The purpose of research is to assess the chemical composition of pomace remaining in the process of pressing juice from the fruits of Japanese quince (Chaenomeles japonica (Thunb.) Lindl ex Spach., Rosaceae). The study of food raw materials was carried out in the Novosibirsk Region, where in 1981 an introduction population of a non-traditional culture was created. As a result, it was determined that pomace contains vitamin C (up to 154 mg%), carotenoids (up to 79.5 mg%), dietary fiber (10–14 %), total sugar (up to 6 %), macro- and microelements. It was established that pomace from whole fruits with seeds is superior in nutritional value to pomace from the pulp of fruits peeled from seeds. In fruits with seeds, the mass fraction of fat (10.6 %) is almost 10 times higher than in pomace without seeds (0.3 %). Chemical analysis of seeds of Siberian fruits Ch. japonica showed that they contain protein (30 %), iron (111 mg/kg), phosphorus (0.6 %), potassium (0. 8 %), zinc, copper, manganese (34 mg/kg), calcium and magnesium (0.2 % each); no toxic elements found. In this regard, food raw materials from fruits with chaenomeles seeds can serve as one of the components for enrichment of flour and sugar products with biologically active substances and nutritious fatty oils, and will also allow organizing a waste-free processing technology. In addition, the assessment of consumer qualities of frozen and dried preparations from the fruits of Ch. Japonica was conducted. Control over the sanitary and hygienic state of this food raw material showed that the level of toxic elements and pathogenic microorganisms does not exceed the limit of permissible sanitary standards. In this regard, food raw materials from frozen and dried fruits of Ch. japonica, where safety criteria are met, can be used for processing in the food industry.
Chaenomeles japonica, fruits, pomace, drying, freezing, consumer qualities
Введение. Успешное культивирование плодовых и декоративных растений в регионах с суровым климатом в настоящее время остается актуальной задачей. Низкорослый кустарник японская айва (Chaenomeles japonica (Thunb.) Lindl ex Spach., Maloideae, Rosaceae) высотой около 1 м, благодаря усилиям растениеводов и селекционеров способен в условиях Западной Сибири давать урожай, пригодный для пищевой промышленности [1–3]. Спелые плоды хеномелеса имеют кисловато-терпкий вкус и содержат полезные вещества, среди которых витамины (аскорбиновая и никотиновая кислоты, каротиноиды), органические кислоты, сахара, пектины и др., необходимые в технологии переработки [4–6].
Интродукционная коллекция Ch. japonica в Новосибирской области была заложена в 1981 г. Изучение ее плодов проходило с 2000 г., когда большинство растений (70 %) вступило в период плодоношения (рис. 1).
|
|
|
|
Рис. 1. Плодоношение Ch. japonica в Новосибирской области |
|
Среди культиваров этого вида было отмечено генетическое разнообразие по продуктивности и размерам плодов. Отборная форма, имеющая наиболее крупные плоды (массой до 49 г), отличалась урожайностью в 2 кг с куста. Остальные формы давали по 0,5–1,0 кг с куста, имели плоды массой 25–35 г [7, 8]. Для культивирования Ch. japonica и использования ее плодов в целях переработки необходимы знания о поражениях растений фитопатогенами и повреждениях насекомыми [9].
Сведения по биохимическому составу плодов Ch. japonica из Новосибирской области представлены в таблице 1. Плоды богаты витаминами и кислотами, отличаются высоким содержанием дубильных веществ.
Таблица 1
Биохимическая характеристика плодов японской айвы [7]
|
Показатель |
Min |
Max |
M (среднее) |
|
Витамин Р, мг/ 100 г |
850 |
910 |
880 |
|
Витамин С, мг/100 г |
49,7 |
141,3 |
95,5 |
|
Витамин В1, мг/100 г |
106 |
122 |
114 |
|
Витамин В2, мг/100 г |
87 |
330 |
208,5 |
|
Пектины, % |
2,0 |
2,5 |
2,3 |
|
Сумма сахаров, % |
2,5 |
4,5 |
3,5 |
|
Органические кислоты, % |
3,5 |
7,8 |
5,7 |
|
Дубильные вещества, % |
800 |
2500 |
1650 |
В рационе человека для полноценного питания должны быть продукты, содержащие биологически активные вещества. Благодаря ароматным плодам Ch. japonica получаются овощные нектары, в которых пюре из моркови и тыквы наделены общеукрепляющими и лечебно-профилактическими свойствами [3, 6]. В ассортименте экспериментальных продуктов из хеномелеса, производимых в Крыму, есть цукаты, джем, бальзамы и вина [5]. В Европе витаминные плоды добавляют при изготовлении мармелада, конфет, лимонада, йогуртов, мороженого, фруктового нектара и арома-экстрактов [10–12], применяя их как в свежем виде, так и переработанном.
