V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Сравнительная характеристика основных биологически активных веществ в свежих ягодах и различных видах переработки некоторых сортов смородины черной в условиях Орловской области
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Смородина черная – одна из наиболее распространенных ягодных культур в России. Скороплодность, ежегодная урожайность, богатый биохимический состав ягод, неприхотливость к условиям произрастания, высокие технологические качества, обуславливают ее преимущества перед другими садовыми культурами.
Ягоды смородины черной очень богаты витаминами. По содержанию витамина С (180 - 300 мг%) и Р-активных веществ (до 800 и более мг%) смородина среди ягодных культур занимает первое место. Кроме того, в ягодах содержатся витамины А, Д, Е, Р, К, группы В; сахара (6,2 - 10,9%); органические кислоты (2,1 - 3,5 мг%); пектиновые соединения (0,74 - 1,60 мг%), а также минеральные соли, эфирные масла, микроэлементы (йод, железо, цинк, кобальт, медь, марганец, барий) [3].
В листьях содержатся аскорбиновая кислота (0,25 %), витамин Р, фитонциды, эфирные масла.
Во ВНИИ СПК созданы крупноплодные, с повышенным содержанием аскорбиновой кислоты в ягодах, сорта смородины черной, с иммунитетом и высокой устойчивостью к мучнистой росе и почковому клещу. Высокая стабильная продуктивность этих сортов делает их перспективными для использования в качестве сырья при производстве продуктов. Смородина черная является одним из лучших видов ягодного сырья. Тем не менее, биохимическое изучение сортов, то есть, их пригодность для различных видов переработки, позволяет оценить пищевую ценность готовой продукции, в сравнении с известным контрольным сортом, ее соответствие современным требованиям и целесообразность использования для конкретного вида переработки [1].
Данное исследование особенно актуально в наше время, поскольку в качестве сырья должны использоваться сорта, позволяющие выпускать консервы, удовлетворяющие потребности различных социальных групп (для диетического и детского питания), лечебно – профилактического направления.
Цель исследования: сравнить содержание биологически активных веществ в свежих ягодах и различных видах переработки сортов смородины черной: «Минай Шмырев», «Кипиана», «Загляденье», «Муравушка», «Очарование», «Десертная Огольцовой», «Орловская серенада».
Задачи: -провести биохимический анализ содержания основных бологически активных веществ (витамина С и Р – активных веществ) в свежих ягодах и различных видах переработки (замороженный продукт, сок, компот, джем) смородины черной; - выделить сорта смородины черной, обладающей наибольшей сохранностью основных биологически активных веществ в различных видах переработки; - провести оценку изучаемых сортов на пригодность к различным видам переработки; - установить зависимость между содержанием витамина С в свежих ягодах и различных видах переработки.
Объекты исследования: 7 сортов смородины черной - «Минай Шмырёв», «Кипиана», «Орловская серенада», «Очарование», «Муравушка», «Десертная Огольцовой», «Загляденье».
Место, условия проведения исследований
Исследования проводились на учебно - опытном участке БУ ОО ДО «Орловская станция юных натуралистов» в отделе ягодных культур. Биохимический анализ проводился в лаборатории биохимической оценки плодов ФГБНУ ВНИИ СПК. Поверхность ровная, почва сложена средними суглинками. Начиная с 3 года, растения подкармливались – осенью под перекопку под каждый куст внесено по 100-120г суперфосфата, 30-40г хлористого калия. Азотистые удобрения (аммиачная селитра) вносились рано весной в количестве 40-50г, навоз – перед мульгированием почвы. Первая подкормка проводилась сразу после цветения настоем птичьего помета (1 ведро помета на 20 ведер воды). Под каждый куст вносилось по одному ведру приготовленного настоя подкормки. Для раскисления почвы вносилось на 1 кв. м 4 стакана извести и 6 стаканов золы с заделкой в почву. В целом, агроклиматические условия Орла благоприятны для возделывания смородины и являются типичными для центральных регионов России.
Перезимовка черной смородины прошла благополучно. 2 апреля у черной смородины набухли почки, что на 10 дней, опережало средние многолетние сроки. Сохранение в апреле повышенного температурного режима благоприятствовало распусканию почек и развертыванию первых листьев. Преждевременное установление летнего характера погоды (1 мая) привело к сокращению межфазных периодов. 2-4 мая зацвела черная смородина. Формирование и рост ягод протекали в условиях повышенного температурного режима июня, что способствовало накоплению в них сахаров. В период 22-26 июня начали созревать ягоды черной смородины.
