Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Экологическое обоснование применения дальневосточного растительного сырья для создания натуральных функциональных соков

ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Экологическое обоснование применения дальневосточного растительного сырья для создания натуральных функциональных соков"

На правах рукописи

Казанцева Мария Александровна

ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ДАЛЬНЕВОСТОЧНОГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ ДЛЯ СОЗДАНИЯ НАТУРАЛЬНЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СОКОВ

03.02.08 - экология (биология)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

1 1 ОКТ 2012

005053154

На правах рукописи

Казанцева Мария Александровна

ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ДАЛЬНЕВОСТОЧНОГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ ДЛЯ СОЗДАНИЯ НАТУРАЛЬНЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СОКОВ

03.02.08 - экология (биология)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Работа выполнена в лаборатории плодоводства ГНУ «Дальневосточный научно-исследовательский институт сельского хозяйства РАСХН»

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Ярушнп Алексей Михайлович

Официальные оппоненты: Киселев Евгений Петрович

заведующий кафедрой естественнонаучных дисциплин Приамурского института агроэкоиомшш и бизнеса, доктор сельскохозяйственных наук, академик РАСХН

Антонова Любовь Алексеевна старший научный сотрудник Института водных п экологических проблем ДВО РАН, кандидат биологических наук

Ведущая организация: ГНУ «Приморский научно-исследовательский институт сельского хозяйства РАСХН» (г. Уссурийск)

Зашита состоится «26» апреля 2012 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 005.019.01 при Институте водных и экологических проблем ДВО РАН по адресу: 680000, г. Хабаровск, ул. Ким IO Чена, 65 факс: (4212)32-57-55 E-mail: ainur21@.i ven.as.klib.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института водных и экологических проблем ДВО РАН

Автореферат разослан < » марта 2012 года

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук

Н.А. Рябиннн

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы работы. Реализуемый в Хабаровском крае ассортимент плодовой продукции ограничен и не обеспечивает потребности населения даже в летне-осенний сезон. Свежая продукция представлена импортными плодами, завозимыми из КНР, США, Австралии, стран Северной Америки, Японии, Кореи. Ведущее место занимает продукция из КНР, составляющая в сезон 33,4% импорта, 51,8% - в межсезонье. Местная продукция появляется только в период массового сбора, что не только не удовлетворяет спрос потребителей, но и не позволяет заложить плоды на хранение для регулярных поставок в межсезонье.

Исследования соковой продукции показали, что ассортимент широкий и насчитывает более 20 наименований соков, большинство из которых являются восстановленными или произведенными на основе сухого импортного сырья с добавками подкислителей и ароматизаторов. Наиболее ценные соки прямого отжима на основе натурального растительного сырья практически не представлены. В настоящее время отмечается тенденция повышения интереса потребителей к экологически чистым натуральным пищевым продуктам. Анализ продукции по химическому составу, его изменению в процессе хранения, содержанию биологически активных и минеральных веществ до сих пор в крае не проводился. Наши исследования направлены на возможность получения новых экологически чистых видов гармоничных по пищевой и биологической ценности соков, содержащих дефицитные в регионе микроэлементы.

Цель работы. Выявление физико-химических свойств плодовой продукции, особенностей динамики в процессе хранения и создание на её основе натуральных соков с повышенным содержанием биологически-активных и минеральных веществ. Для достижения цели ставились следующие задачи:

1. Исследовать физико-химический состав и показатели безопасности импортного растительного сырья, установить уровень содержания в нем микроэлементов йода, фтора и селена, определить потери биологически активных веществ в процессе хранения.

2. Выявить региональное растительное сырье для обогащения натуральных купажированных соков, определить в нем содержание микроэлементов йода, фтора и селена.

3. Установить физико-химический состав и показатели безопасности обогащающего материала и определить сохранение биологически-активных и минеральных веществ в процессе хранения.

4. Исследовать сбалансированность готового продукта по химическому составу и сохраняемости вносимых добавок, оценить его функциональную значимость. Основные положения работы, выносимые на защиту:

- Содержание дефицитных на Дальнем Востоке микроэлементов в импортном растительном сырье низкое, но по физико-химическому составу и показателям безопасности оно пригодно для получения натуральных соков.

- Установлено, что для повышения функциональных показателей качества натуральных соков может быть использовано местное растительное сырье с повышенным содержанием йода, фтора и селена.

- Экспериментально установлены сроки хранения, при которых сырье, обогащающий материал и готовый продукт не теряют своих функциональных качеств.

Научная новизна работы. Впервые в регионе проведен анализ качества, экологической безопасности и сохраняемости импортных зимних яблок и натуральных соков. Обоснован выбор дальневосточного растительного сырья для обогащения соков дефицитными на Дальнем Востоке микроэлементами (селен, йод и фтор). Установлено влияние условий хранения на изменение качества сырья и готовой продукции; определены предельные сроки хранения продуктов.

Впервые определена экологическая безопасность натуральных соков, обогащенных минеральными веществами. Показано, что обогащенные натуральные соки обладают лечебно-профилактическим действием, а также сохраняют положительный эффект вносимой добавки. Предложена модель коррекции дефицита микроэлементов при применении натуральных купажированных соков, которая может быть положена в основу разработки однородных групп продуктов, обогащенных микроэлементами.

Практическая значимость работы. На основании проведенных исследований установлены показатели качества и экологической безопасности импортного и местного растительного сырья, установлены сроки годности, разработаны рецептуры экологически чистых натуральных яблочных соков, экспериментально подтверждена и обоснована функциональная эффективность натуральных соков, выпущена опытная партия натуральных купажированных яблочных соков.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и представлялись на конференциях различного уровня: «Устойчивость и безопасность в экономике, праве, политике стран Азиато-Тихоокеанского региона» (Хабаровск, 2005); V Казьминских чтениях «Современное научное обеспечение дальневосточной аграрной отрасли» (Хабаровск, 2007); «Современные проблемы регионального развития» (Биробиджан, 2008); «Студенческая весна - 2009» (Хабаровск, 2009); «Потребительский рынок: качество и безопасность товаров и услуг» (Орел, 2009); на Чаяновских чтениях «Стратегия развития кооперации в России» (Москва, 2009); «Проблемы рационального использования природного и техногенного сырья Баренцева региона в технологии строительных и технических материалов» (Архангельск, 2010); «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук» (Кемерово, 2011).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 работ, в том числе четыре работы в журналах, рекомендованных ВАК РФ. Получены положительные решения на выдачу двух патентов РФ по материалам заявок на изобретение: «Напиток безалкогольный "Вкус здоровья"» и «Напиток безалкогольный "Ягодная симфония"».

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и четырех приложений. Основной текст изложен на 144 страницах, содержит 27 таблиц и 27 рисунков. Список используемой литературы включает 222 источника, в том числе 18 на иностранных языках.

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю - д-ру с.-х. наук, профессору Ярушину A.M. за общее руководство, поддержку, понимание, заботу; академику РАСХН Киселеву Е.П. за ценные замечания по данным диссертационных исследований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ. Изложена актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, обоснована научная новизна и практическая значимость работы.

Глава 1. ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОЙ ПЛОДОВОЙ ПРОДУКЦИИ

Представлен обзор и проведен анализ отечественной и зарубежной литературы по теме исследования. Дан анализ импортных зимних яблок; рассмотрены их сортовые аспекты и биохимические свойства, изменение показателей качества в процессе хранения. Освещены вопросы экологической безопасности. Обозначена проблема дефицита минеральных веществ в питании человека. Проанализирован современный ассортимент соков; перспективы использования местного растительного сырья, накапливающего дефицитные для местности макро- и микроэлементы, в производстве соков.

Глава 2. ОБЪЕКТЫ II МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Подробно изложены объекты и методы исследований; организация и постановка эксперимента, исходя из поставленных задач исследования. Общая схема исследований приведена на рис. 1.

Рис. 1. Схема исследований

На первом этапе определен химический и микроэлементный состав, экологическая безопасность импортных зимних яблок; проведена идентификация; установлены сроки хранения. На основании полученных данных обоснована необходимость разработки новых видов экологически чистых яблочных соков. Исследовано качество и экологическая безопасность соков из яблок разных сроков хранения.

