CC BY
159
УДК 664.8.036.522
Л.Ч. Бурак
аспирант, УО «Могилевский государственный университет продовольствия»
ИЗУЧЕНИЕ МИНЕРАЛЬНОГО, ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И ПОКАЗАТЕЛЕЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПЛОДОВ БУЗИНЫ
Аннотация. Проведен анализ минерального и химического состава и показателей безопасности плодов бузины. Химический состав образцов бузины был проведен в разные стадии зрелости. Анализ химического состава показал, что с нарастанием массы плода шло накопление сахаров, пектинов, органических кислот, макроэлементов биологически активных веществ (витаминов, ароматических соединений, микроэлементов). Полученные результаты свидетельствуют о том, что бузина является источником многих минеральных соединений. Показатели безопасности бузины соответствуют нормативным показателям санитарных норм, правил и гигиенических нормативов.
Ключевые слова: бузина, химический состав, минеральный состав, показатели безопасности.
L.Ch. Burak, Mogilev State University of Foodstuffs
ANALYSIS OF MINERAL AND CHEMICAL COMPOSITION AND SAFETY PERFOMANCE
ELDERBERRY FRUIT
Abstract. The analysis of the mineral and chemical composition and safety performance elderberry has done. The chemical composition of the samples was carried out elderberry at different stages of maturity. Analysis of the chemical composition showed that together with the increase of weight of elderberry, sugar, pectin, organic acids, macro biologically active substances (vitamins, aroma compounds, trace elements) were accumulated. The results indicate that, elderberry is the source of many mineral compounds. Safety indicators elderberry match of sanitary regulations, rules and hygienic standards.
Keywords: elderberry, chemical composition, mineral composition, the safety.
Введение
B Беларуси разработана Концепция развития сокопроизводящей отрасли промышленности с целью повышения качества соков и соковой продукции и их конкурентоспособности на внешнем и внутреннем рынке. Претворение концепции в жизнь осуществляется в стране по трем основным направлениям: развитие нормативно-технической базы, гармонизированной с международными и европейскими требованиями к сокам и соковой продукции; совершенствование технологии производства, позволяющей изготавливать соки и нектары высокого качества; оснащение предприятий и испытательных лабораторий современным оборудованием и средствами контроля [1, 2].
Несмотря на обилие различных напитков в стране, насыщающих потребительский рынок, остро стоит проблема обеспечения предприятий таким отечественным сырьем, которое бы не требовало дорогостоящих затрат на перевозку и закупку, в связи с чем материальные затраты на производство сокосодержащей продукции снизились бы, что повлекло бы за собой и удешевление розничных цен [3, 4].
В питании человека издавна используются дикорастущие плоды и ягоды в свежем и переработанном виде [5, 6].
Повышение спроса на сокосодержащую продукцию из дикорастущих растений требует от предприятий пищевой промышленности Беларуси качества на всех произ-
водственных этапах, начиная от заготовления и хранения сырья до переработки и реализации продукции. Изменение показателей во время технологических операций требует знания основного химического состава сырья для того, чтобы решить задачу производства безопасной и функциональной продукции [7].
После сбора ягод поступление к ним питательных веществ прекращается, но в них продолжаются процессы, связанные с изменением химического состава, поэтому сохранение сырья на этапе сбора, при хранении и переработке в сокосодержащую продукцию требует детального изучения химического и минерального состава [8, 9]. Важным направлением в технологических процессах является сохранение максимального количества питательных веществ исходного сырья [10]. В связи с недостаточностью в литературе информативных ресурсов о бузине, в качестве сырья сокосодержа-щей продукции, нами предпринято настоящее исследование химического и минерального состава бузины.
Материалы и методы Образцы
Объектами исследований были выбраны следующие сорта бузины: бузина садовая РУП Институт плодоводства, бузина дикая, заготовленная СООО Ароматик у населения, собранные в августе 2009-2011 гг. в самый сезон их созревания. Все ягоды были созревшими и произрастали в обычных условиях. Плоды были заморожены и хранились при температуре -20 0С до начала проведения исследований. Перед началом исследований, плоды проходили размораживание.
