CC BY
341
УДК 664.8 + 634.4
Оценка яблок различных сортов
как исходного сырья
для производства пищевых
продуктов
Н. В. Макарова, д-р хим. наук, профессор; Д.Ф. Валиулина, канд. техн. наук Самарский государственный технический университет А. А. Кузнецов, канд. с.-х наук; О.И. Азаров
НИИ садоводства и лекарственных растений «Жигулевские сады», г. Самара
Яблоки - ценное сырье для производства многих пищевых продуктов. Столь широкую популярность яблок можно объяснить следующими факторами:
1) огромным разнообразием сортов;
2) различными вкусами (сладкий, кислый, сладко-кислый, терпкий, вяжущий и т. д.);
3) широкой сырьевой базой (различные сорта яблок выращивают на территории всей Российской Федерации);
4) уникальным химическим составом (яблоки содержат не только углеводы, органические кислоты, витамины, микроэлементы, но и полифенолы, антоцианы, флавоноиды, оказывающие полезное действие на организм человека);
5) отличную репутацию обеспечила яблокам реклама в средствах массой информации.
Среди всех медицинских исследований по влиянию пищевых продуктов на здоровье человека наиболее актуальными считаются работы, которые изучают взаимозависимость пищи и онкологических заболеваний. Так, группа европейских и американских ученых на протяжении почти 9 лет на территории 10 европейских стран проводила исследования [1], призванные определить, в какой мере включение фруктов в рацион питания снижает риск возникновения рака. Было доказано, что регулярное употребление фруктов, особенно яблок и груш, снижает риск возникновения онкологических заболеваний. Яблоки сортов Red Delicious и Golden Delicious предотвращают рак молочной железы [2]. Бразильские ученые проводили [3] опыты в 2003 г. на 33 женщинах старше 45 лет и установили взаимосвязь содержания в диете яблок, дыни, томатов и снижение риска возникновения рака молочной железы. Исследования выявили [4] положительное действие
пяти флавоноидов - кверцетина, ка-эмпферола, мирецетина, аригенина, лютеолина - в деле профилактики рака молочной железы, прямой кишки, легких, яичников. Перечисленные выше флавоноиды входят в состав таких продуктов как чай, яблоки, брокколи, лук и тофу.
Итальянские [5] и польские [6] ученые установили взаимосвязь между количеством яблок в рационе питания человека и снижением риска возникновения рака прямой кишки. Добиться такой положительной динамики можно при употреблении более одного яблока в день. Исследование было проведено также и для хлоро-геновой кислоты яблок [7]. Финские ученые с 1967 по 1991 гг. проводили работы [8], которые выявили взаимосвязь между рационом питания, в том числе употреблением яблок, и снижением риска развития рака легких. Более поздние исследования подтвердили этот вывод [9, 10]. Весьма перспективные результаты изучения больных раком простаты изложены в статье [11] канадских ученых. Эксперимент проводились на 120 мужчинах, больных раком простаты, которым ежедневно давали 354 мл яблочного сока в день. Прием сока оказал благотворное влияние на течение болезни, наметилась положительная динамика. Таким образом, результаты многочисленных и многолетних экспериментов на клеточном уровне, лабораторных животных, изучение влияния пищевого рациона на организм человека дают основания утверждать, что компоненты яблочного сока при их регулярном употреблении способны снижать риск возникновения онкологических заболеваний [12].
Исследования яблок как исходного сырья для производства пищевых продуктов имеют широкомасштабный характер. Специалисты ежегодно выводят в Российской Федерации и во всем мире несколько десятков
новых сортов яблок. Цель работ - получение сортов яблок, отличающихся более высоким урожаем, устойчивостью к болезням. Но с точки зрения пищевой промышленности главная цель таких исследований - получение сортов яблок с улучшенным химическим составом. Среди таких работ можно отметить статью [13] румынских ученых, в которой изложены результаты сравнительного исследования содержания Сахаров, сухих веществ, витамина С, кислотности, минерального состава для семи новых сортов яблок по сравнению с яблоками сортов Jonathan, Delicious, Murzu. Хотя уровни показателей и колеблются в значительной степени, но есть сорта с очень высокими значениями.
Многие сорта яблок способны храниться долгое время. Пакистанские ученые на примере четырех сортов яблок [14], а латвийские на примере одного сорта изучали изменение химического состава яблок в процессе хранения. Результаты убедительно доказывают, что в процессе хранения показатели могут, как увеличиваться, так и уменьшаться, однако эти изменения нельзя считать значительными.
