CC BY
69
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2011, № 5
УДК 634.453:581.471:581.192:631.563:58.036.5
БИОХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПЛОДОВ ХУРМЫ, ВЫРАЩИВАЕМОЙ В ДАГЕСТАНЕ, И ЕГО ИЗМЕНЕНИЕ В ПРОЦЕССЕ ХОЛОДОВОГО
ХРАНЕНИЯ
Б.М. ГУСЕЙНОВА1, Т.И. ДАУДОВА2
Определяли содержание Сахаров, титруемых кислот, пектиновых и дубильных веществ, витамина С, макро- и микроэлементов в плодах хурмы восточной (Diospyros kaki L.) сортов Зенджи-Мару, Хиакуме и Хачиа, выращиваемых в условиях Дагестана. Изучали влияние быстрого замораживания (-30 °С) и длительного холодового хранения (-18 °С) на биохимический состав плодов. Использованные технологические приемы позволяли сохранить в плодах значительное количество химических соединений, обусловливающих питательную и фармакологическую ценность хурмы. Быстрозамороженные плоды хурмы могут успешно использоваться для получения новых функционально ориентированных пищевых продуктов.
Ключевые слова: хурма восточная, низкотемпературное замораживание, холодовое хранение, биокомпоненты плодов, минеральные вещества.
Keywords: Persimmon east, low temperature freezing, cold storage, biocomponents of fruits, mineral substances.
Территория Дагестана характеризуется благоприятными природными условиями и значительным числом микроклиматических зон, поэтому пригодна для культивирования множества плодовых и ягодных культур, в том числе субтропических. В последние годы одним из приоритетных направлений сельского хозяйства в южной равнинной плодовой подзоне Дагестана стало выращивание хурмы восточной. Так, в Магарамкентском районе ее насаждения занимают более 500 га. Если площадь посадок будет увеличена до 1000 га, республика сможет обеспечить потребности в хурме почти всего российского рынка (1).
Известно, что род хурма (Diospyros L.), относящийся к семейству эбеновых, насчитывает около 450 видов, произрастающих в тропиках и субтропиках. Самый распространенный из них — хурма восточная (Diospyros kaki L.). Растения этого вида обладают высокой урожайностью и пластичностью (хорошо приспосабливаются к различным к почвенно-климатическим условиям), они устойчивы к морозам, ветрам и опасным вредителям.
Несмотря на то, что биология хурмы изучена достаточно подробно, сведений о биохимическом составе ее плодов в условиях Дагестана немного. Получение таких данных представляет значительный интерес для специалистов сельского хозяйства, медицины и пищевой промышленности.
Известно, что низкая сохранность субтропических плодов ограничивает период их потребления, в то время как для полноценного питания требуется круглогодовое наличие этих фруктов в рационе человека. Одним из доступных и достаточно эффективных способов, используемых для сохранения в пищевых продуктах важнейших биологически ценных веществ, считается быстрое замораживание, при котором резко замедляются биохимические процессы, блокируется участие окислительных ферментов и почти полностью прекращается разрушительное действие микроорганизмов. Ранее мы исследовали влияние сортовых свойств, экологических факторов и быстрого замораживания на содержание нутриентов в плодах и ягодах (2-4).
Целью настоящей работы было изучение влияния сортовых особенностей хурмы восточной (Diospyros kaki L.), выращиваемой в условиях Дагестана, на биохимический состав плодов, а также определение его сохранности после быстрого замораживания (-30 °С) и длительного холодо-
вого хранения (-18 °C).
