Выявление предпосылок комплексной переработки плодово-ягодного сырья Сибирского региона

УДК 664.85:[634+634.7]

Т.Ф. Киселева, И.С. Зайцева, Д.Б. Пеков, Н.В. Бабий

ВЫЯВЛЕНИЕ ПРЕДПОСЫЛОК КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ПЛОДОВО-ЯГОДНОГО СЫРЬЯ СИБИРСКОГО РЕГИОНА

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.

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

Г осударственная 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 объ-

ективной 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 плодовоягодного 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 доля Черная смородина Черноплодная рябина Яблоки сибирские Амурский виноград Лимонник китайский

Сухих веществ, % 14,0±0,2 13,0±0,2 12,3±0,2 19,7±0,2 16,6±0,2

Титруемых кислот (в пересчете на яблочную кислоту), % 5,8±0,1 0,9±0,1 1,0±0,1 1,3±0,1 3,6±0,1

Редуцирующих сахаров, % 5,2±0,02 8,6±0,02 10,3±0,02 12,2±0,02 3,5±0,02

Пектиновых веществ, % 2,7±0,03 0,7±0,03 0,9±0,03 1,3±0,03 1,4±0,03

Полифенольных веществ, мг/100 г 5904±5 3195±5 157±5 1927±5 697±5

Аскорбиновой кислоты, мг/100 г 232,7±1 161,2±1 77,1±1 31±1 44,0±1

Р-каротин, мг/100 г 0,3±0,02 1,9±0,02 0,8±0,02 0,9±0,02 0,4±0,02

Таблица 2

Фракционный состав пектиновых веществ плодово-ягодного сырья

Показатель Наименование сырья

Черная смородина И * он я ю оя нр р е еЧ Лимонник китайский Виноград амурский Яблоки сибирские

Массовая доля пектиновых веществ, % 2,7±0,03 0,7±0,03 1,4±0,03 1,3±0,03 0,9±0,03

Уронидная составляющая, % к массе пектина 78,4±0,03 47,2±0,03 53,2±0,03 74,7±0,03 42,4±0,03

Свободные карбоксильные группы, % 5,7±0,02 3,8±0,02 4,2±0,02 4,6±0,02 3,3±0,02

Этерифицированные карбоксильные группы, % 12,5±0,03 8,3±0,03 8,7±0,03 10,4±0,03 9,2±0,03

Таблица 3

Химический состав сухих плодово-ягодных выжимок

Массовая доля Выжимки

е о л б я черной смородинні черноплодной рябины лимонника китайского амурского винограда

Влаги, % 10,0±0,5 10,0±0,5 10,0±0,5 10,0±0,5 10,0±0,5

Титруемых кислот (в пересчете на яблочную кислоту), % 0,7±0,1 2,7±0,1 0,8±0,1 2,1±0,1 1,1±0,1

Редуцирующих сахаров, % 6,9±0,02 4,8±0,02 5,1±0,02 4,3±0,02 4,6±0,02

Пектиновых веществ, % 0,3±0,03 1,4±0,03 0,4±0,03 0,9±0,03 0,9±0,03

Аскорбиновой кислоты, мг/100 г 35,6±1 64,9±1 55,6±1 19,1±1 15,4±1

Полифенольных веществ, % 134±5 1935±5 1993±5 140±5 571±5

л.

Экстракты

ж:

Напитки брожения

Ж.

А

Высушивание и измельчение

Безалкогольные

напитки

т

т

т

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 плодовоягодных 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 плодовоягодных 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.

Таблица 4

Фракционный состав пектиновых веществ плодово-ягодных выжимок

Показатель Выжимки

черной смородины черноплодной рябины яблок винограда лимонника

Массовая доля пек тиновых веществ, % 1,4±0,03 0,4±0,03 0,3±0,03 0,9±0,03 0,9±0,03

Уронидная состав ляющая, % к массе пектина 78,1±0,03 53,2±0,03 51,7±0,03 72,1±0,03 45,4±0,03

Свободные карбок сильные группы, % 5,9±0,02 4,1±0,02 3,5±0,02 6,5±0,02 8,2±0,02

Этерифицированные карбоксильные группы, % 14,9±0,03 8,8±0,03 10,4±0,03 20,5±0,03 22,5±0,03

Проведенные исследования показали, что пектиновые вещества исследуемых выжимок содержат большой процент свободных карбоксильных (от 3,5% в яблоках до 8,2 % в лимоннике) и этерифицирован-

ных 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 желеоб-разование или высокая вязкость, необходимо выбирать сырье с высокими значениями уронидной составляющей и степени этерификации.

Выжимки, оставшиеся после получения плодовоягодных 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.

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 ацетилирован-ных карбоксильных групп и ацетильной составляющей пектиновых веществ в растительном сырье / Шелухи-на 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.

ГОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности», 650056, г. Кемерово, б-р Строителей, 47

SUMMARY

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 °С, для высушенных - 18 часов при температуре 35 °С.

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 %.

T.F. Kiseleva, I.S. Zajtseva, D.B. Pekov, N.V. Babij

Revealing of preconditions of complex processing of fruit -berry raw material of Siberian region

The given activity is dedicated probe of physicochemical parameters and fractional composition of pectic substances of a fruit raw material and the pomace which have stayed after their thorough revision. In a progress of work it is established, that the fruit raw material and pomace are of value as a source of an ascorbic acid, polyphenolic substances, pectic substances which fractional composition is affluent enough and allows to use them at obtaining products of a gelatinous consistence and in the capacity of a treatment-and-prophylactic means. Ground conducted probes the scheme of a complex processing of a fruit raw material is developed.