Груша как источник биологически активных веществ для продуктов функционального назначения

Актуальность и цель исследований. В последние десятилетия в связи с изменением окружающей среды по техногенным и антропогенным причинам: загрязнение воздуха, воды и почв промышленными выбросами, радиоактивными изотопами, тяжелыми металлами, пестицидами, оказывающих влияние на накопление в организме человека свободных радикалов кислорода, вызывающих развитие многих заболеваний, в том числе сердечно — сосудистых и онкологических, ученые исследователи работают над созданием продуктов питания обогащенных антиоксидантами способными нейтрализовать действие свободных радикалов [2,3,5,6].

Значительная роль в этом отводится продуктам растительного происхождения богатых антиокислительным комплексом таких растений, как плодовые, ягодные, субтропические, цитрусовые, травянистые лекарственные. Биологически активные вещества, входящие в состав плодов и ягод, способны выводить из организма тяжелые металлы, радионуклиды, нейтрализовать их негативное действие [4].

В связи с этим научные исследования в настоящее время направлены не только на улучшение структуры питания, но и на изучение функциональной специфики продуктов, полученных применительно к региональным условиям. В регионах ставятся задачи обеспечения населения продуктами функционального назначения, вовлечения местных сырьевых ресурсов растительного происхождения, создания малоотходных и безотходных технологий, поиска дешевых сырьевых источников, а также, создания экологически чистых продуктов. Для этого необходимы знания содержания химических веществ в плодах различных культурных и дикорастущих растений, которые позволят провести моделирование новых видов консервной продукции функционального, профилактического назначения сбалансированных по содержанию макро и микронутриентов и парафармацевтиков [7].

Среди плодовых культур большое количество антиоксидантов находится в плодах груши. Однако, исследований по разработке технологии создания функциональных продуктов питания с использованием плодов груши пока недостаточно.

В связи с этим целью работы являлось изучение химического состава плодов груши осенних и зимних сортов для создания на их основе функциональных продуктов питания.

Объекты и методы исследований. Экспериментальные исследования по изучению физико-химических показателей сырья проводились в 2012 и 2013 гг. в Северо-Кавказском НИИ садоводства и виноградарства и на кафедре технологии хранения и переработки КубГАУ по общепринятым методикам.

Исследованы биохимические характеристики плодов груши у сортов Люберская, Бере Клержо, Киффер, Кюре, Конференция, Аббат Фетель [1].

Сроки съёмной зрелости плодов у сортов Люберская и Бере Клержо — конец августа — начало сентября; Киффер, Кюре, Конференция, Аббат Фетель — конец сентября — начало октября.

Исследования проводились у плодов в стадии съёмной зрелости и через 90 дней после хранения в холодильнике при температуре +2- +4⁰С при относительной влажности воздуха 85−88%.

Обсуждение результатов. Результаты анализов химического состава плодов груши разных сортов в стадии съёмной зрелости представлены в таблице 1.

Таблица 1 — Биохимические показатели плодов груши в период съемной зрелости, среднее за 2 года.

Установлено, что количество химических веществ в плодах груши связано с сортовыми особенностями и сроками съёмной зрелости плодов. Массовая доля сухих растворимых веществ в мякоти плодов варьирует от 15,2 до 15,7% у сортов ранних сроков созревания Люберская и Бере Клержо, и значительно выше, 17,1−17,8% у сортов, созревающих позже: Конференция, Аббат Фетель, Киффер, Кюре. Такая же закономерность свойственна сортам в накоплении общего и редуцирующих сахаров, величина которых была 8,7−10,8% и 6,8−8,1%. К моменту съёмной зрелости наибольшую кислотность 0,32−0,34% имели плоды сортов Киффер, Люберская, Бере Клержо, а несколько ниже 0,25−0,29% - Аббат Фетель, Кюре, Конференция. Это определило и более высокий сахаро-кислотный индекс у последних трёх сортов, а у сорта Аббат Фетель — 43,2. Содержание витаминов в плодах также зависит от сорта и варьирует по витамину С от 5,6 мг/100 г у сорта Люберская до 9,2 мг/100 г у Киффера, по витамину Р от 25,1 мг/100 г у сорта Люберская до 34,9 мг/100 г у Аббат Фетель.

По содержанию пектиновых веществ больших различий между большинством сортов нет, варьирование от 0,95 до 1,09%. Однако, в плодах сорта Кюре в момент съёмной зрелости их количество было больше, чем у других сортов на 10−26%.

После съёма плодов во время хранения в естественных условиях при пониженной температуре в холодильнике биохимические процессы в плодах продолжаются, происходят изменения биохимических показателей. Эти изменения могут зависеть от условий хранения, структуры мякоти плодов, соотношения химических веществ в плодах, от генотипических свойств сортов и других факторов.

