Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы. пищевая ценность плодов джорастущеи и культивируемой ежевики. современные способы переработки и хранения 7
1.1. Биологические особенности ежевики сизой 7
1.2. Пищевая ценность плодов дикорастущей и культивируемой ежевики 12
1.2.1. Ежевика, как источник макронутриентов 13
1.2.2. Ежевика, как источник микронутриентов 18
1.2.3. Формирование химического состава плодов ежевики под влиянием факторов внешней среды 24
1.3. Традиционные и современные способы переработки
ежевики. Возможности комплексного использования сырья 26
Глава 2. Объекты и методы исследования 41
2.1. Характеристика объектов исследования и модель эксперимента 41
2.2. Методы исследования 43
2.3. Математико-статистическая обработка результатов испытаний 46
Глава 3. Пищевая ценность плодов дикорастущей и культивируемой ежевики Западной Сибири 48
3.1. Органолептические показатели, некоторые физические свойства
и химический состав дикорастущей и культивируемой ежевики 48
3.2. Обеспеченность плодов ежевики минеральными веществами 55
3.3. Оценка безопасности ежевики 60
Глава 4. Хранение и переработка замороженой ежевики 63
4.1. Динамика качества мороженой ежевики при хранении 63
4.2. Получение и товароведная характеристика концентрированного сока 83
4.3. Получение и характеристика нерафинированного масла и других продуктов вторичной переработки плодов ежевики 93
Заключение 97
Библиографический список
- Пищевая ценность плодов дикорастущей и культивируемой ежевики
- Формирование химического состава плодов ежевики под влиянием факторов внешней среды
- Математико-статистическая обработка результатов испытаний
- Обеспеченность плодов ежевики минеральными веществами
Введение к работе
Актуальность проблемы. Успешное развитие экономики России связано с рациональным использованием природного пищевого сырья, в том числе нетрадиционного, внедрением прогрессивных технологий комплексной переработки и поиском новых источников биологически активных веществ.
Приоритетным направлением является исследование местного дикорастущего и культивируемого сырья. К такому сырью можно отнести ежевику сизую - культуру с высоким содержанием полифенольных соединений, в частности флавоноидов.
Ранее проводимые исследования были посвящены изучению химического состава плодов ежевики центральной полосы России (Церевитинов В.Ф., 1930), дикорастущих ягод Карпат (Борух И.Ф., 1968) и Томской области (Руш В.А., Лизунова В.В., 1966), Грузии (Нижарадзе, 1971).
Отсутствие данных по изучению культивируемой в Западной Сибири ежевики и ограниченные по дикорастущей, создают предпосылки для системного исследования плодов этой культуры по содержанию макро- и микронутриентов, для обоснования безотходной комплексной технологии переработки.
Таким образом, актуальным является изучение пищевой ценности дикорастущей и культивируемой в Западной Сибири ежевики сизой и возможности комплексной переработки ее замороженных плодов.
Цель и задачи исследования. Целью работы является изучение товароведно-технологических свойств плодов дикорастущей и культивируемой ежевики и продуктов ее комплексной переработки.
Для достижения поставленной цели определены следующие задачи:
- исследовать пищевую ценность плодов ежевики по комплексу
показателей, включая обеспеченность флавоноидами;
- изучить динамику качества плодов замороженной ежевики в процессе
хранения дифференцировано по сортам и формам;
разработать безотходную технологию переработки плодов замороженной ежевики;
- дать товароведную оценку концентрированного сока; оценить
возможности использования вторичных продуктов переработки
замороженной ежевики;
дать оценку масла, полученного из ежевики, по жирно-кислотному составу и фракционному составу неомыляемых веществ;
разработать техническую документацию на продукты переработки плодов культивируемой ежевики.
Область исследования. Содержание диссертационной работы соответствует области исследования п. 7 «Разработка прогрессивных технологий с обеспечением качества и количества товаров на разных этапах технологического цикла, путем учета формирующих и регулирования сохраняющих факторов» Паспорта номенклатуры специальностей научных работников (технические науки).
Научная новизна работы. Впервые изучена пищевая ценность дикорастущей и культивируемой в Западной Сибири ежевики и возможность комплексной переработки замороженных плодов ежевики.
Получены новые данные, характеризующие химический состав и безопасность плодов ежевики, концентрированного сока, выжимок, шрота.
