CC BY
59
УДК 634.11+630:54 Н.Н. Типсина
ИЗМЕНЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА СИБИРСКИХ МЕЛКОПЛОДНЫХ ЯБЛОК ПОД ДЕЙСТВИЕМ МИКРОВОЛНОВОЙ ЭНЕРГИИ
Для обеспечения жизнедеятельности человеку необходимо питание, обеспечивающее все функции гомеостаза - динамического равновесия среды организма. Одним из важных условий гомеостаза является кислотно-щелочной баланс, который зависит от химического состава потребляемой пищи.
В статье рассматривается изменение химического состава сибирских мелкоплодных яблок под действием микроволновой энергии.
Пищевой рацион человека постоянно должен содержать более 600 веществ (нутриентов), так или иначе обеспечивающих определенные функции организма по снабжению его энергетическим и строительным материалами.
В организации функционального питания важная роль отводится фруктам - плодам и ягодам. Они являются поставщиками легкоусвояемых углеводов, органических кислот, витаминов, минеральных веществ, пищевых волокон, вкусовых и ароматических веществ.
Особую ценность они приобретают как источники биологически активных веществ (БАВ), необходимых для профилактики и лечения многих заболеваний сердечно-сосудистой системы, желудочно-кишечного тракта, почек, нарушения обмена веществ и др.
В консервной промышленности плоды и ягоды перерабатываются в фруктовые консервы - конфитюр, варенье, повидло, а также в полуфабрикаты - пюре, подварки, припасы, пасты, фруктовые порошки. С целью размягчения плодовой мякоти, они подвергаются термической обработке - бланшированию, паровой и водяной шпарке, а также нагреву горячим воздухом.
Для более полного сохранения БАВ в технологии приготовления фруктово-ягодных консервов и полуфабрикатов необходимо создавать щадящие режимы производственных процессов, то есть более низкую температуру и менее длительное время переработки.
Подготовленное плодово-ягодное сырье подвергается затем механическому воздействию - прессованию, протирке через сита, перемешиванию и т.д.
Таким образом, стандартная технология переработки плодов и ягод многофункциональна и требует больших материальных и энергетических затрат.
В настоящее время многими иностранными и отечественными фирмами разработано оборудование с использованием микроволновой энергии (МВЭ), которое обеспечивает рациональную переработку плодов и ягод при непрерывном способе производства.
Однако, еще недостаточно изучено влияние токов сверхвысокой частоты (СВЧ-нагрева) на изменение химического состава перерабатываемого плодово-ягодного сырья.
Проведена работа по изучению изменения химического состава плодово-ягодных полуфабрикатов, приготовленных по двум технологиям: стандартной (СТ) и микроволновой (МВЭ) с применением СВЧ-нагрева.
Для испытаний использовались сибирские мелкоплодные яблоки, районированные в Красноярском крае - сорта Аленушка, Мана, Фонарик и Уральское наливное.
В качестве контроля изучались физико-химические показатели крупноплодных яблок, взятых из торговой сети.
Все яблоки отличались по цвету - от белого (Светлое) до темно-красного (Фонарик, Мана), имели одинаковые размеры и форму и достаточно плотную плодовую мякоть.
По органолептической оценке плоды имели ярко выраженный вкус и аромат - от сладкого (Светлое) до кисло-сладкого.
Плоды исследовались в состоянии технической спелости.
Для изучения поставленной цели из плодов готовилось пюре и фруктовые порошки. При этом использовали две технологии - стандартную, которая используется на предприятиях консервной промышленности (СТ), и микроволновую (МВЭ) с использованием СВЧ-энергии.
По стандартной технологии термическая обработка плодов проводилась текучим паром при температуре 90-950С в течение 7-10 мин до полного размягчения плодовой мякоти.
600С.
Тепловая обработка с использованием МВЭ проводилась в микроволновой печи при температуре
Для получения пюре размягченные плоды протирались через сито с диаметром ячеек 1-1,5 мм. Выжимки, полученные при протирке по обеим технологиям, высушивались и размалывались в порошок (рис. 1).
Рис. 1. Технологическая схема переработки мелкоплодных яблок
Важным технологическим показателем является выход продукта. Данные определения выходов приведены в табл. 1.
Таблица 1
Определение выходов пюре, % к свежим яблокам
Наименование сорта Суммарная масса проб, г Пюре Порошок
СТ МВТ СТ МВТ
Аленушка 1500 90,0 155 1,67 1,7
Уральское наливное 2000 84,0 100 0,7 0,7
Фонарик 2000 92,6 127 1,58 1,6
Мана 2000 91,0 128 0,98 1,07
Светлое 2000 84,0 115 1,2 1,21
Контроль 1400 121,0 143 0,75 0,8
Выход полуфабрикатов в основном зависит от содержания сухих веществ в яблоках. Мякоти плодов составляют как водорастворимые вещества (сахара, кислоты, соли, растворимые пектины), так и нерастворимые (клетчатка, крахмал, нерастворимый пектин и др.)
