CC BY
257
УДК 664.8.014/.019
Влияние замораживания
на антиоксидантную активность ягод
Н.В. Макарова, д-р хим. наук, профессор, А.Д. Стрюкова, А.В. Чигирёва
Самарский государственный технический университет
В настоящее время серьезной проблемой остается снабжение населения продуктами питания, обеспечивающими бы физиологические потребности человеческого организма в витаминах, минералах и других биологически-активных веществах. Важную роль в обеспечении населения такими веществами играют плоды и ягоды - продукт скоропортящийся, поэтому период потребления их в свежем виде ограничен малым временным интервалом.
Замораживание и низкотемпературное хранение - наиболее перспективный метод консервирования скоропортящихся продуктов. Низко-
Замораживание ягод красной смородины позволяет максимально сохранить в них исходные вещества, в том числе и биологически активные.
температурные технологии позволяют не только сохранять свойства, структуру и пищевую ценность плодов и ягод, но и производить более глубокую их переработку, а также получать качественно новые продукты [1].
Воздействие холода на биологические объекты, к числу которых относят и пищевые продукты, было предметом изучения и исследования многих ученых и специалистов. Например, в работах бельгийских ученых [2, 3] рассматривается влияние условий замораживания, хранения и оттаивания на обработанные в ваку-
Ключевые слова: ягоды; замораживание; антиоксидант; свободные радикалы; флавоноиды; фенолы; анто-цианы.
Key words: berries; freezing; antioxidant; free radicals; flavonoids; phenolics; anthocyanin.
уме ткани клубники. Клубнику, разделенную пополам, подвергали обработке в вакууме, после чего ее подвергали медленному, быстрому, криогенному замораживанию, а также замораживанию при резком повышении давления. Было установлено, что вакуумная обработка способствует максимальному сохранению структуры ткани клубники, а наилучший метод оттаивания - оттаивание ягод при температуре 20 °С. В Испанские исследователи [4] анализировали изменение содержания избранных летучих соединений в покрытых хитозаном образцах клубники (Fragaria ananassa) в процессе хранения при замораживании.
В России также проводятся исследования процесса замораживания ягод. Так, было изучено влияние низкотемпературного замораживания на изменение содержания в ягодах красной смородины витаминов C и P в процессе холодильного хранения [5]. Замораживание ягод красной смородины позволяет максимально сохранить в них исходные вещества, в том числе и биологически активные, обладающие антиоксидантной природой, что обусловливает их значимость в питании.
Исследован также процесс замораживания плодов и ягод, произрастающих в Сибири [6]. Приведена конструктивная схема двухзон-ного флюидизационного скороморозильного аппарата. Определена скорость замораживания ягод в нем при различных режимах работы. Время замораживания ягод черной смородины при естественной конвекции составляет около одних суток. При этом разрушается структура ягоды, значительная часть связанной влаги переходит в
свободное состояние, что приводит к потерям клеточного сока при размораживании.
В последнее десятилетие проводится значительное количество исследований антиоксидантной активности различных фруктов и овощей.
Польскими учеными [7] был исследован состав полифенольных соединений в ягодах, соке и выжимках аронии черноплодной сорта Elliot и проведено сравнение антиоксидант-ной активности данных объектов. В Ирландии [8] изучали разрушение антоцианов и аскорбиновой кислоты при ультразвуковой обработке сока из клубники. Рассмотрены эквивалентные химические соединения при анализе общих фенолов в сливах с большим содержанием хлорогено-вой кислоты [9]. В работе испанских авторов [10] описано определение фенольных кислот в пробах клубники при помощи быстрой жидкостной хроматографии.
Однако данные по изучению изменения антиоксидантной активности российских сортов ягод в процессе заморозки не были найдены.