В процессе отжима сока с высокой кислотностью (pH 2,6), который включен в производственную технологию [12], определенная часть полезных питательных веществ остается в выжимке и может использоваться в производстве различной продукции. Пищевое сырье, полученное из сушеных и замороженных плодов, позволяет свободнее регулировать сроки переработки.
Цель исследования – изучение химического состава выжимок, остающихся в процессе прессования сока.
Задачи: определение содержания витамина С, каротиноидов, общего сахара, золы, белка, жира, пищевых волокон, макро- и микроэлементов, а также изучение санитарно-гигиенических свойств мороженных и сушеных заготовок из плодов Ch. japonica.
Материал и методы. Материалом для исследования служили плоды Ch. japonica, собранные в коллекции Новосибирской зональной плодово-ягодной опытной станции им. И.В. Мичурина (пос. Агролес, Искитимский район, Новосибирская обл.). Свежеотжатую выжимку из целых плодов с семенами и выжимку из очищенных плодов без семян получали методом прессования. Для замораживания плоды выдерживали в морозильной камере при температуре -15…-18 °С. Сушка целых плодов хеномелеса проходила в инфракрасном сушильном шкафу с принудительной конвекцией при температуре 30…40 °С, затем плоды размалывали в многофункциональной мельнице-дробилке. Изучение биохимического состава и наличия патогенов в пищевом сырье из плодов Ch. japonica начато в 2002–2004 гг. в лаборатории Сибирского университета потребительской кооперации (Сиб УПК) на кафедре продовольственных товаров (согласно ГОСТам и общепринятым методикам) и дополнено в 2018–2020 гг. Содержание макро- и микроэлементов в пищевом сырье определяли атомно-адсорбционным методом после мокрого озоления исследуемых проб.
Результаты и их обсуждение. В результате данного исследования определено содержание витаминов, особенно аскорбиновой кислоты и каротиноидов, в продуктах переработки хеномелеса японского. При сравнении выжимок, полученных из плодов Ch. japonica, мы отмечаем (рис. 2, а), что в продукте из целых плодов максимальное содержание витамина С достигает 154 мг%, а в выжимке из мякоти, где удалены семенные камеры, содержится меньше витамина С (на 15 %) и каротиноидов (на 13,7 %).
|
|
|
Рис. 2. Максимальные показатели содержания витаминов (a) и других веществ (b)
в выжимках из целых плодов Ch. japonica с семенами и из мякоти без семян
Как показано на рисунке 2, b, обе выжимки, из целых плодов и из мякоти, обогащены пищевыми волокнами (13,9 и 10,3 % соответственно). Доли сахаров (6 %) и белка (около 3 %) практически одинаковые в обеих выжимках. Значительные различия отмечены по содержанию доли жира. В плодах Ch. japonica с семенами (10,6 %) массовая доля жира в 10 раз больше, чем в выжимке без семян (0,3 %). Можно сказать, что эти отходы от производства соков могут служить дополнительным источником биологически активных веществ и пищевых волокон для обогащения ими мучных и сахарных продуктов. Использование пищевого сырья из плодов Ch. japonica с семенами позволит насытить продукты переработки жирными маслами, поскольку эти питательные биокомпоненты (не содержащие горького амигдалина) обогащены витаминами F и E [5]. В плодах находится в среднем от 28 до 87 семян. Семена, извлеченные их сибирских плодов Ch. japonica, содержат много белка (30.%) и железа (111 мг/кг), имеют марганец (34 мг/кг), фосфор (0,6 %), калий (0,8 %), кальций и магний (по 0,2 %), цинк и медь. Токсичные элементы в семенах не найдены.