Из табл. 1 видно, что наибольший выход пюре получен из яблок сорта Аленушка. Этот сорт содержит наибольшее содержание сухих веществ (табл. 2).
При сравнительной оценке способов нагрева плодов установлено, что наибольший выход пюре получен по МВТ и также из яблок сорта Аленушка.
Одним из важных технологических показателей плодов является содержание в них сухих веществ, так как они составляют основную массу плодовой мякоти.
В состав плодовой мякоти входят вещества, растворимые в воде: сахара, органические кислоты, растворимые пектины. Основную же массу плодов составляют нерастворимые вещества - пищевые волокна, нерастворимые пектины, крахмал, клетчатка.
По литературным данным, содержание сухих веществ в мелкоплодных яблоках колеблется в довольно широких пределах от 9-11% до 21-22% в зависимости от регионов произрастания, почвенноклиматических условий, сорта яблок.
Сравнительная оценка опытных данных по содержанию сухих веществ в плодах, пюре и порошках, приготовленных по стандартной (СТ) и микроволновой (МВТ) технологиям, приведены в табл. 2.
Таблица 2
Массовая доля сухих веществ в мелкоплодных яблоках, %
Наименование сорта Свежие плоды Пюре Порошок
СТ МВТ СТ МВТ
Аленушка 19,0 18,0 21,0 95,5 95,5
Уральское наливное 12,0 10,0 14,0 94,5 94,5
Фонарик 14,0 12,0 16,0 95,0 95,0
Светлое 14,5 12,0 15,0 96,0 96,0
Мана 13,0 12,0 14,0 94,5 94,5
Контроль 16,0 14,0 18,0 94,0 94,0
Из табл. 2 видно, что при использовании СВЧ-нагрева количество сухих веществ в пюре увеличивается по сравнению со стандартной технологией.
Содержание сухих веществ в порошках практически не меняется.
Мелкоплодные яблоки имеют различную кислотность за счет содержания в них пищевых кислот: лимонной, виннокаменной, яблочной. При одинаковых условиях созревания кислотность зависит от сорта плодов.
Данные по определению титруемой кислотности плодов и полуфабрикатов в пересчете на яблочную кислоту приведены в табл. 3.
Кислотность испытуемых плодов колеблется в пределах от 0,16% (Светлое) до 1,0% (Фонарик). При этом кислотность контрольного образца составила 0,08%.
Содержание кислот в пюре, полученного как по стандартной технологии так и по МВТ, отличается незначительно.
Одновременно резко увеличивается кислотность порошков. По сравнению со свежими плодами она увеличивается на 1,3-1,6% по СТ и на 0,8-1,3 по МВТ.
Таблица 3
Массовая доля титруемых кислот, % по яблочной кислоте
Наименование сорта Свежие плоды Пюре Порошок
СТ МВТ СТ МВТ
Аленушка 0,5 0,43 0,43 1,8 1,3
Уральское наливное 0,23 0,14 0,16 1,8 1,0
Фонарик 1,0 0,67 0,8 3,5 2,5
Светлое 0,16 0,13 0,15 0,8 0,7
Контроль 0,08 0,07 0,1 0,8 0,7
Таким образом, фруктовые порошки из мелкоплодных яблок могут заменять кислоты в рецептурах кондитерских изделий.
Одним из компонентов, составляющих сухие вещества, являются сахара.
По литературным данным, содержание сахаров в крупноплодных яблоках колеблется в зависимости от почвено-климатических условий по регионам от 18% до 7,6% (рис. 2).
□ Московский
□ Ташкентский
□ Белорусский
□ Крымский
Рис. 2. Сравнительная диаграмма содержания сахаров по регионам
Потребительские свойства яблок характеризуются сахаро-кислотным коэффициентом.
Сибирские мелкоплодные яблоки имеют низкое значение этого показателя по сравнению с крупноплодными яблоками.
Так, у яблок сорта Фонарик он составляет 4,96, а у Крымских сортов от 48,59 [2].
Этот показатель имеет большое значение при переработке плодов в пюре, так как он влияет на по-
вышение студнеобразующей способности нативного пектина.
Основной состав сахаров (7-8%) составляют редуцирующие сахара: глюкоза и фруктоза (моносахара).
Глюкоза усваивается организмом лучше всех других углеводов. Поэтому в медицинской практике она используется для инъекций. Поступая вместе с кровью в мозг человека, она нормализует его мыслительные функции.
Из глюкозы в растительной ткани построены основные полисахариды, как целлюлоза, крахмал, гликоген.
Фруктоза - самый сладкий из всех сахаров. Она входит в состав полисахаридов и образуется в процессе их гидролиза. Организмом человека усваивается очень медленно, поэтому фруктоза в чистом виде используется для функционального питания больных сахарным диабетом.
Общее содержание сахаров в мелкоплодных сибирских яблоках практически не уступает южным
крупноплодным. По литературным данным оно достигает 19-21% [2; 4].
