Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Обзор литературы 9
1.1 Теория окисления и антиоксидантная активность природных биологически активных веществ 9
1.2 Яблоки - источники антиоксидантов в производстве пищевых продуктов 17
1.3 Яблоки и здоровье человека 41
Глава 2 Экспериментальная часть. Объекты, материалы и методы исследования 49
2.1 Организация, условия, объекты и схема проведения экспериментальных исследований 49
2.2 Методыэкспериментальных исследований
2.2.1 Химические и антиоксидантные свойства сырья и яблочного сока прямого отжима 52
2.2.2 Методы математического планирования и обработки экспериментальных данных 54
2.2.3 Исследование желчи 55
2.2.4 Определение липидов в плазме крови и холестерина печени 55
Глава 3 Результаты экспериментальных исследований и их анализ 56
3.1 Исследование влияния природных факторов на антиоксидантную активность 56
3.1.1 Обоснование выбора исходного сырья для получения яблочного сока прямого отжима 56
3.1.2 Исследования влияния различных факторов, влияющих на химический состав и антиоксидантную активность яблок на сок прямого отжима 62
3.2 Совершенствование технологической схемы получения яблочного сока прямого отжима с высокими антиоксидантными свойствами з
3.2.1 Исследования влияния ферментных препаратов на антиоксидантную активность яблочного сока прямого отжима 88
3.2.2 Подбор оптимальных параметров режима термообработки (пастеризации, стерилизации) яблочного сока прямого отжима 93
3.2.3 Определение количества вносимой мякоти в яблочный сок прямого отжима
3.3 Исследование физико-химических свойств и антиоксидантной активности полученного яблочного сока прямого отжима в сравнении с известными отечественными и зарубежными аналогами 112
3.4 Исследование физико-химических свойств полученного яблочного сока с витаминами-антиоксидантами 116
3.5 Функциональные свойства и оценка безопасности в опытах in-vivo
3.5.1 Влияние яблочного сока прямого отжима на показатели ли-пидного обмена у крыс 124
3.5.2 Изучение острой токсичности 127
3.5.3 Аллергенное и кожно-резорбтивное действие препарата 128
3.5.4 Эмбриотоксическое и тератогенное действие 129
3.5.5 Изучение адаптогенной активности 130
Выводы 134
Список использованных источников
- Яблоки - источники антиоксидантов в производстве пищевых продуктов
- Химические и антиоксидантные свойства сырья и яблочного сока прямого отжима
- Обоснование выбора исходного сырья для получения яблочного сока прямого отжима
- Исследование физико-химических свойств полученного яблочного сока с витаминами-антиоксидантами
Введение к работе
Актуальность работы. Одним из самых популярных среди фруктовых соков на Российском рынке является яблочный сок. Около 50% яблочного сока производится из отечественного сырья.
Антиоксиданты играют значительную роль в биохимических и физиологических процессах в плазме, крови, тканях человека. Недостаток антиоксидантов в организме приводит к возникновению окислительного стресса, который вызывает, по мнению многих авторитетных медиков, такие заболевания как атеросклероз, болезнь Паркинсона, Альцгеймера, Хантингтона, инсульт, инфаркт. Окислительный стресс является последствием действия свободных радикалов.
Со вступлением России в ВТО отечественный рынок пищевых
продуктов откроется для мировых производителей, и нашим
предприятиям придется вступить с транснациональными пищевыми корпорациями в жесткую конкуренцию. Среди новинок пищевых продуктов доля функциональных продуктов питания достаточно значительна, развивается неплохими темпами и производство продуктов с направленным антиоксидантным действием.
Активное участие государства в решении вопросов
конкурентоспособности имеет стратегическое значение, связанное с устойчивым развитием отечественного производства и повышением качества жизни российских граждан. В 2009 г. принята Стратегия национальной безопасности РФ до 2020 г., в 2010 г. - Доктрина продовольственной безопасности Российской Федерации.
Функциональные свойства яблочного сока определены высоким содержанием комплекса физиологически активных веществ, обладающих способностью оказывать медико-биологический эффект на процессы обмена веществ в организме человека. Поскольку яблоки не уступают по содержанию антиоксидантов, витаминов, микро- и макроэлементов другим видам плодов, а наличие достаточного их количества в Самарской области, а также многолетний опыт производства соков является перспективным направлением развития пищевой промышленности в регионе. Поэтому разработанная биотехнология яблочного сока прямого отжима функционального назначения способствует решению проблемы улучшения рационов диетического, лечебно-профилактического и реабилитационного питания населения, что является важной и актуальной задачей современной пищевой промышленности.
