Как показали исследования, выход сока из плодов аронии довольно высокий - из 1 ц сырья можно получить 65-75 л. Однако шрот, получаемый при отжиме сока, плохо измельчается, и при использовании его в производстве гранулированного киселя (осуществление политики безотходного производства) консистенция продукта получается грубодисперсной. Частички мезги имеют размеры 0,5-1 мм, это приемлемо к продуктам, предназначенным для обычного питания, но не рекомендуется для диетического. Поэтому нами была исследована возможность применения гидролиза мезги аронии пектолитическим ферментом, который привел бы к желаемой консистенции готового продукта.
Теоретические основы применения пектолитических ферментов разработали Картес и Мелитц в 1930 г., значительно расширили эти исследования Эндо и Пильник. Чарлей в 1932 г. впервые применил такие ферменты при переработке ягод, проводя переработку при комнатной температуре. Валькер указал на возможность комбинированной обработки мезги ферментами при более высокой температуре, а Кох развил этот метод на важнейших этапах технологического процесса.
Ферментативную обработку мезги аронии проводили комплексом ферментов, сочетая действие цитолитических ферментов с амилолитическими, протеолитическими, пектолитическими и другими. При такой обработке многие вещества, связанные со структурными элементами клеток, и нерастворимые высокомолекулярные полимеры углеводной и белковой природы переходят в растворимое состояние.
Для интенсификации процесса ферментации необходимо определить оптимальные параметры его протекания: рН среды; температурный режим; состав комплекса ферментных препаратов; продолжительность гидролиза.
Оптимальный температурный режим и рН среды при проведении ферментативного гидролиза подбирали, исходя из оптимальных условий действия используемого ферментного препарата. В данном случае ферментация проводилась при 50 0С и рН, равном 4,8-5,0, доза фермента составила 0,005 % от массы ферментируемого продукта. Время ферментации устанавливали по максимальному выходу сухих веществ, оно составило 4 часа. Максимальный выход сухих веществ наблюдался по истечении 2,5 часов. Результаты исследований химического состава плодов аронии представлены в таблице 1.
Таблица 1. Химический состав плодов аронии черноплодной до и после ферментации
|
Показатели |
Содержание, % |
|
|
до ферментации |
после ферментации |
|
|
Массовая доля сухих веществ |
19,5±0,5 |
19,5±0,5 |
|
Массовая доля азотистых веществ |
1,6±0,1 |
1,6±0,1 |
|
Массовая доля клетчатки |
1,9±0,1 |
1,0±0,1 |
|
Массовая доля пектиновых веществ |
1,10±0,05 |
0,30±0,05 |
|
Массовая доля дубильных веществ |
0,90±0,03 |
0,40±0,03 |
|
Массовая доля сахаров |
11,5±0,5 |
12,5±0,5 |
|
Массовая доля органических кислот (в пересчете на яблочную) |
1,3±0,1 |
2,5±0,1 |
|
Массовая доля золы |
1,2±0,06 |
1,2±0,06 |
Как показали исследования, в созревших плодах черноплодной рябины урожая 2012 года содержание сухих веществ составило 19,5 %. При этом плоды рябины в пересчете на сырое вещество содержат 16,75 % растворимых веществ. В эту группу входят сахара, азотистые вещества (белок), минеральные вещества, органические кислоты, пектиновые и дубильные вещества. Наибольший удельный вес среди растворимых органических веществ имеют сахара - 11,5 %.
Вкусовые достоинства любой культуры, как известно, определяются не только степенью сладости преобладающего сахара, но и сахарокислотным коэффициентом (числовое отношение процентного содержания сахара к процентному содержанию кислоты). В плодах черноплодной рябины данный показатель достаточно высок уже в начале созревания и постепенно увеличивается к моменту их полной потребительской зрелости [3]. Для аронии черноплодной, произрастающей в Кемеровской области, урожая 2012 года сахарокислотный коэффициент составил приблизительно 8,1 %.
Промышленная культура черноплодной рябины (аронии) - Aronia melanocarpa Elliot имеет почти шестидесятилетнюю историю. За это время порода заняла достойное место в садах Западной Сибири, Урала, Дальнего Востока и европейской части России. Быстрому продвижению черноплодной рябины в производство способствовали ее положительные хозяйственно-биологические свойства - скороплодность, высокая урожайность, регулярное плодоношение, высокое качество плодов, не требовательность к условиям произрастания, устойчивость к вредителям и болезням, хорошая транспортабельность плодов, возможность долговременного сохранения плодов в свежем виде, морозостойкость и т. д.
