Аннотация

Работа посвящена исследованию физико-химических показателей и фракционному составу пектиновых веществ плодово-ягодного сырья и выжимок, оставшихся после их переработки с целью выявления предпосылок для их дальнейшего использования. В ходе работы установлено, что плодово-ягодное сырье и выжимки представляют ценность как источник аскорбиновой кислоты, полифенольных веществ, пектиновых веществ, фракционный состав которых достаточно богат и позволяет их использовать при получении продуктов желеобразной консистенции и в качестве лечебно-профилактических средств. На основании проведенных исследований разработана схема комплексной переработки плодово-ягодного сырья.

Ключевые слова

Фракционный состав пектиновых веществ, комплексная переработка, плодово-ягодное сырье

ВВЕДЕНИЕ

Государственная политика России в области здорового питания предусматривает улучшение структуры питания населения. Одним из направлений этой политики является обогащение продуктов питания биологически активными веществами, в т. ч. и из природных источников. Важным природным источником биологически активных веществ являются плоды и ягоды, доля которых в рационе питания населения является показателем качества его жизни и продолжительности периода активной жизнедеятельности. В качестве объекта исследования были использованы плоды лимонника китайского и амурского винограда урожая 2005 - 2007 г., собранные в Амурской области, ягоды черной смородины, черноплодной рябины, яблок сибирских сортов, выращенные в плодопитомнике г. Кемерово урожая 2005 - 2007 гг. Все анализы проводились с использованием стандартных методик или методик, принятых в безалкогольной и консервной промышленности [2, 3]. В работе приведены средние данные, обработанные методами математической статистики. Анализ основных физико-химических показателей исследуемого сырья представлен в таблице 1. Как видно из представленных данных, массовая доля сухих веществ рассматриваемого сырья колеблется от 12,3 % в яблоках до 19,7 % в амурском винограде. Большую часть из них составляют усвояемые углеводы и органические кислоты. Усвояемые углеводы плодово-ягодного сырья представлены в основном моно- и дисахаридами - глюкозой, фруктозой и частично сахарозой. Содержание органических кислот в рассматриваемом плодово-ягодном сырье колеблется от 0,9 % в черноплодной рябине до 5,8 % в черной смородине. Они играют важную роль при хранении плодов и ягод, повышая их лежкоспособность, обуславливают кислый вкус, возбуждают секрецию поджелудочной железы, стимулируют перистальтику кишечника, обладают бактерицидным действием. Сахара, содержащиеся в плодово-ягодном сырье, маскируют его кислый вкус, а полифенольные вещества усиливают и делают вяжущим, поэтому для объективной оценки вкуса плодов и ягод используют сахарокислотный коэффициент. Содержание полифенольных веществ в рассматриваемом сырье различно и составляет от 157 мг/100г в яблоках до 5904 мг/100 г в черной смородине. Полифенолы определяют цвет, вкус, аромат плодово-ягодного сырья и продуктов на его основе. Кроме того, важнейшими функциями полифенолов является выведение из организма ионов тяжелых металлов и их антиоксидантное действие. Пищевая ценность плодов и ягод во многом определяется наличием в них витаминов. Как видно из таблицы 1, в рассматриваемых видах сырья содержание аскорбиновой кислоты колеблется в широких пределах (от 31 мг/100 г в амурском винограде до 232,7 мг/100 г в черной смородине). Таким образом, полученные данные показали, что суточную потребность в витамине С позволяет обеспечить разовое потребление 30,1 г ягод черной смородины, 43,4 г черноплодной рябины, 90,8 г яблок сибирских, 225,8 г амурского винограда и 159,1 г плодов лимонника китайского. Соответственно исследуемые плоды и ягоды могут быть использованы как дополнительный источник витамина С. Кроме этого, они богаты углеводами, органическими кислотами, витаминами и полифенолами. Массовая доля пектиновых веществ рассматриваемого сырья колеблется от 0,7 % в черноплодной рябине до 2,7 % в черной смородине. Пектиновые вещества являются полимерами углеводной природы. Они не усваиваются организмом человека, однако физиологическая роль их велика. Пектин благоприятен при лечении различных желудочных заболеваний. Он не создает энергетического запаса в организме, нормализует микрофлору кишечника, выводит из организма холестерин, а главное, пектин способен образовывать нерастворимые комплексы с токсичными и радиоактивными металлами и выводить их из организма. Это свойство пектина ставит его в ряд важных пищевых компонентов, обладающих профилактическими и лечебными свойствами для удаления из организма токсичных металлов, поступающих с