В целом ряде работ объектами исследования выступаю не сами яблоки, а продукты их переработки - пюре и соки, и при этом изучается влияние технологий переработки на химический состав: на примере яблочных соков шести сортов показано изменение фенольного состава яблочных соков [16] или яблочного пюре четырех сортов яблок [17] под действием пастеризации. Для яблочного сока яблок сорта Shafie установлено значительное изменение фенольного состава при хранении и незначительное при температурной обработке [18].
Таким образом, выведение новых сортов яблок и исследование их химического состава важно и с точки зрения диетологии питания, и для выбора наиболее оптимального сырья для пищевой промышленности.
Цель работы - исследование содержания сухих веществ, сахаров, титруемой кислотности, содержание пектина в шести сортах яблок: 23-25-64, 23-17-22, 23-20-50, 23-25-51, 23-31-135, Синап Самарский из коллекции НИИ «Жигулевские сады» урожая 2016 г. с целью оценки возможности использования этих сортов яблок для переработки в определенные виды пищевых продуктов.
Определение содержания растворимых сухих веществ в яблоках проводят по ГОСТ ISO 2173 - 2013. Продукты переработки фруктов и овощей. Рефрактометрический метод определения растворимых сухих веществ.
Определение Сахаров в образцах исследуемых яблок выполнено по ГОСТ 8756.13 - 87. Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения Сахаров. При этом использован фотоколориметрический метод, по которому карбонильные группы сахаров взаимодействуют с железосинеродистым калием, и проводится измерение оптической плотности полученного раствора при 440 нм. Массовую долю редуцирующих сахаров в процентах рассчитывают с помощью калибровочного графика.
Определение титруемой кислотности в исследуемых яблоках выполнено по ГОСТ ISO 750 - 2013. Продукты переработки фруктов и овощей. Определение титруемой кислотности. Метод основан на потенциометри-ческом титровании анализируемого раствора яблочного сока титрованным раствором гидроксида натрия в присутствии индикатора фенолфталеина. Титруемую кислотность для яблок представляют в градусах.
Определение содержания пектина в исследуемых образцах яблок проводят по ГОСТ 32223 - 2013. Продукция соковая. Определение пектина фотометрическим методом. В основе этого метода лежит реакция карбазо-ла в присутствии концентрированной серной кислоты с пектином при 525 нм. Расчет содержания пектина в яблоках выполнен в процентах.
Химический состав различных фруктов колеблется в значительной степени не только от вида к виду, но и внутри одного и того же вида. При этом решающим фактором остается сорт фруктов.
Яблоки являются источником воды, которая стимулирует работу почек и печени. Это способствует очистке организма от шлаков за счет ускорения обмена веществ. Вода в яблоках может быть в двух состояниях: в свободном и коллоидно-связанном. Именно в свободной воде в растворенном состоянии находятся сухие вещества, сахара, кислоты, пектиновые вещества.
Содержание сухих веществ - важный показатель, т. к. именно они определяют способность фруктов к технологической переработке.
Более высокое содержание сухих веществ положительно сказывается на свойствах готовых продуктов из яблок. В основном все изученные сорта яблок имеют сходные показатели в пределах 4,8 - 5,9% - это сорта 23-25-64, 23-20-50, 23-25-51, Синап Самарский. Два сорта показывают резко отличные значения: ниже среднего - 3,7% (сорт яблок 23-31-135), выше среднего - 7,3% (сорт яблок
23-17-22). Основным компонентом сухих веществ фруктов являются сахара. Общее содержание сахаров в яблоках зависит от очень многих факторов: климатических, почвенных условий. Но главным образом содержание сахара определяется сортом яблок. Сахара в яблоках представлены фруктозой, глюкозой, сахарозой, которые обычно объединены под названием «редуцирующие сахара».
Именно содержание сахаров является определяющим для органолеп-тических свойств яблок и при этом обуславливает степень сладости и уровень приемлемости для потребителей. Кроме того, уровень содержания сахара важен и для переработки яблок на сок, джем, под-варки, варенье, пастилу и т. д. Четыре сорта 23-25-64, 23-17-22, 23-25-51, 23-31-135 (рис. 2) показывают содержание сахаров приблизительно на одном уровне. Тогда как два других сорта - 23-20-50 и особенно Синап Самарский - имеют значения, в несколько раз превышающие общий уровень.