Второй этап посвящен разработке рецептур и технологии яблочных соков. С этой целью анализировано качество и экологическая безопасность местного растительного сырья для обогащения яблочных соков. Отобраны плодово-ягодные растения, способные накапливать макро- и микроэлементы, биологически-активные вещества; витамины, исследовали их в хранении.

На третьем этапе дана оценка качества и экологической безопасности новых видов яблочных соков. Проведены исследования их органолептических, физико-химических показателей качества, выполнен микробиологический анализ, оценена экологическая безопасность. На основании потребительских свойств соков установили регламентируемые показатели качества и сроки хранения.

На завершающем этапе дали обоснование экологической целесообразности разработки купажированных соков; рассчитали стоимость и конкурентоспособность новых купажированных яблочных соков функционального назначения. На разных этапах работы объектами исследований являлись:

- сорта импортных яблок поздних сроков созревания: Зимнее (Guo guang), Сакура (Fu Jin), Фуше (Fu Shi), Гранатовое (Hao Na Jin), Ранет (Hai hong), Банановое (Huang Jin Shui), Ренет Симиренко (Hung hou), Подарочный (Hong Xiang Jiao), Гала (Gala), Гренни Смит (Granny Smith) и Делишес-Ред (Red-Delicious);

- продукты переработки плодов яблони - натуральные неосветленные соки без мякоти и натуральные соки с мякотью, изготовленные из яблок разных сроков хранения;

- легкодоступное и широко распространенное в Хабаровском крае растительное сырье, используемое для купажирования яблочных соков: лимонник китайский (Schisandra chinensis (Turcz.) Baill.), шиповник иглистый (Rosa acicularis Lindl.), земляника крупноцветковая (Fragaria grandiflora Ehrh.), боярышник (Crataegus dahurica Koehne ex C.K. Schneid.), калина Саржента (Viburnum sargentii Koehne) и лист смородины черной (Ribes nigrum L.).

При выполнении работы использовали органолептические и физико-химические методы (титриметрический, рефрактометрический, йодометрический, атомно-абсорбционный, комплексонометрический, спектрофотометрический, метод Къельдаля и другие); общепринятые методы определения экологической безопасности и микробиологических исследований сырья и готовой продукции по СанПиН 2.3.2 1078-01 «Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов». Руководствовались Федеральными законами «О качестве и безопасности пищевых продуктов» и «Технический регламент на соковую продукцию из фруктов и овощей».

Глава 3. КАЧЕСТВО И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ИМПОРТНОЙ ПЛОДОВОЙ ПРОДУКЦИИ

В работе использован системный подход к решению проблем качества и экологической безопасности плодовой продукции.

В ходе исследований плодово-ягодной продукции, представленной в регионе, был сделан выбор в пользу импортных зимних яблок как основы для получения соков. Проанализированы результаты исследований помологических особенностей плодов, изучен физико-химический состав и показатели экологической безопасности, прослежена динамика изменения качества плодов в процессе хранения.

Установлено, что функциональная активность яблок определена гармоничным сочетанием Сахаров и органических кислот (8,3-15,3% и 0,3-0,9% соответственно), достаточно высоким содержанием дубильных и красящих веществ (до 0,1%), пектинов

(1,2-1,9%), способных выводить из организма человека радиоактивные элементы, тяжелые металлы и токсины (табл. 1).

Таблица 1

Химический состав импортных зимних яблок

Показатель массовой доли Исследуемый сорт Допустимый уровень по справочным данным

Сакура Банановое Зимнее Ренет Симиренко Гранатовое Фуше

Влаги, % 86,2 88,6 89,4 84,4 83,8 83,0 80-90

Общего кол-ва Сахаров, % 10,1 12,5 8,3 13,4 15,3 10,6 7,3-14,2

Титруемой кислотности, %(в пересчете на яблочную) 0,5 0,4 0,9 0,5 0,3 0,7 0,12-1,7

Пектиновых веществ, % 1,5 1,9 1,3 1,9 1,2 1,8 0,3-1,8

Дубильные и красящие вещества, % 0,1 0,12 0,1 0,03 0,07 0,15 0,0120,47

Витамина С, мг/100г. 5,3 7,0 4,4 6,2 5,7 9,7 1,9-40,5

Макроэлементы, мг/кг: натрий 130,0 126,0 240,0 233,0 119,0 241,0 26,0

кальций 1,6 1,0 2,0 2,1 1,3 7,8 16,0

магний 0,7 0,7 0,7 0,7 0,6 0,7 9,0

калий 7,1 6,4 8,2 8,0 7,1 7,8 278,0

Микроэлементы мкг/кг: железо 1,9 1,1 2,6 2,3 1,5 2,1 2200,0

марганец 3,3 3,0 5,0 4,9 3,3 5,1 47,0

селен 0,008 0,003 0,015 0,013 0,007 0,005 -

фтор 0,07 0,04 0,08 0,03 0,04 0,06 8,0

йод 0,02 0,04 0,05 0,04 0,04 0,04 2,0

Яблоки являются важнейшим источником минеральных веществ (до 2%), которые входят в состав многих ферментов, гормонов и витаминов. Однако они бедны йодом (0,020,05 мкг/кг), необходимым для образования гормонов щитовидной железы, фтором (0,030,08 мкг/кг), который играет важную роль в костеобразовании, нормализации фосфорно-кальциевого обмена, селеном (0,007-0,015 мкг/кг), который оказывает влияние на состояние сердечно-сосудистой системы, защищает клетки от развития онкологических заболеваний, предотвращает разрушение и некроз печени, выводя из организма тяжелые металлы. Поэтому нами ставилась задача восполнения этих элементов в процессе производства яблочных соков.

Исследование качества яблок в хранении проводили в период с октября 2006 г. по апрель 2007 г. при температуре +5°С и относительной влажности воздуха 90+5%. Из физиологических повреждений яблок, возникших в результате хранения, следует отметить легкое потемнение мякоти на плодах сорта Ренет Симиренко. В части яблок сорта Ранет было отмечено отмирание участков мякоти плода в местах нажимов. Значительная часть яблок сорта Банановое имела увядание. Для этих сортов был установлен срок хранения не более 4 месяцев.

Формирование вкусовых качеств и дозревание всех сортов яблок протекало благоприятно. Плоды приобрели золотистый цвет мякоти, улучшился вкус, более ярким стал цвет кожицы. Однако к концу хранения было установлено, что плоды сорта Ранет непригодны для реализации в свежем виде.

Анализ химического состава яблок показал, что к концу хранения увеличивается потеря кислот от 0,2% (Футе) до 0,6% (Зимние), повышается содержание Сахаров (до 12,9% в сорте Банановое), общее количество пектиновых веществ меняется незначительно (1,1% в сорте Зимнее). Потери сухих веществ варьировали от 2,6% (Сакура) и 5,1% (Ранет). В целом, яблоки всех сортов оказались лежкими, кроме сорта Ранет.

Результаты анализов по показателям безопасности показали, что количество тяжелых металлов в яблоках не превышает предельно допустимых концентраций: кадмия накапливается до 0,014 мг/кг (Фуше); свинца-до 0,16 мг/кг(Зимнее). Концентрация ртути и мышьяка ниже пределов их обнаружения - до 0,015 мг/кг (Зимнее) и до 0,04 мг/кг (Сакура) соответственно (табл. 2).

Таблица 2

Показатели безопасности импортных зимних яблок_

Показатель массовой доли Исследованный сорт Допустимый уровень по СанПиН, (не более)

Сакура Банановое Зимнее Ренет Симиренко Гранатовое Фуше

Токсичные элементы, мг/кг. кадмий 0,015 0,010 0,015 0,011 0,010 0,014 0,03

свинец 0,16 0,10 0,16 0,11 0,11 0,15 0,4

ртуть 0,014 0,012 0,015 0,012 0,011 0,009 0,02

мышьяк 0,04 0,02 0,04 0,02 0,02 0,03 0,2

Активность радионуклида, Бк/кг: СБ-Ш 0 0 5,273 0 0,1905 0 40

Бг-90 3,589 3,589 3,589 3,589 3,589 3,589 30

Нитраты, мг/кг 10,2 11,3 17,2 13,0 16,0 9,8 60,0

Данные радиометрических измерений удельной активности цезия-137 и стронция-90 также значительно ниже предельно допустимых концентраций и не превышают фоновых значений.

