Вкус, цвет и запах киселя из клюквы

Введение

Современный образ жизни человека предопределил снижение физической нагрузки и, как следствие, уменьшение потребности в высококалорийных рационах. Однако, наряду с понижением энергоценных макронутриентов (белков, жиров, углеводов) сократилось потребление микронутриентов (витаминов, микро-, макроэлементов и других эссенциальных компонентов пищи), которые должны поступать в организм человека в прежних количествах и соотношении. Все это указывает на то, что рационы питания из традиционных продуктов не могут полностью удовлетворить потребности современного человека в необходимом количестве биологически активных веществ. Одним из путей решения этой проблемы является создание продуктов функциональной направленности [1].
Природные источники витаминов, минеральных веществ, пищевых волокон, органических кислот, антиоксидантов, полифенолов и других биологически активных компонентов — ягоды. Они необходимы в ежедневном рационе человека, но наличие их в свежем виде носит сезонный характер. Это обусловило необходимость продления их сроков хранения с использованием различных технологий — высушивание, шоковая заморозка, концентрирование и т. п. [2].
Ягоды клюквы содержат большие количества биологически активных веществ, обладают хорошими вкусовыми качествами и дают устойчивые урожаи.
Поэтому очень интересно будет рассматривать вопрос об уникальной ягоде – клюкве – и напитке из нее – киселе.


1. Характеристика и свойства экстрактивных веществ плодово-ягодного сырья
Ягоды клюквы содержат большие количества биологически активных веществ, обладают хорошими вкусовыми качествами и дают устойчивые урожаи.
Химический состав клюквы [4] представлен в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Химический состав ягод клюквы
Наименование показателей Клюква
Массовая доля влаги, % 88,9-90,5
Сахара, %
в том числе: крахмал, %
моно- и дисахариды, % 5,2-5,6
-
5,2-5,6
Пектиновые вещества, % 0,6-3,3
Клетчатка, % 1,4-1,6
Органические кислоты, % 2,2-3,1
Полифенольные вещества, мг/100 кг
в том числе: антоцианы
катехины
лейкоантоцианы
560-1100
600-890
83-198
-
Основные макроэлементы, мг/кг
К
Na
Ca
Mg
P
68,5-119
9,5-13,8
2,17-14,2
4,1-15
11-31,4
Основные микроэлементы, мг/кг:
Fe
Mn
Co
Mo
4-28
5,6-25,2
0,036
0,06-0,085
Витамины, мг/100 г:
аскорбиновая кислота (С)
Каротин
Ниацин (РР)
Тиамин (В1)
Рибофлавин (В2)
Фолацин (Вс)
24-32
-
0,2-0,25
0,02-0,022
0,02-0,31
0,02-0,03

Анализируя представленные данные, можно сделать вывод о разнообразии химического состава ягод, который зависит от вида, сорта, условий произрастания и сроков сбора урожая.
Как видно из приведенных данных, основной компонент сухих веществ – сахара. Моносахара, представленные в плодово-ягодном сырье, всегда находятся с минеральными солями, что оказывает положительное влияние на скорость ассимиляции их организмом. Содержание в ягодах глюкозы и фруктозы примерно одинаковое, сахарозы практически нет [3].
Органические кислоты наряду с сахарами определяют вкус плодов. Роль органических кислот для организма человека заключается в поддержании кислотно-щелочного баланса, от которого зависит здоровье человека. Кислоты оказывают влияние на все реакции, которые протекают в организме, в том числе на обмен веществ, что положительно сказывается на состоянии здоровья. Они принимают участие в пищеварительных процессах, стимулируют работу желудка, поджелудочной железы, увеличивают моторную функцию кишечника.
В ягодах наиболее представленными являются нелетучие кислоты: лимонная, яблочная, щавелевая, янтарная. Терпкость создается хинной кислотой.
Некоторые органические кислоты даже в небольших концентрациях придают ягодам специфические свойства. Например, бензойная кислота в клюкве, обладая бактерицидными свойствами, препятствует их порче и забраживанию. Также клюква содержит оксоглутаровую, хинную и тритерпеновые кислоты – урсуловую, олеаноловую[5].
Кроме нелетучих в плодово-ягодном сырье содержатся летучие органические кислоты в незначительных количествах: уксусная, муравьиная, капроновая и др. Данная группа кислот отвечает за аромат свежих ягод и плодов [7].
Азотистые вещества играют второстепенную роль, так как содержатся в ягодах в незначительных количествах. Они представлены, в основном, аминокислотами. Особое место отводится ферментам, из которых наиболее важное значение имеют гидролитические и окислительно-восстановительные. В свежих плодах и ягодах присутствуют пектолитические ферменты, благодаря действию которых структура ягод размягчается при созревании.
Плодово-ягодное сырье является основным источником полифенольных веществ в пищевом рационе человека. Разнообразие структуры разных групп полифенольных соединений характеризует разносторонность их действия.
Идентифицировано более 8000 природных фенольных соединений, содержащих одну и более фенольных групп (остатков), большая часть которых представлена в плодово-ягодном сырье.
Фенольные соединения подразделяют по числу атомов углерода на фенолы (С6), фенолокислоты (С6–С1), фенилуксусные кислоты (С6 –С2), гидроксикоричные кислоты, кумарины и хромоны (С6 –С3), нафтохиноны (С6 –С4), ксантоны (С6 –С1-С6), стильбены и антрахиноны (С6 –С2 –С6), флавоноиды (С6 –С3–С6), лигнаны и неолигнаны ([С6–С3]2), бифлавоноиды ([С6–С3–С6]2), лигнины ([С6–С3]n), меланины ([С6]n) и конденсированные таннины ([С6–С3–С6]n) [14].
Химическая структура некоторых фенольных соединений представлена на рисунке 1.