Методика проведения исследований
Биохимический анализ плодов смородины черной проводится в период массового созревания плодов (середина июля) по общепринятым методикам (в двукратной повторности). В качестве контроля выбран сорт Минай Шмырев.
Определение витамина С в замороженных плодах смородины черной проводится 2 раза – сразу после замораживания и через 2 месяца после замораживания [4].
Определение витамина С в интенсивно окрашенных образцах проводится йодометрическим способом – титрованием 0,001 № йодата калия в присутствии 1% - го раствора йодистого калия.
При изучении химического состава мякоти ягод, согласно исследований ВНИИ СПК, содержание аскорбиновой кислоты должно соответствовать следующей градации: низкое (меньше или равно) - 100мг/100г; ниже среднего – 100 - 150мг/100г; среднее – 150 - 200мг/100г; высокое – 210 – 300мг/100г; очень высокое – 300 мг/100 г [5].
Катехины, антоцианы, лейкоантоцианы определяют колориметрическим методом в модификации Л. И. Вигорова.
Приготовление сока, компота, джема, заморозки проводится согласно «Технологическим требованиям к сортам овощей и плодов, предназначенных для различных видов консервирования» [2, 6].
2. Основная часть
Черная смородина значительно превосходит большинство плодовых и ягодных культур по накоплению в ягодах аскорбиновой кислоты и Р – активных соединений. Основное достоинство консервов, как и свежих ягод, заключается так же в высоком содержании этих биологически активных веществ. Наблюдалось различное содержание актиоксидантов в консервах, замороженном продукте, в зависимости от вида переработки и исходного сорта.
Оценки были разнообразные, что говорит о большом проявлении сортовых особенностей в каждом виде переработки.
Исследуемые сорта по содержанию витамина С в свежих ягодах были разбиты на 3 группы: - с содержанием «ниже среднего» (до 150 мг/100 г) относятся сорта Загляденье, Очарование; - с содержанием «среднее» (151 – 200 мг/100 г) относятся сорта Минай Шмырев (контроль); - с содержанием «высокое» (более 200 мг/100 г) относятся сорта Кипиана, Муравушка, Орловская серенада, Десертная Огольцовой (Приложение, таблица №1).
Наиболее многочисленной (57, 1 %) изучаемых сортов является III группа с содержанием витамина С в ягодах, находящихся в пределах (151 – 200 мг/100г). 28, 6 % относятся к 1 группе – до 150 мг/100 г, и лишь 14, 3 % ко 11 группе – 151 – 200мг/100 г.
Размах варьирования содержания витамина С в свежих ягодах от 225, 8 мг/100 г у сорта Десертная Огольцовой, до 110, 0 мг/100 г у сорта Очарование. Среднее значение по содержанию витамина С в свежих ягодах составило 180, 6 мг/100 г (Приложение, рисунок №1).
Ягоды черной смородины отличаются высоким содержанием Р – активных веществ. По содержанию этого антиоксиданта отмечаются сорта Муравушка (800, 4 мг/ 100 г), Кипиана (688, 4 мг/ 100 г), Десертная Огольцовой (720, 4 мг/ 100 г). В различном содержании катехинов, лейкоантоцианов и антоцианов важную роль играют сортовые особенности и внешние условия (Приложение, таблица №2, рисунок №7).
По биохимической ценности замороженные ягоды отличаются от свежих, так как они отличаются достаточно высокой ферментативной активностью (Приложение, рисунок №2, №3).
Причины нежелательного снижения аскорбиновой кислоты в замороженных плодах связаны с нарушением ферментативного окислительно – восстановительного процесса. При заморозке активность ферментов резко снижается. При дефростации окислительные ферменты восстанавливают активность быстрее, аскорбиновая кислота невозвратно окисляется. Этому оказывает содействие и доступ кислорода вследствие изменений в тканях плода. Замораживание помогает сохранить урожай и переработать его в более поздний срок, сократить сезонность в переработке плодов смородины черной, так как замороженное сырье можно использовать для производства консервированной продукции. При правильно проведенном замораживании и хранении хорошо сохраняются натуральные свойства, а также значительное количество витаминов.