По степени накопления нитратного азота все сорта яблок соответствуют требованиям, утвержденным Минздравом (для яблок 60 мг/кг) — от 9,8 (Фуше) до 17,2 мг/кг (Зимнее) — и не представляют угрозы для накопления нитратов в организме человека.

В сельскохозяйственных продуктах СанПиН контролируются пестициды гексахлорциклогексан (а,р,у-изомеры), дихлортрифенилтрихлорэтан (ДДТ) и его

метаболиты ввиду длительной устойчивости их в среде обитания; их уровни не должны превышать 0,05 мг/кг и 0,1 мг/кг соответственно. Установлено, что в исследованных яблоках опасных пестицидов не обнаружено.

Комплексное исследование позволило получить объективную информацию о качестве импортных зимних яблок. Установлено, что яблоки соответствуют российским требованиям качества и гигиенической безопасности и могут использоваться в качестве сырья для производства экологически чистых натуральных соков.

Качество сока зависит от степени зрелости яблок. Однако из плодов в стадии физиологической зрелости соки изготавливают редко из-за плохой сохраняемости яблок. Поэтому данные о качестве и безопасности соков из плодов разной стадии зрелости и разных сроков хранения представляют определенный научный интерес.

Нами проводился сравнительный анализ качества натуральных соков, полученных из смеси импортных яблок сортов Зимние, Сакура, Банановое и Ренет Симиренко в стадии физиологической зрелости и через каждые 3-4 недели хранения.

По органолептическим показателям соки без мякоти из яблок физиологической зрелости оценили в 3,9 балла, а из тех же плодов через 60 суток - 4,6 балла. Соки имели натуральный вкус и аромат, однородный насыщенный цвет. Такая же зависимость вкуса от исходной зрелости яблок наблюдается и у соков с мякотью, его оценили в 4 балла, а после 60 суток хранения - в 4,8 балла. Установлено, что хороший сок получается лишь после хранения плодов в течение 60 суток, так как ярко выраженный вкус и аромат развивается лишь при некотором перезревании яблок, поэтому плоды целесообразно выдерживать до полного их созревания. С увеличением срока хранения плодов (до 80 суток) соки приобрели более насыщенный цвет, гармоничный кисло-сладкий вкус, приятный аромат. Однако была обнаружена легкая оиалесценция соков без мякоти и небольшой осадок на дне тары. Такие соки оценили на 0,5-0,7 балла ниже.

При длительном хранении плоды перезревают, что обуславливается различной интенсивностью протекания в них ферментативных реакций, поэтому соки из яблок разных сроков хранения не одинаковы по качеству (табл. 3).

Таблица 3

Химический состав соков, приготовленных из яблок разных сроков хранения_

Показатель массовой доли Соки без мякоти Соки с мякотью

из плодов до хранения из плодов 30-60 суток хранения из плодов 80 суток хранения ГОСТР 52184-03 из плодов до хранения из плодов 30-60 суток хранения из плодов 80 суток хранения ГОСТ 16366-78

Растворимые сухие вещества, % 12,0 13,3 13,2 не менее 9,5 14,0 14,8 14,8 не менее 14,0

Общее кол-во углеводов, % 16,0 16,6 16,6 - 12,0 12,5 12,7 -

Титруемая кислотность (в расчете на яблочную кислоту), % 0,8 0,78 0,6 0,3 1,9 1,7 1,6 0,2-1,1

Пектиновые вещества, % 0,8 0,83 0,8 - 1,7 1,81 1,7

Витамин С, % 5,0 5,1 5,5 - 3,8 3,9 4,3 0,25

Полифенольные вещества, мг на 100г: хлорогеновая к-та 31,0 29,0 32,0 18,0 25,0 27,0

лейкоантоцианы 142,0 165,0 110,0 - 77,0 97,0 122,0 -

флавоны 80,0 56,0 87,0 - 61,0 70,0 68,0 -

Установлено, что соки с хорошей органолептической оценкой характеризовались высоким содержанием сухих веществ, показатели которых при хранении плодов в течение 60 суток увеличились на 1,1% и при дальнейшем хранении не изменились.

Другие показатели колебались в небольших пределах. Так, к 60 суткам хранения плодов общее количество углеводов в соках достигло 12,7-16,6%; отмечено повышение количества аскорбиновой кислоты на 0,4% к 80 суткам хранения. Закономерно увеличилось и количество органических кислот, придающих сокам приятный кисловатый вкус, однако, к 80 суткам хранения плодов этот показатель снижается на 0,3%. Синергическим действием по отношению к аскорбиновой кислоте обладают полифенольные вещества, накоплению которых также способствует процесс хранения плодов. С увеличением срока хранения содержание полифенолов повышается на 1,2%, что придает сокам более выраженный аромат.

Хранение яблок способствует медленному гидролизу пектиновых веществ, что является важным фактором для переработки плодов на соки. В этом отношении наибольшую ценность представляют соки с мякотью, в которых сохраняется до 1,7% пектина, с увеличением срока хранения плодов этот показатель уменьшается незначительно.

В ходе эксперимента исследованы основные показатели экологической безопасности соков (табл. 4).

Таблица 4

Содержание токсичных элементов в соках, приготовленных из яблок разных сроков

хранения

Яблочный сок без мякоти Яблочный сок с мякотью а Г

Показатель массовой доли из плодов до хранения из плодов 30-60 суток хранения из плодов 80 суток хранения ИЗ ПЛОДОВ до хранения из плодов 30-60 суток хранения из плодов 80 суток хранения Допустимый уровен Техническому реглам мг/кг (не более)

Токсичные элементы, мг/кг: кадмий 0,002 0,001 0,001 0,004 0,003 0,003 0,03

свинец 0,01 0,01 0,01 0,02 0,019 0,019 0,4

ртуть 0,0001 0,0001 0,0001 0,0001 0,0001 0,0001 0,02

мышьяк 0,015 0,015 0,015 0,02 0,02 0,02 0,2

медь 0,150 0,156 0,156 0,09 0,09 0,09 10

цинк 0,32 0,32 0,33 0,48 0,49 0,49 10

Активность радионуклида, Бк/кг: Св-137 1,090 1,091 1,091 1,071 1,071 1,071 40

Бг-90 0,831 0,839 0,839 0,562 0,564 0,564 30

Микотоксины, мг/кг: патулин 0,007 0,007 0,007 0,009 0,009 0,009 0,05

Нитраты, мг/кг 0,60 0,62 0,62 0,82 0,82 0,82 60

Установлено, что фактическое содержание ксенобиотиков гораздо ниже предельно допустимых уровней, определенных Техническим регламентом. Так, не обнаружено значительного перехода токсичных элементов из сырья в готовую продукцию: свинца зафиксировано 0,02 мг/кг, меди - 0,015 мг/кг, цинка 0,032 мг/кг, что на 53% ниже, чем в исходном сырье. Это важно, так как известно о способности меди увеличивать концентрацию железа в плазме крови, а цинка - тормозить всасывание железа в желудочно-кишечном тракте. Обнаруженные микроколичества ртути и мышьяка также ниже допустимых уровней.

Радионуклидов в соки переходит до 0,9%. Остаточных количеств пестицидов группы ДЦТ и гексахлорциклогексана не обнаружено. Содержание токсина плесневых грибов (патулина), контролируемого в продуктах переработки сельскохозяйственного сырья, не превышает предельно допустимых уровней. Степень перехода нитратного азота соответствует предельно допустимым данным содержания нитратов, утвержденным Минздравом. В целом установлено, что соки, приготовленные из яблок разных сроков хранения, являются натуральными и безопасными напитками и соответствуют требованиям Технического регламента.

Таким образом, анализ изменения качества соков в зависимости от сроков хранения плодов позволяет считать, что соки, приготовленные из яблок физиологической зрелости, обладают недостаточно гармоничным вкусом и ароматом, но имеют сбалансированный химический состав. Использование плодов после двух-трех месяцев хранения приводит к улучшению вкусовых качеств соков.

Глава 4. ВОПРОСЫ КАЧЕСТВА II ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ СЫРЬЯ ДАЛЬНЕВОСТОЧНОГО РЕГИОНА

Обогащающим материалом для новых видов сока послужили полуфабрикаты, приготовленные из растительного сырья Дальневосточного региона. Это лимонник китайский (Schisandra chinensis (Turcz.) Baill.), шиповник иглистый (Rosa acicularis Lindl.), земляника крупноцветковая (Fragaria grandiflora Ehrh.), боярышник (Crataegus dahurica Koehne ex C.K. Schneid.), калина Саржента (Viburnum sargenta Koehne) и лист смородины черной (Ribes nigrum L.).