Цель и задачи работы. Цель работы – модификация технологии переработки яблок на сок прямого отжима и получение углубленных знаний по антиоксидантной активности перерабатываемого сырья.
Для достижения цели решались следующие задачи:
исследовать изменение антиоксидантную активность (АОА) яблок в зависимости от созревания, условий и сроков хранения;
обосновать выбор яблочного сырья (сортов) Самарской области, обеспечивающих максимальную АОА в яблочном соке прямого отжима;
проанализировать применение ферментных препаратов (ФП) для получения сока прямого отжима;
- подобрать технологические режимы получения яблочного сока
прямого отжима, обеспечивающие максимальную сохранность
биологически активных компонентов исходного сырья;
- модифицировать технологическую схему получения соков
прямого отжима с высокой АОА;
- получить яблочный сок прямого отжима и исследовать его
физико-химические свойства в сравнении с известными отечественными и
зарубежными аналогами;
- провести опытно-промышленную апробацию предложенной
усовершенствованной технологии и рассчитать экономическую
эффективность от ее внедрения.
Научная новизна. В отечественном сырье исследованы и
установлены различия АОА яблок, выращенных в Самарской области, в
зависимости от сорта и влияния степени созревания, условий и сроков
хранения. Впервые в условиях Российской Федерации проведен
сравнительный анализ антирадикальной, антиокислительной и
восстанавливающей активности яблочного сока прямого отжима в подобранных условиях хранения и технологической обработки сырья.
Проанализировано действие влияния ферментных препаратов
(Экстрапект Колор, Экстраферм G-500) на эффективность гидролиза
основных составляющих яблочного сока. Обоснованы режимы
термообработки яблочного сока путем анализа закономерностей антиоксидантных свойств в объектах.
Исследованы химические показатели, полученного сока прямого
отжима и проведен его сравнительный анализ с известными зарубежными
и отечественными аналогами, который доказал то, что данный продукт
имеет антиоксидантную активность выше в 1,6-4,9 раза. Изучены
функциональные свойства яблочных соков прямого отжима на биотестах и в опытах in vivo.
Практическая значимость. На основании выполненных
исследований:
разработана модифицированная схема производства яблочного сока прямого отжима с высокими антиоксидантными свойствами;
подобраны и оптимизированы режимы термообработки сока, в результате которых срок хранения продукта составляет не менее 1 года;
- подобраны условия действия ФП, при применении которого
выход сока увеличивается по сравнению с контролем в 1,25 раза;
- разработана технологическая инструкция по производству
яблочного сока прямого отжима;
- рассчитан ожидаемый экономический эффект от внедрения
усовершенствованной технологии для получения 1000000 л яблочного
сока прямого отжима с антиоксидантным действием. Он составляет 1 млн.
485 тыс. р. в год.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. Методологический подход к выбору яблочного сырья для
производства яблочного сока прямого отжима с антиоксидантными
свойствами, основанный на сравнительном анализе химического состава и
антиоксидантных свойств.
2. Технологические режимы производства яблочного сока прямого
отжима, обеспечивающие максимальное сохранение антиоксидантных
свойств продуктов.
Соответствие диссертации паспорту научной специальности.
Диссертационное исследование соответствует пунктам 2, 3, 5 паспорта специальности 05.18.07 - «Биотехнология пищевых продуктов и биологических активных веществ».
Апробация работы. Основные положения работы и результаты
исследований были доложены и обсуждены на научно-практических
всероссийских и международных конференциях: IX Международной
научной конференции студентов и молодых ученых «Живые системы и
биологическая безопасность населения», (Москва, 2011 г.); II
Всероссийская (с международным участием) научно-практическая
конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Экология и
природопользование: прикладные аспекты», (Уфа, 2012 г.);
Международный научный форум «Пищевые инновации и
биотехнологии», ( Кемерово, 2013 г.).
Диссертационная работа награждена медалью на выставке НТТМ 2012, (Москва, ВДНХ, 2012 г.).
