CC BY
169
УДК 664; 648.18; 579
Т. Ю. Гумеров, О. А. Решетник
ВЛИЯНИЕ КОМПОНЕНТОВ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ НА ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ТОВАРНОЙ ПРОДУКЦИИ
НА ОСНОВЕ МЕДА
Ключевые слова: аминокислоты, витамины, пчелиный мед, способы хранения меда, условия хранения,
растительные компоненты.
Пчелиный мёд - один из сложнейших естественных продуктов, в составе которого обнаружено более четырехсот различных компонентов. Химический состав мёда непостоянен и зависит от вида медоносных растений, с которых собран нектар; почвы, на которой они произрастают; погодных и климатических условий; времени, прошедшего от сбора нектара до извлечения меда из сотов; сроков хранения меда.
Keywords: amino acids, vitamins, honey, honey storage methods, storage conditions, crop components.
Honey - one of the most complex natural products, which is found in the more than four different components. The chemical composition of honey is variable and depends on the type of honey plants from which nectar collected, the soil on which they grow, weather and climatic conditions, the time elapsed from the collection of nectar, to extract honey from the combs, the shelf life of honey.
Работа посвящена изучению влияния компонентов растительного происхождения на показатели качества товарной продукции на основе меда. В связи с этим, основными задачами являлось:
- проведение сравнительной оценки показателей качества меда различных видов и сортов;
- выявление количественного изменения а-аминокислот в образцах пчелиного меда при различных условиях хранения;
- изучение особенностей изменения массовой доли редуцирующих сахаров и сахарозы в исследуемых образцах;
- определение активности амилолитических ферментов меда на основе количественного изменения диастазного числа.
В качестве образцов были подобраны некоторые распространенный сорта меда: гречишный, цветочный, липовый. Для изучения особенностей биохимических процессов и улучшения органолептических свойств, в образцы меда вносили определенные концентрации растительных ингредиентов. Эксперимент проводился при различных условиях хранения образцов в период 3 месяцев исследования. Условное обозначение образцов представлено в таблице 1.
Определение аминокислот в образцах меда проводилось в соответствие с методикой [1]. Метод основан на проведение цветных реакций нингидрина с экстрактами исследуемых образцов. В результате нагревания, в щелочной среде исследуемые образцы, содержащие первичные и вторичные аминогруппы (—NH2; >NH) образуют окрашенные комплексы с трикетогидринденгидратом (СдНбО4 - нингидрин). Данные продукты реакции образуют устойчивую интенсивную сине-фиолетовую окраску с максимальным поглощением около 570 нм. Поглощение при этой длине волны линейно зависит от числа свободных аминогрупп. Нингидриновая реакция является основой для количественного определения методами колориметрии или спектрофотометрии. Результаты определения качественного состава аминокислот в образцах представлены в таблице 2.
Температурные режимы хранения образцов, оС Компоненты растительного происхождения Вид меда
Гречишный Цветочный Липовый
Комнатная температура Образец-1 Образец-2 Образец-3
Семена подсолнуха Образец-1.1 Образец-2.1 Образец-3.1
Ядра грецкого ореха Образец-1.2 Образец-2.2 Образец-3.2
Морковь измельченная Образец-1.3 Образец-2.3 Образец-3.3
В условиях охлаждения Образец-4 Образец-5 Образец-6
Семена подсолнуха Образец-4.1 Образец-5.1 Образец-6.1
Ядра грецкого ореха Образец-4.2 Образец-5.2 Образец-6.2
Морковь измельченная Образец-4.3 Образец-5.3 Образец-6.3
В темноте при комнатной температуре Образец-7 Образец-8 Образец-9
Семена подсолнуха Образец-7.1 Образец-8.1 Образец-9.1
Ядра грецкого ореха Образец-7.2 Образец-8.2 Образец-9.2
Морковь измельченная Образец-7.3 Образец-8.3 Образец-9.3
Таблица 2 - Аминокислотный состав меда
Незаменимые аминокислоты Заменимые аминокислоты
Валин - алифатическая Лейцин - алифатическая Изолейцин - алифатическая Треонин - гидроксилсодержащая Метионин - серосодержащая Фенил-аланин - ароматическая Глицин - алифатическая Аланин - алифатическая Серин - гидроксилсодержащая Глутамин - содержащая амид
На начальном этапе эксперимента, было проведено количественное содержание аминокислот в образцах меда, при разных условиях хранения, представленных в таблице 3.