В динамике аскорбиновой кислоты наблюдается ее снижение. На этапе заморозки отличились высоким содержанием витамина С сорта Десертная Огольцовой (180, 6 мг/100 г), процент сохранности составил 80 %; Муравушка (174, 3 мг/100 г), сохранность – 80 %; Кипиана (158, 1 мг/100 г), сохранность – 79 %; Орловская серенада (159, 4 мг/100 г), сохранность – 78%. Наименьшее количество было у ягод сорта Очарование (82, 5 мг/100 г), сохранность – 75 %. Среднее значение составило 141, 3 мг/100 г при сохранности 77 %.
Также изменения показателей происходят через 2 месяца после замораживания (у сортов Десертная Огольцовой – 178, 4 мг/100 г, сохранность 79 %; Муравушка – 170, 0мг/100 г, сохранность 78 %; Орловская серенада – 159, 4 мг/100 г, сохранность 76 %; Кипиана – 154, 1 мг/100 г, сохранность 77 %). Среднее значение составило 136, 4 мг/100 г при сохранности витамина С 74 %.
Отмечено, что чем выше были показатели аскорбиновой кислоты у ягод, тем выше они сохраняются в замороженном продукте.
Сок из черной смородины в РФ практически не производится или производится в ограниченном объеме, так как содержание растворимых сухих веществ не соответствует стандарту (не менее 10 %). Однако, почти все изучаемые сорта черной смородины имеют высокую пищевую ценность благодаря витамину С, который больше всего сохраняется в соке из сортов Кипиана (122, 0 мг/100 г), Минай Шмырев (контроль); (96, 3 мг/ 100 г), Муравушка (112, 9 мг/ 100 г); (Приложение, рисунок №4).
Наименьшее значение имеют сорта черной смородины Загляденье (68, 4 мг/100 г) и Очарование (63, 5 мг/ 100 г). Тем не менее, у сорта Очарование наблюдалось повышенное содержание сахаров, что немаловажно для сокового производства. Среднее значение содержания витамина С соответствовало 90, 8 мг /100 г.
Черносмородиновый компот является источником Р – активных веществ (катехинов, антоцианов) – важнейших антиоксидантов.
Оценка сортов смородины черной на пригодность для компота показала, что лучшими, сочетающими высокие вкусовые качества с высоким содержанием витамина С и Р – активных веществ являются сорта Десертная Огольцовой и Орловская серенада.
В компоте витамина С содержится в среднем 85, 5 мг/ 100 г. По его содержанию выделились сорта Десертная Огольцовой (118, 2 мг/ 100 г); Муравушка (100, 9 мг/ 100 г); Орловская серенада (100, 0 мг/ 100 г). Наименьшие показатели у сортов Загляденье (50, 1 мг/ 100 г), Очарование (55, 3 мг/ 100 г); (Приложение, рисунок №5).
Одним из основных разрушающих факторов для витамина С является продолжительность термической обработки – чем она меньше, тем выше сохранность аскорбиновой кислоты. Поэтому в замороженном продукте переработки (джем) его содержание ниже, чем в соке и компоте (Приложение, рисунок №6).
Все изученные сорта черной смородины пригодны для изготовления джема. Пищевая ценность черносмородинного джема определяется, в основном, высококалорийными легкоусвояемыми углеводами, органическими кислотами, витамином С и Р – активными веществами (катехинами и антоцианами).
Наблюдалось различное содержание витамина С в джеме. Среднее значение составило 28, 2 мг/ 100 г. Наибольшее его количество отмечено в джеме из ягод сортов Кипиана (38, 8 мг/ 100 г), Муравушка (35, 6 мг/ 100 г), Десертная Огольцовой (32, 8 мг/ 100 г). Наименьшее у сортов Загляденье (17, 3 мг/ 100 г) и Очарование (19, 6 мг/ 100 г), Минай Шмырев (контроль); (27,3мг/100г), Орловская серенада (26,2мг/100г).
Хорошая сохранность витамина С в замороженном продукте наблюдалось у всех сортов, (даже через 2 месяца после замораживания) от 77% сохранности витамина С на этапе заморозки до 74% через 2 месяца.
Консервы (сок, компот, джем) сортов Кипиана, Муравушка, Десертная Огольцовой, как и свежие ягоды, относящиеся к группе с высоким содержанием С - и Р – активных веществ, обладает высокими вкусовыми качествами. А консервы сортов Муравушка и Десертная Огольцовой имеют не только пищевую ценность, но и приятный аромат во всех продуктах переработки (Приложение, рисунки №9, №11, №13).