Публикации. По результатам исследований, изложенных в
диссертационной работе, опубликовано 30 печатных работ, в том числе 11
статей в журналах, рекомендованных для опубликования основных
результатов исследований ВАК Минобрнауки РФ, 3 статьи
опубликованные в зарубежных журналах, включенных в международную базу цитирования SCOPUS.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 3 глав, включающих обзор литературы, объекты и методы исследования, совершенствование технологии получения яблочного сока прямого отжима с антиоксидантным действием, выводов, списка использованных источников и приложений. Работа изложена на 174
страницах машинописного текста, содержит 17 рисунков, 50 таблиц. Список использованных источников включает 128 наименования работ авторов, в том числе 98 зарубежных.
Яблоки - источники антиоксидантов в производстве пищевых продуктов
По мере развития химии и химической промышленности, физики и техники (включая ракетную технику и космонавтику) все большее значение приобретают процессы, идущие с участием свободных радикалов - радикальные и радикально-цепные процессы [5].
Еще в XVIII- начале XIX в. для обозначения составных частей химического соединения наряду с названием атом применяли термин «радикал». Великий французский химик Лавуазье делил радикалы на простые (к ним он относил химические элементы, входящие в состав неорганических соединений) и сложные (устойчивые группы атомов).
Затем в 1815 г. Гей-Люссак получил циан, который, как он считал, пред-ставял собой впервые выделенный свободный радикал.
ЮЛибих и Ф. Велер при изучении «горькоминдального масла» (бензойного альдегида) получили из него бензойную кислоту и затем другие продукты. При всех этих превращениях одна и та же группа атомов переходила в неизменном виде из одного соединения в другое (бензоилхлорид, бензоилсульфид, бен-зоилцианид и т.д.). Эту группу атомов они считали радикалом [6].
Существование радикалов, так или иначе, предсказывали многие химики исследователи. Однако ввиду большой реакционной способности никто до начала XX в. не имел «в руках» свободного радикала. Необходимо было найти такой радикал, который был бы малоактивен.
В 1900 г. химик органик, эмигрировавший из России в США, М. Гомберг синтезировал в лаборатории Мичиганского университета настоящий свободный радикал - трифенилметил. В связи с этим Гомберг писал: «Соединение это крайне ненасыщенно. Раствор его в бензоле или сероуглероде жадно поглощает кислород, образуя нерастворимое соединение с кислородом. Вещество поглощает так же хлор, бром, йод... Экспериментальные данные заставляют меня прийти к заключению, что здесь мы имеем дело со свободным трифенилметилом»[16].
Эти результаты были вначале приняты учеными достаточно скептически, и прошло немало лет, прежде чем стабильные свободные радикалы были признаны реальностью. В 1907 г. появилось сообщение русского ученого А.Е.Чичибабина о том, он впервые синтезировал вещество, содержащее два атома трехвалентного углерода, в соответствии с современной терминологией - бирадикал.
В 1911 г. В. Шленк открыл и изучил новый класс свободных радикалов -ароматические металлкетилы жирного ряда [5].
Несмотря на то что в первой четверти двадцатого века существовало много убедительных фактов, подтверждающих существование в свободном виде не только сложных органических радикалов (как было показано экспериментально), но и простых (экспериментальное обнаружение и теоретическое подтверждение существования неразветвленных и разветвленных радикально-цепных реакций), все же вопрос о принципиальной возможности «самостоятельной жизни» простейших органических радикалов, таких, например, как метил и этил, оставался нерешенным еще долгое время. И только в 1929 г. Ф. Панету на примере термического разложения тетраметил- и тетраэтилсвинца удалось получить свободные метальные и этильные радикалы и надежно идентифицировать их по разработанному им методу зеркала, сущность которого состоит в том, что в результате реакции свинцового зеркала со свободными радикалами образуются легко идентифицируемые свинецорганические соединения.
В 1934 г. Ф. Райе использовал селеновые и теллуровые зеркала. В 1924 г. Г.Эльтентон наблюдал радикалы с помощью маесспектрометра.
