CC BY
10
УДК 664.8.037.5:634.745
Д.М. Одарченко, А.1. Кудряшов, О.О. Сюсель
РОЗВИТОК НАУКОВИХ ОСНОВ ЗАМОРОЖУВАННЯ КАЛИНИ ЗВИЧАЙНО1 ЯК ДИКОРОСЛО1 СИРОВИНИ ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА НАП1ВФАБРИКАТ1В ФУНКЦ1ОНАЛЬНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ
У статтi проаналгзовано яюсть дикорослих ягiд. Обтрунтовано метод заморожування плодiв калини звичайно! як перспективноI сировини для виробництва напiвфабрикатiв функцюнального призначення. Шляхом використання низькотемпературного калориметричного методу вимiрювання, визначено дiапазони температур кристал1заци та плавлення вологи у до^джуваних зразках ягiд,. Встановлено вплив процесу заморожування на показники, що характеризують товарну яюсть продукцИ - мiкроструктуру рослинних тканин ягiд калини звичайно!.
Вступ. Одшею з основних причин патолопчних процеав в органiзмi людини, яка викликае передчасне старшня й розвиток багатьох захворювань, у тому чи^ серцево-судинних i онколопчних, е надлишкове накопичення вшьних радикалiв, що щдтверджено чисельними дослвдженнями, яш проведено останнiм часом у рiзних кранах. Внаслвдок погiршення еколопчного стану навколишнього середовища з'являються все новi й новi джерела вшьних радикалiв. Тому зараз виникла нагальна потреба пошуку захисту людини та и здоров'я вiд !х згубно! дп [1].
Дикорослi ягоди, якими багап сировиннi ресурси Украши, е справжньою скарбницею бiологiчно активних речовин. Вони мають чiтко виражену фiзiологiчну дiю на органiзм людини.
У плодах калини метиться: 6,5-8,0 % цу^в, головним чином глюкоза та фруктоза; 0,4-0,6 % пектинових речовин; 1,9 % оргашчних кислот (яблучна, валерiанова, мурашина, оцтова, каприлова та ш.); 1,4-2,5 мг % каротину; 6,0-30,0 мг % вггамшу С; 156,0-245,0 мг % бюфлавонощв [2].
Враховуючи хiмiчний склад та лшувально-профшактичну дiю дикорослих ягвд, використання !х при виробництвi продуктiв харчування дозволить збагатити останш бiологiчно активними речовинами та пвдвищити !х антиоксидантнi властивосп. Однак, сучаснi технологи, хоча i дозволяють виробляти харчовi продукти iз дикорослих плодiв i ягiд, недостатньо використовують !х багатогранний та корисний хiмiчний склад.
У вiтчизнянiй та зарубiжнiй практицi накопичено досвiд, i е засоби для подовження термшв придатностi продуктiв, що забезпечують мшмальш змiни !х якiсних показникiв.
На сьогодшшнш день найпоширенiшим способом заморожування е конвективний, тобто в штенсивному потощ холодного повiтря. Вибiр способу заморожування спрямований, передусiм, на забезпечення умов для зниження пошкоджуючо! дп осмотичного тиску води, зменшення деформацп бiологiчного об'екта кристалами льоду, що утворюються тощо [3].
Постановка задачь Мета роботи - дослвдження процесу заморожування плодiв калини звичайно!; визначення температур, при яких вiдбуваеться кристалiзацiя вологи та з'ясування впливу низьких температур на мiкроструктуру плодiв.
Предметом дослвдження були плоди калини звичайно!.
Вм|шмс1111и задачь На першому етапi дослвджень була визначена як1сть дикорослих ягвд, зiбраних на територи Харшвсько! областi. Контроль якостi дикоросло! сировини проводили за органолептичними та фiзико-хiмiчними показниками. Сировину аналiзували у стадп споживчо! стиглостi. При цьому контролювали вмiст аскорбiновоl кислоти, пектинових речовин, титровано! кислотносп (у перерахунку на яблучну кислоту), вмiст цукрiв, масову частку вологи, а також оцшювали органолептичнi показники. Отриманi фiзико-хiмiчнi показники наведено в табл. 1.
Таблиця 1
Фiзмко-хiмiчнi показники свiжих плодiв калини звичайноТ
Назва показника
Масова частка вологи,% Вмiст цукрiв, % Титрована кислотнiсть у перерахунку на яблучну кислоту, % Масова частка пектинових речовин, % Вмiст вiтамiну С, мг%
81,51±8,1 8,7±0,87 1,2±0,12 0,47±0,047 10,8±1,08
З фiзико-хiмiчних показнишв япд калини звичайно! слад ввдзначити досить високий вмют вологи та пектинових речовин. Цукри у ягодах, в основному, представлен моносахаридами, вмiст яких складае 8,7 %.