Таблица 3 - Количественное содержание аминокислот в образцах, %
Температурные режимы хранения образцов, С Вид меда
Гречишный Цветочный Липовый
Комнатная температура В условиях охлаждения В темноте при комнатной температуре Образец-1 Образец-4 Образец-7 Образец-2 Образец-5 Образец-8 Образец-3 Образец-6 Образец-9
Как известно, свободные аминокислоты представляют характерную составную часть различных сортов меда. Среднее содержание свободных аминокислот равно 980 мг/кг. Набор аминокислот зависит от региона и типа взятка нектара. Одним из основных компонентов является фенилаланин. Содержание фенилаланина, наряду со связанным с ним образованием
ароматических веществ, является важным критерием для определения качества меда. Количество фенилаланина является показателем зрелости меда. Если мед отобран незрелым или содержит сахарную подкормку, то содержание фенилаланина в нем очень низкое. Исследователи установили [2, 3], что в качестве границы между медом и
сахаросодержащими продуктами минимальное содержание фенилаланина 1,4-1,5 %.
По данным таблицы 4, для исследуемых сортов меда, наибольшее количество фенилаланина содержится в образцах 2 и 8. То есть, это цветочный мед при условиях хранения на свету и в темноте при комнатной температуре. Для остальных образцов количество фенилалонина по сравнению с другими аминокислотами, является преобладающим.
По составу свободных аминокислот, образец 1 характеризуется высоким количеством валина (0,57%), при среднем количестве фенилаланина и треонина (0,5/0,3%).
Для образца 2 характерно специфично высокое содержание, кроме фенилаланина (1,69%), валина, глутамина и глицина (1,93/0,86/0,84), при среднем содержании метионина, лейцина и серина (0,72/0,70/0,68%).
Для образца 3 характерно также высокое содержание валина (0,23%) при среднем содержании фенилаланина, треонина, глутамина и глицина (0,2/0,12/0,10/0,10%) и очень низком содержании серина и аланина (0,08/0,09%).
Таблица 4 - Количественное содержание аминокислот в образцах
Аминокислота Содержание в меде, %
Образец-1 2 - а <и аз р б О Образец-3 Образец-4 Образец-5 6 - а <и аз р б О 7 - а <и аз р б О Образец-8 Образец-9
Аланин. 0,23 0,79 0,09 0,15 0,11 0,18 0,16 0,79 0,24
Глутамин 0,25 0,86 0,10 0,16 0,12 0,19 0,18 0,86 0,27
Глицин 0,25 0,84 0,10 0,17 0,12 0,19 0,17 0,84 0,26
Изолейцин 0,22 0,74 0,08 0,14 0,10 0,17 0,15 0,74 0,23
Лейцин 0,21 0,70 0,08 0,13 0,10 0,16 0,14 0,70 0,22
Метионин 0,21 0,72 0,08 0,14 0,10 0,16 0,15 0,72 0,22
Фенилаланин 0,50 1,69 0,20 0,33 0,24 0,39 0,35 1,69 0,52
Серин 0,20 0,68 0,08 0,13 0,09 0,15 0,14 0,68 0,21
Треонин 0,30 1,03 0,12 0,20 0,14 0,23 0,21 1,03 0,32
Валин 0,57 1,93 0,23 0,38 0,27 0,44 0,40 1,93 0,60
Данная характеристика дает возможность выявить количественный состав аминокислот, а также индивидуальные особенности каждого сорта меда. Кроме того, определить лимитирующие аминокислоты по равному их содержанию - изолейцин, серин и метионин в образце 3, а также главную лимитирующую аминокислоту - лейцин.
Аминокислоты, содержащиеся в меде, вступают в сложные соединения с сахарами меда, образуя при этом, темноокрашенные соединения - меланоидины. Образование этих соединений идет гораздо быстрее при высокой температуре. Следовательно, при длительном хранении или нагревании возможно потемнение меда наряду с другими причинами в результате наличия в нем аминокислот.