Методика. Опыты проводили в 2007-2009 годах в трех повторностях. Изучали химический состав плодов хурмы сортов Зенджи-Мару, Хиакуме и Хачиа, собранных на стадии потребительской зрелости с опытных участков, расположенных в южной равнинной плодовой подзоне Дагестана (Ма-гарамкентский р-н). Почва участков — светло-каштановая, среднесуглини-стая, плотная, карбонатная с содержанием калия 24,5, азота — 2,7, фосфора — 3,3 мг/100 г, гумуса — 1,4 %. Залегание грунтовых вод не превышает 2,8 м. Климат в Магарамкентском районе Дагестана сухой субтропический с тенденцией к повышению среднегодовой температуры воздуха и суммы активных температур (CAT). Самые жаркие месяцы в году — июль и август, когда температура воздуха может превышать 30 °С. За годы исследований CAT в среднем составила 4070 °С при годовом количестве атмосферных осадков 428 мм.
Сбор плодов хурмы осуществляли по достижении съемной зрелости. Плоды инспектировали, мыли и подсушивали. Замораживание свежих плодов проводили при -30 °С в низкотемпературном шкафу GRÜNLAND T 25/01.1 (ГДР) с интенсивным перемешиванием воздуха до достижения в центре плода температуры -18 °С, которую определяли полупроводниковым измерителем температуры ИТ-1 (Россия) со шкалой от -190 до +50 °С. Быстрозамороженные плоды упаковывали в пакеты из полиэтиленовой пищевой пленки по ГОСТ 10354-82 (5) (масса нетто продукта — до 1 кг) и хранили в течение 6 мес в холодильнике при постоянной температуре -18 оС и относительной влажности воздуха 90-95 %.
Качественный состав и количественное содержание биологических компонентов в свежей хурме, а также в плодах после быстрого замораживания и 6-месячного холодового хранения оценивали по следующим показателям: массовая концентрация сахаров — по ГОСТ 8756.13-87 (6), титруемых кислот — по ГОСТ 25555-0-82 (7), содержание аскорбиновой кислоты — по ГОСТ 24556-89 (8). Количество пектиновых веществ оценивали карба-зольным (9), дубильных веществ — колориметрическим методом (10). Содержание кальция, фосфора, магния, железа, цинка определяли на атомно-аб-сорбционном анализаторе HITACHI-208 (Япония), натрия и калия — методом спектрометрии на пламенном фотометре FLAHPO-4 (Германия), йода — потенциометрически с использованием йодселективного электрода. Дегустационную оценку опытных образцов хурмы осуществляли по методике ВАСХНИЛ (11).
Статистическую обработку проводили с помощью пакета программ SPSS 12.0 для Windows. Стандартная ошибка среднего значения m варьировала в пределах 0,4-0,6 (сахара); 0,1-0,2 (титруемые кислоты); 0,1-0,3 (фе-нольные и пектиновые вещества); 0,1-0,2 (витамин С); 0,3-1,9 (минеральные элементы).
Результаты. Известно, что все сорта хурмы содержат большое количество сахаров, среди которых преобладают легко усвояемые простые — фруктоза и глюкоза. Сахарозы в хурме мало, поэтому ее плоды относятся к диетическим. Содержание сахаров в сортах Зенджи-Мару, Хиакуме и Хачиа составляло соответственно 16,2; 17,8 и 18,2 % (табл. 1).
Одни исследователи считают, что количество сахаров в растительном сырье при замораживании и последующем хранении не изменяется (12), по мнению других, происходит незначительное уменьшение или увеличение этого показателя, отмечается инверсия сахарозы, глюкоза частично переходит в более сладкую форму — фруктозу (13). В наших опытах содержание сахаров в плодах сортов Хачиа, Хиакуме и Зенджи-Мару по-
еле быстрого замораживания (-30 °С) увеличилось соответственно на 0,5; 1,1 и 1,2 %. Хранение в течение 6 мее (-18 °С) привело к незначительному (0,9-2,8 %) снижению доли сахаров по сравнению со свежими плодами. Вероятно, эти изменения обусловлены действием гидролитических и транс-портныж ферментов, не ингибированных холодовым стрессом, разрушительным влиянием низких температур на клеточные стенки и потерями при размораживании. В плодах сорта Хиакуме после окончания эксперимента потери сахаров оказались наименьшими — 0,9 % (см. табл. 1).
