CC BY
159
УДК 664.8.014/019
Влияние режимов бланшировки
на физико-химические свойства и антиоксидантную активность фруктового сырья на примере вишни,сливы,черноплодной рябины,клубники
А. В. Демидова, Н. В. Макарова, д-р хим. наук Самарский государственный технический университет, г. Самара
Вишня - очень популярная в России высокозимостойкая косточковая плодовая культура (второе место после яблони). Она характеризуется также относительной нетребовательностью к условиям произрастания, засухоустойчивостью, скоро-плодностью. Популярность вишни объясняется ее ценными свойствами. Она содержит 84-87% воды, 9,1-11,4% сахаров, в основном глюкозу и фруктозу, кислоты: яблочную (1,3-1,5%), лимонную (0,1%), щавелевую (0,02%), дубильные вещества (0,2%), пектиновые вещества (0,4-0,5%), клетчатку (0,5%), золу (0,6%). Вишня отличается высоким содержанием калия, кальция, магния, фосфора, хлора. По витаминному составу содержит в-каротин (0,1 мг %), витамин С (15-20 мг %), витамин В6. Вишня отличается ранним созреванием и хорошим качеством плодов, которые обладают целебными и тонизирующими свойствами. Их используют как в свежем виде, так и перерабатывают, сушат и замораживают.
Слива - результат естественной гибридизации алычи и терна на Кавказе. Ее плоды содержат ценные и необходимые вещества: сахара (4,5%), витамины (10-15 мг %) С, В1 (тиамин), В2 (рибофлавин), В9 (фолиевая кислота), Е (токоферол), Р (флавоноловые гликозиды), РР (никотиновая кислота), органические кислоты (яблочную и лимонную), калий, кальций, магний, фосфор,
натрий, железо, марганец, кобальт и другие вещества.
Ягоды аронии черноплодной, или черноплодной рябины обладают приятным вкусом, содержат углеводы, группу флавоноидов с Р-витаминной активностью, аскорбиновую кислоту, органические кислоты, дубильные вещества, марганец, молибден, медь, бор, йод, магний, железо. Из ягод аронии черноплодной готовят соки, варенье, джемы, мармелад, прохладительные напитки. Из сока получают пищевой биологически активный краситель, который используется в кондитерском производстве [1].
Клубника - многолетнее травянистое растение. Плоды клубники содержат много сахара, представленного в основном глюкозой, эфирное масло, органические кислоты, витамин С, дубильные вещества, железо, марганец, флавоноиды. Являясь ценным пищевым и диетическим продуктом, плоды клубники широко используются пищу как в свежем виде, так и в виде варений из свежих и сушеных плодов, а также для приготовления начинок для конфет, при изготовлении кондитерских изделий, в ликероводочной промышленности и т. д. [2].
Выбор авторами ягодного сырья в качестве объектов исследования основан на популярности вишни, сливы, черноплодной рябины, клубники, а также на повышенном содержании в них минеральных веществ и витаминов. Целесообразно ис-
пользование данных ягод в качестве сырья для производства продуктов питания функционального назначения с направленным антиоксидант-ным действием [3].
Обладая перечисленными полезными качествами, ягодные полуфабрикаты подвержены микро-биальной порче с образованием углекислого газа и спирта, плесени, кислот (главным образом уксусной и молочной). Эти три вида порчи вызываются тремя различными группами микроорганизмов: дрожжами, плесневыми грибами и бактериями. Термическая обработка является одним из основных способов, позволяющих сохранять качество продуктов, полученных из фруктов и ягод. При относительно низких значениях pH фруктовой мезги в результате такой инактивации подавляются также все нежелательные микробиологические процессы. При этом полученная ягодная мезга остается мягкой (ее можно протереть), а также практически полностью предотвращается нежелательный гидролиз пектинов [4].
В качестве параметров бланширования были выбраны следующие режимы:
1) температура 85 °С, время выдержки 20 мин;
2) температура 105 °С, время выдержки 30 с.
В качестве контроля исследовалось растительное сырье, не проходившее термообработки.
Выбор температурных и временных параметров основан на рекомендациях по режимам тепловой обработки мезги в литературе и реальных параметрах, рекомендуемых для работы бланширователей в производстве фруктовых пюре и нектаров [4].
Задача исследования - изучение влияния технологических режимов бланширования на химический состав и антиоксидантную активность разных видов растительного сырья. Объекты исследования - плодовые культуры вишни, сливы, черноплодной рябины, клубники.