Результаты наших исследований по содержанию химических веществ в плодах через 90 дней хранения после съема представлены в таблице 2.

Массовая доля сухих растворимых веществ в плодах разных сортов сохранилась от 13,1% у сорта Люберская до 17,0% у сорта Аббат Фетель. У всех сортов снизилось количество общего сахара с 8,7−10,8% до 8,1−10,2% и редуцирующих сахаров с 6,8−8,1% до 6,0−7,4%. Содержание титруемых кислот изменилось незначительно, хорошо сохранились витамины С и Р и пектиновые вещества.

Таблица 2 — Биохимические показатели плодов груши после 90 дней хранения, среднее за 2 года.

Потери химических веществ плодах во время хранения связаны с более активными процессами дыхания и зависят от сортовых особенностей. При анализе потерь химических веществ во время хранения в абсолютных единицах наблюдаются различия в разрезе сортов, представленные в таблице 3.

Так, если потеря сухих растворимых веществ составила у сортов Аббат Фетель — 2,9%, Конференция — 4,6%, Бере Клержо — 5,7%, то этот показатель у Кюре был 11,1%, Киффер — 12,4%, Люберская — 13,8%. У этих же сортов соответственно наблюдались наибольшие потери общих и редуцирующих сахаров. Они составили у Кюре 11,1 и 17,1%, у Киффера — 11,3 и 22,1%. Наименьшие потери отмечены у сортов Конференция 6,7 и 4,2% и Аббат Фетель — 5,6 и 8,6%.

Таблица 3 — Потери химических веществ в плодах груши в период хранения, среднее за 2 года, %.

По витамину С наименьшие потери 2,2% и 2,5% наблюдались у сортов Аббат Фетель и Конференция, а наибольшие у Киффера — 13,0%. У сортов Бере Клержо, Люберская, Кюре они составили 6,3−8,8%. Варьирование потерь витамина Р в плодах всех сортов было от наименьшего сорта Киффер — 7,8, до максимального 25,5% у Бере Клержо.

Одним из важнейших биологически активных веществ в плодах груши является пектин. Результаты анализов плодов, проведенных в стадии их съемной зрелости и через 90 дней после хранения на содержание и фракционный состав пектина, приведены в таблице 4.

Содержание пектиновых веществ у груш колеблется в пределах 1,0%. Самое низкое содержание наблюдается в плодах сорта Люберская — 0,95%, отличающихся ранним сроком созревания. Самое высокое значение данного показателя имеют плоды сорта Кюре позднего срока созревания — 1,2%. Значения показателей других сортов очень близки.

Все исследуемые сорта груш в стадии съемной зрелости имеют преобладание нерастворимого пектина над растворимым. Это соотношение колеблется в пределах 54,6−64,2%, а количество растворимого пектина 35,8−45,4% (Таблица 5).

Таблица 4 — Содержание пектиновых веществ в плодах груши, среднее за два года, %.

Таблица 5 — Содержание растворимого пектина и протопектина от суммы пектиновых веществ в плодах груши в динамике, среднее за 2 года, %.

После хранения соотношение фракционных составляющих меняется. Если по сумме пектиновых веществ особых изменений не наблюдалось, то содержание растворимого пектина значительно увеличилось, а количество протопектина уменьшилось. В полученном соотношении количество растворимого пектина по сортам составило 66,7−76,9% от суммы пектиновых веществ, а содержание протопектина — 23,1−33,3%. Возможно такое распределение фракционного состава связано с изменением структуры мякоти груш, которая в процессе хранения сильно изменяется за счет снижения количества склероид. груша пектин витамин биохимический Плоды груши используют в различных видах переработки. Из них готовят соки, компоты, повидло, пастилу, мармелад, сухофрукты, сидр, вино. При получении соков остаются выжимки, которые чаще не используют в дальнейшей переработке. Однако, в них содержится много сухих веществ, обогащенных таким антиоксидантом, как пектин, который при современной технологии безотходного производства сырья может быть использован при получении функциональных продуктов питания.

В процессе исследований нами были выделены из плодов при их съемной зрелости сок и выжимки. Сок использовали для разработки грушевого напитка функционального назначения, а выжимки анализировали по содержанию пектиновых веществ. Выход выжимок и фракционный состав пектиновых веществ в них представлен в таблице 6.

Таблица 6 — Выход выжимок и содержание пектина в них у различных сортов груши, %.

Исследования показали, что при переработке, помимо сока, в плодах количество которого может варьировать у сортов груши от 56,2% до 75,4%, выход выжимок может составлять от 21,8% до 39,2%.