Для оценки вкусового порога обогащающих добавок получены их экстракты. Установлено, что терпкий, слегка горьковатый и вяжущий вкус экстракта обусловлен гликозидами ягод лимонника. Гармоничный, мягкий вкус дает боярышник, а плодовый, слегка сладковатый - характерен для шиповника. Вкусовые качества также формируют и вещества полифенольной природы, степень перехода в экстракт которых зависит от концентрации. Натуральный цвет и консистенция сохраняются у всех экстрактов.

Химический состав сырья в полной мере определяет показатели качества экстрактов (табл. 5). В них обнаружено до 19,6% различных органических кислот (лимонник), до 16,3% Сахаров (шиповник), до 5,7% пектиновых веществ (калина). Ценятся плоды за содержание витаминов (в шиповнике содержание витамина С достигает 720,8 мг/г), полифенольных соединений, макро- и микроэлементов, которые способствуют активизации химических процессов в организме человека и повышают его защитные функции.

В экстрактах достаточно высоко содержание микроэлементов, находящихся в Дальневосточном регионе в дефиците. Так, в экстракте лимонника содержание йода достигает 0,09 мкг/кг, селена - 33,3 мкг/кг, а в экстракте земляники - до 18,0 мкг/кг фтора. Высокая концентрация сухих веществ (до 18,3% - боярышник) свидетельствует о высокой пищевой ценности экстрактов.

Современное состояние окружающей среды диктует необходимость оценки безопасности плодово-ягодных растений, как выращенных, так и собранных в природных условиях (табл. 6). Результаты исследований показали, что фактическое содержание токсичных элементов в экстрактах в несколько раз ниже нормируемого, радионуклиды не превышают фоновых значений, пестицидов не обнаружено.

Таблица 5

Химический состав плодово-ягодного экстракта

Показатель массовой доли Экстракт Допустимый уровень по Справочным данным

Шиповник Земляника Лимонник Боярышник Лист смородины Калина

Растворимые сухие вещества. % 18,6 16,1 15,8 18,3 13,5 17,7 не менее 10

Углеводы, % (от общего кол-ва) 7,4 8,2 1,9 8,3 0,9 7,1

Обшее кол-во Сахаров, %, в т.ч. дисахариды 16,3 9,2 3,9 8,3 5,2 3,5 10

6,8 2,2 0,9 1,9 1,7 0,4

моносахариды 9,5 4,8 3 6,4 3,5 3,1

Пектиновые вещества, % 4,9 1,5 2,4 2,9 0,81 5,7

Титруемая кислотность, %(в пересчете на яблочную) 2,3 1,9 19,6 2,8 4,3 4,6 не менее 0,6

Витамин С, мг/% 720,8 47,0 70,0 30,0 135,0 193,0

Полифенольные вещества: флавоноиды, мг/% 6,52 5,53 3,54 2,98 8,0 2,8 -

дубильные и красящие вещества, % 4,49 0,48 0,33 6,76 0,42 3,0

Селен, мкг/кг 13,08 12,0 33,3 11,8 41,8 9,75 -

Фтор, мкг/кг 0,12 18,0 0,63 1,2 15,0 0,3 -

Йод, мкг/кг 0,09 0,09 0,09 0,06 0,34 0,09 -

Содержание нитратов, обнаруженных в землянике, значительно ниже предельно допустимых доз. Ценный химический состав и ресурсы этих растений на Дальнем Востоке позволяют решить одну из главных задач — оптимизацию минерального состава и функционального повышения биологической активности готового продукта, что позволяет использовать их в качестве обогащающего материала для составления новых видов соков.

В соответствии с результатом, полученным в ходе исследований, нами разработаны рецептуры новых видов экологически безопасных яблочных соков, обеспечивающих максимально положительный эффект профилактики различных заболеваний, связанный с дефицитом микроэлементов.

Таблица 6

Содержание токсичных элементов в плодово-ягодных экстрактах

Показатель массовой доли Экстракт Допустимый уровень по Техническому регламенту, мг/кг не более

Шиповник Земляника Лимонник Боярышник Лист смородины Калина

Токсичные элементы, мг/кг: кадмий 0,008 0,002 0,009 не обнаружено 0,0012 0,0026 0,03

свинец 0,02 0,027 0,02 0,019 0,02 0,005 0,4

ртуть не обнаружено 0,0002 0,00018 не обнаружено 0,0002 0,02

мышьяк 0,02 0,02 0,02 не обнаружено 0,02 не обнаружено 0,2

медь 0,6 0,84 0,10 0,17 0,29 0,41 10

цинк 0,80 0,92 0,13 1,88 0,07 0,47 10

Активность радионуклида Бк/кг: С5-137 2,923 1,911 2,316 1,135 1,257 2,246 40

Бг-90 1,519 0,919 1,312 0,659 1,249 1,873 30

Нитраты, мг/кг не обнаружено 0,02 не обнаружено 60

Для создания функциональной композиции экспериментально были подобраны оптимальные соотношения основы — яблочного сока (шоре), полученного из смеси яблок разных сортов с добавлением воды, сахара и плодовых экстрактов. Для определения процентного соотношения плодово-ягодного сырья в композиции провели коррекцию вкусо-ароматических свойств по значениям вкусовых порогов чувствительности.

Для лимонника значение вкусового порога варьировало от 2 до 7 мг/100 см3, шиповника — от 2 до 3 мг/100 см3, боярышника — от 0,2 до 1 мг/100 см3, калины — от 2 до 6 мг/100 см3, земляники - от 4 до 8 мг/100 см3, листа смородины - от 0,5 до 3 мг/100 см3 в 100 мг воды. Полученные данные позволили сформировать гармоничный вкус готовых соков. Они представляют собой натуральные продукты свойственной данному виду сока консистенции, насыщенных цветов от золотистого («Вкус здоровья») до различных оттенков оранжевого («Лесовичок»); со сложным ароматом («Ягодная симфония»), с приятным кисло-сладким («Огонек») или слегка вяжущим («Бодрость») вкусом, свойственным плодам и ягодам, входящим в их состав (рис. 3).

В процессе разработки рецептур было установлено, что подобранное оптимальное соотношение основы и обогащающих добавок при употреблении 100 см3 сока покрывает суточную потребность взрослого человека в моно- и дисахаридах на 15%, органических кислот - на 36%, пектиновых веществах - на 50%. За счет достаточного содержания сухих веществ (13,2%) и высокой кислотности (3,6%) обеспечивается хорошая сохранность полученных соков без использования стабилизаторов и консервантов.

Соки без мякоти

Вкус и аромат

Цвет

сложный

ароматный

с кислинкои

золотисный

гармоничным

■ «Вкус здоровья»; —«Бодрость»; — «Оптимист»

Соки с мякотью

Внешний вид и консистенция

блеск

незначительное расслаивание

измельченность ароматный

с кислинкои

однородность

гармоничный

— «Лесовичок»; — «Ягодная симфония»; — «Огонек»

Вкус и аромат

крупянистая

желто-коричневый

однородный

оседание мякоти

Рис. 3. Сенсорные профили новых видов купажированных яблочных соков

Такие соки близки по своему составу к исходному сырью (табл. 7).

