CC BY
192
УДК 633.8 Б.Д. Левин, А.С. Федюлин
ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ ПЕРЕРАБОТКИ ПЛОДОВ АРОНИИ ЧЕРНОПЛОДНОЙ
В работе установлено влияние условий измельчения ягод черноплодной рябины на выход сока, сохранность БАВ и полноту их извлечения при экстрагировании. Показана зависимость выхода БАВ от конструктивных характеристик измельчителя. Предложены оптимальные методы и режимы дробления плодов аронии. Установлено, что дробление плодов аронии без отделения жидкой фазы и с выделением сока целесообразно осуществлять разными методами.
Высокие темпы экономического развития и широкого промышленного освоения Сибири ведут к ухудшению экологической обстановки в регионе. При такой ситуации необходимо обеспечение населения этого региона биологически полноценными продуктами питания.
Сибирь по праву считается страной ягодников: из 60 произрастающих здесь видов различных дикорастущих более 45 видов представлено ягодниками. По берегам и на островах больших и малых рек и озер, в березовых колках лесостепи, в подтаежной и таежной зонах, в лесотундре можно найти множество съедобных и, самое главное, целебных ягод и плодов. Большинство дикорастущих растений имеет пищевое значение, а некоторые являются лекарственными и декоративными [1].
Особый интерес вызывает арония черноплодная (Агата Ме1апосагра), в плодах которой содержится целый комплекс биологически активных веществ (БАВ) [2]. Арония - ценное сырье, используемое в фармацевтической промышленности и виноделии для производства натуральных соков, варенья, безалкогольных напитков, пищевого красителя. По содержанию Р-активных соединений арония превосходит другие дикорастущие. Зрелые плоды аронии и свежий сок из них являются весьма эффективным средством для лечения гипертонической болезни, профилактики атеросклероза и других заболеваний [3].
Сохранение качества сырья и снижение потерь в процессе производства всегда находилось в центре внимания научных специалистов.
Цель настоящей работы - изучение влияния методов и условий переработки плодов на выход и сохранность БАВ.
При переработке плодов в течение годового цикла необходимо их хранение. Множество методов и условий хранения растительного сырья, предлагаемых разными авторами, например, модифицированные среды, обеспечивают высокую сохранность БАВ, однако это сложнее и дороже конструктивно и технологически, чем хранение при отрицательных температурах в полиэтиленовой упаковке [4-9].
В качестве сырья использовались плоды аронии черноплодной, собранные в конце сентября в районе г. Зеленогорска Красноярского края, хранившиеся при температуре минус 200С в течение 4 месяцев.
Для наиболее полного извлечения БАВ плоды подвергались измельчению, которое проводилось различными способами: с разделением на сок и жом и с получением пюреобразной массы.
Если задачей являлось отделение сока, то целесообразнее шнековое прессование ягод, за счет него обеспечивается максимальный выход жидкой фазы с высоким содержанием БАВ и наименьшие потери сырья [10].
Отделение сока осуществлялось из замороженных плодов на шнековом прессе, которые после извлечения из морозильной камеры сразу подвергались прессованию, а также из предварительно нагретых до температуры 200С ягод. Выход сока, жома и потери представлены в таблице 1.
Таблица 1
Результаты разделения плодов аронии при различном исходном состоянии сырья
Состояние плодов Выход, % от массы исходного сырья
Сок Жом Потери
Замороженные плоды 10 88 2
Размороженные плоды 55 42 3
Как видно, меньший выход жидкой фазы (10%) имеет место при прессовании замороженных плодов, при измельчении размороженных он возрастает в 5,5 раз - 55%. Соответственно, максимальный выход твердой фазы наблюдается при разделении плодов, не подвергавшихся нагреванию - 88%, минимальный -
42% при измельчении нагретых до комнатной температуры плодов. Потери составляют 2 и 3% при дроблении замороженных и размороженных ягод соответственно.