Химический анализ
Биохимические исследования велись в максимально возможном широком спектре показателей химического состава, пищевой и биологической ценности. Массовую долю сухих веществ проводили по ГОСТ 28561-90 высушиванием до постоянной массы. Массовую долю растворимых сухих веществ проводили рефрактометрическим методом по ГОСТ 28562-90 и ГОСТ Р 51433-2007. Массовую долю пектиновых веществ проводили кальциево-пектатным методом, который заключается в переводе пектиновых веществ, включая протопектин, в пектиновую кислоту и затем осаждением пектина раствором хлористого кальция. Концентрацию органических кислот определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) с применением УФ-детектора. Детектирование проводили при длине волны 254 нм. Определение витамина С проводили с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии с использованием хроматографа АПдеП 1200 на колонке Eclipse-XDB (4.6X150 мм, 5 мкм). Для измерения концентрации витамина С применяли диодно-матричный детектор в видимой области 150 нм. Количественные расчеты проводили по площадям пиков. Содержание минеральных веществ определяли по ГОСТ Р 51429-99 с помощью атомно-абсорбционной спектрометрии.
Определение массовой доли железа определено по ГОСТ 26928-86. Массовая доля меди проведена по ГОСТ 26931-86. Содержание свинца проведено по ГОСТ 26932-86. Определение цинка изучено по ГОСТ 26934-86. Определение содержания патулина проведено по ГОСТ 28038-89.
Для идентификации и определения радионуклидов использовался спектрометрический анализ.
Использовавшаяся в приготовлении образцов, растворов и анализе вода была дважды дистиллированной.
Результаты и обсуждения
Целью данного исследования было изучение химического и минерального состава и показателей безопасности плодов бузины.
Большую роль в качестве используемого сырья играет время сбора плодов растений, поэтому для оценки динамики накопления биологически активных веществ, определения максимального извлечения сока из сырья бузины был определен химический состав образцов бузины 2011 года в разные стадии зрелости.
Химический состав недозревших образцов бузины был исследован в плодах, собранных в конце июля. В конце августа были собраны плоды бузины для их изучения в технической стадии зрелости, когда плоды были сформированы. Плоды в биологической стадии были собраны во второй половине августа. Перезревшие плоды снимали с куста 1 октября. Изучение баланса химического состава плодов бузины включало определение содержания сухих веществ, сахаров, органических кислот, пектиновых веществ, витамина С. Результаты исследования представлены в таблице 1.
Анализ химического состава показал, что с нарастанием массы плода шло накопление сахаров, пектинов, органических кислот, макроэлементов биологически активных веществ (витаминов, ароматических соединений, микроэлементов). Кроме того, благодаря внутренним биохимическим процессам к моменту созревания происходило взаимопревращение веществ (крахмала - в сахар, нерастворимых форм пектиновых веществ - в растворимые и т. п.), уменьшалось содержание кислот, дубильных веществ, увеличивалось количество красящих, ароматических веществ.
Результаты исследования показали, что содержание общих сухих веществ в процессе созревания увеличивалось, при этом их максимальное количество было характерно для перезревших плодов двух сортов бузины. Аналогичная тенденция была отмечена и у растворимых веществ.
Уровень сахаров возрастал прямолинейно стадии созревания. Следует обратить внимание на то, что резкий скачок в накоплении сахаров отмечался у плодов двух сортов в период перехода со стадии недозревших плодов в стадию технической зрелости, при этом у бузины садовой увеличение сахаров в этот период составило 28,9%, у бузины дикой - 21,3%. Последующие периоды исследования характеризовались медленным нарастанием сахаров, при этом самые высокие уровни сахаров были выявлены у плодов в биологической стадии, это может быть связано с тем, что при перезревании, потеря воды от усилившегося испарения ее ягодами увеличивается, тогда как подача ее и расход сахара на дыхание уменьшаются.
На фоне нарастания сахаров в плодах бузины происходило снижение органических кислот, уровень которых был самым минимальным в стадии перезревших плодов. Уменьшение количества кислот при созревании является, результатом нейтрализации их минеральными веществами, поступающими в ягоду, и окисления при дыхании ягод. Растворимые сухие вещества в динамике исследования увеличивались.
Изучение пектиновых веществ показало, что их массовая доля также увеличивалась по мере созревания плодов. Изучение массовой доли витамина С показало, что быстрое накопление витамина происходило при переходе плодов из недозрелого со-
стояния в стадию технической зрелости, при этом в бузине садовой уровень витамина С возрос на 56,9%, в бузине дикой - на 58%. В стадии биологической зрелости в образцах плодов витамин С незначительно снизился. В перезревших плодах содержание витамина С снижалось.