Именно нелетучие кислоты наряду с сахарами определяют вкус плодов. Кислоты в незначительном количестве связаны в виде со-
лей. Наиболее известные кислоты в яблоках - яблочная и лимонная. Если рассмотреть другой показатель - кислотность яблочного сока изученных сортов яблок (рис. 3), то можно отметить три сорта с низким уровнем кислотности: 23-17-22, 23-31-135, Синап Самарский. Один сорт - 23-25-64 имеет очень низкий показатель кислотности - 0,1%, а сорт 23-20-50 имеет очень высокий показатель - 1,1%. При этом можно выделить именно сорт Синап Самарский с высоким содержанием сахаров и низкой кислотностью.
Сахарокислотный индекс для фруктов является показателем, характеризующим гармоничность вкуса, т. е. идеальную сбалансированность между сладким и кислым вкусом для плодов. Для изученных яблок сахарокислотный индекс был рассчитан, результаты представлены в табл. 1.
Два сорта яблок - 23-2-50 и 23-25-51 имеют низкий сахарокислотный индекс (11 и 16). Три сорта яблок - 23-17-22, 23-31-135, Синап Самарский - средние значения сахаро-кислотного индекса (33, 30 и 47). Тогда как 23-25-64 имеет очень высокий сахаро-кислотный индекс - 94.
чр
I 2
У '
5
СУ |0,6
ш 0,4
о.
си
4 О о 0
и
1,1
(1,6
1
11,3 1 i 0,3 (1,3 1 4 В
_1и!
V
>
Рис. 3. Содержание титруемых кислот в яблоках
Полисахариды яблок состоят из крахмала клетчатки, пектина и т. д. Созревание яблок характеризуется превращением протопектина в растворимый пектин. Содержание пектиновых веществ достигает максимального значения к моменту технологической спелости плодов. При последующем хранении содержание пектина снижается. В физиологии питания они известны как «балластные вещества». Пектиновые вещества проявляют важные свойства, среди которых выделяются: выведение тяжелых металлов из организма человека и снижение холестерина в крови человека. Они содержатся в межклеточных перегородках растительных клеток в виде «замазки» и в первичных клеточных стенках. Это, например, характерно для мармелада, конфитюра, зефира и т. д. Для многих пищевых продуктов, исходным сырьем которых являются
Таблица 1
Значение сахаро-кислотного индекса для яблок
яблоки, очень важно количественное содержание пектина. Чем больше его в исходном сырье, тем более
натуральный продукт может быть получен в конечном итоге.
Четыре сорта яблок: 23-25-64, 23-17-22, 23-20-50, 23-25-51 имеют очень низкие показатели содержания пектина: 0,19 - 0,30%. Только два сорта яблок 23-31-135 и Синап Самарский имеют показатели выше 1%: 1,12 и 2,36% соответственно (рис. 4).
Итогом изучения всех показателей (содержания сухих веществ, сахаров, пектина, кислотности, сахаро-кислотного индекса) является составление рекомендаций по использованию яблок в качестве исходного сырья для производства многих видов пищевых продуктов. Нами составлены такие рекомендации и сведены в табл. 2.
Выведение новых сортов яблок - длительный, сложный и трудный процесс с непредсказуемым результатом. Однако эта работа необходима и чрезвычайно важна, т. к. именно этот путь дает новое исходное сырье для перерабатывающей пищевой промышленности. Среди изученных сортов яблок можно выделить несколько:
1) по содержанию сухих веществ -сорт яблок 23-17-22;
2) по содержанию сахаров - сорта яблок 23-20-50 и Синап Самарский;
3) по сахаро-кислотному индексу -сорт яблок 23-25-64;
4) по содержанию пектина - сорт яблок Синап Самарский.
На основании этих данных воз-
Рекомендации по использованию яблок
Таблица 2
Сорт Сахар Кислотность Индекс
23-25-64 9,4 0,1 94
23-17-22 9,8 0,3 33
23-20-50 12,3 1,1 11
23-25-51 9,7 0,6 16
23-31-135 9,0 0,3 30
Синап Самарский 14,1 0,3 47
Сорт яблок Уровень содержания сухих веществ Уровень содержания сахара Уровень кислотности Уровень содержания пектина Пищевые продукты
23-25-64 С Н Н Н Варенье Джем Конфитюр
23-17-22 В Н Н Н Варенье Джем Конфитюр
23-20-50 С С В Н Варенье Джем Конфитюр Сидр Сок
23-25-51 С Н С Н Варенье Джем Конфитюр Сидр
23-31-135 Н Н Н С Варенье Джем Конфитюр Сидр Мармелад Пастила Сок
Синап Самарский С В Н В Варенье Джем Конфитюр Сидр Мармелад Пастила Сок
В - высокий, С - средний, Н - низкий
можно формулирование рекомендаций по использованию изученных сортов яблок в качестве исходного сырья для производства пищевых продуктов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Büchner, F. L. Consumption of vegetables and fruit and the risk of bladder cancer in the European Prospective Investigation into cancer and nutrition / F. L. Büchner [et al] // Int. J. Cancer. - 2009. - Vol. 125. -No 9. - P. 2643-2651.