пищевыми продуктами [4]. Пектиновые вещества растительных продуктов имеют различное строение, молекулярную массу и свойства. К ним относятся несколько соединений сходного строения: нерастворимый протопектин, растворимый пектин, пектиновую кислоту - частично деметоксилированный пектин, пектовую кислоту - полностью деметоксилированный пектин. Два последних соединения имеют ограниченную растворимость и для напитков малоценные [3]. Свойства пектина в большей степени определяются количеством и видом функциональных групп. В связи с этим нами был исследован фракционный состав пектиновых веществ плодово-ягодного сырья для определения их дальнейшего целенаправленного использования. Данные фракционного состава пектиновых веществ исследуемого плодово-ягодного сырья представлены в таблице 2. Анализируя представленные данные можно отметить, что содержание пектина в плодово-ягодном сырье достаточно велико и составляет от 0,7 % в черноплодной рябине до 2,7 % в черной смородине. Таблица 1 Физико-химические показатели анализируемого плодово-ягодного сырья Массовая доляЧерная смородинаЧерноплодная рябинаЯблоки сибирскиеАмурский виноградЛимонник китайский Сухих веществ, %14,0±0,213,0±0,212,3±0,219,7±0,216,6±0,2 Титруемых кислот (в пересчете на яблочную кислоту), %5,8±0,10,9±0,11,0±0,11,3±0,13,6±0,1 Редуцирующих сахаров, %5,2±0,028,6±0,0210,3±0,0212,2±0,023,5±0,02 Пектиновых веществ, %2,7±0,030,7±0,030,9±0,031,3±0,031,4±0,03 Полифенольных веществ, мг/100 г5904±53195±5157±51927±5697±5 Аскорбиновой кислоты, мг/100 г232,7±1161,2±177,1±131±144,0±1 β-каротин, мг/100 г0,3±0,021,9±0,020,8±0,020,9±0,020,4±0,02 Таблица 2 Фракционный состав пектиновых веществ плодово-ягодного сырья ПоказательНаименование сырья Черная смородинаЧерноплодная рябинаЛимонник китайскийВиноград амурскийЯблоки сибирские Массовая доля пектиновых веществ, %2,7±0,030,7±0,031,4±0,031,3±0,030,9±0,03 Уронидная составляющая, % к массе пектина78,4±0,0347,2±0,0353,2±0,0374,7±0,0342,4±0,03 Свободные карбоксильные группы, %5,7±0,023,8±0,024,2±0,024,6±0,023,3±0,02 Этерифицированные карбоксильные группы, %12,5±0,038,3±0,038,7±0,0310,4±0,039,2±0,03 Таблица 3 Химический состав сухих плодово-ягодных выжимок Массовая доляВыжимки яблочныечерной смородинычерноплодной рябинылимонника китайскогоамурского винограда Влаги, %10,0±0,510,0±0,510,0±0,510,0±0,510,0±0,5 Титруемых кислот (в пересчете на яблочную кислоту), %0,7±0,12,7±0,10,8±0,12,1±0,11,1±0,1 Редуцирующих сахаров, %6,9±0,024,8±0,025,1±0,024,3±0,024,6±0,02 Пектиновых веществ, %0,3±0,031,4±0,030,4±0,030,9±0,030,9±0,03 Аскорбиновой кислоты, мг/100 г35,6±164,9±155,6±119,1±115,4±1 Полифенольных веществ, %134±51935±51993±5140±5571±5 Рис. 1. Схема комплексной переработки плодово-ягодного сырья Сибири Полученные результаты показали, что пектиновые вещества ягод черной смородины и амурского винограда имеют высокую долю уронидной составляющей (78,4 и 74,7 % соответственно). Эти соединения хорошо растворяются в воде и обладают высокой желирующей способностью. Кроме того, в составе пектиновых веществ названных плодов и ягод содержится большое количество свободных карбоксильных групп (5,7 и 4,6 % соответственно), вследствие чего они обладают способностью к связыванию тяжелых металлов и выведению их из организма человека. Используемые плоды и ягоды являются прекрасным сырьем для производства соков, экстрактов, после чего остается большое количество выжимок. Физико-химические показатели качества сухих плодово-ягодных выжимок представлены в таблице 3. Данные таблицы 3 показали, что оставшийся после экстракции плодово-ягодные выжимки содержат в своем составе органические кислоты, сахара, фенольные вещества, аскорбиновую кислоту, пектиновые вещества, поэтому представляют интерес для дальнейшего их использования. Пектиновые вещества, входящие в состав выжимок могут обладать хорошей желирующей способностью. Для определения свойств пектинов представляло интерес исследовать фракционный состав пектиновых веществ плодово-ягодных выжимок. Данные фракционного состава пектиновых веществ плодово-ягодных выжимок представлены в таблице 4). Из представленных в таблице 4 данных видно, что в выжимках исследуемых видов сырья содержа- ние пектиновых веществ колеблется от 0,3 % в яблочных выжимках до 1,4 % в выжимках черной смородины. ПоказательВыжимки черной смородинычерноплодной рябиныяблоквиноградалимонника Массовая доля пектиновых веществ, %1,4±0,030,4±0,030,3±0,030,9±0,030,9±0,03 Уронидная составляющая, % к массе пектина78,1±0,0353,2±0,0351,7±0,0372,1±0,0345,4±0,03 Свободные карбоксильные группы, %5,9±0,024,1±0,023,5±0,026,5±0,028,2±0,02 Этерифицированные карбоксильные группы, %14,9±0,038,8±0,0310,4±0,0320,5±0,0322,5±0,03 