Таблица 7

Физико-химические показатели качества новых видов купажированных яблочных соков

Яблочный сок без мякоти Яблочный сок с мякотью

Показатели массовой доли Вкус здоровья Оптимист Бодрость ГОСТР 52184-03 Лесовичок .Ягодная симфония Огонек ГОСТ 16366-78

Растворимые сухие вещества, % 13,2 13,0 13,6 не менее 9,5 14,5 13,5 13,3 не менее 14,0

Общее кол-во Сахаров, %, в т.ч. 16,2 17,0 16,3 10,0 16,6 15,4 16,8 -

дисахариды 7,1 8,0 7,7 9,4 8,6 9,5

моносахариды 9,1 9,0 8,6 - 9,4 8,6 9,5 -

Пектиновые вещества, % 3,1 2,6 2,9 - 1,6 1,7 1,7 -

Титруемая кислотность (в расчете на яблочную кислоту), % 3,6 2,1 3,2 не менее 0,3 2,4 2,6 1,9 0,1-0,6

Витамин С, мг/кг. 715,0 800,0 574,0 - 613,0 735,0 704,0 не менее 0,25

Полифенольные вещества, мг/кг лейкоантоцианы 142,0 158,0 146,0 161,0 169,0 167,0

флавоноиды 80,0 85,0 83,0 79,0 87,0 88,0 -

Макроэлементы, мг/1 ООг: калий 156,0 125,0 142,0 - 120,0 126,0 125,0 -

натрий 26,0 28,5 26,6 - 26,2 25,1 26,2 -

фосфор 21,0 22,0 21,0 - 19,4 19,9 20,0 -

кальций 26,0 25,9 25,1 - 27,0 26,3 26,5 -

Микроэлементы, мкг/100г: железо 328,0 312,0 347,0 - 308,0 312,0 312,8 -

йод 1,3 0,9 1,1 - 0,9 0,9 0,9 -

фтор 3,7 3,1 3,4 - 3,7 3,7 3,7 -

селен 58,4 55,4 57,7 - 61,2 66,4 68,5 -

С введением плодово-ягодных экстрактов сбалансировалось содержание дефицитных на Дальнем Востоке микроэлементов фтора и йода, содержание селена увеличилось в 2,5 раза. Добавление экстракта шиповника на фоне достаточной минеральной сбалансированности повысило содержание витамина С до уровня, обеспечивающего 40%-ную суточную потребность, что позволяет сделать заключение о существенной модификации и функциональном назначении полученных купажированных соков.

Соотношение калия, натрия, фосфора, магния, кальция при этом составляет 16:2,2:1,8:1,4:2,4, что придает сокам выраженные диуретические свойства.

Нами исследованы основные показатели безопасности полученных соков в соответствии с требованиями Технического регламента (табл. 8).

Таблица 8

Содержание токсичных элементов в новых видах купажированных яблочных соков

Показатель массовой доли Яблочный сок без мякоти Яблочный сок с мякотью Допустимый уровень по Техническому регламенту, мг/кг не более

Вкус здоровья Оптимист Бодрость Лесовичок Ягодная симфония Огонек

Токсичные элементы, мг/кг: кадмий 0,0003 0,0001 не обнаружено 0,0007 0,0002 не обнаружено 0,03

свинец 0,02 0,027 0,02 0,019 0,02 0,005 0,4

ртуть 0,0001 не обнаружено 0,0001 не обнаружено 0,0001 0,02

мышьяк не обнаружено 0,013 0,012 не обнаружено 0,012 не обнаружено 0,2

медь 0,13 0,24 0,09 0,07 0,09 0,01 10

цинк 0,27 0,19 0,15 0,38 0,09 0,07 10

олово не обнаружено 200

хром не обнаружено 0,5

Активность радионуклида, Бк/кгСв-Ш 1,093 1,091 1,036 1,051 1,057 1,024 40

Бг-90 0,714 0,899 0,324 0,156 0,254 0,833 30

Микотоксины, мг/кг: патулин 0,002 0,001 0,001 0,0009 0,0008 0,0009 0,05

Нитраты, мг/кг 0,02 не обнаружено 0,02 0,018 не обнаружено 60

Было установлено, что фактическое содержание контаминантов гораздо ниже предельно допустимых уровней. В соках не обнаружено определенной закономерности перехода токсичных элементов из сырья в готовую продукцию, свинца переходит до 0,001 мг/кг, меди и цинка - 0,022 мг/кг и 0,064 мг/кг соответственно, что на 27% меньше чем в исходном сырье.

Обнаруженные микроколичества ртути и мышьяка гораздо ниже предельно допустимых уровней. Радионуклидов в сок переходит около 1,4%, что составляет менее 30 Бк/кг и говорит о безопасности полученных продуктов. Остаточных количеств пестицидов группы ДЦТ и гексахлорциклогексана не обнаружено. Содержание токсина плесневых грибов (патулина) также не превышает предельно допустимых уровней.

По степени перехода нитратного азота зафиксирован наиболее низкий уровень в соке «Ягодная симфония» (0,018 мг/кг), что не превышает допустимого уровня содержания нитратов, утвержденного Минздравом.

Изучено изменение показателей качества и экологической безопасности соков при опытном хранении в течение 180 дней при температуре +5°С, относительной влажности воздуха 90±5%. Динамика изменения органолептических и физико-химических показателей

качества соков в процессе хранения не показала заметного изменения. Так, сок после хранения не потерял натуральный вкус и аромат, насыщенный цвет, хотя была обнаружена легкая опалесценция за счет ряда особенностей химического состава применяемых экстрактов.

Установлено, что массовая доля сухих веществ к концу хранения снижается на 1,5%, но остается в регламентируемых пределах. Массовая доля сахара на протяжении всего срока хранения не изменяется, кислотность увеличивается на 16,3%. Полифенольные соединения менее стабильны - массовая доля флавоноидов к концу хранения снижается на 18,7%, лейкоантоцианов на 31,7%, содержание дубильных веществ на 8,5%. Содержание минеральных веществ остается на прежнем уровне. В результате проведенных экспериментов по изменению показателей качества и экологической безопасности в процессе хранения, был установлен срок хранения соков - 6 месяцев при температуре +5°С.

По совокупности санитарно-микробиологических показателей разработанные соки являются экологически безопасными, поскольку количество обнаруженных групп микроорганизмов не превышает предельно допустимые уровни, утвержденные Техническим регламентом (табл. 9).

Таблица 9

Микробиологическая оценка новых видов купажированных яблочных соков

Яблочный сок без мякоти Яблочный СОК С МЯКОТЬЮ о и В 2

Показатель массовой доли «Вкус здоровья» «Оптимист» «Бодрость» «Лесовичок» «Ягодная симфония» «Огонек» О. * I >5 " м! ^ 1 с и о о. ч

КМАФАнМ, КОЕ/г 0,00013 0,00020 0,00019 не обнаружено 0,00024 0,00028 50

БГКП (колиформы) не обнаружено 1000

Патогенные не нормируются

микроорганизмы, в т.ч. сальмонеллы не обнаружено

Дрожжи, КОЕ/г не обнаружено не допускаются

Плесени, КОЕ/г не обнаружено 50

Установлено, что в соках отсутствуют бактерии группы кишечной палочки и патогенные микроорганизмы, в том числе сальмонеллы; обсемененности дрожжами и плесенями не зафиксировано. Количеством мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ) в меньшей мере обсеменены соки без мякоти («Вкус здоровья», «Оптимист», «Бодрость»). Тем самым полученные данные дают возможность установления срока хранения более 6 месяцев, в течение которых санитарно-микробиологические показатели изменяются незначительно. Оптимальное соотношение основы и обогащающих добавок в рецептурах соков позволяет говорить о стабильности биологически-активных веществ и микроэлементов в течение всего срока хранения.

Для оценки функциональной эффективности купажированных яблочных соков была проведена их апробация на предприятии общественного питания Краевой клинической больницы №1 города Хабаровска. В исследованиях принимало участие 60 человек среднего и пожилого возраста с первичными формами остеопороза. Установлено, что полученные купажированные яблочные соки являются функциональными продуктами питания,

обладающими корректирующим действием, их можно рекомендовать как эффективное пищевое и лечебно-профилактическое средство.

Глава 5. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ РАЗРАБОТКИ КУПАЖИРОВАННЫХ ЯБЛОЧНЫХ СОКОВ

Важным аспектом исследований разработанных купажированных яблочных соков являлась оценка их экологической безопасности для здоровья потребителей.

На начальном этапе установлено, что среднее содержание токсичных элементов в импортных китайских яблоках не превышает предельно допустимых концентраций. Загрязнение нитратами, имеющими существенное эколого-токсикологическое значение, значительно ниже предельно допустимых доз. Остаточных количеств содержания суммы пестицидов не обнаружено. Радиометрические показатели не превышают фоновых значений.

На втором этапе установлено, что содержание токсичных элементов в плодово-ягодных экстрактах в несколько раз ниже допустимого. Радионуклиды не превышают фоновых значений, пестицидов не обнаружено. Содержание нитратов на порядок ниже предельно допустимых доз, что позволяет использовать экстракты плодов и ягод как обогащающий материал для составления новых видов сока.