Одним из первых российских ученых, оценивших аронию черноплодную как плодовую культуру, был И.В. Мичурин. Первые общие сведения о биохимическом составе плодов черноплодной рябины опубликованы в работах А.А. Кулика, Е.П. Франчука, Ф.В. Церевитинова, А.А. Колесника, В.В. Аристовского и др.
Как уже говорилось ранее, черноплодная рябина (арония) представляет первоклассный материал для получения ряда продуктов питания высокого качества, является ценным сырьем для предприятий пищевой и медицинской промышленности. Плоды ее содержат пектины, микро- и макроэлементы, витамины, а также многие другие биологически активные вещества, оказывающие целебное воздействие на организм человека [1, 3, 8].
В зависимости от климатических, почвенных и погодных условий района выращивания в период вегетации состав плодов аронии значительно изменяется [3, 4]. В связи с этим является целесообразным изучение пищевой и витаминной ценности аронии черноплодной, произрастающей в Кемеровской области.
Исследования химического и витаминного состава свежих плодов аронии и продуктов ее ферментативного гидролиза проводили в сентябре-октябре 2012 года.
Вкус плодов во многом зависит от наличия и соотношения в составе дубильных, пектиновых веществ и клетчатки. Значительное содержание дубильных веществ придает кисло-сладким плодам терпкий и вяжущий вкус. В плодах черноплодной рябины количество дубильных веществ составило 0,9 %. Содержание пектиновых веществ в исследуемой партии аронии - 1,1 %, клетчатки - 1,9 %. Минеральных, или зольных, веществ в плодах черноплодной рябины содержится 1,2 %, что в 1,4-2 раза больше, чем в распространенных сортах смородины, малины, крыжовника [3].
Исследования показали, что содержание клетчатки в плодах аронии, подвергшихся ферментации, снизилось в 2 раза, пектиновых веществ - в 4 раза, дубильных - в 2,5 раза. Содержание сахаров увеличилось на 8,7 % и составило 12,5 %, содержание органических кислот увеличилось в 2 раза. Это объясняется действием пектолитических ферментов, которые расщепляют пектиновые, дубильные и красящие вещества, а также клетчатку до сахаров и органических кислот.
Содержание азотистых и зольных веществ в ферментированном препарате не изменилось и составило 1,6 % и 1,2 % соответственно.
Как показывают литературные данные [1, 3, 4, 6] и результаты собственных исследований, арония черноплодная богата минеральными веществами. Минеральные вещества с физиологической точки зрения являются важными составными частями плодов и ягод. Они связаны с ферментной системой клетки и обеспечивают осмотическое давление в тканях живого организма. Соли органических кислот характеризуются щелочной реакцией. Они нейтрализуют кислые продукты, образующиеся в организме в результате обмена веществ, и этим содействуют поддержанию активной реакции тканей и жидкостей [5, 7].
Результаты исследований минерального состава плодов черноплодной рябины до и после ферментативного гидролиза представлены в таблице 2.
Таблица 2. Минеральный состав плодов рябины черноплодной до ферментативного гидролиза и после
|
Показатели |
Содержание, мг% |
|
|
до ферментации |
после ферментации |
|
|
Кальций Фосфор Калий Натрий Магний Железо Цинк Молибден Медь |
70,50±0,40 13,00±0,08 60,00±0,08 6,10±0,20 0,10±0,05 2,80±0,04 0,28±0,01 0,018±0,001 0,20±0,02 |
70,00±0,40 13,00±0,08 58,00±0,08 5,90±0,20 0,10±0,05 2,50±0,04 0,20±0,01 0,018±0,001 0,15±0,02 |
Как показали исследования, одним из основных зольных элементов, входящих в состав аронии, является кальций - 70,5 мг %. Он составляет основу костной ткани организма человека, активизирует деятельность ряда важных ферментов и гормонов, участвует в поддержании ионного равновесия в организме, влияет на процессы, происходящие в нервно-мышечной и сердечно-сосудистой системах, участвует в процессах возбудимости нервной ткани, сократимости мышц и свертывании крови, уменьшает проницаемость сосудов, является составной частью ядра, мембранных клеток, клеточных тканей.
Следующим по величине содержания является калий - 60,0 мг%. Роль этого элемента состоит в регулировании деятельности ферментов, в обменных процессах, протекающих в нашем организме. Недостаток калия сказывается на различных системах организма, а также на обмене веществ.
Содержание фосфора в черноплодной рябине составляет 13,0 мг%. Это важнейший элемент, входящий в состав белков, нуклеиновых кислот, костной ткани. Соединения фосфора принимают участие в обмене энергией. С их превращениями связаны мышечная и умственная деятельность, жизнеобеспечение организма.