Рисунок 1 - Химическая структура некоторых фенольных соединений

Полифенольные соединения придают окраску плодам и ягодам. Гликозиды антоцианидинов, или антоцианы, формируют в плодах пигменты синего и красного цвета различных оттенков. Антоцианы меняют окраску при изменении температуры, а также при ферментативных процессах. Характерным свойством антоцианов является способность к полимеризации. Этот процесс ускоряется в присутствии кислорода, хотя может проходить и без него [2].
Фенолокислоты - это химические соединения по крайней мере с одним ароматическим кольцом, на котором расположены одна и более гидроксильных групп. К таким кислотам относятся собственно фенолокислоты (гидроксибензойная, галловая, ванильная), гидроксикоричные (феруловая, кумаровая и кофейная) и фенилуксусные (фенилуксусная и гидроксифенилуксусная) кислоты. В растениях эти соединения выполняют защитные функции от патогенов, насекомых-вредителей и играют аллеопатическую роль. Потребляемые с пищей, фенолокислоты обладают антимикробным и антигрибковым действием благодаря ингибированию ферментов окисленными соединениями [4].
Производные гидроксикоричной кислоты (кофейная, хлорогеновая, синаповая, феруловая и р-кумаровая кислоты) обладают большим антиоксидантным потенциалом благодаря ингибированию окисления липидов и выполнению функции «ловушки активного кислорода» [114].
Флавоноиды представляют собой наиболее многочисленную (около 4000 соединений) группу фенольных соединений растительного происхождения.
Флавоноиды подразделяют на флавоны (например, апигенин, лютеолин и хризоэриол), флавонолы (кверцетин, кемпферол и изорамнетин), флаваноны (нарингенин и гесперетин), катехины (катехин и эпигаллокатехин), антоцианы (пеларгонидин, цианидин, дельфинидин и мальвидин), изофлавоны (генистеин, дайдзеин) и халконы (бутеин и флоретин).
Большинство флавоноидов растений связаны с сахарами и представлены в виде гликозидов [10]