Однако подлинной революцией явилась разработка в 1944 г. Е.К. Завой-ским метода электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), позволяющего регистрировать за счет резонансного поглощения энергии переменного магнитного поля парамагнитные частицы, в частности радикалы, и изучать их строение по спектрам ЭПР. В дальнейшем большое число ученых внесло важный вклад в разработку метода ЭПР с целью изучения радикальных реакций. В Советском Союзе в этом направлении плодотворно работали В.В. Воеводский, В.Н. Кондратьев, Н. М. Эмануэль, Л.А Блюменфельд, Ю.Н. Молин, А.Л. Бучаченко, В.Д. Походенко и др.
Метод ЭПР оказался весьма удобным для обнаружения радикалов и измерения их концентрации. Было показано, что для определения природы радикалов существенное значение имеют ширина и форма резонансного максимума, а так же сверхтонкая структура спектра ЭПР, обусловленная взаимодействием электронного магнитного момента с ядерными моментами атомов, входящих в состав радикала.
Все эти результаты позволили ученым прийти в 1960-х годах к следующему выводу: «...наряду с радикалами, обладающими большим запасом свободной энергии, а следовательно, и высокой реакционной способностью и малым временем жизни, в органической химии известны многие относительные устойчивые свободные радикалы, равновесная концентрация которых в какой-либо среде может быть весьма значительной» [16].
Поскольку роль активных радикалов в радикально-цепных процессах и исторические аспекты этого вопроса рассмотрены нами ранее, в данном разделе мы хотели остановиться лишь на «сверхстабильных» радикалах, впервые синтезированных и выделенных в кристаллическом состоянии в Институте химической физики АН СССР [17]. Это новый класс органических парамагнитных веществ - нитроксильные (азотокисные) радикалы.
В настоящее время синтезированы и выделены в кристаллическом состоянии несколько сот веществ этого класса. Они оказались стабильными в широком интервале температур (от температуры жидкого гелия до 200-250С), устойчивы к кислороду, щелочам, кислотам, растворителям. Время жизни таких радикалов при обычных условиях может составлять десятки лет. Впервые в мировой химии получены органические парамагнетики с такими необычными и уникальными свойствами, которые могут быть использованы как инструмент для изучения радикальных и радикально-цепных реакций.
Химические и антиоксидантные свойства сырья и яблочного сока прямого отжима
Так же, в качестве объектов исследования, были отобраны 3 марки витаминов разной ценовой категории: капсулы «Антиоксидантная формула» (Advan-cedAntioxidantFormulaVegetableCapsules), капсуловидные таблетки «VitrumAnioxidant», капсулы «Триовит-антиоксидант».Экспериментальная часть диссертационной работы проводилась в научно-исследовательских лабораториях кафедр «Технология пищевых производств и парфюмерно-косметических продуктов», «Технология и организация общественного питания»ФГБОУ ВПО «Самарского государственного технического университета», «Учебно-научно-методический центр фармакологии, токсикологии и экологии ФВМ Воронежского ГАУ им. императора Петра I» (г. Воронеж), испытательной лаборатории ФБУ «Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний в Самарской области» (г. Самара), лаборатории ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Самарской области» (г. Самара).Схема проведения экспериментов включает несколько связанных этапов и представлена на рисунке 2.1.
На первом этапе были подробно изучены предшествующие научные разработки по производству яблочного сока прямого отжима зарубежом и намечены основные направления работы.
Втором этап заключал в себе экспериментальное обоснование выбора сырья по уровню наивысшей антиоксидантной активности выбранных сортов яблок, произрастающих в Самарской области, а также исследования закономерностей изменения интересующих показателей в зависимости от времени хранения и времени сбора урожая, а также климатических условий.
Третьим этапом работы явилась разработка щадящей технологии выработки яблочного сока прямого отжима с целью придания ему функциональных свойств.
Четвертый этап заключался в анализе полученных образцов яблочного сока прямого отжима по сравнению с реализуемыми в торговой сети яблочными соками, витаминами-антиоксидантнами.
Пятый этап был направлен на изучение функциональных свойств полученного продукта с помощью опытов invivo. I. Информационно-патентный поиск термообработки (пастеризации, стерилизации) яблочного сока прямого отжима (4-8)
Исследование влияния ферментных препаратов на антиоксидантную активность полученных образцов яблочного сока прямого отжима (4-8)
Определение количества вносимой мякоти на антиоксидантные свойства яблочного сока прямого отжи-ма(4-8)
Общее содержание фенольных веществ 8. Антиокислительная активность Шестой этап работы посвящен практической реализации результатов исследования. Разработаны технико-технологические карты и проекты технической документации. Осуществлена передача технической документации на производство сока прямого отжима с направленным антиоскидантным действием на ООО Фирма «Нектар», проведена опытно-промышленная апробация и расчет экономической эффективности.
