В настоящее время необходимость и целесообразность промышленной переработки местных сырьевых ресурсов у специалистов пищевой промышленности всего мира не вызывают сомнений. Задача состоит в том, как это практически осуществить с наименьшими затратами. Рациональное использование продуктов переработки плодово-ягодного сырья является не менее актуальной и значимой проблемой, чем промышленная переработка. К сожалению, ей уделяется, в том числе переработчиками, потребителями и инвесторами, недостаточное внимание [5].
Уральский регион относится к числу районов перспективных с точки зрения произрастания многих видов растений. Здесь в большом количестве сосредоточены ягодники брусники, клюквы, малины и многое другое. Земельный фонд Свердловской области (СО) на 01.01.2015 г. составляет 16 млн 850 тыс. гектаров, в том числе земли сельскохозяйственного назначения – 9 млн 71 тыс. гектаров (21,1 %). В СО работают 1944 крестьянских (фермерских) хозяйства, за ними закреплено 120,8 тыс. гектаров. В среднем на хозяйство приходится 66,9 гектара земель. Для садоводства предоставлено 450,9 тыс. земельных участков на площади 37,0 тыс. гектаров, из них 57 % находятся в собственности граждан, 201,4 тыс. домохозяйств на площади 13,5 тыс. гектаров выращивают картофель и овощи [5].
При переходе к рынку изменились экономические взаимоотношения сельскохозяйственных товаропроизводителей и предприятий перерабатывающей промышленности, резко снизилась роль стандартов, система контроля качества, нормативная база и оценочные показатели.
В сложившихся условиях в системе мер по стабилизации агропромышленного комплекса необходимы кардинальные меры, обеспечивающие изменение условий и механизмов формирования и функционирования рынка плодов и ягод страны и ее отдельных регионов, учитывающие их специфические природные и социально-экономические условия [7].
Эти проблемы актуальны и для СО, которая в пореформенный период значительно снизила объемы производства и реализации плодов и ягод, уступив свое место в ходе конкурентной борьбы на рынке плодов и ягод другим регионам и странам ближнего и дальнего зарубежья. Тем более что в СО основные площади плодово-ягодных насаждений сосредоточены в хозяйствах населения, которые и обуславливают основной валовой сбор продукции.
Общая площадь плодово-ягодных насаждений в СО в хозяйствах всех категорий в 2015 г. составила 15,5 тыс. га, из которых 63,4 % занимают семечковые культуры, 23,8 % – косточковые и 12,8 % – ягодники. За последние 10 лет площади сократились почти на 15 %. Средняя урожайность плодов и ягод в области в хозяйствах населения в среднем составляет 3,36 т/га, что почти в 3 раза превышает данный показатель в сельскохозяйственных организациях, где средняя урожайность лишь 1,37 т/га [5].
При анализе динамики распределения площадей плодово-ягодных культур по категориям хозяйств СО фиксируется обратно-противоположная направленность изменений в сельскохозяйственных организациях и личных подсобных хозяйствах населения (рис. 1) [6].
Рис. 1. Динамика площадей плодово-ягодных насаждений в Свердловской области по категориям хозяйств [6, 7]
Таким образом, на территории Уральского региона и СО в том числе произрастает большое количество различных видов культивируемых и дикорастущих плодов, ягод и лекарственного растительного сырья, которые подлежат промышленному сбору и заготовке. Ниже приведены краткие сведения о фитосырье, исследования которого будут проводиться в данной работе.
Анализ публикаций, касающихся комплекса проблем увеличения объемов производства продовольствия и повышения его качества, показывает, что мировой прогресс в этом направлении затрагивает широкий круг вопросов, связанных с организацией рационального природопользования, освоением нетрадиционных источников сырья, выпуском новых форм пищевых продуктов, повышением социально-экономической эффективности их производства, рационализацией структуры питания населения и др. [7].
Вместе с тем из опыта зарубежных стран с высоко развитой индустрией производства продовольственного сырья и пищевых продуктов видно, что не только в условиях недостатка продуктов питания, но и при абсолютном удовлетворении в них поддержание адекватного гомеостаза является главным условием, обеспечивающим трудоспособность и нормальное состояние здоровья всех групп населения [4, 6]. В частности, для развитых стран нерациональное потребление белка и других эссенциальных пищевых веществ привело к широкому распространению так называемых болезней цивилизации: сердечно-сосудистой, онкологической, алиментарной анемии, гипертонии, сахарного диабета, ожирения. Все это обусловило прогрессирующее старение наций при незначительном увеличении продолжительности жизни.