Сорт Орловская серенада так же с высоким содержанием витамина С и Р – активных веществ в свежих ягодах, лучше остальных и контролем (Минай Шмырев) сохраняет витамин С в компоте (Приложение, рисунок №14).
Сорт, относящийся к группе со средним содержанием витамина С, Минай Шмырев (контроль), хорошо сохраняет его в продукте переработки – соке, который обладает освежающим кисло – сладким вкусом (Приложение, рисунок №8).
Сорта с низким содержанием витамина С и Р – активных веществ в свежих ягодах, такие как Загляденье, Очарование, в консервах, по сравнению с контролем (Минай Шмырев), так же имеют невысокие показатели (Приложение, рисунки №10, №12).
Отмечена особенность, что чем выше содержание витамина С в свежих плодах, тем выше его потери при переработке (сорта Десертная Огольцовой, Орловская серенада); (Приложение, рисунок №15).
Сорта со средним количеством витамина С (контроль Минай Шмырев) и низким – Очарование и Загляденье характеризуются сохранностью этого витамина выше среднего значения.
Для переработки в качестве сырья необходимо использовать сорта, сохраняющие в процессе обработки витамин С. У сортов Кипиана и Муравушка механизм защиты от разрушения действует более активно.
Заключение
Оценка сортов черной смородины селекции ВНИИ СПК показала, что все они могут быть использованы как сырье для консервирования.
Основное достоинство замороженных ягод и консервов из черной смородины, как и свежих ягод, заключается в высоком содержании основных антиоксидантов - аскорбиновой кислоты и Р - активных веществ.
Изучение содержания аскорбиновой кислоты и Р - активных веществ в свежих ягодах и продуктах переработки показало, что они зависят от сортовых особенностей, вида переработки и внешних условий.
Почти все изучаемые сорта черной смородины позволяют получить сок с высокой пищевой ценностью, который наряду со свежими ягодами является источником витамина С и Р - активных веществ. По показателям выделились сорта Муравушка, Кипиана, которые значительно превышают этот показатель у остальных сортов.
По показателям содержания витамина С в компоте выделились сорта Муравушка, Кипиана, Орловская серенада.
По показателям в джеме - Муравушка, Кипиана, Десертная Огольцовой.
У черной смородины в продуктах переработки сохранность витамина С уменьшается в ряду - замороженный продукт, сок, компот, джем.
На основании проведенных исследований выявлено, что лучшими сортами для консервирования являются - Кипиана, Муравушка. Кроме того, они также отличаются более высоким содержанием витамина С и Р-активных веществ в продуктах переработки.
Таким образом, продукты переработки черной смородины, как и свежие ягоды, являются источником витамина С и Р - активных веществ.
4. Литература
Князев, С. Д., Огольцова, Т. П. Перспектива сорта черной смородины селекции ВНИИ СПК. Тез. докл. и выст. на международной научно – метод. конф. – Орел: ВНИИ СПК, 2000.
Левгерова, Н. С., Сидорова, И. А. Сорта плодовых и ягодных культур для использования в качестве сырья в соковом производстве: селекция, генетика и сортовая агротехника плодовых культур/ Н. С. Левгерова, И. А. Сидорова// Сборник научных статей. – Орел, 2011.
Макаркина, М. А. Оценка сортов плодовых и ягодных культур, выращенных в условиях ЦЧ РРФ по биохимическим показателям плодов/ М. А. Макаркина// Достижения науки и техники АПК. – 2010. -№ 10.
Методические указания по проведению исследований с быстрозамороженными плодами, ягодами, овощами. – М, 1984.
Программа и методики сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур. – Орел: ВНИИ СПК, 1999.
Технологические требования к сортам овощей и плодов, предназначенным для различных видов консервации, М.: ВНИИ КОП, 2003.