1. Содержание органических веществ в свежей хурме и в плодах после низкотемпературной обработки и хранения (Республика Дагестан, 2007-2009 годы)
Показатель Сорт
Зенджи-Мару Хиакуме Хачиа
I 1 II III I 1 II 1 III I II 1 III
Сахара, % 16,2 16,4 15,9 17,8 18,0 17,6 18,2 18,3 17,7
Титруемые кислоты, г/дм3 1,03 1,01 1,00 0,82 0,81 0,80 0,79 0,78 0,77
Дубильные вещества, % 1,16 1,08 1,03 0,97 0,90 0,87 1,35 1,30 1,27
Пектиновые вещества, % 1,24 1,16 1,20 1,33 1,25 1,27 1,56 1,44 1,48
Витамин С, мг% 13,8 11,7 9,4 14,5 12,7 10,4 12,1 10,9 9,2
П р и м е ч а н и е. I — свежие плоды; II — плоды после замораживания (-30 оС), III— плоды после 6-ме-
сячного хранения (-18 оС)._
Содержание титруемых кислот, играющих важную роль в обменных процессах и служащих исходным материалом для синтеза многих биологических компонентов, в свежих плодах хурмы варьировало от 0,79 (сорт Хачиа) до 1,03 г/дм3 (сорт Зенджи-Мару). Их количество уменьшилось как после быстрого замораживания, так и в результате последующего хранения на 1,3 (сорт Хиакуме), 1,5 (сорт Зенджи-Мару) и 2,3 % (сорт Хачиа) (см. табл. 1), что можно объяснить разобщенностью между не прекратившимися после холодовой обработки плодов реакциями окисления и фосфорилирования.
Дубильные вещества обладают противовоспалительными, антиаллергическими, антивирусными и противоканцерогенными свойствами. У сорта Хачиа плоды оказались наиболее обеспеченными дубильными соединениями (1,35 %). Быстрое замораживание привело к уменьшению их количества на 3,5 (сорт Хачиа), 6,2 (сорт Зенджи-Мару) и 6,7 % (сорт Хиакуме), а хранение — соответственно на 2,4; 4,8 и 3,2 %.
В суточном рационе человека содержание пектиновых веществ должно составлять 5-6 г. Они обладают желеобразующими и протекторными свойствами, способствуют выведению из организма радионуклидов и канцерогенов. В плодах сорта Хачиа нами выявлено наибольшее количество пектиновых веществ (1,56 %). В отличие от дубильных они неадекватно реагировали на быстрое замораживание и холодовое хранение. Температурный шок провоцировал снижение их количества на величину от 5,7 до (сорт Хиакуме) до 7,3 % (сорт Хачиа) по сравнению со таковым у свежих плодов, а хранение приводило к увеличению доли пектинов на 1,8 (сорт Хиакуме), 2,6 (сорт Хачиа) и 3,2 % (сорт Зенджи-Мару) относительно показателей в плодах после низкотемпературного шока (см. табл. 1). Это можно объяснить переходом нерастворимых протопектинов, содержащихся в клеточных стенках, в растворимое состояние после деструктивных изменений, вызванных размораживанием.
Биологическая ценность плодов хурмы в значительной степени обусловлена наличием витамина С — сильного антиоксиданта. Отметим, что С-витаминную недостаточность испытывает 50 % населения России. По содержанию витамина С плоды хурмы превосходят многие сорта яблок и груш (14, 15). Мы установили, что при регулярном включении в рацион плодов сортов Хачии, Хиакуме и Зенджи-Мару можно восполнить суточ-
ную потребность в витамине С у взрослого человека (50-100 мг/сут). Наиболее богатыми витамином С оказались плоды сорта Хиакуме (14,5 мг%) (см. табл. 1). Витамин С чрезвычайно лабилен, поэтому его сохранность при быстром замораживании и последующем хранении хурмы может служить тест-показателем ее качества. Низкотемпературный шок вызвал небольшое снижение содержания витамина С в опытных образцах — на величину от 9,9 (сорт Хачиа) до 15,2 % (сорт Зенджи-Мару), по сравнению со свежими плодами в плодах после 6-месячного хранения его потери составляли от 24,0 (сорт Хачиа) до 31,9 % (сорт Зенджи-Мару).