Впервые определен жирно-кислотный состав и фракционный состав неомыляемых веществ ежевичного масла.
Изучено влияние хранения на качество концентрированного сока и вторичных продуктов переработки ежевики.
Практическая значимость работы. На основании проведенных исследований обосновано использование плодов дикорастущей и культивируемой ежевики в качестве сырья для пищевой промышленности.
Предложена комплексная безотходная технология переработки плодов ежевики, включающая получение высококачественных концентрированных соков для промышленной переработки.
Разработана и утверждена техническая документация на соки концентрированные плодово-ягодные - ТУ 9163-052-01597959-2007.
Практическая значимость работы подтверждается внедрением результатов исследования на пищевом комбинате Красноозерского райпо Новосибирского облпотребсоюза (акт о внедрении № 11-02 от 1 марта 2007 г.).
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на международных, всероссийских, региональных научно-практических конференциях: «Актуальные проблемы коммерции и маркетинга в потребительской кооперации» (Новосибирск, 2004 г.), «Пища. Экология. Качество» (Новосибирск, 2004 г.), «Товарный консалтинг и аудит потребительского рынка» (Бийск, 2006 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ, в том числе одна в рецензируемом издании, рекомендованном ВАК. Общий объем публикаций 2,4 п.л., в том числе авторских -1,1 п.л.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, выводов, списка использованных источников, приложений. Работа изложена на 107 страницах машинописного текста, включает 23 таблицы и 11 рисунков. Список использованных источников включает 203 наименования, в том числе 15 - на иностранных языках.
Пищевая ценность плодов дикорастущей и культивируемой ежевики
Наиболее ранние исследования по составу ежевики относятся к концу 19-го - началу 20-го столетия. Результаты их обобщены Ф.В.Церевитиновым. Наиболее полно характеризуется химический состав ежевики из Штирии - приведены сведения по содержанию углеводов, в том числе Сахаров и клетчатки, азотистых веществ, кислот, дубильных веществ. Обсуждаются также зольность, щелочность и качественный состав золы. В семенах ежевики определено количественное содержание масла.
Согласно Церевитинову [161], цитирующего Е. Hotter и Krzizan, в плодах ежевики сизой из Штирии (Западная Европа) вода составляет 83,2 86,6%, сухие вещества представлены преимущественно углеводами: сахара (6,0 - 6,8 %), клетчатка (3,75 - 4,31 %). Азотистые вещества в плодах ежевики составляют 0,64 - 1,40 %. Среднее содержание минеральных веществ 0,52 %, кислот 0,95 %, дубильных веществ до 0,36 %. Жирное масло, с преобладанием в глицеридах линолевой кислоты, локализовано в семенах и составляет 12,9 % от их массы.
По составу ежевики сизой, обитающей в России и в пределах СССР, до 60-х годов прошлого столетия встречаются лишь указания о количестве инвертного сахара и кислот, по данным Салгирской опытной станции [161] и некоторые сведения по Сабурову и Антонову [18]. Названные авторы выявили в составе ягод ежевики высокое количество влаги (88,07%) и углеводов. В комплексе последних преобладали сахара -7,33%, в том числе 1,6 % сахарозы. Количество клетчатки составило 2,12 %, пектиновых веществ - 0,37 %, минеральные - 0,71 %, дубильные -0,13%.
В 60-80 годы XX столетия в работах Борух И.Ф., Шапиро Д.К., Руш В.А. и Лизуновой В.В., Нижарадзе А.Н., Горбунова А.Б. и др. проявляются тенденции более глубокого изучения ежевики сизой, особенно в части обеспеченности плодов биологически активными веществами (витамины, минеральные вещества, полифенольные соединения).
Борух И.Ф. (1968) дает сравнительную характеристику химического состава дикорастущей ежевики Карпат дифференцировано по предгорью, горно-лесному и субальпийскому поясам. Ею отмечено более высокое содержание сухих веществ, Сахаров, пектиновых, а также дубильных и красящих веществ в ежевике горно-лесного и субальпийских поясов [11].
Шапиро Д.К. вместе с соавторами [167] характеризуют ежевику Rubus caesius, произрастающую в Минской области по содержанию в ней Сахаров, кислот, пектиновых веществ, витамина С, дубильных и красящих веществ, а также флавоноловых гликозидов и катехинов.
