Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 17
1.1. Липиды высших растений 17
1.1.1. Классификация 17
1.1.2. Распространение жирных кислот в растении и их роль в физиологии клетки 18
1.1.3. Жирные кислоты липидов соматических запасающих органов растений 21
1.1.4. Экстрагируемость и количественное содержание липидов в соматических запасающих органах 24
1.2. Экстракция и очистка липидов из растительных тканей 25
1.2.1. Связь между липидами и биополимерами клетки 25
1.2.2. Экстракция липидов из растительных тканей 27
1.2.3. Методы очистки липидов экстракта от нелипидных примесей 31
1.3. Фракционирование и определение содержания суммы липидов различными хроматографическими методами 35
1.3.1. Фракционирование липидов с помощью хроматографии 35
1.3.2. Определение суммы липидов по содержанию сложноэфирных групп 37
1.3.3. Тонкослойная и газовая хроматография липидов 38
1.4. Хранение столового винограда 42
1.4.1. Значение винограда как пищевого и лечебнодиетического продукта 42
1.4.2. Влияние сорта и степени зрелости винограда на продолжительность его хранения 43
1.5. Влияние замороживания плодов и ягод на их качество 45
1.5.1. Современные представления о методе замораживания 45
1.5.2. Критерии пригодности плодоягодного сырья для низкотемпературного замораживания 47
1.5.3. Современные способы замораживания и дефростации плодоовощной и ягодной продукции 49
1.5.4. Биохимические изменения, протекающие в растительном сырье в результате замораживания 57
1.6. Заключение и обоснование задач исследования 62
2. Экспериментальная часть 67
2.1. Материалы и методы исследования 67
2.1.1. Растительные объекты 67
2.1.1.1. Исследование свежих и замороженных ягод винограда 69
2.1.2. Подготовка растительного материала и экстракция липофильных соединений из кожицы и мякоти винограда 71
2.1.2.1. Экстракция суммарных липидов семян и количественное определение неэкстрагируемых липидов в их остатке 73
2.1.2.2. Получение триацилглицеринов 74
2.1.3. Качественное и количественное определение липидов кожицы и мякоти ягод винограда 75
2.1.3.1. Получение метиловых эфиров жирных кислот 75
2.1.3.2. Газо-жидкостная хроматография МЭЖК 76
2.1.3.3. Определение качественного состава ЖК методом ГЖК 76
2.1.3.4. Определение количественного состава жирных и других липофильных карбоновых кислот методом ГЖХ 79
2.1.3.5. Определение абсолютного содержания липидов методом ГЖХ 80
2.1.3.6. Расчет абсолютного содержания и экстрагируемости липидов 82
2.1.3.7. Расчет относительного содержания липидов в семенах 83
2.1.3.8. Определение концентрации и молекулярной массы белка в суммарном липидном экстракте кожицы и мякоти винограда 84
2.1.4. Общепринятые биохимические методы анализа, применявшиеся в исследованиях 84
3. Результаты и их обсуждение 86
3.1. Качественный состав, экстрагируемость и количественное содержание липидов виноградной ягоды 86
3.1.1. Экстрагируемость и содержание липидов виноградной ягоды 86
3.1.1.1. Жирнокислотный состав липидов кожицы, мякоти и семян зрелых ягод винограда 91
3.1.1.2. Абсолютное содержание и экстрагируемость липидов виноградной ягоды 100
3.1.2. Динамика содержания липидов в отдельных частях виноградной ягоды в процессе созревания 106
3.1.2.1. Суммарные и полярные липиды семян винограда в процессе созревания 115
3.2. Экстракция и очистка липидов из суммарного липидного экстракта кожицы и мякоти, сока и виноматериала из ягод винограда 121
3.2.1. Очистка липидов экстракта кожицы и мякоти ягод винограда от нелипидных примесей 121
3.2.1.1. Очистка суммарного липидного экстракта от нелипидных примесей с помощью ферментативного гидролиза белка 131
3.2.1.2. Качественный и количественный состав липидов виноградного сока и столовых вин 136
3.3. Характеристика липидов и комплекса биополимеров виноградной ягоды 145
3.3.1. Качественное и количественное содержание и экстрагируемость липидов виноградной ягоды 145