Химический состав и физико-химические характеристики сырья(яблок) проводили по стандартным методикам, приведенным в таблице 2.1. Для определения содержания фенольных веществ и флавоноидов, а также антирадикальной, антиокислительной и восстанавливающей способностей исследуемых объектов использовали специальные методики, описанные ниже.
Общее содержание фенольних веществ определяли при помощи реактива Folin-Ciocalteu s [150]. Метод основан на окислении фенольных групп исследуемого спиртового экстракта яблок реактивом Folin-Ciocalteu s в среде насыщенного карбоната натрия. Реакция проходит при температуре 20-25 С. Спустя 30 минут определяется коэффициент пропускания при 725 нм. Применяя калибровочную кривую, определяется общее содержание фенольных веществ, которое выражается в мг галловой кислоты на 100 г исходного сырья (далее - мг ПС/100 г ИС).
Общее содержание флавоноидов определяется по интенсивности протекания реакции с растворами нитрита натрия и хлорида алюминия[145]. Коэффициент пропускания определяли в фотокалориметре при длине волны 510 нм. Применяя калибровочной кривую, определяется общее содержание флавоноидов, которое выражается в мг катехина на 100 г исходного сырья (далее - мг К/100 г ИС).
Антирадикальную активность определяли по методу DPPH (2,2-дифенил-1-пикрилгидразил) [150]. Метод основан на способности антиоксидантов исходного сырья связывать стабильный хромоген-радикал 2,2-дифенил-1-пикрилгидразил (DPPH). В течение 30 мин в темноте при комнатной температуре протекает реакция, после чего определяется коэффициент пропускания при 517 нм. Антирадикальную активность выражается в виде концентрации исходного экстракта в мг/мл, при которой происходило 50%-ное связывание радикалов (далее - ЕС5о, мг/см ).
Восстанавливающую силу изучаемых объектов определяли по методу РКАР(2,4,6-трипиридил-5-триазином) [105]. Метод основан на способности активных веществ исходного экстракта восстанавливать трехвалентное железо. Исходный спиртовой экстракт с FRAP-реагентом (2,4,6-трипиридил-5-триазином) выдерживается при 37С в течение 4 мин. Коэффициент пропускания измеряется при длине волны 593 нм. Восстанавливающую силу определяли по калибровочному графику и выражали в ммоль Fe /1 кг исходного сырья (далее ммоль Fe2+/1 кг ИС).
Антиокислительную активность образцов определяли в системе линолевой кислоты [164]. Метод основан на способности антиоксидантов изучаемого сырья ингибировать процессы окисления линолевой кислоты при условиях, приближенных к состоянию живой клетке. Процесс проводится в модельной системе при температуре 40С при рН 7,0 в течение 120 ч, после чего проводится измерение степени окисления по образованию гидроперекисей, реагирующих с растворами NH4SCN и FeCl2 в НС1. Антиоксидантная активность выражается в процентах ингибирования окисления линолевой кислоты (далее - % инг.).
Опыты проводили в трехкратной повторяемости. Обработку данных анализа осуществляли с помощью программы MSExcel 2010.
В настоящей работе предлагается специальный метод обработки баз данных в форме таблиц, который использует методы интерполяции и аппроксимации, подбирая соответствующие алгебраические многочлены, а также другие аналитические зависимости, широко используемые в инженерно-технологической исследовательской практике. Этот метод аналитического расширения табличных данных (сокращенно АРТД) позволяет трансформировать начальную таблицу экспериментальных данных (НТЭД) в сводную таблицу данных (СТД), которая дает возможность решать определенные задачи статистического и экстремального содержания. 2.2.3 Исследование желчи
Лапратомированные крысы содержались под уретановым наркозом. По методу Zabielskyetal [115] через катетер, вставленный в проток после его слияния с панкреатическим соком, собирали секретируемую желчь в смеси с панкреатическим соком. Желчь собирали в течении часа, после чего определяли уровень ее секреции, содержание в ней желчных кислот и холестерина.