Специалистами Грузинского научно-исследовательского института пищевой промышленности были проведены химико-технологические исследования кавказских форм дикорастущей ежевики [100,101]. В публикациях приведено содержание Сахаров, кислот, катехинов. Эти же авторы приводят данные по содержанию золы, марганца и железа в ежевике и соке из нее. Ранее Нижарадзе дана характеристика шести сортовых форм ежевики по содержанию углеводов, дубильных и красящих веществ, кислот, витамина С. О химическом составе Rubus Sanguineus, произрастающей на территории Азербайджана, упоминается в работах Новрузова Э.Н. и Шамси-заде Л.А. [103].
Обращает на себя внимание большой разброс данных по содержанию в ежевике пектиновых веществ - от 0,37 % [18] до 1,47-2,16 % [11] и по кислотности от 0,92 % [18] до 3 % [72].
Исследования состава дикорастущей ежевики, обитающей в России и конкретно в Сибири, чрезвычайно ограничены как по числу изучаемых показателей, так и по числу дикорастущих форм и промышленных сортов.
Из работ отечественных исследователей следует, что состав дикорастущей ежевики существенно зависит от множества внешних факторов, включая географический.
Интенсивность кислого вкуса плодов и ягод предопределяется количественным и качественным составом кислот, а также соотношением свободных и связанных кислот.
По мнению большинства авторов в плодах ежевики содержатся преимущественно яблочная и лимонная кислоты, в значительно меньших количествах - винная и салициловая). Однако исследования Нижарадзе и соавторов [101], свидетельствуют о явном превалировании лимонной кислоты в соке из ежевики.
Формирование химического состава плодов ежевики под влиянием факторов внешней среды
В зависимости от зоны выращивания, от погодных условий и вегетационного периода химический состав ягод может значительно изменяться. Засуха в период формирования плодов приводит к уменьшению оводненности тканей и нарушению синтеза углеводов, сдвигает обмен в растительном организме в сторону снижения содержания углеводов и тех веществ, предшественниками которых они являются. А сухая жаркая погода в период созревания способствует увеличению количества Сахаров в плодах.
Считается что ежевика достаточно устойчива к засухе. Обусловлено это тем, что ее корни получают влагу из более глубоких слоев почвы. Наибольшая потребность в воде у растений - в начале созревания ягод [52,90,132,145].
Для произрастания ежевики необходима большая, чем для малины, сумма активных (выше + 10 С) температур, и как следствие, у нее более длительный вегетационный период. Но это не означает, что ежевику нельзя выращивать, если эта сумма меньше оптимальной. Можно использовать хорошо защищенные участки, положительную роль может играть экспозиция склона. Другой путь - подобрать сорта с ранним сроком созревания.
В типичных условиях, благоприятных для вегетации, с повышением сахаристости плодов возрастает их общая кислотность. Вызревающие в южных районах ягоды ежевики слаще, а в северных синтезируется больше кислот [14,31,39].
Высокие температуры и недостаток влаги отрицательно влияют на биосинтез аскорбиновой кислоты в плодах. В более прохладный сезон с достаточным количеством осадков и солнечных дней ее накапливается больше.
Кроме суммы осадков выпавших за вегетационный период, большое значение имеет характер распределения влаги в течение лета: для повышения С-витаминности плодов особо важно достаточное снабжение растений водой в период окончательного созревания. Для ежевики важна влажность не только почвы, но и воздуха, причем не только летом, но и зимой [53].
Влияние климатических условий на синтез полифенолов настолько существенное что, возможно изменение соотношения отдельных групп.
Ягоды ежевики почти всегда приобретают нормальную окраску ещё до полного созревания. Ежевику рекомендуется собирать в стадии, когда небольшое углубление в центре каждой костянки полностью заполняется. Нередко ягоды ежевики, выставленные на солнце после сбора, приобретают горький вкус и красноватую окраску.
Для употребления в свежем виде и для переработки ежевику собирают в стадии полной зрелости, когда ягоды ещё достаточно упругие. Листья заготавливают в течение всего лета, а корни только осенью [12,76].
Перспективность внедрения в культуру того или иного вида определяется его наследственностью, витаминная продуктивность в зоне внедрения зависит от общих климатических условий, а витаминность в конкретный сезон заготовки - от метеорологических условий вегетационного периода.