Одним из подходов в политике питания населения является использование местных сырьевых ресурсов регионов, где проживают потребители [1]. Это способствует повышению экономической эффективности пищевых производств, снижению их себестоимости и обогащению рациона населения необходимыми макро- и микроэлементами, витаминами и другими веществами несинтетического происхождения, недостаток которых зарегистрирован в конкретных регионах. В России, как и в других странах, отмечается устойчивая тенденция повышения интереса к потреблению пищевых продуктов с использованием культивируемого и дикорастущего фитосырья.
Проблема внедрения в производство комплексной технологии переработки растительного сырья и продуктов на его основе особенно актуальна для многих регионов страны, в том числе для СО с развитой промышленной инфраструктурой и выраженной экологической напряженностью.
Современные возможности выявления и выведения новых сортов плодоовощного сырья с заданными биохимическими и технологическими показателями позволяют в дальнейшем создавать рецептуры и технологические схемы по производству новых продуктов питания с использованием лучших культур с повышенным содержанием биологически активных веществ [1].
В работе исследован химический состав растительного сырья СО. В качестве объектов исследования были выбраны яблоки уральской селекции ранних и поздних сроков созревания; плоды красноплодной рябины обыкновенной и садовой.
Основные критерии, обусловившие выбор растительного сырья, представлены на рис. 2.
Рис. 2. Критерии выбора местного фитосырья для создания продукции с заданными потребительскими свойствами
Основной базой для проведения исследований, а также предоставления растительного сырья была Свердловская селекционная станция садоводства. Свердловская селекционная станция садоводства (СССС) – ведущее в своей отрасли научное учреждение на Среднем Урале. Станция создана в 1935 году. Основное направление исследовательской и практической работы – постоянное совершенствование сортимента плодовых и ягодных культур, достижение нового, более высокого уровня их качества, при несвойственной сортам из других регионов зимостойкости. В ведении Свердловской селекционной станции садоводства находятся около 25 тысяч гектаров садов, которые обеспечивают большинство населения города и области плодами и фруктами, качественный, количественный и витаминный состав которых более полный по сравнению с продукцией, привозимой с юга и из-за рубежа [1].
На протяжении нескольких десятилетий уральскими селекционерами ведутся исследования по селекции и сортоизучению яблонь. Учитывая исключительно большую значимость создания сортов яблонь, которые не уступали бы южным по своим потребительским характеристикам (внешнему виду, вкусовым качествам, устойчивости к болезням и вредителям), ими были проведены значительные работы по созданию новых перспективных сортов. Хотя климатические условия выращивания яблок на Урале, к сожалению, не позволяют им конкурировать с яблоками южных сортов по привлекательности, зато по содержанию биологических веществ (пектиновых, минеральных, витаминов, органических кислот) яблоки сортов, выведенных уральскими селекционерами, намного превосходят южные сорта [2].
Одной из важнейших характеристик качества плодоовощного и растительного сырья, а также продуктов их переработки является пищевая ценность. Определяющими свойствами данной продукции являются низкая энергетическая ценность и высокая пищевая плотность, а также органолептические свойства, формирующие потребительские предпочтения.
Номенклатура регламентируемых нормативными документами показателей, используемых для экспертизы плодово-ягодного сырья, включает в основном органолептические характеристики: внешний вид, величину или размеры, наличие дефектов допустимых и критических, в том числе поражение микробиологическими и физиологическими заболеваниями. В отдельных случаях регламентируются вкус и запах. Четкие критерии оценки этих показателей отсутствуют, что затрудняет идентификацию.
Основополагающее значение при прогнозировании пищевой ценности имеет химический состав фитосырья и продуктов его переработки. Исследованию подвергалось свежее плодово-ягодное сырье сразу после сбора, урожаев 1998–1999 и 2006–2009 гг. Сбор сырья осуществляли с учетом индивидуальных особенностей каждого вида, в период наибольшего содержания биологически активных веществ и оптимального соотношение вкусо-ароматических свойств.
Органолептическая ценность свежего плодоовощного сырья обусловлена красивым внешним видом: изящной формой, разнообразной основной и покровной окрасками, глянцевой или матовой поверхностью, неповторимым, специфичным для каждого вида, а порой и сорта вкусом и ароматом, нежной сочной или плотной хрустящей консистенцией, характерным внутренним строением. Указанные органолептические показатели одновременно выполняют функцию идентифицирующих вид и сорт признаков плодов и ягод, а также обуславливают пищевую ценность.