Обоснование выбора исходного сырья для получения яблочного сока прямого отжима
Изучениелитературных данных о влиянии изменения климата на производство плодов сводится к тому, что главной причиной потерь продукции полеводства является частое возникновение крупномасштабных и продолжительных засушливых погодных явлений.
Погода в Самарской области диктуется расположением города в умеренно-континентальной климатической зоне. Зимы здесь довольно морозные, с обильными снегопадами. А летом в Самаре жарко, не исключены периодические засухи.
Теплая погода в Самаре обычно стоит с конца апреля по начало октября. Среднегодовая температура воздуха - около + 5 С. Особые природные катаклизмы Самаре не свойственны. Зимой возможны достаточно сильные снегопады, в теплое время года изредка проносятся ураганы со шквалистым ветром и обильным дождем, не исключен и град. Однако подобные явления достаточно редки.
Зимой погода в Самаре весьма морозная. Среднемесячная температура около минус 15 С. Особые холода обычно наступают в январе, хотя в 2011 году самые низкие температуры за последние 35 лет наблюдений были зафиксированы в последний месяц зимы. Столбики термометров показывали около минус 30 С. В феврале в Самаре выпадает большее количество снега, часто наблюдаются обильные снегопады.
Весна в городе довольно поздняя. В марте погода в Самаре еще близка к зимней, а ощутимо теплеть начинает примерно в начале апреля. К маю обычно уже тает накопившийся за зиму снег, а со второй половины месяца погода в Самаре уже приближается к летней.
Средняя месячная температура летом - +19+24 С. Но в отдельные, особо жаркие дни столбики термометров могут подниматься выше +30 С. Самый жаркий летний месяц - июль. Летом осадков выпадает немного, часто наблюдаются засухи, хотя не исключены редкие ливни с грозами. В основном они проходят по городу в том же июле.
Рассмотрим подробнее климатические условия для яблок урожая 2011 и 2012 годов. В декабре 2010 года было теплее обычного на 2,7 С, поэтому декабрь 2010 года вошел в двадцатку самых теплых и влажных лет. Температурный фон января и февраля 2011 года был пониженным на 0,3 С и 6,2 С соответственно. Февраль 2011 года в ранжированном ряду с 1936 по 2011 гг. занимает 7-ое место среди самых холодных. В феврале было отмечено 6 дней, когда температура воздуха опускалась ниже -30 С при норме 1 день.
Значения температур воздуха в марте и апреле 2011 года были ниже нормы на 1,4С и 1,3С соответственно. В мае - выше обычных показателей на 0,9С.
Количество осадков, выпавших в марте, апреле и мае, превысило нормативные значения на 23 мм, 5 мм и 7 мм соответственно. Март 2011 года вошел в десяткусамых влажных лет с 1936 года. Продолжительность залегания снежного покрова составила в среднем 137 дней, что на 9 дней меньше нормы и на 7 дней дольше, чем в 2010 году. Весной 2011 года было холоднее обычного на 0,6 С. В период с 16 февраля по 4-5 марта 2011г наблюдалась аномально холодная погода (по данным МС среднесуточные температуры были ниже нормы на 7-19,9С). В период с 12 мая по 16 мая включительно были выявлены сильнейшие заморозки, которые повлекли за собой повреждение цветков плодовых деревьев и кустарников.
Июль 2011 года занимает второе место среди теплых лет и шестое -среди засушливых за 75-летний период наблюдений. В июле было отмечено 19 дней с температурой воздуха выше +30С при норме 7 дней, в августе таких дней зафиксировано 8 (норма 4 дня). Отмечается аномально жаркая погода и засуха. Осадков в июле выпало меньше нормы на 35 мм.
Изучая данные урожая 2011 года и сравнивая с климатическими условиями можно легко выявить причины столь низких значений антиоксидант-ной активности. Первая точка зрения - гипотермическая, так как изначально зима 2010-2011 года была необычайно теплой. Далее прослеживается резкий перепад температуры до аномально низких температур в феврале месяце в совокупности с последующим холодным и влажным периодом в мае. Резкое колебание температур зимой чревато чрезвычайно опасными последствиями. Аномально низкая температура февраля вызвала подмерзание цветковых почек и тканей побегов. Вторая точка зрения была связана с понижением активности фермента полифенолоксидазы из-за неблагоприятных погодных условий в весенний период, что привело к снижению устойчивости растений, а возникшая эпифитотия парши вызвала некрозы. Также не нужно забывать об аномально жарком и засушливом лете 2010 года, которое повлекло за собой всеобщее ослабление жизнедеятельности и устойчивости растений к различного рода нагрузкам. Сентябрь 2011 года оказался самым влажным за весь период регулярных метеорологических наблюдений. Обычно в сентябре отмечается от 7 до 10 дней с осадками 1,0 мм, в этом году таких дней было 13-18.