Таблица 1 - Химический состав плодов бузины садовой и бузины дикой
в динамике созревания
Показатели
Массовая доля, %
сахаров т о пектиновых веществ 1_ О
Сорт растворимых сухих веществ % редуцирующих общих органических кисл< растворимых протопектина сумма м о~ н и а т и ш
Недозревшие (зеленые) (30.07.11)
Бузина 11,84± 6,2± 8,2± 1,81 ± 0,11 ± 0,048± 0,158± 31,6±
садовая 1,12 0,54 0,82 0,04 0,012 0,017 0,08 1,33
Бузина дикая 11,26± 7,11± 8,6± 1,93± 0,10± 0,051 ± 0,151± 32,8±
1,41 1,98 0,31 0,21 0,015 0,019 0,06 1,41
Техническая стадия зрелости (26.08.11)
Бузина 12,09± 7,22± 8,75± 1,24± 0,12± 0,047± 0,167± 33,4±
садовая 1,32 0,38 0,46 0,12 0,012 0,019 0,07 1,52
Бузина дикая 12,77± 9,04± 8,85± 1,37± 0,14± 0,049± 0,189± 34,1 ±
1,38 0,09 0,14 0,13 0,013 0,022 0,09 1,59
Биологическая стадия зрелости (12.09.11)
Бузина 13,16± 7,47± 9,23± 0,64± 0,15± 0,043± 0,193± 35,3±
садовая 1,42 0,23 0,55 0,26 0,013 0,023 0,1 1,63
Бузина дикая 14,51 ± 8,86± 9,41 ± 0,45± 0,17± 0,046± 0,216± 36,4±
1,48 0,34 0,62 0,33 0,015 0,027 0,11 1,71
Перезревшие (01.10.11)
Бузина 14,67± 8,72± 8,75± 0,59± 0,19± 0,028± 0,218± 32,4±
садовая 1,32 0,38 0,46 0,12 0,012 0,019 0,07 1,52
Бузина дикая 15,77±1 9,04± 8,85± 0,4± 0,21 ± 0,029± 0,239± 31, 1 ±
,38 0,09 0,14 0,13 0,013 0,022 0,09 1,59
Для определения минерального состава двух сортов бузины были определены макро- и микроэлементы плодов бузины. Данные баланса минерального состава двух
сортов бузины представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Минеральный состав плод ов двух сортов популяций бузины черной
Химический элемент Бузина садовая Бузина дикая Суточная потребность, мг
Макроэлементы, мг/100 г
Калий 280±8,5 387±9,2 2500...5000
Кальций 24,2±3,2 28,1 ±5,1 800...1000
Сера не опред. не опред. 1000
Магний 21,1 ±0,6 24,6±0,8 400
Фосфор 49±3,1 53,5±3,7 1200
Хлор не опред. не опред. 7000.10000
Натрий 2,9±0,6 3,7±0,9 4000.6000
Микроэлементы, мг/кг
Марганец 0,25±0,2 0,27 ±0,2 2.5
Железо 1,6±0,4 2,32±9,2 2.2,5
Цинк 0,31±0,1 0,36±0,2 12.16
Медь 0,14±0,3 0,16±0,4 2.2,5
Хром 0,019±0,002 0,024±0,001 0,02.0,035
Иод 0,12±0,001 0,22±0,0015 0,10.0,20
Селен 0,06±0,0034 0,062±0,0021 0,055
Результаты исследования макроэлементов плодов показали, что изучаемые два сорта популяций бузины черной богаты калием, при этом уровни элемента варьируют в пределах 280-387 мг/100 г, что соответствует 23-36% уровню содержания всех зольных элементов. Употребление 100 г ягод бузины обеспечивает суточную потребность в К на 11,2-15,9%.
Сырье бузины садовой содержит достаточно высокое количество кальция, фосфора и магния, соответственно 2% , 4,05% и 1,74%. Необходимо отметить, что уровень этих элементов был выше в бузине дикой: Са - 2,63% и Р - 5%, Мд - 2,29%. Образцы бузины характеризовались небольшим содержанием количества натрия.
Важная роль в минеральном составе принадлежит микроэлементам, среди которых в бузине важными являются цинк, марганец, железо, медь, йод, хром и селен. Баланс этих микроэлементов обеспечивает нормальную работу всех систем организма человека и поддерживает метаболические процессы.