Таблица 4 Фракционный состав пектиновых веществ плодово-ягодных выжимок Проведенные исследования показали, что пектиновые вещества исследуемых выжимок содержат большой процент свободных карбоксильных (от 3,5% в яблоках до 8,2 % в лимоннике) и этерифицированных карбоксильных групп (от 8,8 % в черноплодной рябине до 22,5 % в лимоннике). Это свидетельствует о том, что данные пектиновые вещества являются природными детоксикантами, которые связывают и выводят из организма чужеродные вещества, в том числе радиотоксины, и повышают неспецифическую резистентность организма. Наиболее высокий процент уронидной составляющей наблюдается в выжимках черной смородины и амурского винограда (78,1 и 72,1 % соответственно). Такие пектины хорошо растворяются в воде, обладают высокой желирующей способностью. В остальных выжимках этот показатель колеблется от 45,4 % в лимоннике до 53,2 % в черноплодной рябине. Таким образом, анализируя функциональные характеристики пектиновых веществ плодов и ягод, можно спрогнозировать их технологические свойства. В частности, для получения продуктов, обладающих профилактическими свойствами, следует использовать пектиносодержащее сырье с высоким содержанием свободных карбоксильных групп. При разработке продуктов, в которых требуется желеобразование или высокая вязкость, необходимо выбирать сырье с высокими значениями уронидной составляющей и степени этерификации. Выжимки, оставшиеся после получения плодово-ягодных экстрактов, представляют ценность как источник пектиновых веществ, фракционный состав которых достаточно богат и позволяет их использовать при получении продуктов желеобразной консистенции и в качестве лечебно-профилактических средств. На основании физико-химических показателей и исследований фракционного состава пектиновых веществ плодово-ягодного сырья и выжимок, оставшихся после их переработки, была разработана схема комплексной переработки плодово-ягодного сырья Сибири, представленная на рисунке 1. Для увеличения продолжительности хранения плодов и ягод предложены различные способы консервирования. Плоды лимонника китайского и амурского винограда имеют невысокое содержание влаги, поэтому для них целесообразно применять способ консервирования высушиванием. Влага будет быстро удаляться при сушке, а плоды будут более статичными при хранении. Ягоды черной смородины, черноплодной рябины и плоды яблок сибирских сортов сочные, содержат в своем составе достаточно высокое содержание влаги, поэтому для них рекомендован способ консервирования замораживанием. Для интенсификации процесса экстрагирования необходимо измельчение плодово-ягодного сырья, как сухого, так и замороженного. Дополнительно, для увеличения выхода экстрагируемых веществ, необходимо проводить биокаталитическую обработку замороженных плодов и ягод. Экстрагирование осуществляется водой при соотношении сырье : экстрагент 1:10. Продолжительность экстрагирования для замороженных плодов и ягод - 24 часа при температуре 40 ºС, для высушенных - 18 часов при температуре 35 ºС. Полученные вытяжки необходимо концентрировать до массовой доли сухих веществ 55 %. Полученные экстракты используются для получения сброженных и безалкогольных напитков. Выжимки, оставшиеся после экстракции, высушиваются для более продолжительного сохранения органолептических и физико-химических характеристик, измельчаются и используется для получения различных продуктов: выжимки черной смородины и яблок сибирских сортов при получении пищевых концентратов в количестве 7 %, выжимки винограда в количестве 1 % при изготовлении ржано-пшеничного хлеба, выжимки черноплодной рябины при получении сырцовых пряников в количестве 5 %.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Донченко, Л.В. Технология пектинов и пектинопродуктов / Л.В. Донченко. - М.: ДеЛи, 2000. - 255 с.
2. Марх, А.Т. Технохимический контроль консервного производства / А. Т. Марх, Т.Ф. Зыкина, В.Н. Голубев. - М.: Агропромиздат, 1989. - 304 с.
3. Пат. 2064178 Российская Федерация, МПК G01N31/16. Способ определения содержания пектиновых веществ, свободных карбоксильных групп пектиновых веществ, суммы этерифицированных и ацетилированных карбоксильных групп и ацетильной составляющей пектиновых веществ в растительном сырье / Шелухина Н.П., Нуштаева Т.И., Помозова ВА., Баланюк А.П., Саматова К.С., Дуйшеева Д.Н., Позняковский В.М.; заявитель и патентообладатель Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. - № 5064544/04; заявл. 25.02.92; опубл. 2.07.96, Бюл. № 6. - 5 с.
4. Помозова, В.А. Технология слабоалкогольных напитков: теоретические и практические аспекты / В.А. Помозова; - Кемерово; Кемеровский технологический институт пищевой промышленности 2002. - 152 с.