Рис. 1 - Количественное содержание аминокислот
Как видно из рисунка 1, в наибольшем количестве находятся все аминокислоты в образцах 2 и 8, то есть в условиях хранения при комнатной температуре и в темноте. Сравнивая количественное содержание аминокислот по опытным данным и литературным источникам [4], видно, что процентное содержание аминокислот существенно изменяется. Во многом это зависит от ботанического происхождения, погодных условий медосбора и переработки нектара. В каждом образце меда присутствуют аргинин, аланин, аргинин, аспарагиновая и глутаминовая кислоты, лейцин, лизин, и т.д. и только в некоторых -метионин, пролин триптофан. Определено, что в наибольшем количестве в исследуемых образцах находятся аминокислоты: фенилаланин, валин, лейцин (образец 2 и 8).
Далее на рис. 2 представленные диаграммы количественного содержания некоторых аминокислот в период хранения образцов меда в течение 90 дней.
а) фенилаланин
б) валин
в) лейцин
Рис. 2 - Количественное содержание аминокислот в динамике
По данным диаграмм видно, что содержание аминокислот в образцах имеет тенденцию к накоплению, а затем к незначительному снижению в период хранения. Образцы, находящиеся в течение 2 месяцев при разных условиях хранения накапливают в своем составе аминокислоты. Это объясняется активным действием ферментов меда,
которые в благоприятных условиях осуществляют ферментативное разрушение белковых компонентов до а-аминокислот.
Далее при хранении образцов меда в течение 3 месяцев (90 дней), наблюдается незначительное уменьшение аминокислот, что связано с замедлением активности ферментов и взаимодействием конкретной аминокислоты с сахарами, что приводит к процессам меланоидинообразования.
Активное образование комплексных соединений аминокислот с сахарами -меланоидинов, представлено на диаграммах в виде пиков. На завершающем этапе хранения, в течение 90 дней, интенсивность процессов меланоидинообразования уменьшается, вследствие накопления оптимального количества продуктов взаимодействия аминокислот с сахарами.
Таким образом, в данном эксперименте, выявлена характерная особенность изменения содержания аминокислот в исследуемых образцах при различных температурных режимах хранения меда.
Далее, было проведено определение аминокислот в образцах при внесении в их состав компонентов растительного происхождения. В качестве добавок были взяты семена подсолнуха, ядра грецкого ореха и измельченная морковь в концентрациях 3 %.
Данные эксперимента показали, что при добавлении компонентов растительного происхождения происходит изменение аминокислотного состава образцов меда в сторону их увеличения, в среднем на 7-15% для всех образцов при различных условиях хранения [5].
Таким образом, при добавлении растительных компонентов в исследуемые сорта меда за все время эксперимента, произошло увеличение аминокислотного состава по фенилаланину на 6-7 %, валину на 5-6 % и лейцину на 4-3 %. Исходя из этого, следует, что вносимые ингредиенты положительно влияют на аминокислотный состав меда, улучшают его показатели аминокислотного скора и биологической ценности.
На следующем этапе эксперимента была определена активность амилолитеческих ферментов меда на примере суммы а- и в-амилаз, характеризующихся диастазным числом.
Диастазное число колеблется в широких пределах - от 0 до 50 ед. Готе. Диастазная активность - это показатель перегрева меда (когда разрушаются ферменты и другие, биологически активные вещества), а также длительности его хранения (при хранении меда больше года активность диастазы снижается до 35 %) [6].
На рисунке 3 представлены данные о значениях диастазного числа в исследуемых образцах при различных условиях хранения.
Из данных рисунка видно, что наибольшей диастазной активностью обладают образцы
1, 2 и 3, то есть в условиях хранения при комнатной температуре на свету гречишный, цветочный и липовый мед. Средняя активность фермента диастазы наблюдается для образцов 7, 8 и 9, то есть это все сорта меда при условиях хранения в темноте при комнатной температуре. Наиболее низкими значениями диастазной активности обладаю образцы меда, хранившиеся в условиях охлаждения, это образцы 4, 5 и 6. В таблице 5 представлены данные диастазной активности образцов в зависимости от режимов и условий хранения меда.