При разделении плодов контролировались сохранность и распределение между соком и жомом анто-цианов, флавоноидов, олиго- и моносахаров, витамина С. Полученные результаты представлены таблице 2.
Таблица 2
Распределение биологически активных веществ плодов аронии черноплодной при шнековом сокоотделении
Показатель Содержание БАВ в исходном сырье Замороженные плоды, % от содержания в исходном сырье Размороженные плоды, % от содержания в исходном сырье
Сок Жом Потери Сок Жом Потери
Витамин С 356 мг % 30 62 8 61 32 7
Антоцианы 1321 мг% 4 81 15 32 43 25
Флавоноиды 513 мг % 17 60 23 35 37 28
Олигосахара 4,92 % 22 50 28 51 19 30
Моносахара 2,95 % 13 85 2 65 25 10
Видно, что сок, полученный из размороженных плодов, по всем показателям превосходит получаемый при обработке замороженных. Содержание витамина С в соке из разогретых ягод выше в два раза, чем в соке, полученном при прессовании замороженных плодов (61 и 30%), соответственно. Обратная картина наблюдается при анализе твердой фазы измельченных плодов. Показатели жома, получаемого из разогретого сырья, ниже, чем твердой фазы, полученной из не подвергавшихся действию положительных температур плодов. Витамина С в жоме, отделенном прессованием от замороженных ягод, содержится почти в два раза больше - 62%, чем в твердой фазе, полученной прессованием размороженных плодов - 32%, что можно объяснить следующим. При измельчении замороженных ягод, имеющих жесткую структуру плода, практически вся влага находится в твердом фазовом состоянии, отсюда и высокий выход жома (см. табл. 1). В процессе истирания мякоть плодов нагревается, и вода из твердого состояния частично переходит в жидкое. Поэтому небольшой выход сока, содержание БАВ в нем меньше, чем в жоме. При прессовании нагретых плодов, сжатию и истиранию подвергается сырье с мягкой структурой плода, где вода находится в жидком состоянии, высокий выход сока, большее, чем в твердой фазе содержание БАВ. Потери БАВ при прессовании размороженных плодов в среднем выше на 4,8%, что связано с большим разогревом измельчаемой массы.
Исследована также возможность подготовки плодов к последующей переработке путем ножевого измельчения до пюреобразного состояния, при котором параллельно со сжатием и истиранием под давлением шнека мякоть подвергается резке вращающимся ножом.
Степень разрушения структуры плода при измельчении зависит от конструктивных характеристик дробилки, поэтому, с учетом того, что размер плодов аронии черноплодной колеблется в пределах 10-15 мм, использовались неподвижные ножи с диаметрами отверстий 5,7 и 9 мм. Пределы варьирования ограничивались тем, что при размере отверстия меньше 5 мм высоко сопротивление решетки, велик расход энергии на измельчение и опасно возможное повышение температуры массы. При диаметре больше 9 мм мелкие ягоды могут проскакивать в отверстия нераздробленными.
Полученные результаты представлены в таблице 3.
Таблица 3
Влияние условий измельчения плодов на выход БАВ
Показатель Содержание БАВ, % от массы в исходном сырье
В плодах Диаметр отверстий ножа, мм
5 7 9
Пюре Потери Пюре Потери Пюре Потери
Витамин С 100 55 45 89 11 83 17
Антоцианы 100 83 17 93 7 98 2
Флавоноиды 100 45 55 96 4 97 3
Олигосахара 100 46 54 88 12 86 14
Моносахара 100 69 31 68 32 94 6
Как видно, сохранность БАВ при измельчении зависит от условий дробления. Наибольшие их потери наблюдаются при диаметре отверстий ножа 5 мм - 40,4%, для 7 мм - 13,2%, минимальные потери при размере отверстий 9 мм - 8,4%.