. Многие флавоноиды - антоцианы, халконы и флавоны – представляют собой растительные пигменты, которые определяют цвет плодов и ягод.
Флавоноиды, потребляемые с пищей, обладают антивирусными, противовоспалительными, антигистаминными и антиоксидантными свойствами.
Имеются данные, что они ингибируют образование перекисных соединений липидов, служат ловушкой свободных радикалов и образуют комплексы с ионами железа и меди (последние могут катализировать образование свободных радикалов), а также модулируют клеточные сигнальные пути [9].
Флавоноиды защищают липопротеины низкой плотности от окисления, предупреждая образования на стенках артерий атеросклеротических бляшек. Они стимулируют деятельность ферментов, участвующих в детоксикации канцерогенных веществ, и ингибируют воспалительные процессы, обусловленные локальным образованием свободных радикалов [6].
Было показано, что некоторые бифлавоноиды обладают противотуберкулезными свойствами. Большинство флавоноидов имеют горьковатый или вяжущий (терпкий) вкус, а также горький вкус со сладким послевкусием [10].
Важным свойством фенольных соединений является способность к окислению. Фенолы способны образовывать ярко окрашенные комплексы с тяжелыми металлами. Этим обусловлена антиоксидантная активность фенольных соединений [1].
Пищевые антиоксиданты - это компоненты пищевых продуктов, которые существенно снижают негативное воздействие активных (реакционноспособных) форм кислорода и азота при нормальной физиологической функции организма человека [7]. Реакционноспособные формы кислорода (ионы кислорода, свободные радикалы, пероксиды) и азота (ангидрид азотистой кислоты, пероксинитрит и радикал диоксида азота) вызывают окисление, нитрование, галогенирование и дезаминирование всех типов биомолекул, включая липиды, белки, углеводы и нуклеиновые кислоты, с образованием токсичных и мутагенных продуктов реакций [4].
Антиоксиданты задерживают начало образования свободных радикалов или снижают скорость их образования. Для этих соединений характерны способность отдавать атом водорода (электрон или протон) или образовывать хелатные комплексы с ионами металлов, участвующими в образовании реакционноспособных форм кислорода [13].
Наличие в пищевых продуктах данной группы веществ определяет их антиоксидантную активность (АОА), основанную на способности подавлять реакции свободнорадикального окисления связыванием свободных радикалов (таких, как –ОН, О2, -ROO-, -NO- и др.) с образованием стабильных химических соединений. Исследования АОА пищевых продуктов в настоящее время приобретают важное значение, так как около 50 известных болезней связаны с окислительным стрессом, а, следовательно, и выбросом свободных радикалов в кровь [12].
Уровень АОА определяется многими факторами. Один из них – природа исходного сырья. Ученные самарского государственного технического университета провели исследования по определению АОА различных плодово-ягодных концентратов, среди которых были клюквенный.
Определение АОА было проведено двумя методами: окисление линолиевой кислоты по обесцвечиванию β-каротина и фосфомолибдатным методом. По полученным данным АОА концентрата клюквы равна приблизительно 88% и 692,7 моль аскорбиновой кислоты/г исходного вещества (фосфомолибдатный метод). При сравнении результатов исследований концентраты клюквы отнесены к лидирующим по АОА, что дает возможность говорить о применении их для напитков с направленным антиоксидантным действием [12].
Для многих полифенольных веществ, присутствующих в плодах и ягодах, характерна Р-витаминная активность, их называют биофлаваноидами. В группе Р-активных фенольных соединений насчитывается около 150 форм. Они обладают разносторонним фармакологическим действием. Кроме нормализации и укрепления состояния капилляров и повышения их прочности, биофлавоноиды способны активизировать окислительные процессы в тканях и усиливать восстановление дегидроаскарбиновой кислоты в высокоактивную аскорбиновую кислоту, что повышает обеспеченность организма витамином С [7].
Считается, что наибольшей Р-витаминной активностью обладают катехины, флавонолы, в частности рутин, флавоны, лейкоантоцианы. Антоцианы и рутин обладают антиоксидантными свойствами [10].
Наиболее изученной группой флавоноидов являются катехины. Их окисление значительно ускоряется под действием окислительных ферментов.
Лейкоантоцианы встречаются в плодово-ягодном сырье вместе с катехинами, но их содержание выше. Считается, что именно лейкоантоцианы несут ответственность за нежелательное изменение цвета сырья при консервировании [4].
Полимерные фенольные соединения в растительном сырье представлены дубильными веществами. Молекулярная масса дубильных веществ составляет 1000-5000. Природные дубильные вещества делятся на две группы: гидролизуемые и негидролизуемые. К первой группе веществ принадлежат полиэфиры фенолкарбоновых кислот и сахаров. Они способны расщепляться на простые фрагменты при нагревании с минеральными кислотами. Характерным представителем являются танины. Танины состоят из смеси полимеров, образованных конденсацией от 2 до 10 элементарных молекул флавоноидов (катехинов и лейкоантоцианидинов). Каждый полимер имеет разные свойства, в частности, разным вяжущим вкусом [12].
Вторая группа - конденсированные дубильные вещества, они являются производными катехинов и лейкоантоцианидинов.
В производстве напитков на основе плодово-ягодного сырья ценятся антисептические свойства дубильных веществ, важные при хранении сырья, а также способность придавать напиткам свежесть и полноту вкуса. Дубильные вещества способствуют осветлению плодово-ягодных полуфабрикатов и напитков, осаждая белковые вещества [8].
Таким образом, фенольные соединения играют большую роль в производстве напитков. Они принимают участие в технологических процессах, оказывают влияние на стойкость и вкусовые качества продукта.
Витамины плодов и ягод являются одной из групп биологически активных веществ