Установлено, что в сырых выжимках количество остаточного пектина составляет в разрезе сортов от 1,98 до 2,30%. В форме растворимого оно варьирует от 0,19 до 0,28%, а в форме протопектина от 1,72 до 2,11%, что свидетельствует о промышленной значимости грушевых выжимок. Выделенные выжимки можно высушивать до постоянной массы, измельчать их до муки, сохранять и в дальнейшем использовать в качестве добавок для обогащения продуктов питания пектиновыми веществами.

Изучение нами фракционного состава высушенных выжимок показало, что масса сухого вещества в них, в зависимости от сорта груш, может составлять от 30,8 до 38,2% (таблица 7).

Таблица 7 — Фракционный состав пектиновых веществ в выжимках исследуемых сортов груш, %.

В абсолютно сухой массе выжимок пектиновые вещества занимают от 5,63 до 7,15% основную долю в котором составляет протопектин — от 5,06 до 6,56%. Анализ соотношения растворимого и нерастворимого пектина от суммарного их содержания в сухой массе показывает, что в разрезе сортов показатель протопектина составляет от наименьшего у сорта Люберская 86,9% до максимального у Конференции 91,7%.

Приведенные выше результаты исследований позволили рассчитать выход пектиновых веществ из выжимок одной тонны свежих плодов груши разных сортов, представленных на рисунке 1.

Рисунок 1 — Содержание пектина в выжимках одной тонны плодов у различных сортов груши При сухой массе выжимок в плодах от 30,8 до 38,2%, выход чистого пектина из выжимок, полученных из одной тонны свежих плодов груши, варьировал в зависимости от сорта от 4,8 до 7,8 кг/т. Наибольший выход отмечен у сорта Люберская.

Учитывая, что урожайность груши зависит от многих факторов, в первую очередь от климатических условий и агротехники и составляет, в среднем, от 10 до 20 т/га, то с одного гектара промышленного сада можно получить из выжимок разных сортов при урожайности груши 10 т/га — от 48 до 78 кг, а при урожайности 20 т/га от 96 до 156 кг чистого пектина.

Таким образом, плоды всех исследованных сортов груш, выращиваемых в Прикубанской зоне садоводства Краснодарского края, имеют высокое содержание химических веществ и антиоксидантов, выдерживают длительное хранение и могут быть использованы для разработки продуктов питания функционального назначения.

При использовании безотходных технологий при переработке выжимок из тонны плодов различных сортов груши возможно дополнительное получение до 4,8…7,8 кг чистого пектина.

• 1. Атлас лучших сортов плодовых и ягодных культур Краснодарского края [Текст]. — Т. З. — Краснодар: ГНУ СКЗНИИСиВ Россельхозакадемии, 2011. — 203 c.
• 2. Вигоров, Л. И. Сад лечебных культур [Текст] / Л. И. Вигоров. — Свердловск, 1976.
• 3. Гудковский, В. А. Антиокислительный комплекс плодов и ягод и его роль в защите живых систем (человек, растение, плод) от окислительного стресса и заболеваний [Текст] / В. А. Гудковский // Основные пути и перспективы научных исследований ВНИИС им. Мичурина (1931;2001 гг.). — Т. 1. — Тамбов, 2001. — С. 76−86.
• 4. Донченко, Л. В. Технология функциональных продуктов питания: Учебное пособие [Текст] / Л. В. Донченко, Л. Я. Родионова, Н. В. Сокол [и др.]. — Краснодар: КубГАУ, 2009. — 199 c.
• 5. Куминов, Е. П. Нетрадиционные садовые культуры: прошлое, настоящее, будущее [Текст] / Е. П. Куминов, Т. В. Жидехина, А. В. Анциферов // Научные основы эффективного садоводства: Тр. ВНИИС имени И. В. Мичурина. — Воронеж, 2006. — С. 379−394.
• 6. Максимова, И.Н. Производственно-биологическое изучение груши [Текст] / И. Н. Максимова, Е. В. Соколова. // Садоводство, виноградарство, виноделие Молдавии. — 1977. — Т. 32. — № 10. — С. 17−19.
• 7. Причко, Т. Г. Новые виды консервной продукции функционального назначения из плодово-ягодного сырья [Текст] / Т. Г. Причко, Л. Д. Чалая, М. В. Карпушина [и др.] // Матер. Междунар. науч.-практ. конф., 7−10 сентября 2010 г. «Высокоточные технологии производства, хранения и переработки плодов и ягод». — Краснодар: ГНУ Северо-Кавказский зональный НИИ садоводства и виноградарства, 2010. — С. 373−378.