Publication text
(PDF):
Read
Download
Пектиновые вещества играют важную роль в технологии плодово-ягодных изделий, определяя студнеобразующие свойства готовых продуктов. Производство мармелада, желе, конфитюра, джема, повидла без дополнительного введения структуро- образователя возможно благодаря наличию пектина в плодах. Пектин способен образовывать гель или в при- сутствии сахара и кислоты в определенных соот- ношениях, или под действием поливалентных ионов. Наибольшее значение для практики имеют пектиновые студни первого типа. При этом для получения прочной желейной структуры содержа- ние пектина в сырье должно быть не менее 1 % [1]. Ягоды красной смородины характеризуются вы- соким содержанием пектиновых веществ при оп- тимальном сочетании органических кислот и саха- ров. Однако студнеобразующие свойства ягод зави- сят не только от общего количества пектинов, но также от степени их метоксилирования, соотноше- ния растворимого пектина и протопектина и его способности переходить в растворимую форму при варке продукта. Период технологического использования све- жих ягод ограничен их сезонностью. Заморажива- ние является эффективным способом сохранения высокого качества сырья в течение длительного времени. Под действием низких температур в про- цессе хранения плодов и ягод может происходить перегруппировка фракций пектиновых веществ, изменение их количеств и физико-химических свойств, что в свою очередь влияет на желирующие свойства конечной продукции [2, 3, 4, 5]. Целью настоящей работы являлось исследова- ние технологических свойств пектинов свежих и замороженных ягод красной смородины. Объекты и методы исследования В качестве объектов исследования были выбра- ны ягоды красной смородины 14 сортов, выращен- ные на коллекционных участках сортоизучения ВНИИСПК в 2012-2014 гг. в стадии технической зрелости, в том числе селекции ВНИИСПК (г. Орел): Ася, Баяна, Валентиновка, Вика, Дана, Дар Орла, Мармеладница, Нива, Орловская звезда, Орловчанка, Подарок лета; сорт Рачновская селек- ции ВСТИСП (г. Москва), сорт Виксне, получен- ный латвийскими селекционерами. Контролем являлся наиболее распространенный в ЦЧР России сорт Голландская красная. Для обоснования целесообразности круглого- дичного использования ягод красной смородины в технологии желейных изделий изучалась способ- ность замороженных ягод к образованию желе. Содержание пектиновых веществ определяли в свежих ягодах красной смородины, а также под- вергнутых быстрому замораживанию в стационар- ных морозильных камерах при температуре минус 30 °С с последующим хранением в течение 9 меся- цев при температуре минус 18 °С и относительной влажности воздуха 90-95 %; прочность студня - в желе на их основе по следующим показателям и методикам: пектиновые вещества в сырье - коло- риметрическим карбазольным методом, основан- ном на получении специфического фиолетово- розового окрашивания уроновых кислот с карбазо- лом в сернокислой среде с использованием спек- трофотометра СФ-46; степень этерификации пек- тиновых веществ - титриметрическим методом, основанном на титровании щелочью предваритель- но выделенных и подготовленных пектиновых ве- ществ до и после гидролиза (ГОСТ 29059-91); пек- тиновые вещества в желе - по пектату кальция (ГОСТ 8756.11-2015); прочность студня продуктов - по разработанной пятибалльной шкале органо- лептической оценки [4, 5]; по усилию нагружения на приборе «Структурометр» согласно методике определения прочности студней в режиме «Bloom Strength». Достоверность полученных результатов и их графическая зависимость подтверждается