Анализ минеральных элементов, проведенный на соковых выжимках, показал, что в них присутствуют калий, цинк, фосфор, кальций, медь и марганец (рис. 3). В их составе отмечены следующие различия: макроэлементы (особенно калий – 1,37 %) превалируют в выжимках из целых плодов с семенами, а в мякоти без семян, наоборот, больше микроэлементов (на 14–17 %).
|
|
|
Рис. 3. Содержание макро- (a) и микроэлементов (b)
в выжимках из целых плодов и мякоти плодов Ch. japonica без семян
Что касается токсичных элементов, то содержание кадмия и свинца в выжимках не превышает допустимых санитарных норм, по мышьяку и ртути обнаружены только следы, что свидетельствует о безопасности продуктов переработки.
Важной задачей пищевой промышленности является контроль за качеством пищевого сырья. Опасны тяжелые металлы эндогенного происхождения, появляющиеся в плодах агрокультур, особенно посаженных около автомагистралей и химических производств. В таблице 2 показан результат анализа содержания токсичных элементов. В пищевом сырье из замороженных и сушеных плодов хеномелеса не обнаружено примесей свинца, кадмия, мышьяка; ртуть не превышает допустимых санитарных норм.
Таблица 2
Токсичные элементы и микробиологические показатели в замороженных
и сушеных плодах японской айвы в Новосибирской области
|
Показатель |
ГОСТ |
ПДК |
Плоды хеномелеса с семенами |
||
|
Свежезамороженные |
Сушеные |
||||
|
Токсичные элементы, мг/кг |
|||||
|
Свинец |
26932-86 |
0.4 |
Не обнаруж. |
Не обнаруж. |
|
|
Кадмий |
26933-86 |
0.03 |
Не обнаруж. |
Не обнаруж. |
|
|
Мышьяк |
31628-2012 |
0,2 |
Не обнаруж. |
Не обнаруж. |
|
|
Ртуть |
26927-86 |
0,02 |
0,002 |
0,002 |
|
|
Микробиологические показатели, КОЕ/г |
|||||
|
КМАФАнМ* |
10444.15-94 |
1·104 |
3·103 |
2·102 |
|
|
Кишечная палочка |
31747-2012 |
Отсут. |
Не обнаруж. |
Не обнаруж. |
|
|
Сальмонелла |
Р51448-99 |
5·104 |
Не обнаруж. |
2·102 |
|
|
Стафилококк |
31746-2012 |
Отсут. |
Не обнаруж. |
Не обнаруж. |
|
|
Клостридиум |
29185-2014 |
Отсут. |
Не обнаруж. |
Не обнаруж. |
|
|
Дрожжи |
10444.12-2013 |
1·102 |
Не обнаруж. |
Не обнаруж. |
|
|
Плесень |
10444.12-2013 |
1·102 |
6.5·101 |
Не обнаруж |
|
* КМАФАнМ – мезофильные аэробные и факультативно-анаэробные микроорганизмы.
Обязательный контроль осуществляется за санитарно-гигиеническим уровнем в производстве и условиями хранения продуктов питания. Пищевое сырье (после сушки и заморозки) было исследовано по микробиологическим смывам на наличие патогенных микроорганизмов. В них отсутствуют бактерии кишечной палочки (Escherichia coli), стафилококка (Staphylococcus sp.), клостридиума (Clostridium sp.) и дрожжевые грибы (класс Scharomyces). Сальмонеллы (Salmonella bongori, S. enterica) и плесневые грибы (классов Ascomycetes, Zygomycetes) не превышают предела допустимых санитарных норм, что соответствует ГОСТам, утвержденным в Российской Федерации.
Заключение. В результате исследований, проведенных в Новосибирской области, установлена высокая пищевая ценность выжимок из плодов Ch. japonica, что позволит организовать безотходную технологию переработки продуктов.
По содержанию витаминов, пищевых волокон, жирных масел выжимки из целых плодов превосходят выжимки из мякоти. В химическом составе выжимок из целых плодов и из мякоти без семян выявлены витамин С (154 и 131 мг%), каротиноиды (80 и 69 мг%), пищевые волокна (13,9 и 10,3 %), сахара (6,9 и 6,3 %), жирные масла (10,6 и 0,3 %).