Таблица 5 - Диастазная активность в образцах меда
Образец и условия хранение меда Активность, единицы Готе
1 2
При комнатной температуре на свету
Гречишный 20,539
Цветочный 15,404
Липовый 24,206
В условиях охлаждения
Гречишный 11,003
Цветочный 7,33
Липовый 20,539
При комнатной температуре в темноте
Гречишный 18,203
Цветочный 24,206
Липовый 6,569
По результатам проведенного эксперимента следует, что активность фермента диастазы проявляется для каждого вида меда по-разному. Максимальное значение диастазной активности проявляется для образцов 3 и 8 находящегося в условиях хранения при комнатной температуре и для цветочного меда находящегося в темноте при комнатной температуре. Минимальное значение даистазной активности характерно для образцов 5 и 6 в условиях охлаждения. Это объясняется тем, что ферменты, проявляющие свою активность при разложении крахмала, чувствительно относятся к температуре и условиям хранения исследуемых образцов [7]. Также можно предположить, что уменьшение значений диастазной активности связано либо с процессами нагревания меда при первоначальном его извлечении или же длительном хранением меда, что могло повлечь к частичному разрушению фермента или прекращению своей активности. Однако, согласно существующим стандартом, в натуральном меде диастазное число должно быть не менее 5 ед. Готе. Для исследуемых образцов данные условия существующего стандарта выполнимы, следовательно, мед по активности амилолитических ферментов обладает высокими качественными характеристиками.
Известно, что диастазное число зависит от вида нектароносов и породы пчел, места сбора нектара, условий существования насекомых, от силы семьи и вида, с которых был собран нектар. Например, в гречишном меде, полученном от сильной семьи, показатель диастазного числа составляет 48,2 ед. Готе, от средней семьи - 36,8, от слабой семьи - 9,3. Показатель диастазного числа в подсолнечниковом меде также существенно отличается и составляет соответственно силе семьи 39,6, 27,5 и 6,5 ед. Готе. Такая разница числового
значения диастазного числа предположительно объясняется тем, что при переработке нектара в медовых зобиках пчел из сильных и средних семей выделяется больше диастазы, чем при переработке пчелами из слабых семей.
Изменение диастазной активности в исследуемых образцах так же может объясняться факторами, влияющими на погодные условия, при которых происходили сбор и переработка нектара пчелами, интенсивность взятка, степень зрелости откачиваемого меда, условия и длительность его хранения, способы переработки [8].
Таким образом, диастазное число не является показателем качества натурального меда, а всего лишь определяет активность ферментов, участвующих в сложных процессах ферментативного гидролиза сахаров.
На следующем этапе работы, была проведена количественная оценка редуцирующих сахаров в образцах, при различных условиях хранения. Данные представлены в таблице 6.
Таблица 6 - Количественное содержание редуцирующих сахаров в образцах, %
Исследуемые сорта меда Массовая доля редуцирующих сахаров (к безводному остатку), в образцах, не менее Массовая доля редуцирующих сахаров (к безводному остатку), по ГОСТ 19792-87 «Мед цветочный»
Образец 1 24,197 87
Образец 2 17,736 80
Образец 3 24,38 83
Образец 4 4,87 -
Образец 5 12,19 -
Образец 6 23,16 -
Образец 7 11,89 -
Образец 8 15,84 -
Образец 9 27,42 -
Сравнивая экспериментальные значения с данными ГОСТ 19792-87 «Мед
цветочный», можно отметить, что, в опытных образцах количественное содержание редуцирующих сахаров в 3,5-4 раза меньше. По данным эксперимента было определено, что наибольшее количество редуцирующих сахаров содержится в образцах 1, 3, 6 и 9. Таким образом, мед сортов гречишный и липовый, характеризуется значительным количеством редуцирующих сахаров, причем в последнем, количественные показатели не зависят от условия хранения. В образцах 2, 5, 7 и 8 количество редуцирующих сахаров значительно уменьшается, по сравнению с образцами 1, 3, 6 и 9. Образец 4 характеризуется наименьшее содержание редуцирующих сахаров при условии хранения меда в холоде.