проведе- нием экспериментов в многократной повторности с использованием приложения Excel MS Office. Результаты и их обсуждение Среднее содержание пектиновых веществ (ПВ) в свежих ягодах красной смородины изучаемых сортов составило 8,3 % на сухую массу, при этом минимальное значение данного показателя отмече- но в ягодах сорта Красная Виксне (6,8 %), макси- мальное - Орловчанка (11,0 %) (табл. 1). Последний выделялся наибольшим количеством как протопектина (6,0 %), так и растворимого пек- тина (5,0 %), при низком выходе сока. Значение пектиновых веществ выше или на уровне среднего имели ягоды сортов Голландская красная (9,3 %), Баяна (8,3 %), Валентиновка (9,3 %), Орловская звезда (8,5 %), Подарок лета (10,0 %). Количество протопектина, растворимого пекти- на и суммы пектиновых веществ на уровне или выше среднего значения как в свежих, так и замо- роженных ягодах имели сорта Баяна, Валентинов- ка, Голландская красная, Орловская звезда, Орлов- чанка, Подарок лета. Свежие ягоды красной смородины характеризо- вались преобладанием в них протопектина, количе- ство которого в процессе низкотемпературного за- мораживания и хранения уменьшилось в среднем по сортам на 25 % (рис. 1). Таблица 1 Содержание пектиновых веществ в свежих и замороженных ягодах красной смородины, % Сорт до замораживания после 9-ти месяцев хранения протопектин пектин сумма ПВ протопек- тин пектин сумма ПВ Ася 4,9 3,1 8,0 4,17 3,41 7,58 Баяна 5,1 3,2 8,3 4,34 3,55 7,89 Валентиновка 5,6 3,7 9,3 4,76 4,1 8,86 Вика 4,5 3,2 7,7 3,83 3,55 7,38 Виксне 4,8 2,0 6,8 4,08 2,22 6,30 Голландская кр. (к) 5,3 4,0 9,3 4,51 4,44 8,95 Дана 4,5 3,1 7,6 3,82 3,41 7,23 Дар Орла 4,6 3,1 7,7 3,91 3,44 7,35 Мармеладница 4,9 2,9 7,8 4,17 3,21 7,38 Нива 4,7 2,5 7,2 3,99 2,78 6,77 Орловская звезда 5,4 3,1 8,5 4,59 3,44 8,03 Орловчанка 6,0 5,0 11,0 5,1 5,55 10,65 Подарок лета 5,6 4,4 10,0 4,76 4,84 9,60 Рачновская 4,0 3,6 7,6 3,40 3,99 7,39 Среднее 5,0 3,3 8,3 4,25 3,71 7,95 Min 4,0 2,0 6,8 3,40 2,22 6,30 Max 6,0 5,0 11,0 5,10 5,55 10,65 Сохраняемость в среднем по сортам, % 100 100 100 85 112 96 120 Сохраняемость в среднем по сортам, % 110 y = -0,25x2 + 4,35x + 98,75 R² = 0,9908 106 103 110 112 y = - 0,8x + 99 R² = 0,8 100 98 98 96 96 90 95 80 70 92 86 85 y = 0,5x2 - 6,1x + 101 R² = 0,9536 60 сразу после замораживания после 3-х месяцев после 6-ти месяцев после 9-ти месяцев протопектин пектин сумма ПВ Рис. 1. Сохраняемость пектиновых веществ в ягодах красной смородины в процессе низкотемпературного хранения Среднесортовое количество растворимого пек- тина в ягодах красной смородины к концу экспери- мента увеличилось до 12 %, однако общее содер- жание пектиновых веществ незначительно снизи- лось, при этом потери в среднем по сортам после девяти месяцев низкотемпературного хранения составили 4 %. Возможно, изменения массовой концентрации пектиновых веществ при замораживании и хране- нии могут быть связаны с процессами гидролиза сложных высокомолекулярных компонентов, со- держащихся в кожице и мякоти ягод, так как пек- тины являются метаболически подвижными соеди- нениями [5, 6]. Прочность студня продуктов переработки и же- лирующая способность зависят не только от их ко- личества пектина, кислотности, но и от и степени этерификации (метоксилирования) полиуронидной части пектиновых веществ. При естественном гид- ролизе пектиновых веществ длина цепочек их мо- лекул может изменяться. Поэтому наилучшей студнеобразующей способностью обладает фрук- тово-ягодное сырье, полученное из плодов техни- ческой зрелости, когда происходит гидролиз про- топектина