Объектами исследования служили свежие и свежемороженые ягоды малины сорта Новость Кузьмина (1 и 2), свежие и свежемороженые ягоды вишни сорта Владимировская (3 и 4), свежие и свежемороженые ягоды ежевики сорта Изобильная (5 и 6), свежие и свежемороженые ягоды клубники сорта Зинга-Зингана (7 и 8), свежие и свежемороженые плоды сливы сорта Венгерка (9 и 10), свежие и свежемороженые ягоды черной смородины сорта Черный жемчуг (11 и 12), свежие и свежемороженые ягоды красной смородины сорта Красный крест (13 и 14), свежие и свежемороженые ягоды рябины (аронии) черноплодной (15 и 16), произрастающие на территории Самарской области и собранные в 2011 г., а также свежемороженые
RAW MATERIALS AND ADDITIVES
Брусника замороженная Клюква замороженная Черника замороженная Черноплодная рябина замороженная Черноплодная рябина Красная смородина замороженная Красная смородина Черная смородина замороженная Черная смородина Вишня замороженная Вишня
Слива замороженная Слива
Клубника замороженная Клубника Ежевика замороженная Ежевика Малина замороженная Малина
11
■ 4
0.6: 0.?
Г
19
1
29
62
0 10 20 30 40 50 60 70 Ес50, мг/мл
Рис. 1. Результаты определения антирадикальной активности ягод
Брусника замороженная Клюква замороженная Черника замороженная Черноплодная рябина замороженная Черноплодная рябина Красная смородина замороженная Красная смородина Черная смородина замороженная Черная смородина Вишня замороженная Вишня
Слива замороженная Слива
Клубника замороженная Клубника Ежевика замороженная Ежевика Малина замороженная Малина
0 10 20 30 ммоль Ре2+/1 кг исходного сырья
Рис. 2. Результаты определения восстанавливающей силы ягод
ягоды черники («4 сезона», ЗАО «Хладокомбинат Западный», 17), свежемороженые ягоды клюквы («Луконя», ОАО «Саранский консервный завод», 18), свежемороженые ягоды брусники (ООО «Грибная традиция», 19), приобретенные в торговой сети.
Для изучения изменения качества ягод в процессе хранения свежие плоды подвергали мойке, инспекции, а затем замораживали в стационарных морозильных камерах при температуре -18 °С. Химический состав и антиоксидантные свойства изучали на свежих ягодах, не прошедших предварительную обработку холодом, а также на свежемороженых ягодах.
Для анализа химического состава и определения антиоксидантной активности применяли методы химического анализа: измерение общего содержания фенольных веществ с помощью реактива Фолина-Чеке-лау; измерение общего содержания флавоноидов и антоцианов; измерение уровня улавливания свободных радикалов DPPH (2,2Г-дифе-нил-1-пикрилгидразила), восстанавливающей силы, общей антиоксидантной силы по методу FRAP (ferric reducing antioxidant power с реагентом 2,4,6-трипиридил-5-три-азином), антиоксидантной активности в системе линолиевая кислота и в системе эмульсии в-каротин - линолиевая кислота.
Результаты определения химического состава представлены в табл. 1. Исходя из результатов таблицы можно отметить, что по общему содержанию фенолов на первом месте
стоит свежемороженая черноплодная рябина, незначительно уступают ей свежемороженые черника и черная смородина. Показатели брусники и клюквы находятся приблизительно на одном уровне с показателями клубники, ежевики и малины. По общему содержанию флавонои-дов лидером является тоже черноплодная рябина, а самые низкие показатели у малины и сливы. Общее содержание антоцианов выше по сравнению с другими ягодами снова у черноплодной рябины, следом за ней идут черника и черная смородина, но все же их показатели на порядок ниже. Общее содержание фенолов, флавоноидов и антоцианов плодов в процессе хранения чаще всего увеличивается. Так, например, общее содержание фенолов у аронии черноплодной возросло с 768 до 2064 в пересчете на миллиграммы галловой кислоты на 100 г исходного сырья. Общее содержание флавоноидов в свежемороженой красной смородине почти в 5 раз превышает их количество в свежей ягоде, общее содержание антоцианов в аронии черноплодной выросло на 361 %, и если в свежих ягодах сливы наличие антоцианов не удалось зафиксировать, то в свежемороженых ягодах их содержание составило 13,4 в пересчете на миллиграммы цианидин-3-гликозида на 100 г исходного сырья.