2. Thompson, M.D. In vitro measures used to predict anticancer activity of apple cultivars and their comparison to outcomes from a rat model of experimentally induced breast cancer / M. D. Thompson [et al] // Nutr. and Cancer. - 2009. - Vol. 61. - No 4. -P. 510-517.
3. Di Pietro, P. F. Breast cancer in southern Brazil: association with past dietary intake / P.F. Di Pietro [et al] // Nutr. Hosp. 2007. Vol. 22. No 5. P. 565 - 572.
4. Wang, L. Dietary intake of selected flavonols, flavones, and flavonoid-rich foods and risk of cancer in middle-aged and older women / L. Wang [et al] // Am.J. Clin. Nutr. - 2009. - Vol. 89. -No 4. - P. 905-912.
5. Gallus, S. Does an apple a day keep the oncologist away? / S. Gallus // Annals of Oncology. - 2005. - Vol. 16. - No 9. -P. 1841-1844.
6. Jedrychowski, W. Case-control study on beneficial effect of regular consumption of apples on colorectal cancer risk in a population with relatively low intake of fruits and vegetables / W. Jedrychowski [et al] // Eur.J. Canc. Preven. - 2010. - Vol. 19. - No 1. -P. 42-47.
7. Veeriah, S. Intervention with cloudy apple juice results in altered biological activities of ileostomy samples collected from individual volunteers / S. Veeriah [et al] // Eur.J. Nutr. - 2008. - Vol. 47. -No 2. - P. 226-234.
8. Knekt, P. Dietary flavonoids and the risk of lung cancer and other malignant neoplasms / P. Knekt [et al] // Am.J. Epidem. - 1997. - Vol. 146. -No 3. - P. 223-230.
9. Feskanich, D. Prospective study of fruit and vegetable consumption and risk of lung cancer among man and women / D. Feskanich [et al] // J. Nat. Cancer Inst. - 2000. - Vol. 92. - No 22. -P. 1812-1823.
10. Cui, Y. Dietary flavonoid intake and lung cancer - a population-based case-control study / Y. Cui [et al] // Cancer. -2008. - Vol. 112. - No 10. - P. 22412248.
11. Campbell, G. A randomized trial of cranberry versus apple juice in the management of urinary symptoms during external beam radiation therapy for prostate cancer / G. Campbell [et al] // Clin. Oncology. - 2003. - Vol. 15. - No 2. -P. 322-328.
12. Hyson, D.A. A comprehensive review of apples and apple components and their relationship to human health / D.A. Hyson // Am.Soc. Nutr. Adv. Nutr. - 2011. -No 2. - P. 408-420.
13. Campeanu, G. Chemical composition of the fruits of several apple cultivars growth as biological crop / G. Campeanu [et al] // Not.Bot. Hort. Agrobot. Cluj. -2009. - Vol. 37. - No 2. - P. 161-164.
14. Jan, I. Storage performance of apple cultivars harvested at different stages of maturity. / I. Jan [et al] // J. Animal and Plant Sci. - 2012. - Vol. 22. - No 2. -P. 438-447.
15. Kvikliene, N. Changes in fruit quality during ripening and storage in the apple cultivars «Auksis» / N. Kvikliene [et al] // J. Fruit and Ornam. Plant Res. - 2006. -Vol. 14. - No 2. - P. 195-202.
16. Teleszko, M. Chemical, enzymatic and physical characteristic of cloudy apple juices / M. Telezko [et al] // Agr. and Food Sci. - 2016. - Vol. 25. - No 10. -P. 34-43.
17. Siczlabur, J. Nutritional composition of different varieties of apple purees sweetened with green and white stevia powder / J. Siczlabur [et al] // Agr. Cons. Sci. - 2013. - Vol. 78. -No 1. - P. 57-63.
18. Javdani, Z. A comparison of heat treatment and ascorbic acid on controlling enzymatic browning of fresh-cuts apple fruit / Z. Javdani [et al] // Int.J. Agr. and Crop Sci. - 2013. - Vol. 5. - No 3. -P. 186-193.