и превращение его в пектин. Деполиме- ризация пектиновой молекулы может также проис- ходить под действием ферментов микроорганизмов (при хранении), а также в результате теплового или химического воздействия при переработке пектин- содержащего сырья. Считают, что студнеобразую- щей способностью обладают те фракции пектинов, которые имеют молекулярную массу не менее 10 000, а остальные не участвуют в студнеобразо- вании. При одном и том же значении молекулярной массы пектина студнеобразующая способность его зависит от степени этерификации остатков галак- туроновой кислоты метоксильными группами ОСН3. Наилучшей студнеобразующей способно- стью обладают высокополимеризированные пекти- ны со степенью метоксилирования выше 50 %. Из- за непрерывного естественного гидролиза, студне- образующая способность пектиновых веществ даже для плодов одного и того же сорта меняется в ходе созревания, при их хранении и переработке [7]. Целесообразным считалось определение степе- ни этерификации пектиновых веществ как в све- жих, так и в замороженных ягодах красной сморо- дины в течение девяти месяцев их низкотемпера- турного хранения. Установлено, что свежие ягоды красной сморо- дины изучаемых сортов характеризуются высокой степенью метоксилирования пектинов (выше 50 %), за исключением сорта Виксне, ягоды которого ха- рактеризовались минимальным значением этого показателя - 39,4 (%) (табл. 2). Максимальное значение степени этерифика- ции отмечено в свежих ягодах красной смороди- ны сорта Мармеладница (66,7 %), значения выше среднего (57 %) имели свежие ягоды сортов Бая- на (63,8 %), Вика (58,0 %), Дар Орла (57,3 %), Нива (60,5 %), Орловская звезда (62,7 %), Орлов- чанка (64,9 %). Выявлено, что низкотемпературное заморажи- вание не оказывает существенного влияния на сте- пень этерификации пектиновых веществ. Однако отмечено незначительное снижение численных значений данного показателя в ягодах изучаемых сортов в течение всего периода эксперимента. При этом ягоды, отличавшиеся более высокой степенью этерификации пектинов, сохранили свои свойства после низкотемпературного воздействия. Так на конец хранения уменьшение степени этери- фикации пектинов в среднем по сортам составило 6 % (рис. 2). Таблица 2 Степень этерификации пектиновых веществ ягод красной смородины Сорт Степень этерификации, % до замораживания сразу после замораживания после 3-х месяцев после 6-ти месяцев после 9-ти месяцев Ася 51,1 51,8 50,4 49,4 48,0 Баяна 63,8 57,5 56,9 56,8 56,3 Валентиновка 54,1 56,6 55,0 53,9 52,4 Вика 58,0 62,9 61,2 60,0 58,3 Виксне 43,3 42,5 41,3 40,5 39,4 Голландская красная (к) 55,1 53,0 51,5 50,6 49,1 Дана 53,2 54,5 53,0 52,0 50,5 Дар Орла 57,3 57,9 56,4 56,3 56,7 Мармеладница 66,7 64,8 63,0 61,8 60,0 Нива 60,5 60,1 58,4 57,3 56,7 Орловская звезда 62,7 61,6 59,9 58,8 57,1 Орловчанка 64,9 64,0 62,3 61,1 59,3 Подарок лета 56,1 55,3 55,7 55,7 56,0 Рачновская 51,7 50,8 49,4 48,5 47,1 Среднее 57,0 56,7 55,3 54,5 53,4 Min 43,3 42,5 41,3 40,5 39,4 Max 66,7 64,8 63,0 61,8 60,0 58 Степень этерификации пектинов в среднем по сортам, % 57 57 56 56,7 55 55,1 54 53 54,1 y = -0,1286x2 - 0,3686x + 57,62 R² = 0,9857 52 52,6 до замораживания сразу после замораживания после 3-х месяцев после 6-ти месяцев после 9-ти месяцев Рис. 2. Изменение степени этерификации пектиновых веществ ягод красной смородины в процессе хранения Возможно это связано с частичным отщеплени- ем групп ОСН3 в результате частичных разрывов молекулярных связей между молекулами полимера вследствие изменения фазового состояния воды под действием низких температур