5. Приложения
Таблица 1
Содержание аскорбиновой кислоты в свежих ягодах смородины черной и продуктах переработки (мг/100 г)
|
№ п/п |
Сорт |
Свежие ягоды |
Замороженные ягоды |
Сок |
Компот |
Джем |
||||
|
на этапе заморозки % сохранности |
через 2 месяца % сохранности |
|||||||||
|
1 |
Минай Шмырев(контроль) |
168, 3 |
129,5/ 77% |
122,9/ 73% |
96, 3 |
89, 6 |
27, 3 |
|||
|
2 |
Кипиана |
200, 1 |
158,1/ 79% |
154,1/ 77% |
122, 0 |
84, 6 |
38, 8 |
|||
|
3 |
Загляденье |
132, 6 |
100,8/ 76% |
94,1/ 715 |
62, 4 |
50, 1 |
17, 3 |
|||
|
4 |
Муравушка |
217, 9 |
174,3/ 80% |
170.0/ 78% |
112, 9 |
100, 9 |
35, 6 |
|||
|
5 |
Очарование |
110, 0 |
82,5/ 75% |
75,9/ 69% |
63, 5 |
55, 3 |
19, 6 |
|||
|
6 |
Десертная Огольцовой |
225, 8 |
180,6/ 80% |
178,4/ 79% |
83, 6 |
118, 2 |
32, 8 |
|||
|
7 |
Орловская серенада |
209, 7 |
163,6/ 78% |
159,4/ 76% |
95, 0 |
100, 0 |
26, 2 |
|||
|
Средние показатели |
180, 6 |
141,3/ 77% |
136,4/ 74% |
90, 8 |
85, 5 |
28, 2 |
||||
|
Средние показатели ВНИИ СПК |
184, 1 |
91, 5 |
86, 8 |
30,5 |
||||||
Таблица 2
Содержание аскорбиновой кислоты и Р – активных веществ в свежих ягодах смородины черной (мг/100 г)
|
№ п/п |
Сорт |
Р – активные вещества |
аскорбиновая кислота |
|||||||||
|
катехины |
лейкоантоцианы |
антоцианы |
сумма |
|||||||||
|
1 |
Минай Шмырев(контроль) |
124, 3 |
300, 1 |
169, 0 |
593, 4 |
168, 3 |
||||||
|
2 |
Кипиана |
254, 3 |
311, 1 |
123, 0 |
688, 4 |
200, 1 |
||||||
|
3 |
Загляденье |
194, 3 |
275, 3 |
74, 6 |
544, 2 |
132, 6 |
||||||
|
4 |
Муравушка |
198, 1 |
498, 6 |
103, 7 |
800, 4 |
217, 9 |
||||||
|
5 |
Очарование |
100, 6 |
253, 4 |
175, 9 |
529, 9 |
110, 0 |
||||||
|
6 |
Десертная Огольцовой |
147, 6 |
440, 2 |
132, 6 |
720, 4 |
225, 8 |
||||||
|
7 |
Орловская серенада |
299, 0 |
295, 3 |
89, 1 |
683, 4 |
209, 7 |
||||||
|
Средние показатели |
188, 3 |
339, 1 |
123, 9 |
651, 4 |
180, 6 |
|||||||
Рисунок 1
Содержание аскорбиновой кислоты в свежих ягодах смородины черной (мг/100г)
Рисунок 2
Содержание аскорбиновой кислоты в ягодах смородины черной
на этапе заморозки (мг/100г)
Рисунок 3
Содержание аскорбиновой кислоты в ягодах смородины черной
через 2 месяца после замораживания (мг/100г)
Рисунок 4
Содержание аскорбиновой кислоты в соке из ягод смородины черной (мг/100г)
Рисунок 5
Содержание аскорбиновой кислоты в компоте из ягод смородины черной (мг/100г)
Рисунок 6
Содержание аскорбиновой кислоты в джеме из ягод смородины черной (мг/100г)
Рисунок 7
Содержание Р - активных веществ и витамина С в свежих ягодах смородины черной
Рисунок 8
Содержание витамина С в свежих ягодах и различных видах переработки сорта смородины черной «Минай Шмырев»
Рисунок 9
Содержание витамина С в свежих ягодах и различных видах переработки сорта смородины черной «Кипиана»
Рисунок 10
Содержание витамина С в свежих ягодах и различных видах переработки сорта смородины черной «Загляденье»
Рисунок 11
Содержание витамина С в свежих ягодах и различных видах переработки сорта смородины черной «Муравушка»
Рисунок 12
Содержание витамина С в свежих ягодах и различных видах переработки сорта смородины черной «Очарование»
Рисунок 13
Содержание витамина С в свежих ягодах и различных видах переработки сорта смородины черной «Десертная Огольцовой»
Рисунок 14
Содержание витамина С в свежих ягодах и различных видах переработки сорта смородины черной «Орловская серенада»
Рисунок 15
Содержание витамина С в свежих ягодах и различных видах переработки смородины черной по сортам