В октябре наблюдался дефицит осадков. Их количество в среднем по территории было меньше нормативного на 11 мм и составило 36 мм. Значение средней температуры воздуха декабря 2011 года оказалось выше климатической нормы на 0,7С и составило -7,8С. Аномалии температуры повсеместно имели положительные значения и варьировались в пределах от 0,1 до 1,4 С. Осень текущего года самая влажная за весь период наблюдений.
Устойчивый снежный покров образовался на 1-16 дней раньше климатических значений. В декабре 2011 года было теплее обычного на 0,7С. Температура воздуха в январе 2012 года была выше нормы на 1,0С, в феврале -ниже на 4,2С. Температура воздуха за зимний период составила в среднем минус 11,2С и была ниже нормы на 0,8С, но выше прошлогоднего показателя на 0,5С. Снега на конец февраля было в основном больше нормы.
Температура воздуха в марте была ниже климатической нормы на 0,8С, в апреле и мае - выше на 6,1 и 2,8С соответственно. Количество осадков в марте превысило норму на 33 мм, в апреле и мае было меньше обычного на 3 и 11 мм соответственно. Март 2012 года занимает 1-ое место среди влажных лет с 1936 года. Апрель стал вторым, а май девятым в метеорологической летописи самых жарких лет. Продолжительность залегания снежного покрова составила 152 дня, что на 15 дней дольше прошлогодней, и на 6 дней больше нормативной. В среднем в апреле фиксировалось 5-14 дней с температурой воздуха выше +25С при норме 1 день. В мае число дней с температурой воздуха выше +25С составило 13-20 и превысило норму вдвое.
Весна 2012 года оказалась: теплее обычного на 2,7С, на 4-ом месте среди теплых и на 20-ом среди влажных лет. Норма среднемесячной температуры июня: 19.4С. Фактическая температура месяца по данным наблюдений: 21.1. Отклонение от нормы: +1.7С. Норма суммы осадков в июне: 57 мм. Выпало осадков: 59 мм. Эта сумма составляет 104% от нормы. Норма среднемесячной температуры июля: 21.1 С. Фактическая температура месяца по данным наблюдений: 21.8С. Отклонение от нормы: +0.7С. Норма суммы осадков в июле: 58 мм. Выпало осадков: 41 мм. Эта сумма составляет 71% от нормы. Норма среднемесячной температуры августа: 18.7С. Фактическая температура месяца по данным наблюдений: 21.2С. Отклонение от нормы: +2.5С. Норма суммы осадков в августе: 47 мм. Выпало осадков: 59 мм. Эта сумма составляет 126% от нормы.
Исследование физико-химических свойств полученного яблочного сока с витаминами-антиоксидантами
Пастеризация изменяет химический состав яблочных соков: рН, растворимые сухие вещества, титруемые кислоты, цвет, что показано [13] австрийскими учеными на примере яблок сорта Fiorina, Gala, GoldenDelicious, Idared, Jonagold, Pilot, Pinova, Topaz.