Содержание редуцирующих сахаров зависит от вида и сорта меда, а также существенным образом влияют температурные режимы и условия хранения образцов. В гречишном и цветочном меде накопление редуцирующих сахаров оптимально в условиях хранения при комнатной температуре, среднее значение редуцирующих сахаров наблюдается при хранении в темноте и самое низкое значение редуцирующих сахаров характерно при хранении меда в условиях охлаждения. Для липового меда наблюдаются незначительные изменения редуцирующих сахаров. Уменьшение редуцирующих сахаров наблюдается на 5, 10 и 15 % при условиях хранения в темноте, на свету при комнатной температуре и в условиях охлаждения.
Редуцирующие сахара участвуют в химической реакции восстановления при действии соответствующих реагентов. Количественное соотношение сахаров, а именно содержание глюкозы и фруктозы, зависит от количества выделенных пчелами энзимов и от продолжительности хранения. В меде, не подвергавшемся тепловой обработке, энзимы не утрачивают свою активность, и во время хранения образуются новые молекулы сахара. Продолжительное действие энзимов на сахарные составляющие меда приводит к «расслаиванию» меда. Кристаллизовавшаяся глюкоза выпадает в осадок, а над ней собирается жидкая фруктоза [9].
Определив редуцирующие сахара, видно, что их количество в меде меньше 80% (ГОСТ 19792-87), а это позволяет предположить, что-либо пчел интенсивно кормили сахарным сиропом, либо мед подвергся сильной термической обработке при откачке.
В связи с этим, было принято решение определить редуцирующие сахара в образцах меда при добавлении к ним ингредиентов растительного происхождения, а именно семена подсолнуха, ядра грецкого ореха и морковь измельченную. Результаты эксперимента представлены в таблице 7 и на рисунке 4. Количественное содержание редуцирующих сахаров проводили также при различных условиях хранения меда.
Таблица 7 - Количественное содержание редуцирующих сахаров в образцах меда с добавлением компонентов растительного происхождения, %
Условия хранения образцов Образцы
Семена подсолнуха Грецкие орехи Морковь измельченная
На свету при комнатной температуре 1.1 28,83 1.2 25,98 1.3 29,51
2.1 19,14 2.2 17,92 2.3 21,76
3.1 39,61 3.2 30,90 3.3 44,46
Условия охлаждения 4.1 10,36 4.2 5,43 4.3 17,06
5.1 19,02 5.2 17,06 5.3 21,58
6.1 28,28 6.2 27,42 6.3 32,30
В темноте при комнатной температуре 7.1 12,2 7.2 12,0 7.3 16,09
8.1 19,2 8.2 18,0 8.3 19,30
9.1 34,11 9.2 32,11 9.3 36,50
Добавление компонентов растительного происхождения приводит к увеличению количественного содержания редуцирующих сахаров, однако процесс накопления прямым образом зависит от температуры и условий хранения образцов, а также от вносимых добавок.
По результатам проведенного эксперимента, следует, что внесение в образцы меда компонентов растительного происхождения положительно влияет на качественные и количественные характеристики продукции на основе меда. Наблюдается существенное увеличение редуцирующих сахаров в исследуемых образцах, что позволяет приблизить показатели меда к значениям, предъявляемым стандартом ГОСТ 19792-87.
При добавлении измельченной моркови в образцы меда, наблюдается максимальное увеличение редуцирующих сахаров из всех исследуемых. Таким образом, при добавлении моркови и хранении образцов меда в условиях комнатной температуры, происходит увеличение редуцирующих сахаров в образце 1 на 18%; в образце 2 на 18%; в образце 3 на 45%. При хранении в условиях охлаждения наблюдается увеличение сахаров в образце 4 на 28%; в образце 5 на 43%; в образце 6 на 28%. В условиях хранения в темноте, сахара увеличиваются в образце 7 на 26%; в образце 8 на 18% и в образце 9 на 25%.
При добавлении семян подсолнуха в образцы меда, наблюдается увеличение редуцирующих сахаров таким образом: в условиях комнатной температуры в образце 1 на 16%; в образце 2 на 7%; в образце 3 на 35%. При хранении в условиях охлаждения - в образце 4 на 47%; в образце 5 на 35%; в образце 6 на 18%. В условиях хранения в темноте, сахара увеличиваются в образце 7 на 3%; в образце 8 на 17,5% и в образце 9 на 19,5%.
В условиях хранения в темноте наблюдается незначительное замедление увеличения редуцирующих сахаров, относительно условий хранения на свету.