Созревание плодово-ягодного сырья характеризуется непрерывным изменением строения и химического состава растительной ткани, формы и размера. В процессе созревания в плодах появляются и развиваются семена, накапливаются красящие и ароматические вещества, ткань становится менее грубой, более сочной. При перезревании ткань становится дряблой, снижаются вкусовые свойства. Поэтому степень зрелости – важный технологический показатель, который определяет консистенцию плодоовощной продукции, выход и органолептические характеристики. Различают зрелость биологическую (определяемую наличием зрелых семян), потребительскую (при которой сырье наиболее пригодно для непосредственного употребления в пищу) и техническую (обеспечивающую наилучшее качество для переработки).
Исследуемое сырье собирали вручную в сухую погоду в период технической зрелости, чтобы избежать увлажнения и последующей порчи продукции. Для наилучшего качества растительного сырья в процессе его сбора проводились одновременно сортировка и освобождение от примесей.
Физиологическая ценность плодов и ягод во многом определяется наличием в них витаминов и витаминоподобных веществ (табл. 1–2).
Установлено, что содержание витаминов в исследуемом плодово-ягодном сырье достаточно высокое. Причем все исследованные витамины являются естественными антиоксидантами.
Таблица 1
Содержание БАВ в свежих яблоках уральской селекции, n = 6
|
Показатели |
Срок созревания, сорт |
||||
|
ранние |
поздние |
||||
|
Папировка |
Серебряное копытце |
Самоцвет |
Марина |
Уралец |
|
|
Аскорбиновая кислота, мг/ 100 г |
19,2 ± 1,3 |
21,4 ± 1,1 |
22,8 ± 1,2 |
16,7 ± 1,4 |
18,7 ± 1,3 |
|
Р – активные вещества, мг/ 100 г, в т.ч. катехины антоцианы лейкоантоцианы |
358,9 ± 56,1 246,2 ± 11,7 следы 112,7 ± 12,8 |
307,7 ± 62,5 112,2 ± 8,4 34,1 ± 2,2 161,4 ± 17,0 |
348,9 ± 64,1 176,1 ± 29,1 28,2 ± 1,7 144,6 ± 14,2 |
508,8 ± 54,6 320,0 ± 46,2 30,4 ± 2,5 158,4 ± 16,2 |
569,1 ± 52,8 352,8 ± 52,1 40,3 ± 2,5 176,0 ± 18,6 |
|
β каротин, мг/ 100 г |
0,3 ± 0,01 |
0,5 ± 0,05 |
0,3 ± 0,02 |
0,7 ± 0,05 |
0,6 ± 0,04 |
|
Зола, % |
0,5 ± 0,01 |
0,6 ± 0,01 |
0,6 ± 0,01 |
0,6 ± 0,01 |
0,6 ± 0,01 |
|
Микроэлементы, мг/кг |
|||||
|
Железо |
2,1 ± 0,01 |
2,3 ± 0,02 |
2,4 ± 0,02 |
2,5 ± 0,02 |
2,4 ± 0,01 |
|
Марганец |
0,1 ± 0,01 |
0,1 ± 0,01 |
0,1 ± 0,01 |
0,1 ± 0,01 |
0,1 ± 0,01 |
|
Медь |
0,1 ± 0,01 |
0,1 ± 0,01 |
0,1 ± 0,01 |
0,1 ± 0,01 |
0,1 ± 0,01 |
|
Цинк |
0,2 ± 0,01 |
0,2 ± 0,01 |
0,3 ± 0,01 |
0,3 ± 0,01 |
0,3 ± 0,01 |
Таблица 2
Содержание БАВ в свежей рябине обыкновенной и садовой, n = 6
|
Показатели |
Рябина обыкновенная |
Рябина садовая «Алая крупная» |
Рябина садовая «Бусинка» |
|
Аскорбиновая кислота, мг/100 г |
96,0 ± 1,6 |
95,0 ± 1,4 |
104,0 ± 1,4 |
|
Р – активные вещества, мг/100 г, в т.ч. – катехины – антоцианы – лейкоантоцианы |
720,4 ± 23,6 124,0 ± 14,6 410,8 ± 21,5 185,6 ± 10,2 |
784,1 ± 44,6 143,2 ± 15,6 460,1 ± 35,2 180,8 ± 24,1 |
760,4 ± 36,2 138,7 ± 14,2 440,2 ± 32,8 181,5 ± 21,2 |
|
β каротин, мг/100 г |
13,4 ± 0,6 |
11,0 ± 0,4 |
12,7 ± 0,5 |
|
Зола, % |
0,8 ± 0,2 |
0,7 ± 0,1 |
0,7 ± 0,1 |
|
Микроэлементы, мг/кг |
|||
|
Железо |
0,36 ± 0,01 |
0,32 ± 0,01 |
0,35 ± 0,02 |
|
Марганец |
0,8 ± 0,04 |
0,6 ± 0,02 |
0,6 ± 0,02 |
|
Медь |
0,12 ± 0,01 |
0,21 ± 0,01 |
0,10 ± 0,01 |
|
Цинк |
0,40 ± 0,05 |
0,56 ± 0,02 |
0,48 ± 0,01 |
Накопление аскорбиновой кислоты тесно связано с погодными условиями и стадией зрелости плодов и ягод. У недозревших плодов и ягод С-витаминность максимальная, при хранении, перезревании и переработке она уменьшается. Экономному и более эффективному расходованию витамина С способствует наличие Р-активных веществ.