Натрия в аронии содержится 6,1 мг %. Соединения натрия регулируют в организме человека внутриклеточный и межтканевый обмен веществ, кислотно-щелочное равновесие, осмотическое давление в клетках, тканях, лимфе и крови, участвуют в водном обмене, способствуют накоплению жидкости в организме, активируют пищеварительные ферменты, участвуют в передаче нервных импульсов.
Важную роль в жизнедеятельности человека играет железо. В аронии его содержится 2,8 мг %. Железо входит в состав гемоглобина и участвует в дыхательной функции организма.
Остальные микроэлементы представлены в черноплодной рябине в незначительном количестве: магний - 0,1; цинк - 0,28; молибден - 0,018; медь - 0,2 мг %.
Исследования показали, что содержание фосфора, магния и молибдена не изменилось, содержание же остальных рассматриваемых элементов снизилось на 1-5 %.
Витамины относятся к группе незаменимых нутриентов органической природы, разнообразного строения, которые необходимы для обмена веществ в организме человека. Витамины должны постоянно поступать с пищей, так как не синтезируются в организме человека и лишь немного депонируются в тканях. Дефицит какого-либо витамина субъективно вначале не ощутим. Возникшие нарушения обмена веществ сначала не проявляются во внешних признаках. Однако постепенно развивающиеся гиповитаминозы в дальнейшем могут привести к необратимым патологическим состояниям - авитаминозам, следствие которых - снижение устойчивости организма к действию повреждающих факторов [6]. Поэтому так важно изучение витаминного состава создаваемых продуктов и компонентов, входящих в их состав. Содержание витаминов в плодах аронии до и после ферментации представлено в таблице 3.
Таблица 3. Содержание витаминов в плодах аронии до и после ферментации
|
Показатели |
Содержание, мг% |
|
|
до ферментации |
после ферментации |
|
|
Витамины: аскорбиновая кислота (С) тиамин (В1) рибофлавин (В2) фолацин (В9) токоферол (Е) ниацин (РР) филлохинон (К1) Витаминоподобные соединения: β-каротин биофловоноиды |
29,8±0,5 0,04±0,001 0,02±0,001 0,06±0,001 1,40±0,05 0,70±0,01 0,70±0,02
1,90±0,01 2900±50 |
20,5±0,5 0,04±0,001 0,02±0,001 0,04±0,001 1,40±0,05 0,70±0,01 0,70±0,02
1,90±0,01 2800±50 |
Если пищевая ценность плодов черноплодной рябины определяется наличием большого количества сахаров и органических кислот, то присутствие в них целого набора витаминов дает основание причислить эту культуру к лекарственным растениям [3].
Как видно из таблицы 3, плоды черноплодной рябины, главным образом, являются источником биофлавоноидов - 2900 мг %, обладающих способностью повышать прочность стенок капилляров, благодаря чему уменьшают их проницаемость. Потребление 200 г плодов аронии ежедневно может удовлетворить суточную потребность организма взрослого человека в витамине Р.
Аскорбиновой кислоты в плодах аронии содержится относительно немного - 29,8 мг %.
Содержание остальных витаминов и витаминоподобных веществ незначительно и составляет: тиамина - 0,04; рибофлавина - 0,02; фолацина - 0,06; токоферола - 1,4; ниацина - 0,7; фоллихинона - 0,7; β-каротина - 1,9 мг %.
Изучение витаминного состава плодов аронии, подвергшихся ферментативному гидролизу, показало, что он практически остался неизменным. Снизилось только содержание витамина С на 9,3 мг %. Этот факт можно объяснить термонестабильностью аскорбиновой кислоты, поскольку ферментативный гидролиз проводился при температуре 50 0С в течение 4 часов, что и могло вызвать ее разрушение.
Использование плодов черноплодной рябины в производстве быстрорастворимых гранулированных киселей позволит получить продукт, богатый витаминами и минеральными веществами, а высокое содержание сахаров, органических кислот, клетчатки, дубильных и пектиновых веществ повысит пищевую ценность напитка.
Рецензенты:
Киселева Т.Ф., д.т.н., профессор, декан Технологического факультета ФГБОУ ВПО Кемеровского технологического института пищевой промышленности, г. Кемерово.
Помозова В.А., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Технология бродильных производств и консервирования» ФГБОУ ВПО Кемеровского технологического института пищевой промышленности, г. Кемерово.
Библиографическая ссылка
Попов А.М., Доня Д.В., Миллер Е.С., Петушкова Е.Е., Якимчук К.С. ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССОВ И ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ БЫСТРОРАСТВОРИМЫХ ГРАНУЛИРОВАННЫХ КИСЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ АРОНИИ // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 3. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=13103 (дата обращения: 23.04.2024).