CC BY
64
УДК 664.8.022
Влияние ферментативной обработки мезги
сортовой аронии черноплодной и рябины садовой на выход сока
В. Н. Тимофеева, канд. техн. наук; Н. В. Саманкова, асп.; Ю. П. Азаренко
Могилевский государственный университет продовольствия (Республика Беларусь)
Рябина садовая (красная) — зимостойкое неприхотливое растение, имеет ценный химический состав плодов. Благодаря исследованиям российских ученых удалось не только ввести рябину в Государственный реестр, но и устранить терпкость и горечь плодов, при этом не потерять ее полезные свойства. Она содержит значительное количество витамина С, ^-каротина, биофлаво-ноидов [1].
Для исследований были выбраны наиболее приспособленные к погодным условиям Беларуси сорта рябины садовой Концентра и Не-вежинская, а также сорта аронии черноплодной Вениса и Надзея, выведенные и районированные в Республике Беларусь. Они характеризуются крупноплодностью, устойчивостью к болезням и вредителям, потенциальной урожайностью до 20 т/га [1].
Плоды сортовой рябины садовой и аронии черноплодной собирали в технической стадии зрелости на территории опытного участка
Ключевые слова: арония черноплодная; рябина садовая; химический состав; пектиновые вещества; ферментативная обработка; фруктозим П6-Л
отдела ягодных культур РУП «Институт Плодоводства» в пос. Самох-валовичи и исследовали химический состав на протяжении четырех лет — с 2005 по 2008 г. Усредненные и статистически обработанные данные приведены в таблице. В рассматриваемом сырье количество растворимых сухих веществ колеблется от 15,59 до 17,98 %. Большую часть растворимых сухих веществ, содержащихся в плодах рябины, составляют сахара, которые быстро и полностью усваиваются человеческим организмом. Все сорта и виды рябины отличаются высоким содержанием редуцирующих сахаров и низким количеством сахарозы — 5,3-7,6 % от общего содержания сахаров.
Органические кислоты присутствуют в составе плодов и ягод в сво-
Показатель Арония черноплодная Рябина садовая
Вениса Надзея Концентра Невежинская
Массовая доля растворимых сухих веществ, % 16,29±0,52 16,78±0,54 15,59±0,12 17,98±0,07
Массовая доля титруемых кислот, % 1,12±0,051 1,02±0,044 2,37±0,053 1,96±0,022
Массовая доля сахаров, %:
общих 8,25±0,075 8,41±0,082 6,09±0,052 6,61±0,018
редуцирующих 7,64+0,064 7,96±0,072 5,60±0,049 6,22±0,035
сахарозы 0,58±0,037 0,43±0,045 0,46±0,041 0,37±0,023
Сахарокислотный индекс 7,36±0,068 8,24±0,082 2,57±0,072 3,37±0,064
Содержание фенольных соединений, мг/100 г 939±5,345 960±4,491 308±1,223 357±3,494
Массовая доля пектиновых веществ, % 0,88±0,028 0,82±0,015 1,10±0,012 1,12±0,035
Содержание витамина С, мг/100 г 25,2±0,982 18,2±1,033 105±1,082 100±2,094
Содержание в-каротина, мг/100 г — — 3,78±0,131 5,79±0,153
Массовая доля белковых веществ, мг/100 г 1,30±0,027 1,12±0,053 0,98±0,03 1,08±0,046
Массовая доля золы, % 0,53±0,024 0,57±0,046 0,62±0,022 0,64±0,031
бодном и связанном состоянии. Они существенно влияют на вкус, цвет и аромат вырабатываемой продукции и в определенной степени на обмен веществ в организме человека. Массовая доля органических кислот играет важную технологическую роль при производстве консервированной продукции, рН — основной критерий выбора температуры стерилизации консервов. В исследуемых плодах преобладает яблочная кислота. Рябина садовая сорта Концентра содержит значительное количество органических кислот — 2,37 %, а арония черноплодная имеет сравнительно невысокую кислотность — 1,02-1,12 %.