В литературе нами не найдены сведения о влиянии тепловой обработки на антиоксидантные свойства яблочного сока. Однако, для исходного сырья: плодов и ягод были проведены отдельные эксперименты по изучению влияния тепловой обработки на антиокислительную силу. Так, например, для ягод черники [14] обнаружено снижение содержания мономерных антоцианов и антиоксидантной активности по методу СЖАСпосле пастеризации при 90С. Для черной смородины, черники, голубики, клюквы, малины, красной смородины, клубники были определены [15] такие показатели как общее содержание фенольных соединений и антиоксидантная активность по методу DPPH (с 2,2-дифенил-1-пикрилгидразилом) в исходных плодах и в полученных из них джемах. Наблюдается снижение обоих показателей в ходе получения джема приблизительно в 1,5-2 раза. В другой статье [16] изложены результаты схожих исследований для вишни, сливы и малины. Для них определялись такие показатели как общее содержание фенолов, антоцианов и антиокислителей в пересчете на аскорбиновую кислоту. Установлено, что при термической обработке при приготовлении джемов максимальное снижение 21-89% наблюдалось для такого показателя как содержание антоцианов. Испанские ученые установили [17], что воздушная сушка отходов переработки апельсинов при 30, 40, 50, 60, 70, 80 и 90С приводит к снижению таких показателей как общее содержание полифенолов и антиоксидантная активность по методу Rancimat. При этом установлено, что снижение тем значительнее, чем выше температура сушки. При определении способности улавливания свободных радикалов 2,2-дифенил-1-пикрилгидразила (DPPH) для выжимок красного винограда, выдержанных 3 часа при температуре 20, 80, 100 и 120С было установлено [18], что наблюдается существенное понижение антиоксидантной активности при нагревании при 120С.Авторы объясняют это разрушением красных пигментов винограда. Таким образом, все приведенные примеры свидетельствуют о снижении антиоксидантной активности за счет тепловой обработки.Очевидно, представляет интересисследование влияния различных режимов пастеризации на химический состав и антиоксидантную активность сока прямого отжима из яблок сортовЗолотое Летнее, Куйбышевский Бельфлер, Коричное Новое, Малинка, Возрождение.
Выбор температурных и временных параметров основан на рекомендациях по режимам пастеризации и стерилизации соков [2] и реальных параметрах, рекомендуемых для работы пастеризаторов в производстве продукции консервной промышленности.Анализируя антиоксидантные показатели соков, обработанных в диапазонах выбранных режимов,получили результаты, представленные в таблице 3.2.6 и на рисунках 2 и 3. Таблица 3.2.6 -Изменение АОА в зависимости от режимов термообработки ставлены данные изменения антиоксидантной активности в зависимости от различных режимовтермообработки. Наиболее высокое содержание флавоноидов имеет сок при термообработке во втором режиме. Его показатели практически в 1,5 раза выше данных третьего режима и в 3,5 раза превышают данные первого режима (146 против 102 и 42 мг катехина/100 гсырья соответственно). Еще более яркую картину можно увидеть, рассматривая данные антирадикальной активности. Здесь так же второй режим показывает наиболее высокие позиции, но разница здесь еще более существенная - 25 мг/см против 99 мг/см и 139 мг/см , что соответственно выше в 4 и 5,5 раз. Объединяя данные показатели можно сделать вывод, что наиболее эффективным режимом, позволяющим максимально сохранить антиоксидантную активность сока, является температура115-120С при времени выдержки 120 с.
Результаты по антиоксидантной активности в системе линолевая кислота показывают несколько другую картину. Здесь с увеличением температуры термообработки и уменьшении времени выдержки сока происходит увеличение активности. По содержанию фенольных веществ так же второй режим термообработки твердо сохраняет свои позиции лидера. При повышении температуры термообработки до 130-135С и снижении температуры выдержки до 60 спроисходит снижение объема фенольных веществ практически в 2 раза. Третий и первый режим пастеризации показывают данные близкие по своему значению - 160 и 178 мг галловой кислоты/100 г исходного сырья.Второй режим термообработки также является благоприятным для уровня восстанавливающей силы по сравнению с другими режимами. Восстанавливающая сила третьего режима термообработки немного уступает второму режиму, но по сравнению с 1 режимом проявляет в 2,7 раз более высокие показатели (4,5 ммоль Fe /1 кг исходного сырья против 1,62 ммоль Fe /1 кг исходного сырья).
Для оптимизации выбора режима пастеризации на основании полученных экспериментальных данных была проведена математическая обработка материалов.
В представленнойработе предлагается следующийметод обработки баз данных в форме таблиц, использующийметоды интерполяции и аппроксимации, который подбираетсоответствующие алгебраические многочлены, а также другие аналитические зависимости, широко используемые в инженерно-технологической исследовательской практике. Данныйметод аналитического расширения табличных данных позволяет трансформировать исходную (начальную) таблицу экспериментальных данных в сводную (конечную) таблицу данных, которая дает возможность решать определенные задачи статистического и экстремального содержания.