Величина Ес50 означает эффективную концентрацию, при которой радикалы DPPH поглощаются на 50 %. Чем ниже этот показатель, тем эффективнее ягоды поглощают свободные радикалы. Самую высокую анти-
радикакальную активность (см. рис. 1) проявили ягоды черноплодной рябины, далее следуют ягоды черники, вишни, клубники и ежевики, антирадикальная активность которых составляет 1-7 мг/мл. На рис. 1 можно увидеть общую тенденцию повышения антирадикальной активности в процессе замораживания. Например, у красной смородины антирадикальная активность усилилась на 43 ед.
Наиболее высокие показатели по FRAP-методу (рис. 2) у черноплодной рябины и клубники, а на последнем месте стоят малина и вишня. При хранении произошло увеличение показателей по FRAP-методу, особенно значительно они изменились у клубники (с 3,33 до 29,7 ммоль Fe2+/1 кг исходного сырья). Исключением является черноплодная рябина, показатель которой при хранении снизился на 10 ммоль Fe2+/1 кг исходного сырья.
По данным, представленным в табл. 2, можно провести сравнительный анализ антиоксидантных свойств ягод. Самая высокая восста-
Таблица 1
Химический состав свежих и замороженных ягод
Показатель
Объект Общее содержание фенолов, мг галловой кислоты/ 100 г исходного сырья Общее содержание флавоноидов, мг катехина/ 100 г исходного сырья Общее содержание антоцианов, мг цианидин-3-глико-зида/ 100 г исходного сырья
1 336 51 110,1
2 373 38 //,2
3 576 138 115,4
4 5 624 382 149 96 102,9 109,4
6 7 456 У1 с: о 104 77 115,9 QQ 7
8 458 504 /2 62 89,/ 104,4
9 197 58 Не обнаружено
10 11 195 29 7 13,4
11 12 352 1536 62 85 131,3 49/,6
13 286 49 68,6
14 528 1193 242 Л1П 63,6 Л ^3 Q
15 16 17 I 123 2064 199/1 4 Ю 3/1 453,9 1/43,4 379 7
I/ 18 1824 405 16 5 128 3/8,/ 149,0
19 520 195 82,0
Таблица 2
Антиоксидантные свойства исследуемых объектов
Показатель
Объект Восстанавливающая сила при концентрации экстракта 100 мг/мл Антиоксидантная активность в системе линолиевая кислота, % ингибирования окисления линолиевой кислоты Антиоксидантная активность в системе Р-каротин -линолиевая кислота, % ингибирования окисления линолиевой кислоты
1 2,89 11,4 52,4
2 Э 1,38 9 1/1 37,4 19 61,3 71 Л
3 4 С 2, 14 3,16 3 19 18 47,3 3£ 7 7 1,4 54,3 97 Р,
5 6 / 3,12 3,75 2 33 36,/ 57,4 4 7 87,6 96,8
8 9 2,33 1,85 0 66 4, / 42,1 2 9 22,5 22,5 14,3
10 11 0,60 3,40 2 93 2,9 45,7 30 7 4,6 4,6 20,1 71 4
1 12 2,93 1,57 2 3 0,7 46,0 2 F, 7 1,4 84,2 9 1
13 14 2.50 1.51 3 M 2,6 8,3 АЛ А 8,1 6,4 9Q Ç
15 16 1/ 3,5 1 1,45 4 35 4 1,4 43,4 41 5 89,5 91,9
1 / 18 4,3 5 2,78 41,5 35,9 92,8 92.8 92.9
19 3,54 40,6 95,8
навливающая сила характерна для свежемороженой ежевики, значения свежемороженой брусники, сливы и свежей рябины несколько ниже и находятся примерно на одном уровне. Восстанавливающая сила в целом снизилась, но, например, у сливы значение восстанавливающей силы увеличилось в 6 раз. Антиок-сидантная активность в системе линолиевая кислота выше всех ягод у свежемороженой ежевики, самые низкие показатели - у красной смородины и сливы. Антиоксидантная активность в системе линоли-евая кислота значительно изменилась у сливы и клубники, ее значение возросло с 4,7-2,9 % у свежей ягоды до 42,1-45,7 % у свежемороженой. Показатели остальных свежемороженых ягод остались примерно на том же уровне, что и у свежих. Лидером по антиоксидант-ной активности в системе в-каро-тин - линолиевая кислота является свежемороженая ежевика, за ней следуют свежемороженые брусника, черника и клюква, замыкают список снова красная смородина и слива. Антиоксидантная активность в системе в-каротин - линолиевая кислота увеличилась у всех ягод.