Макро- и микроэлементы важны для предотвращения нарушений и лечения сердечно-сосудистой, пищеварительной и нервной системы, предупреждения иммунодефицита. Наиболее богаты макроэлементами были плоды у сорта Хиакуме (466,8 мг%), микроэлементами — у сорта Зенджи-Мару (837,2 мкг%) (табл. 2, 3). Сорт Хиакуме лидировал по содержанию калия и натрия, сорт Зенджи-Мару — магния, железа и цинка, сорт Ха-чиа — фосфора и йода.
2. Содержание макроэлементов в свежей хурме и в плодах после низкотемпературной обработки и хранения (Республика Дагестан, 2007-2009 годы)
Сорт К+ | ivi.ais.pvj л 1 ау | Са2+ | Мв2+ р5+
С в е ж и е п л о д ы
Зенджи-Мару 185,0 15,2 129,2 87,1 38,3
Хиакуме 248,4 21,5 101,7 54,2 41,0
Хачиа 223,1 17,8 115,3 62,6 46,5
П л о д ы п о с л е з а м о р а ж и в а н и я (-30 °С)
Зенджи-Мару 185,7 14,6 128,2 86,6 37,6
Хиакуме 248,0 21,1 99,5 52,7 41,2
Хачиа 222,8 17,6 114,4 61,3 46,7
П л о д ы п о с л е 6-м е с я ч н о г о х р а н е н и я (-18 °С)
Зенджи-Мару 185,2 13,5 127,9 86,8 37,2
Хиакуме 247,6 20,7 98,8 52,2 39,4
Хачиа 222,3 17,4 114,0 61,0 46,1
Наличие калия, натрия, кальция, магния и фосфора — важные показатели питательной ценности хурмы. Калий, натрий, магний и фосфор содержатся в плодах в виде солей неорганических кислот, кальций — в водорастворимой, кислоторастворимой и адсорбированной формах. Калий и натрий активно влияют на водно-солевой обмен, перенос аминокислот и углеводов к клеткам. Кальций участвует в осуществлении процессов нервной возбудимости, мышечного сокращения, свертывания крови, в формировании костной ткани (16, 17). Плоды всех исследованных сортов оказались богаты калием (185,0-248,4 мг%) и кальцием (101,7-129,2 мг%).
Известно, что продукты растительного происхождения часто обеспечивают 2/з поступления магния с пищей. Магний — кофактор ряда важнейших ферментов углеводно-фосфорного и энергетического обмена. По количеству этого макроэлемента (52,2-87,1 мг%) исследованные сорта хурмы уступали только арбузу (в среднем 200 мг%) (15). Низкотемпературное замораживание и выбранный нами технологический режим хранения плодов позволили обеспечить высокую сохранность калия, кальция, натрия и магния в плодах у всех сортов хурмы — более 90 % (см. табл. 2).
Фосфор играет существенную роль в работе нервной системы и в генетических процессах, а также в биосинтезе белка и преобразовании клеток. Рекомендуемая в нашей стране норма потребления фосфора для взрослого человека составляет около 1200 мг/сут (17). В свежих плодах исследованной хурмы содержалось от 38,3 (сорт Зенджи-Мару) до 46,5 мг% (сорт Хачиа) фосфора. После быстрого замораживания у сортов Хачиа и Хиакуме произошло увеличение этого показателя (соответственно на 0,43 и 0,48 %), у
сорта Зенджи-Мару — уменьшение (на 1,8 %). В результате 6-месячного хранения потери фосфора составили 1,0-4,3 %.