Сучаснi технологи заморожування рослинно! сировини спрямованi на створення таких умов низькотемпературного оброблення i збержання, при яких споживнi властивостi цих продукпв будуть максимально наближеними до св1жих i не змiнюватимуться протягом тривалого термiну холодильного зберiгання. Фiзичною сутнiстю процесу заморожування, як способу консервування рослинно! сировини, е фазове перетворення вологи япд iз рщкого стану в кристалiчний. Саме кристалiзацiею рвдко! фракцп зумовлена здатнiсть швидкозаморожених ягiд до тривалого зберiгання, осшльки перетворення вологи у лiд перешкоджае живленню мiкроорганiзмiв, створюючи несприятливi осмотичш умови, рiзко уповiльнюе швидк1сть протжання хiмiчних i бiохiмiчних процесiв, яш впливають на змiну кольору, втрату аромату, появу небажаних смакових ввдпншв, зменшення вмiсту вiтамiнiв тощо [3].
Найбшьш вагомi чинники, що зумовлюють пошкодження пiд час заморожування продукту, пов'язаш з фазовими та фазово-структурними перетвореннями в ньому. Ступiнь пошкодження залежить вiд кинетики кристалоутворення та росту кристалiв, !хньо! форми та розмiру, характеру розподiлу рвдини у кристалiчнiй матрицi, iнтенсивностi рекристалiзацiйних процеав тощо. При цьому, внаслвдок руху меж розподiлу м1ж твердою та редкою фазами, клiтини пiддаються мехашчним навантаженням i пiдвищеному тиску [4, 5]. Найбшьш iмовiрним первинним процесом у разi крiопошкодження клiтин е змши структурно-функцiональних характеристик мембран (проникливосп, функцюнально! активностi). Масова частка вологи, що вимерзае у продукт^ залежить вш и загального вмiсту, форми та мщносп зв'язку зi структурними елементами, температури заморожування тощо.
При фазовому переходi вологи у лвд кожна молекула води з'еднуеться з чотирма сусвдшми диполями, утворюючи регулярну кристалiчну решiтку. Зараз е досить чита уявлення про особливостi взаеморозташування молекул води у структурi льоду, як1 зумовленi наявнiстю водневих зв'язшв. Кристалiзацiя вологи призводить до змши теплофiзичних, структурно-механiчних та iнших характеристик продукту [4].
Ддапазони температур кристалiзацi! та масову частку виморожено! вологи визначали за методикою, яка була розроблена у Харшвському державному ушверситеп харчування та торгiвлi. Дана методика дозволяе вимiряти кiлькiсть теплоти, що виднеться пiд час кристалiзацi! вшьно! вологи у харчовiй сировинi. Суть цього калориметричного методу полягае у вимiрi сигналу диференщально! термопари, що рееструе змiну температури потоку холодного повиря, яке омивае дослiджуваний зразок [4, 6].
Заморожуванню пвдлягали дослвджуваш зразки св1жих ягiд калини звичайно! масою 15 г, яш помщали у пластмасову емнiсть та занурювали у вимiрювальну камеру калориметра iз заданою вiд'емною температурою середовища. Процес заморожування вважався зашнченим пiсля досягнення всерединi дослiджуваного зразка температури, рiвнiй температурi середовища. Пiсля цього моменту здшснювали процес розморожування дослiджуваних зразшв шляхом встановлення в камерi калориметра температури навколишнього середовища. Процес вважався завершеним пiсля досягнення температури всередиш дослвджуваного зразка 20±2° С. Шд час процесу заморожування-розморожування фiксували температуру всередиш зразка та температуру сумiшi повпря та азоту на входi-виходi з камери калориметра. Обробку отриманого масиву даних здiйснювали за допомогою програмного засобу Mathcad 14.
Результати проведених дослщжень наведенi у табл. 2.
Таблиця 2
Результати аналiзу кривих заморожування зразкчв калини звичайноТ
t заморожування, °С 1-й дiапазон t кристалiзацi! виморожено! вологи, °С 2-й дiапазон t кристалiзацi! виморожено! вологи, °С 1-й дiапазон t плавлення виморожено! вологи, °С 2-й дiапазон t плавлення виморожено! вологи, °С Масова частка виморожено! вологи, %
-20 -1,8 _ -5,0 -16,9.-18,1 -6,4.-5,2 -3,8.-2,2 74,6
-70 -3,3...-10,3 -63,2.-68,2 -16,3.-8,7 -2,0.-0,5 80,0
Аналiзуючи результати заморо^вання зразк1в калини звичайно!, визначено, що при заморожуванш дослiджуваних зразк1в спостерiгаеться утворення двох дiапазонiв кристалiзацi! вологи. Незалежно вщ температури заморожування, процес кристалiзацi! вологи у дослщжуваних зразках розпочинаеться при субнульових температурах. Проте, при заморожуванш япд калини до t= -70° С вщбуваеться змiщення критичних точок в область бшьш низьких температур. Це зумовлено тим, що по мiрi виморожування вологи концентрацiя незамерзаючого розчину зростае, i температура замерзання в1дпов1дно знижуеться.
Щд час заморожування в клгганному соку (тсля переходу крюскотчно! точки) починаеться виморожування вологи. Бшьш низьк1 температури заморожування сприяють вимороженню як вшьно!, так i зв'язано! вологи [3]. Так, при заморожуванш до температури t= -70° C, маса виморожено! вологи в 1,07% бiльша, ашж при заморожуваннi до температури -20° C.