На завершающем этапе установлено, что обнаруженные микроколичества ртути и мышьяка в полученных купажированных яблочных соках значительно ниже предельно допустимых уровней. Содержания токсина плесневых грибов (патулина) также не превышает предельно допустимых уровней. По степени перехода нитратного азота зафиксирован наиболее низкий уровень в соках с мякотью.

Санитарно-микробиологическими исследованиями установлено, что в полученных соках отсутствуют бактерии группы кишечной палочки и патогенные микроорганизмы, в том числе сальмонеллы. Обсемененности дрожжами я плесенями не зафиксировано. КМАФАнМ в меньшей мере обсеменены соки без мякоти.

Таким образом, полученные купажированные яблочные соки являются натуральными экологически безопасными напитками, обладающими высокими потребительскими свойствами.

Для экономического обоснования целесообразности разработки купажированных яблочных соков рассчитана стоимость одного литра соков: цена сока с мякотью «Лесовичок», «Ягодная симфония» и «Огонек» составляет 62,00 рубля; сока без мякоти «Вкус здоровья», «Оптимист» и «Бодрость» - 60,00 рублей. Цена является доступной для всех слоев населения, так как в среднем в 1,5 раза ниже стоимости одного литра сока лучших брендов, реализуемых в городе Хабаровске.

Для оценки конкурентоспособности разработанных соков для сравнения были взяты яблочные соки, реализуемые в городе Хабаровске: соки без мякоти «Добрый», «Любимый», «J-7» и соки с мякотью «Привет», «Моя семья», «Rich» и другие. В ходе проведения исследований установлено, что соки с мякотью «Лесовичок», «Ягодная симфония» и «Огонек» в 1,1 раз конкурентоспособнее сока «Привет». Соки без мякоти «Вкус здоровья», «Оптимист» и «Бодрость» в 1,25 раза конкурентоспособнее сока «Любимый», и в 1,5 раза конкурентоспособнее сока «J-7».

ВЫВОДЫ

1. Определено качество и экологическая безопасность импортных зимних яблок, исследованы помологические особенности сортов. Установлено, что яблоки содержат до 2% минеральных веществ, бедны йодом (0,02-0,05 мкг/кг), фтором (0,03-0,08 мкг/кг) и селеном (0,007-0,015 мкг/кг).

2. Выявлено, что для сырья, имеющего наибольшие естественные потери (сорта Банановое и Ранет), срок хранения не должен превышать четырех месяцев.

3. Доказана целесообразность использования регионального растительного сырья в производстве яблочных соков, что обусловлено наличием высокого содержания

аскорбиновой кислоты (до 720,8 мг/г в шиповнике) и микроэлементов. Полученные из этого сырья экстракты экологически безопасны, обладают стабилизирующим действием на готовые соки.

4. Купажированные яблочные соки с использованием регионального сырья содержат большое количество витаминов (до 40% суточной потребности) и дефицитных в регионе микроэлементов (йода, фтора и селена). Присутствующие в них вещества полифенольной природы обусловливает высокую антиоксидантную активность соков.

5. Экспериментально установлены сроки хранения соков - не более 6 месяцев, в течение которых максимально сохраняется физиологическая ценность продукта, санитарно-микробиологические и показатели безопасности изменяются незначительно.

6. Произведен расчет себестоимости и конкурентоспособности разработанных яблочных соков. Установлено, что новые соки в 1,5 раза конкурентоспособнее реализуемых в регионе соков.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи, опубликованные в журналах рекомендованных ВАК РФ

1. Казанцева М.А., Ярушнн A.M. Потребительские свойства импортных яблок, реализуемых в торговой сети Хабаровского края. // Хранение и переработка сельхозсырья. 2009. №2. С. 55-56.

2. Казанцева М.А., Шлотгауэр С.Д. Перспектива получения экологически безопасных натуральных купажированных соков в условиях Дальневосточного региона. // «Вестник КрасГАУ». 2010. №2. С. 145-149.

3. Казанцева М.А., Шлотгауэр С.Д. Оценка качества и экологической безопасности соков из яблок разных сроков хранения. // «Вестник КрасГАУ». 2010. №5. С. 148-151.

4. Казанцева М.А., Ярушин A.M. Получение новых видов экологически безопасных натуральных купажированных соков в условиях Дальневосточного региона. // Проблемы региональной экологии. 2011. №2. С. 90-92.

Работы, опубликованные в других журналах

5. Казанцева М.А. Ассортимент и качество зимних яблок в г. Хабаровске. // Устойчивость и безопасность в экономике, праве, политике стран Азиато-Тихоокеанского региона. Материалы международного симпозиума. Хабаровск: РИЦХГАЭП. 2005. С. 51-53.

6. Казанцева М.А., Ярушин A.M. Рынок яблок на Дальнем Востоке: проблемы и перспективы. // Актуальные вопросы современной торговли: материалы научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Хабаровск: РИЦ ХГАЭП. 2006. С. 24-26.

7. Казанцева М.А., Ярушин A.M. Химический состав и органолептическая оценка импортных яблок, реализуемых в г. Хабаровске. // Актуальные вопросы современной торговли: материалы научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Хабаровск: ООО «АСП Центр». 2007. С. 19-22.

8. Ярушин A.M., Казанцева М.А. Исследование качества импортных яблок, реализуемых в г. Хабаровске. // Современное научное обеспечение дальневосточной аграрной отрасли. Материалы V Казьминских чтений (посвященных 90-летию со дня рождения Г.Т. Казьмина, 29 ноября 2006 года). Хабаровск: ДальНИИСХ РАСХН. 2007. С. 67-72.

9. Казанцева М.А., Ярушин A.M. Китайские яблоки: качество и безопасность. // Потребительский рынок: качество и безопасность товаров и услуг. Материалы IV Международной научно-практической конференции. Орел: ОрелГТУ. 2007. С. 114-116.

10. Казанцева М.А. Яблоки, как сырье для производства натуральных купажированных соков. // Управление торговлей: теория. Практика, инновации. Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 95-летию

19

Российского университета кооперации. - М.: Российский университет кооперации. 2008. С. 203-205.

11. Казанцева М.А. Перспективы производства натуральных купажированных соков функционального назначения. // Современные проблемы регионального развития. Материалы II Международной научной конференции. Биробиджан: ИКАРП ДВО РАН. 2008. С. 187-189.

12. Казанцева М.А. Производство натуральных купажированных соков функционального назначения. // Региональный рынок товаров и услуг: инновационные технологии и организация бизнеса. Материалы международной научно-практической конференции. Хабаровск: РИЦ ХГАЭП, 2008. - С. 245-247.

13. Казанцева M.A., Ярушин A.M. Применение замороженных ягод в производстве купажированных соков. // Пиво и напитки. 2009. №2. С. 36-38.

14. Казанцева М.А., Ярушин A.M. Перспектива производства натуральных купажированных яблочных соков функционального назначения. // Актуальные исследования студентов и аспирантов в области естественных и технических наук: материалы XXXIX научной конференции - конкурса научных докладов «Студенческая весна - 2009», Хабаровск, 16-20 марта, 2009 / ХГАЭП. Хабаровск. 2010. Деп. в ВИНИТИ 11.06.2010 №360-В2010. С. 123-136.

15. Казанцева M.A., Ярушин A.M. Оптимизация ингредиентного состава соков функционального назначения. // Пиво и напитки, 2009. №4. С. 44-45.

16. Казанцева М.А., Шлотгауэр С.Д. Выбор, оценка качества и безопасности продуктов для обогащения натуральных яблочных соков. // Стратегия развития кооперации в России: Материалы международной научно-практической конференции в рамках ежегодных Чаяновских чтений, навстречу 100-летию Российского университета кооперации. М.: Российский университет кооперации. 2009. С. 221-224.

17. Казанцева М.А. Оценка качества соков из яблок разных сроков хранения. // Потребительский рынок: качество и безопасность товаров и услуг. Материалы V Международной научно-практической конференции. Орел: ОрелГТУ. 2009. С. 12-13.

18. Казанцева М.А., Ярушин A.M. Разработка рецептур экологически безопасных натуральных купажированных соков. // Экология промышленного производства. 2010. №1. С. 2-5.