Измельчение плодов является подготовительной операцией перед экстрагированием. Поэтому изучалось также влияние условий процесса измельчения ягод на выход БАВ при экстрагировании. Определялось содержание БАВ в экстрактах, полученных из сырья, дробимого на шнековом прессе в замороженном состоянии и в разогретом, а также из пюре, полученного ножевым измельчением замороженных плодов на фильерах различных диаметров.
Для наиболее полного извлечения основной массы содержащихся в плодах аронии БАВ, особенно Р-активных веществ, которыми она богата, экстрагирование проводилось в активном гидродинамическом режиме в течение 60 мин, при температуре 500С, гидромодуле 1:5. В качестве экстрагента использовалась водноспиртовая смесь с содержанием этанола 60%об. [10]. Полученные результаты представлены в таблице 4.
Таблица 4
Влияние условий подготовки плодов аронии на выход БАВ при экстрагировании
Показатель Выход БАВ
Жом из замороженных ягод Жом из разогретых ягод Пюре после ножевого дробления на фильерах различных диаметров, мм
5 7 9
Экстрактивные в-ва, г/л 21,5 26,9 25,3 22,б 20,3
Витамин С, мг% 182 142 137 215 189
Рутин, % 7,6 7,95 б,97 7,33 5,4б
Дубильные в-ва, % 0,613 0,650 0,б40 0,700 0,580
Флавоноиды, мг% 128 182 113 175 139
Антоцианы, мг% 378 558 300 2бб 208
Сахара, % 0,47 0,4 0,47 0,45 0,44
Видно, что по некоторым показателям в экстрактах имеются существенные количественные отличия. Содержание антоцианов в экстракте жома из размороженных плодов в два раза выше, чем в других экстрактах. Содержание витамина С максимально при экстрагировании измельченных замороженных плодов на фильере 7 мм - 215 мг%. Рутин, впрочем как и остальные представители Р-витаминных соединений, максимально извлекается в случае экстрагирования жома, полученного из разогретых и измельченных на шнековом прессе плодов. Выход экстрактивных веществ при таком способе подготовки сырья максимален - около 27 г/л.
Следовательно, способ подготовки сырья к экстрагированию существенно влияет на выход БАВ в экстракт. От конструктивных характеристик ножевого измельчителя зависит сохранность БАВ в получаемом пюре, которая максимальна при диаметре отверстий фильеры 9 мм, хотя выход практически всех веществ из пюре при экстрагировании максимален при измельчении плодов на фильерах 5 и 7 мм.
При экстрагировании БАВ из твердой фазы, полученной разделением замороженных ягод аронии на шнековом прессе, выход БАВ не имеет существенных отличий от экстрактов из пюре после ножевого измельчения.
Наиболее высокий выход БАВ имеет место при экстрагировании жома, полученного из разогретых плодов, после сокоотделения на шнековом прессе.
Для получения витаминизированного сока из ягод аронии черноплодной также целесообразнее шнековое разделение предварительно нагретых плодов. Такие условия обеспечивают максимальный выход жидкой фазы с высоким содержанием БАВ.
Таким образом, из предложенных способов подготовки сырья к экстрагированию наиболее высокую сохранность и выход БАВ можно обеспечить, используя шнековое разделение предварительно замороженных, а затем разогретых до комнатной температуры плодов с получением витаминизированного сока и последующим экстрагированием жома водно-спиртовой смесью с содержанием этанола 60%об., при температуре 500С, гидромодуле 1:5, в активном гидродинамическом режиме.
Литература
1. Горбунов, А.Б. Дикорастущие и культивируемые в Сибири ягодные и плодовые растения / А.Б. Горбунов [и др.]. - Новосибирск, 1980
2. Петрова, В.П. Дикорастущие плоды и ягоды / В.П. Петрова. - М.: Лесн. пром-сть. 1987.