Таким образом, полученные данные позволяют сделать вывод, что замораживание ягод позволяет не
только максимально сохранить, но и повысить содержание в них исходных веществ, в том числе и биологически активных, обладающих анти-оксидантной природой, что обусловливает их значимость в питании. Замороженные ягоды можно рекомендовать в качестве профилактического антиоксидантного средства и как основу для создания пищевых продуктов с антиоксидантными свойствами.
ЛИТЕРАТУРА
1. Стрингер, М. Охлажденные и замороженные продукты/под науч. ред. Н.А. Уваровой, пер. с англ. -СПб: Профессия, 2004. - 496 с.
2. Structure/processing relation of vacuum infused strawberry tissue frozen under different conditions/S. Van Buggenhout [et al.]//Eur. Food Res. and Technol. - 2008. - V. 226. -№ 3. - P. 437-448.
3. Minimizing texture loss of frozen strawberries: effect of infusion with pectinmethylesterase and calcium combined with different freezing conditions and effect of subsequent storage/thawing conditions/S. Van Buggenhout [et al.]//Eur. Food Res. and Technol. - 2006. - V. 223. - № 3. - P. 395-404.
4. Almenar, E. Evolution of selected volatiles in chitosan-coated strawberries (Fragaria*ananassa) during refrigerated
stirage/E. Almenar, P. Hernandez-Munoz, R. Gavara//J. Agr. and Food Chem. - 2009. - V. 57. - № 3. - P. 974-980.
5. Мясищева, Н.В. Замораживание- эффективный способ консервирования ягод красной смороди-ны/Н.В. Мясищева, Е.Н. Артемова// Пищевая промышленность (Россия). - 2007. - № 12. - С. 50-51, 89.
6. Остроумов, Л.А. Исследование процессов замораживания плодов и ягод./Л.А. Остроумов, О.Н. Буянов, И.А. Короткий//Техн. и технол. пищ. пр-в. - 2009. - № 1. - С. 32-36.
7. Oszmianski, J. Aronia melanocarpa phenolics and their antioxidant activity/ J. Oszmianski, A. Wojdylo//Eur. Food Res. and Technol. - 2005. - V. 221. -№ 6. - P. 809-813.
8. Anthocyanin snd ascorbic acid degradation in sonicated strawberry juice/B.K. Timari [et al.]//J. Agr. and Food Chem. - 2008.- V. 56. - № 21. - P. 10071-10077.
9. Chin, O.K. Consideration on equivalent chemicals in total phenolic assay of chlorogenic acid-rich plums/O.K. Chin, D.-O. Kim//Food Res. Int. - 2004. -V. 37. - № 4. - P. 337-342.
10. Determination of phenolic acids in strawberry samples by means of fast liquid chromatography and multivariate curve resolution methods/ S. Mas, G. Fonrodona, R. Tauler, J. barbosa//Talanta. - 2007. - V. 71. -№ 4. - C. 1455-1463.