При исследовании использовались следующие методы химического анализа: измерение содержания феноль-ных соединений, антоцианов, флавоноидов, антиоксидантной активности по методам FRAP, антирадикальной активности, антиоксидантной активности в системе линолевой кислоты, содержания антоцианов.
Общее содержание фенольных веществ определяют фотоколориметрическим методом с реактивом Folin-Ciocalteu [6]. Методика основана на окислении фенольных групп исследуемого спиртового экстракта сырья реактивом Folin-Ciocalteu в среде насыщенного карбоната натрия. Реакция протекала при комнатной температуре в течение 30 мин, после чего определяли коэффициент пропускания при 725 нм. Общее содержание фенольных веществ определяли по калибровочной кривой и выражали в мг галловой кислоты на 100 г исходного сырья.
Общее содержание флавоноидов измеряют фотоколориметрическим методом с реактивами AlCl3 и NaNO2 при длине волны 510 нм. Общее содержание флавоноидов определяют по калибровочной кривой и выражают в мг катехина на 100 г исходного сырья [6].
Содержание антоцианов определяют в водно-спиртовых экстрактах спектрофотометрическим методом в смесях экстракт и буфер в соотношении 1:3 с pH 1,0 и 4,5 [6].
Методика определения по методу DPPH основана на способности анти-оксидантов исходного сырья связывать стабильный хромоген-радикал 2,2-дифенил-1-пикрил-гидразил (DPPH). Реакция протекает в течение 30 мин в темноте при комнатной температуре, после чего определяют коэффициент пропускания при 517 нм. Антирадикальную активность выражают в виде концентрации исходного экстракта в мг/мл, при которой происходило 50%-ное связывание радикалов [6].
Восстанавливающая сила по методу FRAP основана на способности активных веществ исходного экстракта овощей восстанавливать трехвалентное железо. Реакция исходного спиртового экстракта с FRAP-реагентом протекает при 37 °С в течение 4 мин. Коэффициент пропускания измеряют при длине волны 593 нм. Восстанавливающую силу определяют по калибровочному графику и выражают в ммоль Fe2+ / 1 кг исходного сырья
[7].
Методика определения антиокси-дантной активности в системе лино-левой кислоты основана на способности антиоксидантов изучаемого сырья ингибировать процессы окисления линолевой кислоты при условиях, приближенных к состоянию
Значение изученных показателей для фруктов
Таблица 1
Показатель Единица измерения Температурная обработка
Отсутствует 85 °С 105 °С
Вишня (Prunus cerasus)
Общее содержание фенольных соединений мг галловой кислоты/100 г 387 435 398
Общее содержание флавоноидов мг катехина / 100 г 125 133 113
Общее содержание антоцианов мг цианидин-3-гликозида/100 г 35,27 77,22 88,42
Восстанавливающая сила по методу FRAP ммоль Fe2+ / 1 кг 11,16 9,99 0,27
Антирадикальная активность Ес50' мг/ мл 31 6,6 23,5
Антиоксидантная активность в системе линолевой кислоты % ингибирования окисления пмипповпм \^\ЛГГ\Г\Т\-.\ линолевой кислоты 7,6 Не обнару- Не об-нару-
жено жено
Массовая доля инвертного сахара % 18,20 18,89 23,4
Кислотность Градусы 13,7 14,0 14,5
Массовая доля сухих веществ % 13,6 14,22 12,02
Слива (Prunus)
Общее содержание фенольных соединений мг галловой кислоты/100 г 162 162 162
Общее содержание флавоноидов мг катехина / 100 г 74 56 51
Общее содержание антоцианов мг цианидин-3-гликозида/100 г 2,67 12,03 15,88
Восстанавливающая сила по методу FRAP ммоль Fe2+ / 1 кг 4,59 4,50 0,45
Антирадикальная активность Ес50' мг/ мл 91 33 90
Антиоксидантная активность D f~M/~TONdO ПМЦППООЛМ l/'Mf" П r\TL 1 % ингибирования окисления 22,6 Не обнаружено 6,9
в сиыеме линолевой кисло1ы линолевой кислоты
Массовая доля инвертного сахара % 20,21 24,15 20,18
Кислотность Градусы 6,9 6,7 5,0
Массовая доля сухих веществ % 14,33 13,53 12,05
