Динамика изменения пектиновых веществ плодово-ягодных культур в процессе хранения в замороженном состоянии

В данной статье приведены результаты исследований влияния низких температур на качественные характеристики пектиновых веществ косточковых плодов и ягод. Сравнив данные до и после замораживания видно, что качественные показатели снижаются, но незначительно.

Ключевые слова:пектиновые вещества, аналитические характеристики, степень этерификации, замораживание, дефростация

Ягоды и плоды – природный источник питательных и лекарственных веществ. Основное достоинство их в том, что они содержат биологически активные вещества, которые и в небольших количествах оказывают полезное влияние на жизнедеятельность организма.

Консервирование пищевых продуктов холодом – наиболее эффективный способ сохранения их качества. При замораживании в продуктах происходят сложные физико – химические, гистологические, коллоидно – биохимические и микробиологические изменения, которые приводят к изменениям их исходных свойств. Особенности этих изменений определяются фазовым переходом воды в лед и повышением концентрации веществ, растворенных в жидкой фазе. Общепризнано, что замораживание является наиболее приемлемым методом длительного хранения фруктов и ягод, занимающих важную долю рынка замороженных пищевых продуктов. Рынок замороженных фруктов растет намного медленнее, поскольку их внешний вид уступает свежей или охлажденной продукции [4, с. 1823] .

Пектиновые вещества входят в состав практически всех растений, являются их основными функциональными компонентами, выполняют в растениях множество различных жизненно важных функций и характеризуются широким спектром физиологической активности.

Пектиновые вещества состоят из пектиновой кислоты, пектинатов, нейтральных арабинана и галактана [3, с. 33].

Современные исследования в области химии и технологии пектина направлены, преимущественно, на создание различных технологий его получения из растительного сырья. При этом сравнительно мало внимания уделяется вопросу изучения структуры молекул пектина, что определяет его физико – химические и, соответственно, технологические свойства. Одной из физико – химических характеристик пектина, которая определяет его применение, является устойчивость к влиянию различных температур. Структура и состав пектиновых веществ в значительной степени определяют криорезистентность и влагоудерживающую способность растительных тканей. При быстром замораживании в растительных тканях не успевают произойти значительные гидролитические деструктивные повреждения гидрофильных полимеров, таких как крахмал, пектиновые вещества и гемицеллюлозы, поэтому лучше сохраняется структура клеток и выше влагоудерживающая способность растительных тканей. Плоды и ягоды, содержащие большое количество этих соединений, хорошо, без заметных изменений структуры выдерживают быстрое замораживание и оттаивание [2, с. 40].

При гидролизе протопектина образуется пектин, который обладает высокими гидрофильными свойствами: он связывает большие количества воды и способствует образованию гелеобразной структуры, что положительно сказывается на обратимости процесса замораживания.

В качестве объектов исследования были выбраны косточковые плоды – вишни: сорт «Черная крупная» и ягоды – смородина красная: сорт «Натали». В свежих плодах были определены качественные и количественные показатели пектиновых веществ. Кальций – пектатным методом было определено количественное содержание пектиновых веществ и сделан вывод, об их суммарном содержании в каждой фракции. Из свежих плодов, с помощью гидролиза – экстрагирования был извлечен пектин. Кондуктометрическим титрованием определили качественные показатели полученного пектина[1, с. 12] .

После проведенных исследований плоды были заморожены в целом виде и хранились в морозильной камере при температуре минус 20 ^оС в течение 6 месяцев. После, плоды и ягоды размораживали в естественных условиях при комнатной температуре 24 - 25 ^оС. В соответствии с выбранными методиками, в размороженных плодах были повторно определены качественные и количественные показатели пектина.

Для обеспечения достоверности полученных экспериментальных данных аналитические определения проводились в 3-кратной повторности.

В таблице 1 представлены качественные показатели плодово – ягодного сырья до и после замораживания.

Таблица 1

Качественные показатели плодово - ягодного сырья до и после дефростации (на сырую массу)

При изучении пищевой ценности свежих и замороженных плодов и ягод, установлено, что показатели химического состава снижаются в процессе замораживания.