Оценка яблок различных сортов как исходного сырья для производства пищевых продуктов
Ключевые слова
кислота; местные сорта; пектин; сахар; сухие вещества; яблоки Реферат
В данной статье рассматриваются наиболее часто применяемые способы исследования яблок. В качестве объектов исследования были выбраны 6 сортов яблок (23-25-64, 23-17-22, 23-20-50, 23-25-51, 23-31-135, Синап Самарский) из коллекции НИИ «Жигулевские сады» урожая 2016 г., выращиваемых на территории Самарской области. Изучались физико-химические показатели (массовой доли редуцирующих сахаров, растворимых сухих веществ, титруемых кислот), а также содержание пектина. Определение содержания растворимых сухих веществ в яблоках проводят по ГОСТ ISO 2173 - 2013. Продукты переработки фруктов и овощей. Рефрактометрический метод определения растворимых сухих веществ. Определение сахаров в образцах исследуемых яблок выполнено по ГОСТ 8756.13 - 87. Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения сахаров. При этом использован фотоколориметрический метод, по которому карбонильные группы сахаров взаимодействуют с железосинеродистым калием и проводится измерение оптической плотности полученного раствора при 440 нм. Массовую долю редуцирующих сахаров в процентах рассчитывают с помощью калибровочного графика. Определение титруемой кислотности в исследуемых яблоках выполнено по ГОСТ ISO 750 - 2013. Продукты переработки фруктов и овощей. Определение тируемой кислотности. Метод основан на потенциометрическом титровании анализируемого раствора яблочного сока титрованным раствором гидроксида натрия в присутствии индикатора фенолфталеина. Титруемую кислотность для яблок представляют в градусах. Определение содержания пектина в исследуемых образцах яблок проводят по ГОСТ 32223 - 2013. Продукция соковая. Определение пектина фотометрическим методом. В основе этого метода лежит реакция кар-базола в присутствии концентрированной серной кислоты с пектином при 525 нм. Расчет содержания пектина в яблоках выполнен в процентах. По показателям экспериментальных исследований были сделаны соответствующие выводы.
Авторы
Макарова Надежда Викторовна, д-р хим. наук, профессор, Валиулина Динара Фанисовна, канд. техн. наук Самарский государственный технический университет, 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, д. 244, [email protected] Кузнецов Анатолий Александрович, канд. с-х. наук, Азаров Олег Игоревич
НИИ садоводства и лекарственных растений «Жигулевские сады», 443072, г. Самара, 18 км., поселок опытной станции по садоводству, [email protected].
Appraisal of apples of different varieties as raw material for food production
Key words
acid; apples; dry matter; local variety; pectin; sugar Abstracts
In this article the most commonly used methods for studying apples. Six varieties of apples (23-25-64, 23-17-22, 23-20-50, 23-25-51, 23-31-135, Sinap of Samara) were selected as objects of research, from the collection of the Research Institute «Zhigulevsky Gardens» «Harvest of 2016 grown on the territory of the Samara region on the physical and chemical properties (the mass fraction of reducing sugars, soluble solids, titrated acids), as well as the content of pectin. Determination of the content of soluble solids in apples is carried out in accordance with GOST ISO 2173 - 2013. Products processing fruits and vegetables. Refractometric method for determination of soluble solids. The determination of sugars in the samples of the apples studied is made in accordance with GOST 8756.13 - 87. Products processing fruits and vegetables. Methods for the determination of sugars. A photocolorimetric method was used in which carbonyl groups of sugars interact with ferrous chloride and the optical density of the resulting solution is measured at 440 nm. The mass fraction of reducing sugars in percent is calculated using a calibration curve. The determination of the titratable acidity in the investigated apples is made in accordance with GOST ISO 750 - 2013. Products processing fruits and vegetables. Determination of titratable acidity. The method is based on potentiometric titration of the analyzed apple juice solution with a titrated sodium hydroxide solution in the presence of a phenolphthalein indicator. The titrated acidity for apples is represented in degrees. Determination of the content of pectin in the test samples of apples is carried out in accordance with GOST 32223 - 2013. Juice products. Determination of pectin by photometric method. This method is based on the reaction of carbazole in the presence of concentrated sulfuric acid with pectin at 525 nm. The calculation of the content of pectin in apples is carried out in percent. In terms of experimental studies were made relevant conclusions.
Authors
Makarova Nadezhda Viktorovna, Doctor of Chemical Sciences, professor, Valiulina Dinara Fanisovna, Candidate of Technical Sciences Samara State University, 443100, Samara, str. Molodogvardejskaja, 244, [email protected]
Kuznetsov Anatolij Aleksandrovich, Candidate of Agricultural Sciences, Azarov Oleg Igorevich
Institute of Horticulture and Medicinal Plants « Zhigulevskie sady», 443072, Samara, 18 km, the village of the experimental gardening station, [email protected].