3.3.2. Комплекс биополимеров кожицы и мякоти ягод винограда 149
3.3.2.1. Выделение и фракционирование биополимеров виноградной ягоды и их анализ 149
3.3.2.2. Химический состав кожицы и мякоти ягод винограда 152
3.4. Изучение качества ягод винограда при замораживании и длительном хранении 155
3.4.1. Оценка качества винограда, закладываемого на низкотемпературное хранение 155
3.4.2. Влияние замораживания и хранения на качество ягод винограда 162
3.5. Закономерности изменений липидов и биополимеров ягод столового винограда в процессе замораживания и низкотемпературного хранения 171
3.5.1. Изменение качественного и количественного состава ЖК в экстрагируемых и неэкстрагируемых липидах ягод винограда после замораживания и хранения 171
3.5.2. Изменение содержания биополимеров в ягодах винограда в процессе длительного хранения в замороженном виде 175
3.5.2.1. Влияние замораживания и хранения на структурные элементы кожицы и мякоти ягод винограда 175
3.5.2.2. Изменение содержания пектиновых веществ винограда при замораживании и хранении 183
3.5.2.3. Влияние замораживания и хранения на содержание белков в ягодах винограда 189
3.5.2.4. Динамика содержания суммы фенольных веществ в ягодах винограда после замораживания и хранения 192
3.5.3. Изменение химического состава ягод столового винограда после замораживания и хранения 195
3.5.3.1. Химические изменения, происходящие в липидах и белках виноградных ягод при замораживании и хранении 195
3.5.3.2. Изменение суммарного содержания биополимеров в процессе низкотемпературного хранения винограда 209
3.6. Влияние технологических режимов замораживания и дефростации на биополимеры ягод винограда 213
3.6.1. Влияние различных режимов замораживания на химический состав ягод винограда 213
3.6.1.1. Изменение содержания полисахаридов в ягодах винограда под действием различных температур при замораживании 213
3.6.1.2. Влияние различных режимов замораживания на белки виноградных ягод 215
3.6.1.3. Изменение пищевой ценности винограда, замороженного при различных температурных режимах 218
3.6.2. Влияние режимов дефростации на химический состав ягод винограда 223
Выводы 226
Рекомендации производству 229
Список литературы 230
Приложения 272
- Методы очистки липидов экстракта от нелипидных примесей
- Жирнокислотный состав липидов кожицы, мякоти и семян зрелых ягод винограда
- Оценка качества винограда, закладываемого на низкотемпературное хранение
- Химические изменения, происходящие в липидах и белках виноградных ягод при замораживании и хранении
Методы очистки липидов экстракта от нелипидных примесей
Содержание примесей нелипидной природы в липидных экстрактах часто намного превышает концентрацию самих липидов. Переход веществ нелипидной природы в экстракт вызван тем, что липидные экстрагенты, параллельно с неполярным растворителем - хлороформом, содержит и полярные растворители - метанол, воду и т.д., а также солюбилизирующим действием самих липидов экстракта в отношении водорастворимых веществ экстрагируемого материала (Biezenski, 1962). Среди нелипидных примесей были обнаружены липофильные белки (Benson, 1966; Entenman, 1961; Weber, 1970), свободные аминокислоты (Wells, 1963), пигменты (Allen, 1966), неорганические соли (Кейтс, 1975; Biezenski, 1962; Wells, 1963); одновременно с липидами извлекалось большое количество углеводов. Например, в липидных экстрактах семян хлопчатника количество углеводов составило 30-50 % от массы нелетучего остатка (Каршиев, 1976; Мухаме-дова, 1975). Следовательно, неочищенные экстракты нельзя непосредственно использовать для достоверного ТСХ-определения состава липидов в данной растительной ткани, так как при разделении этих смесей на хроматограмме образуются "хвосты", а большое количество липидов остается на стартовой зоне в адсорбированном состоянии.