Согласно полученным данным, содержание сухих растворимых веществ в течение 6 месяцев хранения в плодах вишни и ягодах смородины снижаются на 4,5 % и 3,7 %, соответственно. Общая кислотность плодов до конца хранения остается в пределах свежих или снижается на 0,1 – 0,2 %. Потери сахаров в плодах вишни снижаются на 6,4 % от первоначального содержания. Наибольшие потери сахаров наблюдаются у ягод смородины. Этот показатель составляет 10,8 % от начального уровня массовой доли сахаров в ягодах смородины. Потери аскорбиновой кислоты на этапе замораживания у плодов вишни и ягод смородины составляет 27,5 % и 19,7 % соответственно. Причины нежелательного снижения витамина С связано с нарушением ферментативного окислительно – восстановительного процесса. При замораживании активность ферментов резко снижается. При дефростации окислительные ферменты восстанавливают активность быстрее, аскорбиновая кислота невозвратно окисляется. Этому оказывает содействие и доступ кислорода, вследствие деструктивных изменений в тканях плодов. Общая сумма пектиновых веществ, на сырую массу, в плодах вишни снизилась на 3,2 %. Аналогично, общая сумма пектиновых веществ, на сырую массу, при дефростации снизилась и в ягодах смородины. Процент потерь составил 5,1 от первоначального уровня.

В таблице 2 представлены аналитические характеристики полученного пектина из плодово – ягодного сырья, до и после дефростации.

Таблица 2

 Аналитические характеристики пектина извлеченного из плодово – ягодного сырья до и после дефростации

*I – показатели качества пектина до замораживания

*II – показатели качества пектина после дефростации

*III - % изменения показателей пектина после дефростации

Результаты исследований, приведенных в таблице 2, свидетельствуют о том, что пектин, выделенный из плодов вишни, обладает низкой степенью этерификации, равной 39,7 %. Так как детоксицирующая активность пектина обратно пропорциональна его степени этерификации, то можно утверждать о более высоком детоксицирующем действии пектина вишни. Это подтверждает и высокое содержание карбоксильных групп (17,2 %).

Также из приведенных данных следует, что пектин полученный из ягод смородины красной является высокоэтерифицированным, со степенью этерификации равной 61,5 %. Высокое содержание метоксильной составляющей свидетельствует о высокой студнеобразующей способности выделенного пектина. Следовательно, данный пектин в большей степени может использоваться как студнеобразователь. Это подтверждается и невысокой ацетильной составляющей (0,51 %).

Согласно полученным данным после замораживания, хранения и дефростации плодово – ягодного сырья, в полученных образцах пектина наблюдается увеличение содержания свободных и этерифицированных карбоксильных групп, и как следствие этого, уменьшение степени этерификации полученных пектинов. Содержание свободных карбоксильных групп пектинов из вишни и смородины после дефростации соответственно увеличилось на 18, 6 % и 11,6 %. Наличие в пектине количества свободных карбоксильных групп определяет величину комплексообразующей способности. Степень этерификации вишневого пектина после дефростации снизилась на 6,3 % . Аналогично, степень этерификации снизилась в пектине из смородины, но не значительно, всего лишь на 0,5 %. Проведенные исследования показали, что при замораживании наименьшим снижением степени этерификации обладает пектин, полученный из смородины красной (- 0,5 %). Значительно выше этот показатель у вишневого пектина. Процент снижения степени этерификации составил 6,3 % от первоначального показателя до дефростации. На фоне этих изменений в обоих образцах пектина наблюдается увеличение числа свободных карбоксильных групп. Это говорит о том, что действие низких температур положительно влияет на комплексообразующую способность выделенных пектинов [4, с. 1830].

Сравнив показатели фракционного состава пектиновых веществ перед замораживание и после, установлено, что после замораживания они снижаются, но это снижение не является значительным. Однако, при анализе аналитических характеристик, до замораживания и после дефростации некоторое снижение отмечено у следующих показателей: степень этерификации, метоксильной и ацетильной составляющих. Возможно, необходимы дальнейшие исследования.

Литература:

1.                  Арутюнова, Г.Ю. Студнеобразующие и комплексообразующие свойства пектинов алычи / Г.Ю. Арутюнова, Л.Я. Родионова, М.И. Стальная // Новые технологии. – 2009. - № 1. – С. 11-13.

2.                  Арутюнова, Г.Ю. Функциональные пищевые изделия на основе косточковых плодов/ Г.Ю. Арутюнова, Л.Я. Родионова // Пищеая технология. – 2008. - №1. – С. 39 –41.

3.                  Донченко, Л.В. Определение студнеобразующей способности пектинового концентрата/ Л.В. Донченко, Л.Я. Родионова, Т.А. Инюкина // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. – 2000. - № 2-3.- С. 31-33.

4.                  Кварацхелия, В.Н. Действие отрицательных температур на качество пектиновых веществ плодов и ягод/ В.Н. Кварацхелия, Л.Я. Родионова// Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. – 2014. - № 104. – С. 1822 – 1831.