Витамин С принимает активное участие во всех видах обмена веществ как в плодах и ягодах, так и в организме человека. Он проявляет антиоксидантное действие, обеспечивает нормальную проницаемость стенок капилляров, повышает их прочность и эластичность.
Оценивая полезные свойства фитосырья, необходимо заметить, что ценность их возрастает во много раз благодаря тому, что присутствующие в плодово-ягодном сырье вещества образуют биологические комплексы, проявляющие синергетический эффект. Биологические свойства полифенолов более отчетливо проявляются в присутствии витамина С; полифенолы также являются естественными стабилизаторами витамина С, так как образуют с аскорбиновой кислотой стабильные соединения [4]. Из данных табл. 1 и 2 видно, что яблоки и рябина уральской селекции отличаются достаточно высоким содержанием полифенолов.
Полифенолы обладают широким диапазоном фармакологического действия. Они могут с успехом применяться в качестве сердечно-сосудистых, спазматических, противовоспалительных, диуретических, антимикробных средств, обладают способностью активизировать окислительные процессы в тканях и капилляроукрепляющим действием, повышают эластичность сосудов, проявляют мощное антиоксидантное и антиаллергическое действие, задерживают рост новообразований.
От полифенолов зависят многие потребительские свойства плодов и ягод: цвет, вкус, лежкоспособность. В процессе созревания содержание катехинов уменьшается. Окраска плодов и ягод от красного до пурпурного цвета обусловлена присутствием антоцианов, которые играют защитную роль в жизни растений.
Витамин А нехарактерен для рассматриваемых плодов, только рябина накапливает высокое содержание каротиноидов, в том числе β-каротина, наиболее эффективно превращающего в организме человека в витамин А. В организме человека из β-каротина синтезируется витамин А, который проявляет антиоксидантный эффект, способствует снижению риска развития онкологических заболеваний и заболеваний, возникающих с повышенной экологической нагрузкой и т.д. Каротиноиды предупреждают тканевую гипоксию, участвуют в формировании гормона надпочечников, зрительного пигмента.
Показано, что по содержанию β-каротина исследуемые плоды рябины превосходят многие плодово-ягодные растения, однако исследуемые плоды нельзя рассматривать как источники основного поступления этого микронутриента (содержание β-каротина в плодах рябины на уровне 11,0–13,4 мг/100 г, в яблоках – 0,3–0,7 мг/100 г.
Таким образом, проведенная серия экспериментов позволила подтвердить возможность практического применения для дальнейшей переработки яблок позднего срока созревания «Самоцвет» и «Уралец». Эти яблоки в сравнении с другими имеют повышенное содержание пектиновых веществ, органических кислот, а сорт «Уралец» содержит достаточно много Р-активных веществ. Сорта яблок «Папировка», «Серебряное копытце», «Марина» не уступают по витаминной ценности сортам поздних сроков созревания, но по своим потребительским свойствам отличаются десертным назначением, что не исключает их использования в качестве дополнительного местного сырья для перерабатывающей промышленности.
Анализ сортов рябины, районированных в Свердловской области, позволяет рекомендовать для дальнейшего использования сорт рябины садовой «Бусинка», так как этот сорт обладает повышенными потребительскими достоинствами: имеет ровные шарообразные плоды, с чистой, гладкой поверхностью, хорошего кисло-сладкого вкуса, без терпкости и горечи, не поврежденные вредителями и болезнями. По химическому составу этот сорт отличается высоким содержанием сахаров, пектиновых веществ, а также содержит достаточно высокое количество Р-активных веществ.