в процессе хра- нения. При переходе воды в лед, образовавшиеся кристаллы льда вызывали необратимые поврежде- ния структуры пектина [8]. Короткие цепочки пек- тиновых молекул оказывались неспособными обра- зовать такое же количество зон связывания, как до замораживания, что приводило к снижению степе- ни этерификации пектина. Одним из важнейших критериев качества же- лейных продуктов является содержание в них пек- тиновых веществ (табл. 3). Сортообразцы Марме- ладница и Вика выгодно отличались от остальных по этому показателю (2,070 %), при этом ягоды данных сортов имели количество пектиновых ве- ществ ниже среднего значения. Вероятно, накопле- ние пектина в готовом продукте может быть объяс- нено переходом протопектина в растворимый пек- тин при тепловой обработке. Таблица 3 воздействия на них низких температур и последу- ющем хранении. Органолептическая оценка желе из ягод красной смородины показала, что из большинства изучае- мых сортов было получено желе высокого каче- ства, с прочным студнем, не растекающимся при комнатной температуре. Желе сорта Виксне отли- чалось мажущейся консистенцией, не свойственной для данного вида переработки (3,8 балла). Лучшее желе с прочным студнем имели сорта Вика (4,7 балла), Мармеладница (4,9 балла), Нива (4,8 балла), Орловская звезда (4,8 балла), Орлов- чанка (4,8 балла). У сортов Ася, Валентиновка, Да- на отмечено наличие синерезиса в желе, а сорт Дар Орла характеризуется растекающейся консистен- цией готового продукта. Установлено, что органо- лептические показатели готового продукта зависят от сортовых особенностей ягод и существенно не меняются после воздействия на них низких темпе- ратур и последующего хранения. Прочность студня сортообразцов по мере уменьшения усилия нагружения представлена в табл. 4. Содержание пектинов в желе из ягод красной смородины, % Оценка прочности студня желе из ягод красной смородины Таблица 4 Сортообразец Желе из свежих ягод Желе из замороженных ягод Голландская красная (контроль) 1,204±0,001 0,586±0,001 Ася 1,242±0,002 0,932±0,001 Баяна 1,518±0,003 1,099±0,002 Валентиновка 1,276±0,002 1,007±0,001 Вика 2,070±0,015 1,320±0,009 Дана 1,104±0,011 0,772±0,009 Дар Орла 1,104±0,003 0,949±0,002 Виксне 0,690±0,005 0,469±0,003 Мармеладница 2,070±0,009 2,050±0,010 Нива 1,449±0,004 1,113±0,002 Орловская звезда 1,518±0,006 1,472±0,005 Орловчанка 1,966±0,007 1,904±0,004 Подарок лета 1,380±0,004 1,071±0,002 Рачновская 0,966±0,022 0,671±0,011 Среднее 1,400 1,100 Min 0,690 0,469 Max 2,070 2,120 Сортообразец Усилие нагружения, г Желе из свежих ягод Желе из замо- роженных ягод Мармеладница 56,5 54,0 Орловская звезда 44,5 39,5 Орловчанка 40,5 39,5 Вика 36,5 28,0 Баяна 31,0 29,5 Нива 30,0 29,5 Подарок лета 27,5 24,5 Дар Орла 25,5 19,5 Рачновская 22,0 20,5 Голландская красная (к) 21,5 20,5 Виксне 21,5 20,5 Валентиновка 21,5 17,5 Дана 20,5 17,5 Ася 20,0 19,0 Среднее 29,9 27,1 Min 20,0 17,5 Max 56,5 54,0 Высокие значения пектинов имели сорта Ор- ловчанка (1,966 %); Баяна и Орловская Звезда (1,518 %), Нива (1,449 %), Подарок лета (1,380 %). Наименее ценным по количеству пектинов было желе сорта Виксне (0,690 %). Высоким содержани- ем пектинов в желе из замороженных ягод характе- ризовались сортообразцы Мармеладница, Орлов- чанка, Орловская звезда, Вика - 2,050; 1,904; 1,472; 1,320 (%) - соответственно. Выявлено, что по ко- личеству пектиновых веществ продукт на основе замороженных ягод несколько уступает желе из свежего сырья. По нашему мнению, это может быть связано с общим уменьшением содержания пекти- нов и степенью их этерификации в