Хотя обнаруженное содержание микроэлементов незначительно, они выполняют незаменимые функции в организме: марганец относится к важнейшим биоэлементам и является компонентом множества ферментов, выполняя в организме многочисленные функции; железо служит для полноценного функционирования организма и участвует в процессах кроветворения; цинк обеспечивает минеральный баланс в организме; медь играет важную роль в поддержании нормального состава крови; хром усиливает процессы обмена углеводистых соединений.
Нормальное развитие и жизнедеятельность эндокринной системы обеспечивается за счет йода и селена. Необходимо отметить, что уровень селена в двух сортах бузины был схожим, уровень же йода был выше почти в два раза в плодах бузины дикой. Употребление 100 г плодов бузины обеспечат суточную потребность всех микроэлементов на 100%.
В технологическом процессе производства сокосодержащей продукции на качество влияет много факторов, важнейшими из которых являются показатели безопасности сырья плодов бузины.
Плоды бузины в свежем виде содержат около 79,8% воды. Они не стойки при хранении и являются хорошим субстратом для развития плесневых грибков - микоток-синов, обладающих токсическим эффектом в чрезвычайно малых количествах. Мико-токсин патулин, обладающий канцерогенным действием, чаще всего встречается в заплесневелых плодах, ягодах или соках, джемах, приготовленных из заплесневевших плодов и ягод. В связи с тем, что формирование качества выходного продукта осуществляется на всех этапах технологического процесса его получения, нами проведены исследования показателей безопасности бузины садовой и бузины дикой.
Результаты исследований приведены в таблице 3.
Таблица 3 - Показатели безопасности бузины садовой и бузины дикой
Показатели безопасности Бузина садовая Бузина дикая ПДК
Нитраты
Микотоксин патулин, мг/кг не обн. не обн. 0,05
Радионуклиды цезия-137, Бк/кг 11,3±0,4 11,8±0,5 74
Токсичные элементы, мг/кг
Свинец 0,14±0,001 0,17±0,001 0,4
Кадмий <0,01 <0,01 0,02
Ртуть не обн. не обн. 0,01
Медь 0,14±0,3 0,16±0,4 5,0
Железо 1,6±0,4 2,32±9,2 15
Цинк 0,31±0,1 0,36±0,2 5,0
Мышьяк <0,01 <0,01 0,1
Результаты исследования показателей безопасности бузины садовой и бузины дикой показали, что содержание токсичных элементов в плодах не превышает допустимых норм. Таким образом, сырье ягод исследуемых сортов бузины является безопасным и может быть использовано для получения сокосодержащей продукции.
Химический состав ягод бузины характеризовался преобладанием протопектина над растворимым пектином.
Изучение баланса микроэлементов показало, что плоды бузины богаты калием, способным обеспечить суточную потребность на 11,2-15,9%. Среди других элементов были выявлены: кальций, фосфор, магний.
Показатели безопасности сырья плодов бузины не превышают нормативные показатели санитарных норм, правил и гигиенических нормативов, что позволяет рекомендовать исследуемые сорта для переработки.
Заключение
Исследование химического состава сырья бузины позволяет сделать вывод о наличии сбалансированного комплекса биологически активных веществ в бузине, состав которых может повысить ценность функционального продукта в сокосодержащих продуктах. Анализ химических компонентов позволяет сделать вывод, что углеводы в плодах бузины представлены в основном глюкозой (виноградным сахаром) и фруктозой (плодовым сахаром). Сахарозы содержится незначительное количество. Результаты оценки показателей безопасности разработанных морсов соответствуют требованиям санитарных норм, правил и гигиенических нормативов «Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов». Содержание радионуклидов Cs-137 в изученных образцах морсов не превышало допустимый уровень, установленный ГН 10-117-99.
Список литературы:
1. Гусаков, В.Г. Состояние и направление продовольственной безопасности в Беларуси / В.Г. Гусаков // Аграрная экономика. - 2009. - N 5. - С. 2-6.
2. Лавриненко, Н.И. Пути повышения конкурентоспособности соков и нектаров на внешнем и внутреннем рынке / Н.И. Лавриненко // Пищевая промышленность: наука и технологии. - 2008. - № 1(1) - С.22-28.