19. Казанцева М.А. Использование плодов и ягод дальневосточного региона в производстве пищевых продуктов. // Проблемы рационального использования природного и техногенного сырья Баренцева региона в технологии строительных и технических материалов: материалы IV Международной конференции. Архангельск: ИЭПС УрО РАН. 2010. С. 15-18.

20. Казанцева М.А. Анализ качества соков из яблок разных сроков хранения. // Пиво и напитки. 2010. №3. С. 44-45.

Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Гарннтура «Тайме». Печать оперативная. Усл. печ. л. 0,8. Уч. изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 1-661.

Отпечатано в РИЦ Института повышения квалификации специалистов здравоохранения. 680009, г. Хабаровск, ул. Краснодарская, 9.

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Казанцева, Мария Александровна, Хабаровск

61 12-3/1215

ГНУ «Дальневосточный научно-исследовательский институт сельского хозяйства РАСХН»

На правах рукописи

Казанцева Мария Александровна

ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ДАЛЬНЕВОСТОЧНОГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ ДЛЯ СОЗДАНИЯ НАТУРАЛЬНЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СОКОВ

03.02.08 - экология (биология)

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Ярушин Алексей Михайлович

Хабаровск 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ стр.

ВВЕДЕНИЕ........................................................................... 4

Глава 1. ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОЙ ПЛОДОВОЙ ПРОДУКЦИИ (обзор литературы)............................................................................ 8

1.1. Природные ресурсы и их использование в условиях Дальневосточного региона................................................... 8

1.2. Применение природных компонентов с профилактическими и лечебными целями в условиях Дальневосточного региона.......... 13

1.3. Оценка состояния свежих яблок, представленных в Дальневосточном регионе................................................... 17

1.4. Пищевая и диетическая ценность соков.................................. 30

Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.......................... 35

2.1. Объекты исследований....................................................... 35

2.2. Методы исследований....................................................... 39

Глава 3. КАЧЕСТВО И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ИМПОРТНОЙ ПЛОДОВОЙ ПРОДУКЦИИ...................................... 48

3.1. Свойства плодовой продукции, представленной в Хабаровском крае................................................................................. 48

3.2. Помологические сорта импортных зимних яблок, идентификация 52

3.3. Качество импортных зимних яблок в хранении......................... 56

3.4. Микроэлементный состав импортных зимних яблок.................. 66

3.5. Экологическая безопасность импортных зимних яблок.............. 69

3.6. Переработка яблок на соки................................................. 72

3.7. Качество и экологическая безопасность соков из импортных

зимних яблок разных сроков хранения................................. 75

Глава 4. ВОПРОСЫ КАЧЕСТВА И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ СЫРЬЯ ДАЛЬНЕВОСТОЧНОГО РЕГИОНА........... 83

4.1. Качество и экологическая безопасность продуктов для обогащения соков............................................................... 83

4.2. Влияние условий хранения на качество и экологическую безопасность обогащающих добавок...................................... 89

4.3. Разработка рецептур и технологий новых видов экологически чистых соков.................................................................. 93

4.4. Качество, экологическая безопасность и сохраняемость новых видов купажированных яблочных соков................................ 98

4.5. Влияние условий хранения на качество, экологическую безопасность и сохраняемость новых видов купажированных яблочных соков............................................................................ 103

Глава 5. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ РАЗРАБОТКИ КУПАЖИРОВАННЫХ

ЯБЛОЧНЫХ СОКОВ.................................................................. 108

ВЫВОДЫ............................................................................... 114

СПИСОК ЛИТЕРАТРЫ............................................................... 115

ПРИЛОЖЕНИЯ........................................................................ 134

1. Помологические сорта импортных яблок, используемые в эксперименте.................................................................. 134

2. Основные помологические сорта зимних яблок.......................... 138

3. Требования к качеству яблок поздних сроков созревания.............. 140

4. Ассортимент свежей плодово-ягодной продукции, поставляемой в

город Хабаровск............................................................... 142

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы работы. Реализуемый в Хабаровском крае ассортимент плодовой продукции ограничен и не обеспечивает потребности населения даже в летне-осенний сезон. Свежая продукция представлена импортными плодами, завозимыми из КНР, США, Австралии, стран Северной Америки, Японии, Кореи. Ведущее место занимает продукция из КНР, составляющая в сезон 33,4% импорта, 51,8% - в межсезонье. Местная продукция появляется только в период массового сбора, что не только не удовлетворяет спрос потребителей, но и не позволяет заложить плоды на хранение для регулярных поставок в межсезонье.

Исследования соковой продукции показали, что ассортимент широкий и насчитывает более 20 наименований соков, большинство из которых являются восстановленными или произведенными на основе сухого импортного сырья с добавками подкислителей и ароматизаторов. Наиболее ценные соки прямого отжима на основе натурального растительного сырья практически не представлены. В настоящее время отмечается тенденция повышения интереса потребителей к экологически чистым натуральным пищевым продуктам. Анализ продукции по химическому составу, его изменению в процессе хранения, содержанию биологически активных и минеральных веществ до сих пор в крае не проводился. Наши исследования

I

направлены на возможность получения новых экологически чистых видов гармоничных по пищевой и биологической ценности соков, содержащих дефицитные в регионе микроэлементы.

Цель и задачи исследований. Выявление физико-химических свойств плодовой продукции, особенностей динамики в процессе хранения и создание на её основе натуральных соков с повышенным содержанием биологически-активных и минеральных веществ.

Для достижения цели ставились следующие задачи:

1. Исследовать физико-химический состав и показатели безопасности импортного растительного сырья, установить уровень содержания в нем микроэлементов йода, фтора и селена, определить потери биологически активных веществ в процессе хранения.

2. Выявить региональное растительное сырье для обогащения натуральных купажированных соков, определить в нем содержание микроэлементов йода, фтора и селена.

3. Установить физико-химический состав и показатели безопасности обогащающего материала и определить сохранение биологически-активных и минеральных веществ в процессе хранения.

4. Исследовать сбалансированность готового продукта по химическому составу и сохраняемости вносимых добавок, оценить его функциональную значимость.

Основные положения работы, выносимые на защиту:

-Содержание дефицитных на Дальнем Востоке микроэлементов в импортном растительном сырье низкое, но по физико-химическому составу и показателям безопасности оно пригодно для получения натуральных соков.

-Установлено, что для повышения функциональных показателей качества натуральных соков может быть использовано местное растительное сырье с повышенным содержанием йода, фтора и селена.

-Экспериментально установлены сроки хранения, при которых сырье, обогащающий материал и готовый продукт не теряют своих функциональных качеств.

Научная новизна работы. Впервые в регионе проведен анализ качества, экологической безопасности и сохраняемости импортных зимних яблок и натуральных соков. Обоснован выбор дальневосточного растительного сырья для обогащения соков дефицитными на Дальнем Востоке микроэлементами (селен, йод и фтор). Установлено влияние

условий хранения на изменение качества сырья и готовой продукции; определены предельные сроки хранения продуктов.

Впервые определена экологическая безопасность натуральных соков, обогащенных минеральными веществами. Показано, что обогащенные натуральные соки обладают лечебно-профилактическим действием, а также сохраняют положительный эффект вносимой добавки. Предложена модель коррекции дефицита микроэлементов при применении натуральных купажированных соков, которая может быть положена в основу разработки однородных групп продуктов, обогащенных микроэлементами.