ягодах после Максимальное значение этого показателя отме- чено в сортообразцах Мармеладница, как из свежих (56,5 г), так и замороженных (54,0 г) ягод. Стоит отметить, что данный сортообразец не выделялся по количеству пектинов в сырье, однако характери- зовались высокой степенью их метоксилирования. Минимальная прочность студня (усилие нагруже- ния 20,0 г) выявлена в желе из свежих ягод сорта Ася при среднем значении 29,9 (г); в желе из замо- роженных ягод - у сортообразцов Валентиновка и Дана - усилие нагружения 17,5 (г) - при среднем значении данного показателя 27,1 (г). Сортобразцы Баяна, Вика, Мармеладница, Нива, Орловская звезда, Орловчанка имели значения усилия нагружения выше среднего в желе как из све- жих (более 30,0 г), так и из замороженных ягод (более 27,1 г) и отличались наиболее прочной кон- систенцией, что подтверждает и их органолептиче- ская оценка по этому показателю (4,5 балла и бо- лее). Студень хорошего качества также был отме- чен в желе из ягод сорта Подарок лета, при этом усилие напряжения в продукте из свежего сырья составляло 27,5 г, из замороженного - 24,5 г. Важное значение для переработки имеет способ- ность сырья сохранять свои технологические свойства в готовом продукте. Для этого была определена кор- реляция между биохимическим составом ягод крас- ной смородины и желе на их основе. Установлена средняя положительная корреляция между количе- ством пектиновых веществ в свежих ягодах и продук- тах их переработки (+0,538), а также высокая положи- тельная корреляция между этими показателями при использовании в технологии желе замороженного сырья (+0,871). Выявлена высокая положительная корреляция между количеством пектинов в ягодах и степенью их этерификации (+0,928), а также между прочностью готового продукта по усилию нагруже- ния (+0,926). Определена положительная зависимость между степенью этерификации пектинов и прочно- стью студня продукта - коэффициент парной корре- ляции при этом составил +0,895. В результате проведенных исследований выяв- лено, что ягоды красной смородины изучаемых сортов характеризовались высоким содержанием пектиновых веществ, содержание которых незначительно снижается в процессе низкотемпературного замораживания и хранения - до 4 % в среднем по сортам. При этом пектины ягод красной смородины являлись высокоэтерифицированными, так как сте- пень их метоксилирования у большинства сортов (Баяна, Валентиновка, Вика, Дана, Дар Орла, Мар- меладница, Нива, Орловская звезда, Орловчанка, Подарок лета) превышала 50 % на протяжении все- го периода экспериментальных исследований. Это обуславливает технологическую ценность ягод красной смородины изучаемых сортов, выгодно характеризует их в качестве сырья для производ- ства желейных продуктов со студнеобразной структурой. Анализ полученных данных позволяет выявить тесную зависимость структурно- механических характеристик желе по усилию нагружения и такими показателями химического состава сырья, как количество пектиновых веществ и степень их этерификации. По нашему мнению, протопектин при варке способен переходить в рас- творимый пектин, повышая студнеобразующую ценность готового продукта. Сортообразцы, отли- чавшиеся более высокими значениями пектиновых веществ и степенью их этерификации, характеризо- вались лучшей желирующей способностью: Баяна, Вика, Мармеладница, Нива, Орловская звезда, Ор- ловчанка, Подарок лета. Ягоды красной смородины Ася, Виксне, Дана, по проведенным исследовани- ям, нецелесообразно использовать в технологии желейных изделий в следствие низкого качества готового продукта.