3. Хомич, Г.А. Комплексная переработка дикорастущего сырья / Г.А. Хомич, Н.И. Ткач // сб. докл. VI (г. Минск 2-3 окт; 2007 г.) / Междунар. науч. - прак. конф. центр НАН Беларуси по продовольствию: редкол. З.В. Ловкис [и др.] - Минск, 2007. - С. 137 - 141. 4. Шалкевич, М.С. Результаты и перспективы исследований малораспространенных ягодных культур в Институте плодоводства НАН Беларуси/ М.С. Шалкевич [и др.] // Плодоводство: ягодоводство на современном этапе: материалы международной научно-практической конференции, посвящ. 100-летию со дня рождения А.Г. Волузнева, п. Самохваловичи , 13-15 июля 2004 г. / Институт плодоводства НАН Беларуси - п. Само-хваловичи, 2004. - Т.15. - С. 147 - 155.
5. Плоды бузины черной свежие. Технические условия Государственный стандарт республики Беларусь. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.tnpa.by/tnpa/TnpaFiles/pdf/STB_plody_buziny.pdf
6. Christensen, L. P., Knaack, K., & Frette, X. C. (2007). Selection of elderberry (Sambucus nigra L.) genotypes best suited for the preparation of elderflower extracts rich in flavonoids and phenolic acids. European Food Research and Technology, 227(1), 293-305.
7. Park, K.S. Studies on the nutritional value of elderberry (Sambucus canadensis) fruits // Journal of Korean Forestry Society. - Dec. 1984. - V. 67. - Р. 42-49.
8. Pliszka B. Content of polyphenols and macroelements in fruits of wild elder (Sambucus nigra L.) grown on different soil objects [Текст] / B. Pliszka [и др.] // Плодоводство: научные труды. - п. Самохваловичи, 2007. - Т. 19. - С. 273-278
9. Atkinson, MD, Atkinson, E. Sambucus nigra L. J Ecol. 2002; 90:895-923.
10. Kaack, K, Austed, T. Interaction of vitamin C and flavonoids in elderberry (Sambucus nigra L.) during juice processing // Plant Foods Hum Nutr. 1998;52(3):187-98.
List of references:
1. Gusakov, VG Status and Food Security in Belarus / VG Gusakov // Agricultural Economics. -2009. - N 5. - P. 2-6.
2. Lavrinenko, NI Ways to increase the competitiveness of juices and nectars in external and internal market / N. Lavrinenko / / Food Industry: Science and Technology. - 2008. - № 1 (1) - P.22-28.
3. Khomich, GA Complex processing of native raw materials / GA Khomich, NI Tkach / Sat. Reports. VI (2.3 Minsk in October, 2007) / Intern. scientific. - Practice. Conf. Center of NAS of Belarus for Foodstuffs: Editorial Board. ZV Lovkis [etc.] - Minsk, 2007. - P. 137 - 141.
4. Shalkevich, MS Results and prospects for research on less common fruit crops at the Institute of Horticulture NAS / MS Shalkevich [etc.] / / Pomiculture: berryculture at the present stage of the International Scientific-Practical Conference dedicated. 100th anniversary of the birth of A. Voluzneva, / Samokhvalovichy, 13-15 July 2004 / Institute of Horticulture NAS Belarus - Samokhvalovichy, 2004. - V.15. - S. 147 - 155.
5. Fresh fruits of elderberry. Specifications State Standard of Belarus. [Electronic resource]. - Mode of access: http://www.tnpa.by/tnpa/TnpaFiles/pdf/STB_plody_buziny.pdf
6. Christensen, L. P., Knaack, K., & Frette, X. C. (2007). Selection of elderberry (Sambucus nigra L.) genotypes best suited for the preparation of elderflower extracts rich in flavonoids and phenolic acids. European Food Research and Technology, 227(1), 293-305.
7. Park, K.S. Studies on the nutritional value of elderberry (Sambucus canadensis) fruits // Journal of Korean Forestry Society. - Dec. 1984. - V. 67. - Р. 42-49.
8. Pliszka B. Content of polyphenols and macroelements in fruits of wild elder (Sambucus nigra L.) grown on different soil objects [Текст] / B. Pliszka [и др.] // Плодоводство: научные труды. - п. Самохваловичи, 2007. - Т. 19. - С. 273-278
9. Atkinson, MD, Atkinson, E. Sambucus nigra L. J Ecol. 2002; 90:895-923.
10. Kaack, K, Austed, T. Interaction of vitamin C and flavonoids in elderberry (Sambucus nigra L.) during juice processing // Plant Foods Hum Nutr. 1998;52(3):187-98.