Практическая значимость работы. На основании проведенных исследований установлены показатели качества и экологической безопасности импортного и местного растительного сырья, установлены сроки годности, разработаны рецептуры экологически чистых натуральных яблочных соков, экспериментально подтверждена и обоснована функциональная эффективность натуральных соков, выпущена опытная партия натуральных купажированных яблочных соков.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и представлялись на конференциях различного уровня: на международном симпозиуме «Устойчивость и безопасность в экономике, праве, политике стран Азиато-Тихоокеанского региона» (Хабаровск, 2005); научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Актуальные вопросы современной торговли» (Хабаровск, 2006); научно-практической конференции творческой молодежи «Актуальные вопросы торговли» (Хабаровск, 2007); II Международной научно конференции «Современные проблемы регионального развития» (Биробиджан, 2008); международной научно-практической конференции «Региональный рынок товаров и услуг: инновационные технологии и организация бизнеса» (Хабаровск, 2008); 39-й научной конференции «Студенческая весна - 2009» (Хабаровск, 2009); V Международной научно-практической конференции

«Потребительский рынок: качество и безопасность товаров и услуг» (Орел, 2009); международной научно-практической конференции в рамках ежегодных Чаяновских чтений «Стратегия развития кооперации в России» (Москва, 2009); IV Международной конференции «Проблемы рационального использования природного и техногенного сырья Баренцева региона в технологии строительных и технических материалов» (Архангельск, 2010); III международной научно-практической конференции «Управление торговлей: теория, практика, инновации» (Москва, 2010); всероссийской научной конференции с международным участием «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук» (Кемерово, 2011); IV международной научно-практической конференции «Управление торговлей: теория, практика, инновации» (Москва, 2011).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 работ, в том числе четыре работы в журналах, рекомендованных ВАК РФ. Получены положительные решения на выдачу двух патентов РФ по материалам заявок на изобретение: «Напиток безалкогольный "Вкус здоровья"» и «Напиток безалкогольный "Ягодная симфония"».

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и четырех приложений. Основной текст изложен на 144 страницах, содержит 27 таблиц и 27 рисунков. Список используемой литературы включает 222 источника, в том числе 18 на иностранных языках.

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю -д-ру с.-х. наук, профессору Ярушину A.M. за общее руководство, поддержку, понимание, заботу; академику РАСХН Киселеву Е.П. за ценные замечания по данным диссертационных исследований.

Глава 1. ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОЙ ПЛОДОВОЙ ПРОДУКЦИИ (обзор литературы)

1.1. Природные ресурсы и их использование в условиях Дальневосточного региона

В конце XIX - начале XX вв. достижения химии в области органического синтеза совершили революцию и неоправданно вытеснили традиционную медицину, но в настоящее время она вновь востребована. По мнению В.А. Доценко (1988), существует более 20 минеральных веществ, в которых нуждается организм человека. Это макроэлементы кальций, магний, натрий, калий, фосфор, сера - требуются организму порядка нескольких граммов в сутки. Важное значение имеют и незаменимые микроэлементы железо, йод, медь, марганец, цинк, кобальт, молибден, селен, ванадий, никель, хром, фтор, суточная потребность в которых не превышает нескольких микрограммов (Эммануэль, 1996). По данным Л.Р. Ноздрюхиной и Н.И. Гринкевич (1980), физиологическая роль некоторых микроэлементов пока изучена недостаточно и мало известна. Однако, в последнее время, многими отечественными и зарубежными исследователями (Баекег, 1991; Старикова, 2005; Троян, 2006; Сайфулина, 2008) получены данные о биологической роли селена, йода, мышьяка, фтора. Как писал А.Ф. Скрипченко (1971), химические элементы распространены в земной коре неравномерно, что приводит к их естественному недостатку или избытку в организме человека, в тех или иных географических провинциях.

По данным В.Л. Соколина (2007), в 2000-2006 гг. в Хабаровском крае отмечается рост нозологических форм заболеваемости, возникающих из-за недостатка некоторых минеральных веществ в продуктах питания.

Гипертоническая болезнь за этот период увеличились на 8,2%; анемия на 0,3%; болезни органов пищеварения - гастрит и дуодениты на 0,3%; болезни полости рта на 5,8%. Остается крайне высоким уровень эндокринных заболеваний, как среди взрослого, так и среди детского населения, где йод играет важнейшую роль. Этот микроэлемент незаменим в развитии и функционировании щитовидной железы, входит в состав тиреоидных гормонов регулирующих обмен белков, жиров и углеводов в организме, оказывает влияние на рост и развитие клеток головного мозга и функций деторождения. По данным Российского статистического ежегодника (2001; 2007) количество больных этим заболеванием увеличилось на 2,8%.

Хабаровский край, по данным А.Ф. Скрипченко (1971), относится к территориям, где содержание йода в почве и воде в десятки раз ниже (не превышает 0,6-1,3 мг/кг), чем необходимо, для поддержания нормального гормонального фона организма (50-200 мкг/г сутки). По данным Российского статистического ежегодника (2007), за 2007 г. увеличение щитовидной железы 1-Ш степени выявлено у каждого 5-го обследованного. Высока частота гиперплазии щитовидной железы среди детей. Выявлены нарушения умственного развития у каждого 3-го ребенка. У 20% населения наблюдается развитие эндемического зоба. У 3% беременных женщин нарушено внутриутробное развитие плода, возрастает количество выкидышей и мертворожденных детей. Т.П. Арсеньева и И.В. Баранова (2007) отмечают, что в международном государственном экологическом университете им. А.Д. Сахарова при поддержке Всемирной Организации Здравоохранения и Детского Фонда ООН (ЮНИСЕФ), за пять лет изучения проблемы йододефицита, в связи с повсеместным использованием йодированной соли и морепродуктов, заметно улучшилось йодное обеспечение населения в Центральной России. На Дальнем Востоке проблема все еще является актуальной. По мнению Т.А. Степановой (2002)

в борьбе с этим заболеванием, не только употребление йодированной соли и морепродуктов, но и овощи, фрукты и ягоды должны занимать особое место в питании населения. По исследованиям В.А. Доценко (1988), И.М. Скурихина и А.П. Нечаева (1999), в зерне пшенице, ячмене, ржи, кукурузе, овсе содержание йода не превышает 300 мкг/г. В картофеле, моркови, свекле, луке, чесноке - 230-250 мкг/г. По данным М.Я. Ловкова и A.M. Рябинович (1989), концентрация йода в растениях зависит от вида растений, фазы вегетации и доступности йод содержащих соединений в почве. На Дальнем Востоке йод обнаружен в небольших количествах в таких растениях, как валериана лекарственная - 0,12 мкг/г, лимонник китайский, шиповник и укроп - до 0,09 мкг/г.

В.Л. Соколин (2007) отмечает, что неутешительную тенденцию к росту имеют заболевания органов пищеварения, за последние шесть лет они увеличились на 5,9%. По мнению Л.Р. Ноздрюхиной и Н.И. Гринкевич (1980), неправильное питание и питание с избыточным количеством животного жира приводит к развитию сахарного диабета, подагры, желчнокаменной болезни, атеросклероза, являющемуся первопричиной большинства сердечно-сосудистых заболеваний. Многие отечественные и зарубежные исследователи (Шишков, 2002; Голубкина, 2006; Baxter, 2000; Dufour, 2001; Capelo, 2004) доказали, что важнейшим элементом антиоксидантной защиты организма является, селен, входящий в состав фермента глютатионпероксидазы, защищает клетки от развития онкопатологических процессов, разрушения и некроза печени, выводит из организма тяжелые металлы, снижает риск сердечно-сосудистых заболеваний и развитие сахарного диабета, стимулирует синтез белка и процессы роста, замедляет процесс старения, укрепляет иммунитет. Суточная потребность в селене взрослого человека колеблется в пределах 50-200 мкг/г (Гринкевич, 1987; Кравченко, 2004).

По данным Института питания РАМН, более 50% россиян имеют явный дефицит селена. Еще в 1994 г. Министерство здравоохранения Российской Федерации приняло решение об устранении селенодефицита в России но, к сожалению, не предприняло никаких практических мер. По мнению академика Е.И. Чазова, если программа селенизации населения начнет реально работать в масштабах всей страны, то за год можно спасти 600 тыс. жизней только больных сердечно-сосудистыми заболеваниями (Сенькевич, Голубкина, 2008).

По данным В.Г. Лифляндского и М.Н. Андронова (1997), И.Э. Цапаловой и М.Д. Губиной (2002), лучшие источники селена морепродукты (особенно устрицы и мидии), мясо, почки, рис, пшеница, ячмень, красное вино, виноград, белые грибы. Этот микроэлемент концентрируется в чесноке, свином сале, в сливочном масле, орехах. В.В. Телятьев (1987), М.Я. Ловкова и A.M. Рябинович (1989) отмечают, на Дальнем Востоке селен в небольшом количестве содержится в калине - 9,75 мкг/г, землянике лесной - 11 мкг/г, боярышнике - 11,8 мкг/г, шиповнике - 13,08 мкг/г, мать-и-мачехе - 25 мкг/г, укропе - 30 мкг/г, лимоннике китайском - 33,3 мкг/