Новые технологии по хранению и переработке плодов и ягод должны разрабатываться на общих принципах экологизации, стабильного развития и повышения экономической эффективности.
Ягоды, оставаясь незаменимым источником витаминов, микроэлементов и других полезных веществ, повышают эффективность использования человеком других пищевых продуктов, продлевая его жизнь и улучшая его деятельность [10,28,47,76,83,84,113,114].
В промышленной переработке плодов и ягод большое внимание должно уделяться их качеству, биохимическому составу. Кроме того, очень важно расширять и многообразить сырьевую базу за счет интродукции новых видов растений, использования дикорастущих плодов и ягод и выведения новых сортов и гибридов.
Все большее внимание обращается на содержание в плодах и ягодах фенольных соединений, антоцианов, органических кислот, моносахаров, витаминов, пектинов, эфирных масел, тонизирующих соединений, которыми особенно богаты дикорастущие плоды и ягоды.
Математико-статистическая обработка результатов испытаний
Результаты экспериментальных исследований были подвергнуты математической обработке с использованием пакетов прикладных программ СОМИ, а также встроенных функций пакета компьютерных программ Microsoft Office.
Экспериментальные данные по изменению качества замороженной ежевики в процессе хранения обработаны методом дисперсионного анализа для выявления статистических влияний изучаемых факторов на результативный признак. В качестве влияющих факторов выбраны сроки хранения и содержание отдельных компонентов химического состава.
При дисперсионном факторном анализе рассматривалось как влияние каждого фактора на изменчивость изучаемого признака, так и взаимодействие этих факторов. При этом общая дисперсия была представлена в виде S2o = 52A + S2B + S2AB + S2e,r№ д2о - общая дисперсия; 82А - дисперсия, обусловленная влиянием фактора А; О2в - дисперсия, обусловленная влиянием фактора В; о2лв - дисперсия, обусловленная влиянием взаимодействия факторов А и В; 52е - дисперсия, обусловленная влиянием остальных неучтенных факторов Е.
Оценка значимости влияния отдельных факторов осуществляется по критерию Фишера. Для определения их относительной роли в общей изменчивости рассчитывалась доля влияния каждого фактора, их взаимодействия и влияния всех остальных неучтенных (случайных) факторов по методике Рокицкого П.Ф.
Кроме того, аналитический материал был подвергнут корреляционному и регрессионному анализу (программы ВМДП 1R и SAS) для оценки силы связи между исследуемыми факторами и зависимыми критериями, а также для установления формы этой связи, определения функции регрессии. Были определены коэффициенты множественной корреляции, коэффициент регрессии для каждой зависимой переменной, а также коэффициент детерминации, который отражал ту часть дисперсии, которая является общей для интересующего признака и изучаемых факторов.
Вид функции, описывающий зависимость отклика от входных параметров и коэффициенты уравнений находили по программе ВМДП 1R и методике Мисюк Н.С. и др., значимость каждого слагаемого оценивалась по критерию Стьюдента. При незначимых коэффициентах соответствующие параметры из уравнения исключались.
Важнейшей составляющей пищевой ценности ягод являются их сенсорные характеристики: внешний вид и цвет, вкус и запах, консистенция. Приоритетное значение имеет сенсорная оценка ягод ежевики.
В действующей технической документации, регламентирующей качество ягод, дается словесная характеристика этих показателей [179,202,203].
В исследовательских работах используются балловые шкалы, в которых каждый признак оценивается в пяти уровнях, часто устанавливают коэффициенты значимости (весомости) для повышения объективности оценки (Приложение 1).
При введении показателя весомости «2» для вкуса и запаха предельная сумма баллов составляет 20.
Из результатов оценки сенсорных показателей исследуемой ежевики следует (табл. 1), что отличный уровень качества имеют дикорастущая ежевика Алтайского края, урожая 2003 года - 18,7 баллов и культивируемые в Новосибирской области: Тайберри, получивший максимальное количество баллов - 19,4, Торнфри - 19,0, Агавам - 18,4. Дикорастущая ежевика Новосибирской области урожая 2004 года, набравшая минимальное количество баллов - 16,0, дикорастущая ежевика Алтайского края, урожая 2004 года и культивируемый сорт Торнлесс по сенсорным характеристикам соответствуют уровню «хороший».