Вкусовые ощущения зависят не только от концентрации в них кислот, но и от содержащихся сахаров, дубильных веществ и некоторых других соединений. Для оценки вкусовых качеств ягод определяют сахарокислотный индекс. Как видно из таблицы, самый высокий са-харокислотный индекс у аронии черноплодной сорта Надзея — 8,24, а у рябины садовой сорта Концентра — 2,57 (данный сорт рябины отличается кислым вкусом). Чем ниже сахарокислотный индекс, тем больше вероятность выработки готового продукта с добавлением сахара.
Из данных таблицы видно, что арония черноплодная имеет высокое содержание фенольных соединений — 939-960 мг/ 100 г. Фенольные соединения уменьшают проницаемость и повышают прочность кровеносных капилляров, способствуют усвоению витамина С в организме, участвуют в окислительно-восстановительных процессах, регулируют работу некоторых желез внутренней секреции (в первую очередь — щитовидной) [2].
Рябина садовая служит ценным источником ^-каротина, который в организме человека расщепляется, образуя витамин А. Роль этого витамина весьма велика. При недостаточности витамина А нарушается острота зрения, особенно в сумерках, отмечаются задержка роста, снижение массы тела, понижение устойчивости организма к инфекционным заболеваниям и др. [3]. Содержание ^-каротина в сортах Концентра и Невежинская составляет 3,78 и 5,79 мг/100 г соответственно.
Плоды и ягоды бедны белковыми веществами, но значение этих ве-
5•2009
24
ществ в питании очень велико. Они служат материалом для построения тканей организма человека, а также энергетическим материалом, обусловливающим наряду с углеводами и жирами калорийность пищевых продуктов [2]. Арония черноплодная и рябина садовая характеризуются относительно высоким содержанием белковых веществ (0,98-1,3 %).
Плоды и ягоды — один из важнейших источников витамина С в питании человека. В рассматриваемых плодах его количество составляет 100-105 мг/100 г у рябины садовой, а у аронии черноплодной — 25,218,2 мг/100 г.
В растительной ткани помимо органических соединений содержатся также минеральные вещества, которые имеют большое физиологическое значение и являются необходимыми составными элементами пищи [2, 3]. Общее количество минеральных веществ определяют по содержанию золы. У исследуемых плодов массовая доля золы для рябины садовой составляет 0,62-0,64 %, для аронии черноплодной — 0,53-0,57 %.
Пектиновые вещества входят в состав клеточных оболочек и срединных пластинок растительных тканей. В недозрелых ягодах содержится преимущественно нерастворимый в воде протопектин, цементирующий растительную ткань. По мере созревания происходит гидролиз протопектина и образуется растворимый в воде пектин. Этот процесс происходит под воздействием фермента протопектиназы, а также органических кислот, содержащихся в ягодах [4, 5]. Оба вида рябины характеризуются достаточно высоким содержанием пектиновых веществ — от 0,82 до 1,12 %.
Высокое содержание пектиновых веществ препятствует и затрудняет сокоотдачу, при этом уменьшается выход сока. На процесс сокоотдачи основное влияние оказывает протопектин, который обладает водо-удерживающей способностью и повышает вязкость сока, препятствуя его вытеканию.
Сок в плодах находится в клеточных вакуолях, протоплазме и отчасти в межклеточных пространствах и прочно удерживается живой тканью. Содержание сока в плодах и ягодах составляет 80-90 % их массы, но отжать удается значительно меньше, при этом часть его
теряется с отходами производства. Сокоотдача зависит от устойчивости цитоплазменных мембран к механическим воздействиям, а также от вязкости и эластичности. Важное значение также имеют цитолого-анатомическая структура клеточной ткани и содержание пектиновых веществ в плодах. При малой вязкости и эластичности цитоплазменных мембран, что характерно для яблок, винограда, вишни, достаточно механического измельчения для выделения сока. Для плодов и ягод, цитоплазменные мембраны которых эластичны и имеют высокую вязкость, — сливы, черная смородина, рябина и др. — одного механического воздействия недостаточно. В этих случаях применяют ферментативную обработку мезги [4, 5].