Черноплодная рябина (Aronia melanocarpa)
Общее содержание фенольных соединений мг галловой кислоты/100 г 106,6 128,6 931
Общее содержание флавоноидов мг катехина / 100 г 316 364 264
Общее содержание антоцианов мг цианидин-3-гликозида/100 г 215,61 162,96 113,65
Восстанавливающая сила по методу FRAP ммоль Fe2+ / 1 кг 12,51 20,34 22,32
Антирадикальная активность Е _„, мг/ мл с50 1 1,6 0,5 1,8
Антиоксидантная активность R С\Л(—ГРМР П 1/1 МО П PR ОМ КЧ/lfTIOTkl в системе линолевой кислоты % ингибирования окисления 7,6 Не об-нару-жено 4,5
линолевой кислоты
Массовая доля инвертного сахара % 25,6 24,28 29,13
Кислотность Градусы 5,1 7,4 8,0
Массовая доля сухих веществ % Клубника (Fragaria virdis) 12,09 14,17 12,03
Общее содержание фенольных соединений мг галловой кислоты/100 г 378 430 317
Общее содержание флавоноидов мг катехина / 100 г 82 92 73
Общее содержание антоцианов мг цианидин-3-гликозида/100 г 95,27 77,55 74,71
Восстанавливающая сила по методу FRAP ммоль Fe2+ / 1 кг 8,64 10,44 11,17
Антирадикальная активность Есау мг/ мл 27 20 50
Антиоксидантная активность в системе линолевой кислоты % ингибирования окисления пмипповпм \^\ЛГГ\Г\Т\-.\ линолевой кислоты Не обнару- Не об-нару- Не об-нару-
жено жено жено
Массовая доля инвертного сахара % 17,6 19,28 17,13
Кислотность Градусы 8,1 6,0 7,25
Массовая доля сухих веществ % 14,25 14,16 14,01
Таблица 2
Значение критериев химического состава и антиоксидантной активности фруктов
при бланшировании
Температурная обработка
Показатель Отсутствует 85 °С 105 °С
Вишня (Prunus cerasus)
Общее содержание фенольных соединений 1 1,2 1,02
Общее содержание флавоноидов 1 1,06 0,90
Общее содержание антоцианов 1 2,19 2,51
Восстанавливающая сила по методу FRAP 1 0,99 0,02
Антирадикальная активность 1 0,21 0,76
Антиоксидантная активность в системе линолевой кислоты 1 Не обнаружено Не обнаружено
Массовая доля инвертного сахара 1 1,03 1,28
Кислотность 1 1,02 1,05
Массовая доля сухих веществ 1 1,04 1,13
Итого: 9 8,74 8,67
Слива (Prunus)
Общее содержание фенольных соединений 1 1 1
Общее содержание флавоноидов 1 0,76 0,69
Общее содержание антоцианов 1 4,5 5,95
Восстанавливающая сила по методу FRAP 1 0,98 0,19
Антирадикальная активность 1 0,36 0,99
Антиоксидантная активность в системе линолевой кислоты 1 Не обнаружено 0,30
Массовая доля инвертного сахара 1 1,19 0,99
Кислотность 1 0,97 0,72
Массовая доля сухих веществ 1 0,94 0,84
Итого: 9 10,7 11,67
Черноплодная рябина (Aronia melanocarpa)
Общее содержание фенольных соединений 1 1,20 8,7
Общее содержание флавоноидов 1 1,15 0,83
Общее содержание антоцианов 1 1,32 1,89
Восстанавливающая сила по методу FRAP 1 1,62 1,78
Антирадикальная активность 1 0,31 1,13
Антиоксидантная активность в системе линолевой кислоты 1 Не обнаружено 0,59
Массовая доля инвертного сахара 1 0,94 1,14
Кислотность 1 1,45 1,57
Массовая доля сухих веществ 1 1,17 0,99
Итого: 9 9,16 18,62
Клубника (Fragaria virdis)
Общее содержание фенольных соединений 1 1,13 0,83
Общее содержание флавоноидов 1 1,12 0,89
Общее содержание антоцианов 1 0,81 0,78
Восстанавливающая сила по методу FRAP 1 1,21 1,29
Антирадикальная активность 1 0,74 1,85
Антиоксидантная активность в системе линолевой кислоты Не об-нару-жено Не обнаружено Не обнаружено
Массовая доля инвертного сахара 1 1,1 0,97
Кислотность 1 0,75 0,99
Массовая доля сухих веществ 1 0,99 0,98
Итого: 9 7,85 8,58
живой клетки. Процесс проводится в модельной системе при 40 °С и рН 7,0 в течение 120 ч, после чего измеряется степень окисления по образованию гидроперекисей, реагирующих с растворами NH4SCN и FeCl- в НС1. Антиоксидантная ак-
тивность выражается в процентах ингибирования окисления линоле-вой кислоты [8].