3. Кочеткова, А.А. Современная теория позитивного питания и функциональные продукты / А.А. Кочеткова [и др.] // Пищ. пром-сть. - 1999. - № 4. - С. 15-17.
4. Скрипников, Ю.Г. Технология переработки плодов и ягод / Ю.Г. Скрипников. - М.: Агропромиздат, 1988. - 287 с.
5. Ckarakteristuka chemikrna owokow aronii ciemnoovocowej / D. Kalemba, J. Cora, A. Kurouska // Prezem. Ferm. I. owoc. - 1985. - №12. - С. 25-26.
6. Дорошина, О.Н. Влияние процессов замораживания и оттаивания на микрофлору плодов черноплодной рябины / О.Н. Дорошина, И.А. Еремина // Пищевые продукты и экология: сб. науч. тр. / Кемер. технол. ин-т пищ. пром-сти. - Кемерово, 1998. - С.123-124.
7. Дорошина, О.Н. Изменение химического состава плодов аронии в процессе холодильного хранения / О.Н. Дорошина, И.А. Еремина, С.Р. Царегородцева // Технология продуктов повышенной пищевой ценности: сб. науч. тр. / Кемер. технол. ин-т пищ. пром-сти. - Кемерово, 2000. - С. 99.
8. Дорошина, О.Н. Биохимические характеристики плодов черноплодной рябины (аронии) в процессе длительного хранения в замороженном состоянии / О.Н. Дорошина, И.А. Еремина // Пищевые продукты и экология: сб. науч. тр. / Кемер. технол. ин-т пищ. пром-сти. - Кемерово, 1998. - С.125-126.
9. Кремневская, М.И. Изменение содержания антоцианов в дикорастущих ягодах при холодильном хранении / М.И. Кремневская, С.В. Мурашев, Ю.В. Чернецкая // Актуальные вопросы пищевой инженерии / СПб. гос. ун-т низкотемператур. и пищ. технол. - СПб., 2001. - С. 38-39.
10. Зологина, В.Г. Технология комплексной переработки плодов рябины обыкновенной: автореф. ... канд. техн. наук / В.Г. Зологина. - Красноярск: Изд-во СибГТУ, 2005.
УДК 633. 888 С.В. Забродина, Д.А. Гончаров, А.А. Ефремов
НАУЧНЫЕ ПОДХОДЫ К КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ НЕДРЕВЕСНОЙ ПРОДУКЦИИ СОСНЫ СИБИРСКОЙ (КЕДРА)
Рассмотрены собственные и литературные данные по содержанию биологически активных веществ в ядрах кедрового ореха.
Исследован процесс получения кедрового масла методом холодного прессования и предложена схема комплексной переработки кедровых орехов.
Связанное с развитием современной цивилизации введение в оборот большого числа органических и неорганических соединений, ранее отсутствовавших в биосфере, привело в настоящее время к существенному ухудшению экологической ситуации для населения земного шара. Природные и техногенные вещества, обладающие канцерогенной и мутагенной активностью, попадающие в воздух, открытые водоисточники и пищевые продукты, создают реальную опасность нормально развивающемуся организму человека. Для уменьшения влияния антропогенного воздействия окружающей среды на организм человека он должен получать своевременно и в достаточном количестве полноценное питание. Правильное питание обеспечивает нормальный рост и развитие живого организма, поддерживает в норме гомеостаз, способствует профилактике многих заболеваний, продлевает жизнь, повышает работоспособность, обеспечивает адаптацию к окружающей среде. Подсчитано, например, что удельный вес факторов питания среди причин возникновения злокачественных опухолей составляет 35%, тогда как следующий по значимости фактор - курение - вызывает рак в 30% случаев [2].
В настоящее время из-за тяжелой экологической обстановки, нервных стрессов, других экстремальных нагрузок и вредных привычек, неправильного питания, гиподинамии состояние здоровья населения России характеризуется негативными тенденциями. Возрастает общая заболеваемость, сокращается средняя