Поэтому мы провели исследования по изучению ферментативной обработки мезги с целью увеличения выхода сока из рябины садовой (красной) сортов Невежинская и Концентра и аронии черноплодной сортов Вениса и Надзея.
Использование ферментных препаратов можно считать одним из наиболее перспективных направлений интенсификации процессов производства плодово-ягодных соков, так как возникает возможность разработки и внедрения новых, более совершенных методов получения плодоовощных соков, концентратов, пюре и др. С помощью ферментных препаратов можно повысить выход и улучшить качество (цвет консистенцию и др.) продуктов, создать непрерывные технологии получения сока при пониженной энергоемкости и кратковременной термической обработке.
Растительная клетка состоит из органических и неорганических веществ, сложно связанных между собой. В клеточной стенке элементарные нити целлюлозы соединены с пектиновыми веществами при помощи ксилоглюкана. Пектиновые вещества связаны посредством ара-биногалактанных эфиров серина с протеинами стенок. Расщепление стенки растительной клетки с такой структурой при помощи ферментов происходит через мацерацию, деполимеризацию, сжижение, осахари-вание.
При мацерации увеличивается количество высокомолекулярного водорастворимого пектина, который при
отсутствии пектинэстеразы не может деполимеризоваться и действует как стабилизатор отдельных клеток. В результате получают фруктовые, овощные соки и пюре повышенной вязкости, гомогенной и стабильной консистенции, с высоким содержанием пектиновых и других балластных веществ.
На второй стадии ферментного расщепления (деполимеризации) происходит деградация высокомолекулярных веществ (прежде всего пектиновых), в результате чего снижается вязкость фруктовых и овощных пульп. Этим облегчается выделение сока и повышается его выход при прессовании и протирании через сито [6].
Как видно из таблицы, по содержанию пектиновых веществ наблюдаются незначительные колебания по сортам как у аронии черноплодной, так и у рябины садовой, поэтому для обработки ферментным препаратом аронии черноплодной использовали сорт Вениса, а рябины садовой — сорт Невежинская. В качестве ферментного препарата пек-толитического действия был выбран ферментный препарат — Фруктозим П6-Л.
Ферментный препарат пектолити-ческого действия Фруктозим П6-Л (Fructozym P6-L) расщепляет пектин в мезге и тем самым облегчает прессование соков. Это высококонцентрированный препарат пектиназы, полученный из штамма Aspergillus niger, представляет собой прозрачную жидкость янтарного цвета с типичным запахом ферментов [7].
Выделение сока проводили следующим образом: к мезге, имеющей оптимальную степень дробления (размер частиц мезги 3-6 мм), добавляли ферментный препарат в количестве 100 см3/т мезги. Мезгу выдерживали с ферментным препаратом при температуре 50 °С в течение 3 ч. Затем через каждый час определяли содержание пектиновых веществ в мезге и выход сока. Результаты исследований сравнивали с контрольным образцом без обработки мезги ферментным препаратом. Результаты исследований представлены на рис. 1 и 2.
Из рисунков видно, что при обработке мезги ферментным препаратом в течение 1 ч выход сока увеличился на 14,3 % для аронии черноплодной и на 16,6 % для рябины садовой крас-
5 • 2009
25
70 65 60 # 55 8
сС
О X
50 =
cq
45 40
Контроль 12 3
Продолжительность обработки, ч
□ Растворимый пектин □ Протопектин
□ Общий пектин — Выход сока
Рис. 1. Динамика изменения выхода сока и содержания
пектиновых веществ при обработке ферментным препаратом Фруктозим П6-Л мезги рябины садовой сорта Невежинская
1,0--
0,6--
0,2--
75
- 70
- 65 о
- 60 3
о и
- 55 5
х
- 50 ™
- 45
- 40
Контроль 12 3
Продолжительность обработки, ч
О Растворимый пектин О Протопектин О Общий пектин — Выход сока
Рис. 2. Динамика изменения выхода сока и содержания
пектиновых веществ при обработке ферментным препаратом Фруктозим П6-Л мезги аронии черноплодной сорта Вениса
Л
ной. При дальнейшей обработке значительного увеличения выхода сока не наблюдалось, а через 3 ч, наоборот, происходило его снижение.