У багатьох вичизняних i зарубiжних роботах описуеться вплив низьких температур на мiкроструктуру ягiд, проте це питання вивчено недостатньо.
Щоб визначити особливостi мiкроструктури рослинно! тканини ягiд калини звичайно! було порiвняно фiксованi гiстологiчнi зрiзи до i пiсля заморожування до температур -20 та -70° C. Мжроскошчне фотографування виконували на мiкроскопi для морфолопчних дослГджень сери «Granum».
Рис. 1. Мшроструктура рослинних клiтин яг1д калини звичайно!:
а - св1жих; б - заморожених до температури -20° C; в - заморожених до температури -70° C
Рослинна тканина св1жих япд калини (рис. 1. а) складаеться з клгшн п'яти- та шестикутно! форми, оболонки клгшн недеформоваш. У дослiджуваних зразках япд, заморожених до t = -20° C (рис. 1. б), геометрiя рослинних клгшн набувае неправильно! форми, видно явш розриви тканини, очевидно, у мюдях найiнтенсивнiшого вимерзання вологи. Структура тканин япд, заморожених до t = -70° C (рис. 1. в), мае чигсо виражену форму клгшн. Рослинш клгшни здебГльшого зберегли свою первинну структуру, проте !х розмГри стали меншими. Заморожування до бшьш низьких температур не ютотно впливае на деформацiю клгшн та на розрив !х оболонок. Це, очевидно, пов'язано з тим, що вода кристалiзуеться у виглядГ дрГбних кристалiв одночасно як в клгшнах, так i в м1жклгганному простор^ що позитивно впливае на збереження структури рослинно! сировини.
Основш результати та висновки. Отже, результати фГзико-хГмГчних дослщжень показали, що плоди калини звичайно! е щнним джерелом бюлопчно активних речовин для харчових продукпв.
Проведет крюскотчш дослщження показали, що температура кристалГзацп виморожено! вологи у дослщжуваних зразках калини звичайно! змщуеться у прямш залежносп вГд температури заморожування. Експериментально було визначено точки початку та шндя процесу кристалГзацп -плавлення виморожено! вологи, а також розраховано !! фактичну шльшсть у дослГджуваних зразках. Дослщження мжроструктури рослинно! тканини показали, що заморожування до бшьш низьких температур (-70° C) не викликае видимих змш клгшн, дозволяючи максимально зберегти початковГ властивосп ягГд.
Отримаш експериментальш даш можуть бути використаш для визначення радюнальних режимГв заморожування та розморожування дикорослих яг1д з метою забезпечення тдвищення поживних властивостей заморожених нашвфабрикапв функционального призначення.
Л1ТЕРАТУРА:
1. Рудковский В.А. Антиокислительные целебные свойства плодов и ягод и прогрессивные методы их хранения // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2001. - № 4. - С. 24-27.
2. Петрова В.П. Дикорастущие плоды и ягоды. - М.: Лесная пром.-ть, 1987.- 248 с.
3. Постольски Я., Груда З. Замораживание пищевых продуктов: пер. с польск. Ю.Ф. Заяса, И.Е. Фельдман.- М.: Пищевая пром-сть, 1978. - 607 с.
4. Пак А.О., Янчева М.О., Яковлева Ю.В. Вплив композицп крюпротекторно! ди на кшьшсть виморожено! вологи у м'ясних ачених натвфабрикатах // Тематичний збГрник наукових праць Донец. нац. ун-т економши i торпвлГ Гм. М. Туган-Барановського. - 2011. - Вип. 27. -С. 281-286.
5. Пушкарь Н.С. Введение в криобиологию. - К.: Наукова думка, 1975. - 343 с.
6. Патент №13953 Укра!на, МПК A/23L 1/00. Пристрш для визначення кшькосп вшьно! та зв'язано! вологи при температурах, близьких до температури ршкого азоту / Одарченко А.М., Одарченко Д.М., Погожих М.1. - № 200511091; Опубл. 17.04.2006. Бюл. №4.
ОДАРЧЕНКО Дмитро Миколайович - к.т.н., доцент кафедри товарознавства, управлiння як1стю та еколопчно! безпеки Харк1вського державного ушверситету харчування та торгiвлi.
Науковi штереси:
- товарознавство, управлiння яшстю та еколопчна безпека;
- харчовi технологи.
КУДРЯШОВ Андрiй 1горевич - астрант кафедри товарознавства, управлiння як1стю та еколопчно! безпеки Харшвського державного ушверситету харчування та торпвт.
Науковi штереси:
- товарознавство, управлшня як1стю та еколопчна безпека;
- харчовi технологи.
СЮСЕЛЬ Олена Олександрiвна - студентка V курсу товарознавчого факультету Харшвського державного ушверситету харчування та торпвт.
Науковi штереси:
- товарознавство, управлшня яшстю та еколопчна безпека;
- харчовi технологи.