Анализируя физико-химические показатели выбранных объектов, мы получили результаты, представленные в табл. 1.
Большой объем разнородных показателей не позволяет однозначно оценить влияние температурных показателей бланширования на уровень содержания основных веществ, ответственных за антиоксидантную активность и ее уровень. С целью математической оценки происходящих процессов было решено ввести критериальные показатели. Исходному сырью были присвоены критерии -единица. Показатели, полученные при двух других температурах, пересчитали относительно значений исходного сырья. Полученные результаты сведены в табл. 2.
Результаты критериальных данных свидетельствуют, что разница в температурах при термической обработке незначительно влияет на показатели антиоксидантной активности вишни, сливы, клубники. Напротив, у черноплодной рябины второй режим - обработка паром при 105 °С - увеличивает показатели почти в 2 раза. Например, наиболее высокое содержание фенольных соединений имеет арония черноплодная при термообработке во втором режиме. Ее показатели практически в 7 раз выше данных первого режима. Результаты по антиоксидантной активности в системе линолевой кислоты показывают несколько другую картину. Здесь с увеличением температуры термообработки и уменьшением времени выдержки возрастает активность. Из табл. 2 видно, что по массовой доле инверт-ного сахара в черноплодной рябине и сливе второй режим термообработки также твердо сохраняет позиции лидера.
Таким образом, на основании представленных экспериментальных исследований, произведенных для различных режимов термообработки растительного сырья, можно сделать следующие выводы:
1) оптимальным режимом термообработки для сливы, черноплодной рябины, клубники, учитывая данные антиоксидантной активности, является следующий: температура нагревания - 105 °С, время выдержки - 30 с;
2) суммируя показатели антиокси-дантной активности и технологические данные, можно рекомендовать в качестве режима термообработки для ягодного сырья тот, который сохранил показатели антиоксидантной активности, - температуру нагревания 105 °С, время выдержки - 30 с;
4) полученные данные свидетельствуют о влиянии режимов нагревания на показатели химического состава и антиоксидантной активности растительного сырья. Однако предварительные эксперименты позволяют определить оптимальный вариант для производства полуфабрикатов из ягодного сырья, например производства фруктово-ягодных пюре и нектаров.
ЛИТЕРАТУРА
1. Солонкин, А. В. Селекционная оценка новых сортов и гибридов вишни в Волгоградской области/А. В. Солонкин. - Саратов, 2000. - 17-20 с.
2. Телятьев, В. В. Полезные растения
Центральной Сибири/В. В. Телятьев. -«Восточно-сибирское книжное издательство», 1985. - 143 с.
3. Макарова, Н. В. Влияние термообработки на химический состав и анти-оксидантные свойства яблочных соков прямого отжима/Н. В. Макарова, Д. Ф. Валиулина // Техника и технология пищевых производств. - 2013. - № 2. -С. 140.
4. Шобингер, У. Фруктовые и овощные соки: научные основы и технологии/У. Шобингер. - СПб.: Профессия. -С. 197-202.
5. Макарова, Н. В. Антиоксидантные свойства яблочно-ягодных соков с мяко-тью/Н. В. Макарова, А. В. Зюзина // Хранение и переработка сельхозсырья. -2011. - № 6. - С. 36-38.
6. Will, F. Optimised processing technique for colour- and cloudstable plum juices and stability of bioactive substances/ F. Will, H. Dietrich // Eur. Food Res. and Technol. - 2006. - Vol. 223. - № 3. - P. 419-425.
7. Макарова, Н. В. Спектрофотометри-ческий метод для определения содержания фенольных соединений/Н. В. Макарова, А. В. Зюзина, Ю. И. Мирошкина // Пищевая промышленность. - 2012. - № 2. - С. 15-17.
8. Борисова, А. В. Экспериментальное определение физико-химических и антиоксидантных показателей четырех видов овощей/ А. В. Борисова, Н. В. Макарова // Техника и технология пищевых производств. - 2012. - № 1. -С. 19-20.