При добавлении грецких орехов в мед, увеличение редуцирующих сахаров замедляется: в условиях комнатной температуры в образце 1 на 6%; в образце 2 на 1%; в образце 3 на 21%; при хранении в условиях охлаждения - в образце 4 на 10%; в образце 5 на 25%; в образце 6 на 15%; в условиях хранения в темноте, сахара увеличиваются в образце 7 на 1%; в образце 8 на 12% и в образце 9 на 14%.
Незначительное увеличение сахаров объясняется началом процессов брожения при благоприятных условиях хранения. Микроорганизмы начинают потреблять сахара меда, выделять этиловый спирт, воду, углекислый газ и сивушные масла. Это приводит к уменьшению содержания сахаров и накоплению веществ, извращающих аромат и вкус меда. Для образцов с добавлением грецких орехов, на завершающем этапе эксперимента наблюдались незначительные процессы брожения, выделения углекислого газа и изменения цвета меда, что позволяет объяснить данные изменения редуцирующих сахаров.
Кроме всего, в условиях хранения образцов при температуре охлаждения, количество редуцирующих сахаров во всех сортах меда и добавляемых компонентов ниже, чем в условиях хранения при комнатной температуре. Это свидетельствует о том, что процесс инверсии сахаров замедляется при пониженных температурах.
На завершающем этапе была проведена оценка процессов кристаллизации образцов меда. По истечению 90 дней исследования, отмечено, что в некоторых образцах меда наблюдалась кристаллизация. При этом выпадал осадок в виде глюкозы и мелецитозы. При комнатной температуре хранения процесс кристаллизация и образование первичных кристаллов происходило быстрее, чем при хранении в условия охлаждения. Это объясняется особым составом меда и влиянием вносимых компонентов. Исходя из этих данных, можно определить, что все исследуемые образцы меда относятся к группе медленно кристаллизующихся, так как размеры кристаллов являлись мелкокристаллическими и процесс кристаллизации можно отнести к неполному. Так как при комнатной температуре 25-28 °С над кристаллической массой меда наблюдали образование жидкой части слоя с повышенным содержанием воды. При этом товарный вид меда ухудшился.
Литература
1. Использование нингидриновой реакции для количественного определения а-аминокислот в различных объектах: методические рекомендации / сост. А.В. Симонян, А.А. Саламатов, Ю.С. Покровская, А.А. Аванесян; Волгоградский Государственный медицинский университет. -Волгоград, 2007. - 106 с.
2. Ruoff, K. Quantitative determination of physical and chemical measurands in honey by near-infrared spectrometry /Kaspar Ruoff, Werner Luginbuhl, Stefan Bogdanov, Jacques-Olivier Bosset // European Food Research and Technology.2007. Volume 225, № 4. P.415-423.
3. Wahdan H.A.L. Causes of the antimicrobial activity of honey/ H.A.L.Wahdan. // Infection. 1998.-Volume 26, № 1. P. 26-31.
4. Борисова, М.И. Лекарственные свойства сельскохозяйственных растений / М. И. Борисова. -Минск: Ураджай, 1974. - С. 174. - 336 с.
5. Гумеров, Т.Ю. Изучение аминокислотного состава картофеля нингидриновой реакцией. / Т.Ю. Гумеров, А.В Чиганаева, О.А. Решетник // Вестник Казан. технол. ун-та.- 2010. - №11. - 281 с.
6. Ватолин, Д. О мёде и не только о нём / Д. Ватолин // Наука и жизнь.-2008. - №11. -С. 56 - 59.
7. Синяков, А.Б. Мед натуральный: полная энциклопедия / А. Б. Синяков.- М.: Мир, 1990 - 225 с.
8. Чепурина, И.П. Заготовка и переработка меда / И.П.Чепурина, В.А. Рубен. М.: Агропромиздат , 2004. -73 с.
9. Ferjani, E. Sunflower / E.Feijani// Biotechnology in Agriculture and Forestry. 2005.№6. P. 39-58.
© Т. Ю. Гумеров - канд. хим. наук, доц. каф. технологии пищевых производств КНИТУ, [email protected]; О. А. Решетник - д-р техн. наук, проф., зав. каф. технологии пищевых производств КНИТУ.