Железо и цинк, присутствовавшие в плодах хурмы во всех исследованных сортах (табл. 3), способны образовывать комплексы с соответствующими группами веществ (лигандами) и выполнять роль специфических катализаторов важнейших процессов метаболизма. Железо относится к жизненно необходимым элементам, участвует в окислительно-восстановительных и иммунобиологических реакциях (16, 17). Цинк, будучи связанным с энзимами и витаминами, оказывает значительное влияние на кроветворение, размножение, рост и развитие, углеводный, белковый, жировой и энергетический обмен.
3. Содержание микроэлементов в свежей хурме и в плодах после низкотемпературной обработки и хранения (Республика Дагестан, 2007-2009 годы)
Микроэлемент, мкг% Сорт
Зенджи-Мару Зенджи-Мару Зенджи-Мару
I | II | III I II | III I II | III
Железо 730,3 728,5 725,9 682,5 675,1 662,6 663,6 660,2 658,3
Цинк 87,2 82,8 81,2 75,7 73,1 71,6 79,3 78,0 76,9
Иод 1,97 1,88 1,85 2,04 1,84 1,72 2,11 1,97 1,91
П р и м е ч а н и е. То же, что в таблице 1.
Наибольшее количество железа мы обнаружили в свежих плодах у сорта Зенджи-Мару (730,3 мкг%). Далее следовал сорт Хачиа, за ним — Хиакуме. В плодах Зенджи-Мару отмечалось также наибольшее количество цинка (87,2 мкг%). Быстрое замораживание и 6-месячное хранение привели к незначительному снижению содержания железа и цинка в опытных образцах (см. табл. 3).
По степени накопления йода в плодах хурма уступает только фейхоа (16, 15). Иод участвует в образовании тироксина и регуляции обмена веществ. Потребность взрослого человека в йоде составляет 0,1-0,2 мг/сут (17). В исследованных свежих плодах хурмы сорта Хачиа содержалось наибольшее количество йода (2,11 мкг%). Быстрое замораживание и хранение привели к незначительному снижению этого показателя — на величину от 6,0 (сорт Зенджи-Мару) до 16,3 % (сорт Хиакуме). Данные о количестве йода в хурме, культивируемой в Дагестане, особенно важны, поскольку в республике отмечается дефицит этого элемента в воде и почве. Полученные нами сведения могут быть также использованы для разработки рецептур многокомпонентных пищевых продуктов, содержащих хурму и предназначенных для восполнения недостатка йода.
Проведенная независимыми экспертами дегустация по 5-балльной шкале показала, что у сорта Хачиа плоды обладали наиболее привлекательным внешним видом и сбалансированными, гармоничными вкусовыми свойствами (4,8 балла). Сорта Хиакуме и Зенджи-Мару уступали по этим показателям лишь на 0,3-0,4 балла.
Таким образом, природные условия южной равнинной плодовой подзоны Дагестана способствуют накоплению в плодах хурмы сортов Зенджи-Мару, Хиакуме и Хачиа ценных питательных веществ. Различия в стабильности биохимического комплекса хурмы при замораживании и хранении обусловлены сортовыми особенностями, влияющими на качественный и количественный состав химических компонентов. Плоды изученных сортов хурмы, богатые углеводами, дубильными веществами, витаминами и минеральными элементами, обладающие уникальными природными лечебно-профилактическими свойствами, могут успешно использоваться для получения новых пищевых продуктов функциональной направленности, способных помогать организму противодействовать каждодневному экологическому стрес-
су в условиях техногенного загрязнения окружающей среды. Опробованные нами технологические приемы консервирования позволяют сохранить в хурме высокое содержание полезных биологических компонентов.
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. Г а б и б о в Т.Г., М у р с а л о в М.М., 3 а г и р о в Н.Г. Эффективность производства плодов восточной хурмы в Южном Дагестане. Аграрная Россия, 2009, 6: 20-22.