Влияние режимов бланшировки на физико-химические свойства и антиоксидантную активность фруктового сырья на примере вишни, сливы, черноплодной рябины, клубники
Ключевые слова
антиоксидантная активность; антоцианы; бланшировка; фенолы, флавоноиды; фрукты
Реферат
В статье описано влияние режимов бланшировки как на химический состав (определяли содержание сухих веществ, фенолов, флавоноидов, антоцианов, сахаров, органических кислот), - так и на антирадикальную (по методу DPPH) и антиоксидантную активность (по методу FRAP, в системе линолевой кислоты) на примере фруктового сырья: вишни, сливы, черноплодной рябины, клубники. Оптимальные режимы бланширования проводили по методам, описанным в ГОСТах 28561-90, 8756.13-87 и 25555.0-82. Результаты критериальных данных свидетельствуют, что разница в температурах при температурной обработке незначительно влияет на показатели антиоксидантной активности вишни, сливы, клубники. У черноплодной рябины второй режим - обработка паром при 105 °С увеличивает показатели почти в 2 раза. Наиболее высокое содержание фенольных соединений имеет арония черноплодная при термообработке во втором режиме. Её показатели практически в 7 раз выше данных первого режима. Результаты по антиоксидантной активности в системе линолевая кислота показывают с увеличением температуры термообработки и уменьшения времени выдержки увеличение активности. Массовая доля инвертного сахара в черноплодной рябине и сливе также твердо сохраняет позиции лидера во втором режиме термообработки. Суммируя показатели антиоксидантной активности и технологические данные, можно рекомендовать в качестве режима термообработки для ягодного сырья тот, который сохранил показатели антиоксидантной активности - температуру нагревания 105 °С, время выдержки - 30 с. Выбранный параметр позволяет предотвратить микробиальную порчу в ягодных полуфабрикатах с образованием углекислого газа и спирта, плесени, кислот (главным образом, уксусной и молочной). Полученные данные свидетельствуют о влиянии режимов нагревания на показатели химического состава и антиоксидантной активности растительного сырья. Однако предварительные эксперименты позволяют определить наиболее оптимальный вариант для производства полуфабрикатов из ягодного сырья, например производства фруктово-ягодных пюре и нектаров.
Influence of blanching on the physical and chemical properties and antioxidant activity of fruit raw materials cherries, plums, blank chokeberry, strawberry
Key words
antioxidant activity; anthocyanins; blanching; phenols; flavonoids;. fruit
Abstracts
In the present paper describes the influence of modes blanching the chemical composition (solids content, phenols, flavonoids, anthocyans, sugars, organic acids and antiradical (using DPPH) and antioxidant (method FRAP, in the linoleic acid) activity example fruit raw materials ( cherries, plums, black chokeberry, strawberry). Selection of temperature and time parameters based on the recommendations of heat treatment of the pulp in the literature and actual parameters recommended for Blancher in the production of fruit purees and nectars. As the objectives of the study serves to study the influence of technological regimes blanching the chemical composition and antioxidant activity of different types of vegetable raw materials. As objects of study chosen fruit crops of cherries, plums, black chokeberry, strawberry. Results criterion data indicate that the difference in temperature at the heat treatment significantly affects the performance of the antioxidant activity of cherries, plums, strawberries. In the second mode chokeberry - steaming at 105 ° C increases the performance is almost 2 times. The highest content of phenolic compounds has chokeberry Aronia during heat treatment in the second mode. Its performance is almost 7 times higher than the data of the first mode. Results of the antioxidant activity of linoleic acid in the show with increasing heat treatment temperature, and decreasing the exposure time increased activity. Mass fraction of invert sugar chokeberry and plum also firmly maintains its position as a leader in the second mode of heat treatment. Summing up the performance of the antioxidant activity and process data, can be recommended as the heat treatment for the berries, which retained the performance of antioxidant activity - heating temperature of 105 ° C, exposure time - 30 seconds. The selected option to prevent microbial spoilage in processed foods berries to form carbon dioxide and alcohol, molds, acids (mainly acetic acid and lactic). The findings suggest that the influence of the heating mode on the performance of the chemical composition and antioxidant activity of herbal products. However, preliminary experiments allow us to determine the best option for the production of semi-finished products of berries, such as the production of fruit purees and nectars.
Авторы
Демидова Анна Владимировна, аспирант; Макарова Надежда Викторовна, д-р хим. наук, Самарский государственный технический университет, 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, д. 244, demianna23@gmail.com
Authors
Demidova Anna Vladimirovna, Graduate Student, Makarova Nadezhda Viktorovna, Doctor of Chemical Science, Samara State Technical University, 44, Molodogvardeyskaya St., Samara, 443100, demianna23@gmail.com