При переработке мелкоплодных яблок происходит гидролиз полисахаридов под действием кислот и высокой температуры. При этом моносахара частично карамелизуются с образованием в пюре ангидридов сахаров - оксиметилфурфурола и других кислот, придающих характерный пригорелый вкус и темный цвет.
Кислоты, содержащиеся в плодах, катализируют эти процессы, поэтому пюре, приготовленное при длительной тепловой обработке и высоких температурах, теряет свое качество.
В работе изучено влияние СВЧ-нагрева на изменение содержания редуцирующих сахаров при приготовлении пюре и фруктовых порошков из мелкоплодных яблок (табл. 4.).
Таблица 4
Массовая доля редуцирующих сахаров, %
Наименование сорта Свежие плоды Пюре Порошок
СТ МВТ СТ МВТ
Аленушка 12,0 7,0 10,0 15,2 13,1
Уральское наливное 14,0 13,2 13,8 14,0 13,1
Фонарик 10,0 5,0 7,0 16,5 13,1
Светлое 12,5 13,0 13,7 21,1 17,2
Контроль 20,0 18,5 19,2 34,0 16,5
Из табл. 4 видно, что в процессе приготовления пюре по стандартной технологии содержание сахаров по сравнению со свежими плодами уменьшается.
При использовании МВТ этот показатель в пюре увеличивается на 2-3% против стандартной технологии.
Важнейшим показателем качества плодов является содержание в них пектиновых веществ.
Пектины - высокополимеры, входящие в состав всех растений. Различают протопектин и пектин.
Протопектин - высокомолекулярный, нерастворимый в воде пектин, который входит в состав межклеточных стенок и придает механическую прочность.
Под действием солнечных лучей, а также органических кислот плодов, в природе происходит ферментативный гидролиз протопектина. При этом протопектин распадается на растворимые пектиновые вещества по схеме: протопектин - растворимый пектин, пектиновые кислоты, пектовая кислота, и при глубоком распаде - моногалактуроновая кислота.
В присутствии сахара и кислоты растворимый пектин и пектиновые кислоты плодов могут образовывать студни.
Мелкоплодные яблоки имеют достаточно высокое содержание пектиновых веществ, которое колеблется в пределах 1-2,5%.
Сравнение содержания пектина в мелкоплодных яблоках с крупноплодными представлено диаграммой (рис. 3).
3 1
2. 5---------------------------------------------------------------
2-----------------------------------------------------------------
1. 5-------------------------------------------------------------
1------------------------------------------------------- ---------
0,5----------------------- ---------- --------- -----
0 -I-------------1---------------1---------------1--------------
Южно-степная Белоруссия Алтай Красноярский
зона Украины край
Рис. 3. Сравнительная диаграмма содержания пектинов
В работе изучено изменение содержания пектиновых веществ в пюре под действием СВЧ-нагрева (табл. 5) в сортах яблок, имеющих наиболее высокий показатель.
□ Красноярский край
□ Алтай
□ Белорусия
□ Южно-степная зона Украины
Таблица 5
Массовая доля пектиновых веществ мелкоплодных яблок, %
Наименование сорта СТ МВТ
ПП РП Сумма ПП РП Сумма
Аленушка 1,06 1,17 2,23 1,09 1,11 2,20
Фонарик 0,98 1,15 2,13 1,14 1,15 2,29
Уральское наливное 0,7 1,15 1,85 1,11 1,13 2,24
Из табл. 5 видно, что существенного изменения по содержанию пектина в пюре, приготовленного по обеим технологиям, не наблюдалось.
На основании предложенной работы установлено, что при использовании МВТ по сравнению со стандартной технологией происходят следующие изменения:
- значительно повышается выход пюре как из мелкоплодных (Аленушка) - 65%, так и из крупноплодных (контрольный) - 22%;
- увеличение содержания сухих веществ в пюре на 3-4 %;
- титруемая кислотность снижается незначительно;
- повышается кислотность порошков на 0,5-1,0%;
- повышается содержание сахаров в пюре из мелкоплодных яблок по сравнению с крупноплодными на 2-3%;
- содержание пектина практически не изменяется.
Полученные фруктовые порошки, как по микроволновой, так и по стандартной технологиям, могут быть использованы в качестве кислотообразователей при производстве пищевых продуктов.
Литература
1. Василенко, З.В. Плодоовощное сырье в производстве продуктов / З.В. Василенко, В.С. Баранов. - М.: Агропромиздат, 1987. - 124 с.
2. Веткас, И.Н. Мелкоплодные яблоки как сырье для пищевой промышленности: сб. науч. тр. / И.Н. Вет-кас, З.К. Воробьева, Н.Н. Типсина. - Новосибирск, 1980.
3. Метлицкий, Л.В. Основы биохимии плодов и овощей / Л.В. Метлицкий. - М.: Экономика, 1976. - 318 с.
4. Типсина, Н.Н. Мелкоплодные яблоки Сибири в кондитерских изделиях пищевой промышленности и массовом питании / Н.Н. Типсина. - Красноярск: Изд-во КрасГАУ, 1998. - 103 с.
♦