Из рисунков видно, что во всех исследуемых образцах происходит постепенное расщепление протопектина до растворимого пектина, а также наблюдается уменьшение общего пектина, в результате чего выход сока увеличивается во всех исследуемых образцах. Это можно объяснить тем, что под действием фермента протопектиназы вначале разрушается протопектин срединных пластинок, цементирующий отдельные клетки растительной ткани между собой, в результате чего клетки разъединяются и ткань разрыхляется. Кроме того, расщепляется протопектин, инкрустирующий клеточные оболочки, что ослабляет их механическую прочность и, следовательно, защитные свойства в отношении находящихся под ними протоплазменных мембран, которые становятся из-за этого более уязвимыми к механическим повреждениям. Также идет распад пектина из-за расщепления растворимого пектина до моногалоктуроновой кислоты, при этом снижается вязкость сока. Одновременно в клетку проникают проте-олетические ферменты и некоторые вещества неферментного характера, токсически действующие на протоплазму, вызывая коагуляцию бел-ково-липоидных мембран и гибель растительной клетки. В результате этих превращений увеличивается клеточная проницаемость, протоплазменные мембраны разрываются и резко возрастает сокоотдача сырья. Часть сока вытекает самопроизвольно. Однако при накоплении большо-
го количества растворимого пектина выход сока уменьшается из-за высокой вязкости мезги (см. рис. 1 и 2).
Таким образом, обработку мезги аронии черноплодной и рябины садовой ферментным препаратом Фруктозим П6-Л, добавленным в количестве 100 см3/т мезги, при температуре 50 °С целесообразно проводить в течение 1-2 ч, так как более длительная обработка приводит к снижению выхода сока.
ЛИТЕРАТУРА
1. Шалкевич М. С. и др. Результаты и перспективы исследований малораспространенных ягодных культур в Институте плодоводства НАН Беларуси//Научные труды Института плодоводства НАН Беларуси: Плодоводство. 2004. Т.15. С.147-155.
2. Технология пищевых производств/Под. ред. А. П. Нечаева. — М.: Колос, 2007.
3. Биохимия/Под.. ред. Северина Е. С. — 5-е изд., испр. и доп. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008.
4. Щеглов Н. Г. Технология консервирования плодов и овощей: Учебно-практическое пособие. — М.: Палеотип, 2002.
5. Фруктовые и овощные соки. Научные основы и технологии. Технология, химия, микробиология, экспертиза, значение и нормативное регулирование/Ред. У. Шобингер и др. — 3— е перераб. и доп. изд. — СПб.: Профессия, 2004.
6. Киселева Л. В., Шишина Н. И. Применение ферментных препаратов в производстве плодоовощных соков//Консервная, овоще-сушильная и пищеконцентратная промышленность. Сер. 18./Обзорная информация. Вып. 9. — М.: АгроНИИТЭИПП, 1990.
7. Технологическая инструкция по применению ферментных препаратов, осветляющих, стабилизирующих веществ, винных дрожжей производства фирмы ERBSLOEH G. G. (Германия) при изготовлении плодово-ягодных, сброженно-спиртованных и спиртованных соков, плодовых винома-териалов и вин: ТИ РБ 193245523.033-2006: утв. ООО «ВКМ-Сервис» 21.07.2006. — Введ.01.08.2006. — Минск, 2006. &
Вниманию специалистов солодовенных производств, зерновых компаний, пивоваренных предприятий!
В ГУ Всероссийский научно-исследовательский институт пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности (ГУ ВНИИ ПБ и ВП)
впервые разработана и утверждена
ИНСТРУКЦИЯ КОНТРОЛЯ МИКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЗЕРНА ПИВОВАРЕННОГО ЯЧМЕНЯ И СОЛОДА ИК 9184-074-00334600-08
(дата введения 17.11.2008)
Приобрести инструкцию можно по адресу: 119021, Москва, ул. Россолимо, 7, ГУ ВНИИ ПБ и ВП Тел. 8 (499) 255-21-10, тел./факс 8 (499) 245-11-61
5 • 2009
26