Обеспеченность плодов ежевики минеральными веществами
Ежевика - обладает высокой пищевой ценностью и содержит в своем составе необходимые организму человека биологически активные вещества, но является скоропортящимся объектом и поэтому необходимо решить задачу сохраняемости максимального количества макро- и микронутриентов в её составе от периода заготовки до потребления.
Хранение ягод, как и других биологических объектов, является одним из этапов их жизни и характеризуется интенсивным течением физиологических процессов, что закономерно приводит к перезреванию, снижению качества, а затем и к полной порче ягод. Ведущую роль в этих процессах играет дыхание. Именно оно является основным регулирующим звеном в цепи окислительно-восстановительных реакций. Интенсивность дыхания обусловливается видовыми особенностями, степенью зрелости ягод и условиями хранения.
Одним из наиболее прогрессивных способов консервирования является замораживание с последующим холодильным хранением.
Так как, быстрое замораживание ягод и хранение при стабильно низкой температуре тормозит развитие микроорганизмов, приостанавливает интенсивность жизненных процессов, уменьшает потери влаги продуктом, сокращают естественную убыль и потери. Но тем не менее, изменяются органолептические показатели (табл. 8)
Как для свежей, так и для замороженной ежевики приоритетное значение имеет сенсорная оценка.
Балльную оценку органолептических показателей мороженой ежевики проводили через 3, 6 и 9 месяцев хранения. Для получения сопоставимых результатов дегустацию проводили при одной и той же температуре в центре ягод - 5С, по рекомендациям, предложенным Анисимовым В.Я.
Из таблицы 8 видно, что сенсорные показатели в процессе длительного хранения проявляют тенденцию к снижению, вследствие неизбежных изменений во внешнем виде, консистенции, вкусе. На поверхности ягод появляется иней, ягоды постепенно утрачивают упругость, вкус становится менее гармоничным.
Наиболее характерными изменениями при холодильном хранении замороженной ежевики являются испарение и перекристаллизация влаги, усиливающиеся при увеличении продолжительности хранения. Это неизбежно влечет за собой изменения наиболее лабильных компонентов, таких как сахара, пектиновые вещества, полифенолы (табл. 9-12).
Так как в процессе хранения одновременно изменяется не только содержание лабильных веществ, но и влага, то о динамике изменений рассуждали с учетом пересчета содержания Сахаров и пектиновых веществ на абсолютно сухое вещество.
Как показывают результаты (табл. 10) при хранении замороженной дикорастущей ежевики через 6 месяцев полностью гидролизуется сахароза.
Примечание: в числителе дроби колонки 3 указана сумма Сахаров, в знаменателе - редуцирующие сахара; в числителе дроби колонки 4 указана сумма пектиновых веществ, в знаменателе - растворимый пектин.
Потери Сахаров за этот промежуток хранения достигают 11,6-17,5 % от исходного количества.
У дикорастущей ежевики Алтайского края 2003 года урожая, отличавшейся высоким уровнем накопления Сахаров, их потери при 6-месячном хранении составили 2,5 % к исходному количеству. После хранения в течение 9 месяцев потери составили 4,6 %.
Дикорастущая ежевика, урожая 2004 года, при хранении в течение 9 месяцев утратила 14,1 - 22,4 % Сахаров, от содержавшихся на начало хранения.
Суммарное содержание пектиновых веществ при хранении замороженной дикорастущей ежевики постоянно снижалось, но доля растворимого пектина возрастала вплоть до 6 месяцев хранения. К этому сроку в дикорастущей замороженной ежевике урожая 2004 года утрачено 19,4 - 21 % пектиновых веществ от содержавшихся на начало хранения, а в ежевике урожая 2003 года - 10, 5 %.
Существенно уменьшилось количество пектиновых веществ при длительном хранении, в течение 9 месяцев, у дикорастущей замороженной ежевики урожая 2004 года, составив в среднем 55 % к начальному содержанию.
При хранении происходил гидролиз сахарозы, пектиновых веществ, что повлекло за собой изменение органолептических характеристик. Достаточно объективно оценить качество ежевики при замораживании и последующем хранении позволяет динамика Сахаров и антоцианов. Эти два показателя предопределяют вкус, внешний вид и цвет ягод, важнейшие сенсорные характеристики.
Некоторые особенности наблюдаются в динамике углеводов при хранении сортовой ежевики урожая 2004 года (табл. 11). Уже в первые 3 месяца хранения завершается гидролиз сахарозы.