Выжимки из целых плодов хеномелеса особенно богаты фосфором (0,18 %), калием (1,37 %) и медью (3,2 мг/кг). Растительное сырье, полученное из плодов с семенами хеномелеса, может служить одним из компонентов для обогащения биологически важными веществами некоторых пищевых продуктов, особенно мучных и сахарных. При этом выжимки из очищенных плодов более насыщены марганцем (5,8 мг/кг) и цинком (6,9 мг/кг).
Определение токсичных веществ (включая тяжелые металлы) и микробиологический анализ показали, что в пищевом сырье из замороженных и сушеных плодов Ch. japonica соблюдены требования к критериям безопасности, поэтому они могут использоваться для переработки в пищевой промышленности.
1. Kumpan V.N., Suhockaya S.G. Henomeles yaponskiy – novaya kul'tura v Zapadnoy Sibiri. Omsk: OmGAU, 2010. 119 s.
2. Kumpan V.N., Suhockaya S.G. Svoystva pochek, vliyayuschie na rost i razvitie henomelesa yaponskogo (Chaenomeles japonica) v usloviyah yuzhnoy lesostepi Omskoy oblasti // Vestnik KrasGAU. 2017. № 4. S. 24–29.
3. Perspektivnye formy henomelesa dlya ispol'zovaniya v funkcional'nom pitanii / V.N. Sorokopudov [i dr.] // Ovoschi Rossii. 2017. № 5. S. 80–83. DOI:https://doi.org/10.18619/2072-9146-2017-5-80-83.
4. Rumpunen K., Göransson E. Consumer preferences for Japanese quince (Chaenomeles japonica) products // Japanese quince In «Potential fruit crop for Northern Europe». Uppsala: Swedish University of Agricultural Sciences, 2003, pp. 177–180.
5. Kuklina A.G., Komar-Temnaya L.D., Fedulova Yu.A. Ocenka novyh otechestvennyh sortov henomelesa // Byulleten' Glavnogo botanicheskogo sada. 2020. № 1 (206). S. 46–56. DOI:https://doi.org/10.25791/BBGRAN.01.2020.1037.
6. Fedulova Yu.A., Kuklina A.G., Verzilin A.V. The biodiversity of production traits as the basis for selection of Chaenomeles Lindl. in Tambov region // IOP Conference Series: Earth and Environmental Sciences. 2021. Vol. 845 (1), Article 012005. DOIhttps://doi.org/10.1088/1755-1315/845/1/012005.
7. Capanova I.E., Koval' V.Yu., Sorokopudov V.N. Ayva yaponskaya – produkt povyshennoy biologicheskoy cennosti // Pischevye biotehnologii: problemy i perspektivy v XXI veke: tez. I Mezhdunar. simp. (Vladivostok, 13–16 sentyabrya 2000 g.). Vladivostok, 2000. S. 310–314.
8. Sorokopudov V.N., Sorokopudova O.A., Koval' V.Yu. Perspektivy selekcii henomelesa v Sibiri // Osnovnye napravleniya i metody selekcii semechkovyh kul'tur: mat-ly Mezhdunar. nauch.-metod. konf. (Orel, 31 iyulya – 3 avgusta 2001 g.). Orel, 2001. S. 96–97.
9. Kashtanova O.A., Kuklina A.G., Fedulova Yu.A. Vidovoe raznoobrazie bolezney i vrediteley yaponskoy ayvy // Zaschita i karantin rasteniy. 2021. № 8. S. 31–33. DOI:https://doi.org/10.47528/1026-8634_2021_8_31.
10. Komar-Temnaya L.D., Grebennikova O.A. Himiko-tehnologicheskaya ocenka produktov pererabotki plodovogo syr'ya s dobavleniem henomelesa // Byulleten' Gosudarstvennogo Nikitskogo botanicheskogo sada. 2019. 131. S. 95–102. DOI:https://doi.org/10.25684/NBG. boolt.131.2019.13.
11. Seglina D., Krasnova I., Heidemane G., Rui-sa S. Influence of Drying Technology on the Quality of Dried Candied Chaenomeles japonica During Storage // Latvian Journal of Agronomy. 2009. 12, pp. 113–118.
12. Ros J.M., Laencina J., Hellin P.A., Jordan M.J., Vila R., Rumpen K. Characterization of juice in fruits of different Chaenomeles species // Food Science and Technology. 2004. 37 (3), pp. 301–307. DOIhttps://doi.org/10.1016/j.lwt.2003.09.005.