2. М у к а и л о в М.Д., М а г о м е д о в Х.М., Г у с е й н о в а Б.М. Макро- и микронутри-ентный состав быстрозамороженного винограда. Виноделие и виноградарство, 2004, 6: 34-36.
3. М у к а и л о в М.Д., Г у с е й н о в а Б.М. Низкотемпературное замораживание — фактор, обеспечивающий сохранность жизненно важных компонентов плодов и ягод. Хранение и переработка сельхозсырья, 2004, 7: 40-42.
4. Г у с е й н о в а Б.М., Д а у д о в а Т.И. Биохимический состав плодов абрикоса и персика, выращиваемых в различных зонах плодоводства Дагестана. Садоводство и виноградарство, 2010, 2: 34-36.
5. ГОСТ 10354-82. Пленка полиэтиленовая. Технические условия. М., 1982.
6. ГОСТ 8756.13-87. Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения сахаров. М., 1987.
7. ГОСТ 25555.0-82. Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения титруемой кислотности. М., 1982.
8. ГОСТ 24556-89. Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения витамина C. М., 1989.
9. Д о н ч е н к о Л.В., Н е л и н а В.В., К а р п о в и ч Н.С., К и о р е с к у Е.Н., Г а-а г О.О. Методические указания по определению пектиновых веществ в производстве. М., 1987.
10. Методы технологического и микробиологического контроля в виноделии /Под ред. Г.Г. Ва-луйко. М, 1980: 30-33.
11. Методические указания по хранению плодов, овощей и винограда (Организация и проведение исследований) /Под ред. С.Ю. Дженеева, В.И. Иванченко. Киев, 1998.
12. И в а н ч е н к о В.И., Д ж е н е е в а Э.Л., Б е л е н к о Е.Л., Д е р н о в о й С.Ю. Влияние режимов замораживания на качество плодов нектарина. Пищевая промышленность, М., 1993, 8: 42-44.
13. М е л ь н и к А.В. Современные способы послеуборочной обработки и длительного хранения плодов: обзор. информ. ВНИИТЭИ Агропром (изд. № 34). М., 1988.
14. Н о р м а х м а т о в Р. Макро- и микроэлементы в плодах граната и хурмы Узбекистана. Хранение и переработка сельхозсырья, 2001, 6: 37-38.
15. С к у р и х и н И.М., Т у т е л ь я н В.А. Химический состав российских продуктов питания. М., 2002.
16. А б д у р а х м а н о в Г.М., 3 а й ц е в В.И. Экологические особенности содержания микроэлементов в организме животных и человека. М., 2004.
17. Т у т е л ь я н В.А., С п и р и ч е в В.Б., С у х а н о в Б.П., К у д а ш е в а В.А. Мик-ронутриенты в питании здорового и больного человека. М., 2002.
1ФГОУ ВПО Дагестанский государственный Поступила в редакцию
технический университет, 14 сентября 2010 года
367026 г. Махачкала, просп. И. Шамиля, 70, e-mail: batuch@yandex.ru;
2Учреждение Российской академии наук Прикаспийский институт биологических ресурсов Дагестанского научного центра РАН,
367025 г. Махачкала, ул. Гаджиева, 45, e-mail: batuch@yandex.ru
BIOCHEMICAL CONTENT OF EBONY FRUITS, GROWING IN DAGESTAN, AND ITS CHANGES DURING COLD KEEPING
B.M. Guseinova1, T.I. Daudova2 S u m m a r y
The authors determined the content of sugars, titratable acids, pectin and tannin, vitamin C, macro- and microelements in fruits of the ebony (Diospyros kaki L.) of the Zendzhi-Maru, Khia-kume and Khachia, growing in Dagestan conditions. The effect of quick freezing (-30 °С) and long cold keeping (-18 °С) on biochemical content of fruits was studied. The used technological modes permit to preserve in an ebony fruits the considerable supply of chemical compounds, which are responsible for nourishing and pharmacological value. The quick freezing fruits of ebony can be successfully used for the obtaining of new food of functional orientation.
