. № 9. С. 51–55. https://www.elibrary.ru/ONMKRO
9. Jha PK, Xanthakis E, Chevallier S, Jury V, Le-Bail A. Assessment of freeze damage in fruits and vegetables. Food Research International. 2019;121:479–496. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2018.12.002
10. Gubanenko GA, Pushkareva EA, Rechkina EA, BalyabinaTA, KorbmakherTV, Strupan EA. The study of indicators on quality of pectins from secondary plant raw materials of Krasnoyarsk region. Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021. https://doi.org/10.1088/1755-1315/640/6/062021
11. Sergeev AI, Kalinina IG, Shilkina NG, Barashkova II, Gradova MA, Motyakin MV, et al. Effect of elevated storage temperatures on the physicochemical and sensory properties of apple puree. Food Processing: Techniques and Technology. 2023;53(2):259–271. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2023-2-2430; https://www.elibrary.ru/SDZLSC
12. Li Y, Zhao H, Xiang K, Li D, Liu C, Wang H, et al. Factors affecting chemical and textural properties of dried tuber, fruit and vegetable. Journal of Food Engineering. 2024;365:111828. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2023.111828.
13. Kameshwar AKS, Qin W. Structural and functional properties of pectin and lignin–carbohydrate complexes de-esterases: a review. Bioresources and Bioprocessing. 2018;5(43). https://doi.org/10.1186/s40643-018-0230-8
14. Satapathy S, Rout JR, Rout JR, Kerry RG, Santi T, Sahoo SL. Biochemical Prospects of Various Microbial Pectinase and Pectin: An Approachable Concept in Pharmaceutical Bioprocessing. Frontiers in Nutrition. 2020;7:117. https://doi.org/10.3389/fnut.2020.00117
15. Feng S, Bi J, Laaksonen T, Laurén P, Yi J. Texture of freeze-dried intact and restructured fruits: Formation mechanisms and control technologies. Trends in Food Science and Technology. 2024;143:104267. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2023.104267
16. Колодязная В. С., Соколов В. Н. Массообменные характеристики при замораживании растительных продуктов в айс-сларри // Холодильная техника. 2004. Т. 93. № 3. С. 5–8.
17. Дерябина С. С. Разработка технологии замораживания косточковых плодов в жидких хладоносителях: автореф. канд. техн. наук. СПб.; 2007. 16 c. https://elibrary.ru/NHMEIF
18. Peregudova DA, Kolodyaznaya VS, Skuridina DA. Kinetics of pectinaceous substances’ transformation reactions of autumn grades’ apples during storage at low positive temperatures. Journal of International Academy of Refrigeration. 2018;(2):48–54. (In Russ.). https://doi.org/10.17586/1606-4313-2018-17-2-48-54; https://elibrary.ru/XYOYVF
19. Донченко Л. В., Фирсов, Г. Г. Пектин: основные свойства, производство и применение. Москва: ДеЛи принт, 2007. 276 с.
20. Muthukumarappan K, Marella C, Sunkesula V. Food freezing technology. In: Kutz M, editor. Food freezing technology Handbook of Farm, Dairy and Food Machinery Engineering. New York: Delmar; 2019. pp. 389–415. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-814803-7.00015-4
21. Dalvi-Isfahan M, Jha PK, Tavakoli J, Daraei-Garmakhany A, Xanthakis E, Le-Bail A. Review on identification, underlying mechanisms and evaluation of freezing damage. Journal of Food Engineering. 2019;255:50–60. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2019.03.011
22. Sun L, Zhu Z, Sun D-W. Regulating ice formation for enhancing frozen food quality: Materials, mechanisms and challenges. Trends in Food Science and Technology. 2023; 139:104116. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2023.07.013
23. Semenov EV, Nikitin IA, Belozerov GA, Suchkov AN. Calculation of the process of freezing of a moisture-containing substance. Chemical and Petroleum Engineering. 2023;58(9-10):721–731. https://doi.org/10.1007/s10556-023-01154-z; https://elibrary.ru/IEBZJC
24. Frozen food in a resilient and sustainable food system. [Internet]. [cited 2023 Dec 18]. Available from: https://www.sustainablecooling.org/wp-content/uploads/2023/11/The-Three-Degrees-of-Change_Summary-Report_November-2023.pdf