Классические методы очистки липидов представляют собой селективное осаждение ФЛ из раствора смеси липидов ацетоном (Ахрем, 1964; Перри, 1974) или обработка нелетучего остатка экстракта каким-либо растворителем, в который нелипидные примеси переходят в ограниченном количестве (Daftary et al., 1965; Folch, 1939; Nichols, 1963; Reiser, 1947).
Однако для растительных липидов эти методы непригодны (Жуков, Верещагин, 1980). Отделить нелипидные примеси можно и с помощью жидко-жидкостной экстракции. Наиболее распространенный в настоящее время метод очистки липидов, выделенных из биологических объектов, основывается на жидко-жидкостной экстракции - это методика Фолча (Folch, 1957). Предполагается, что в липидную фазу данной системы количественно переходят липиды, а в верхней гидрофильной фазе полностью остаются нелипидные примеси. Однако сейчас доказано, что "абсолютного" разделения веществ между этими фазами не происходит (Киселев, 1969; Nazir et al., 1966; Wuthier, 1966), так как каждая из них в той или иной степени содержит вещества, преобладающие в другой фазе. Поскольку полярные липиды являются типичными поверхностно-активными веществами, то, как правило, на границе между фазами данной системы всегда образуется промежуточный слой, который представляет собой весьма прочную водную эмульсию липидов и белков (Folch, 1957; Wuthier, 1966).
В результате проведенных исследований пытались доказать, что после расслаивания нижняя фаза практически не содержит нелипидных примесей. К сожалению, об отсутствии примесей судили косвенно, по признаку полной растворимости очищенных липидов в смеси хлороформа с метанолом. По данным Нази-ра (Nazir et al., 1966), в нижней фазе, полученной при экстракции по Фолчу, содержится до 8 % нелипидных веществ от массы сухого остатка. Это явление объяснимо, потому что в настоящее время известен обширный класс идрофобных мембранных белков, хорошо растворимых в хлороформе (Benson, 1966; Rohrlich etal.,1968).
Наиболее распространенный метод удаления нелипидных примесей заключается в промывании экстракта водой или растворами солей, но и этот способ недостаточно полно отделяет примеси, а также приводит к потере самих липидов. Так, по данным Фолча, при первом промывании в гидрофильную фазу переходит 2 % экстрагированных липидов, а согласно результатам других авторов, потеря липидного Р при каждом промывании равняется -10 % от его суммы (Maxwell et al., 1967). Следовательно, применение метода Фолча не приводит к полной очистке липидов от нелипидных веществ в связи с их неполным вымыванием из нижней фазы и включения в эту фазу промежуточного слоя, богатого белками, что способствует потере липидного материала за счет перехода его в гидрофильную фазу. В гидрофильную фазу попадают такие сильнополярные липиды, как лизолеци-тин, фосфатидилинозитлеаннозиды, ганглиозиды и другие гликолипиды.
Для очистки липидов использовалась и молекулярная адсорбция. При этом применялись самые различные адсорбенты, в том числе активированный уголь, мочевина, окирь магния, сульфат магния и др. Однако самое широкое применение получили лишь три адсорбента: кремниевая кислота (S1O2), флорисил (силикат магния) и окись алюминия (Al203) (Biezenski, 1962; Мухамедова, 1975). Чаще всего для очистки липидов применяется кремниевая кислота (Biezenski, 1962; Мухамедова, 1975). Например, небольшие навески липидов животных тканей смогли очистить от низкомолекулярных примесей на бумаге, пропитанной Si02; при этом количество очищенных липидов составило 96-100 % (Biezenski, 1962). Когда для очистки применяется колонка, заполненная БіОг, возникает ряд трудностей, так как SiC 2 является наиболее сильным из всех существующих адсорбентов (Перри, 1974). Это приводит к необратимому связыванию одних полярных липидов (ПЛ) и частичному разрушению других. Например, фосфатид и лхол и н (ФХ) на колонке с Si02 деацилируется с образованием лизофосфатидилэтаноламина (ЛФХ) (Camego, 1966), а возврат Р растительных ФЛ при их выделении на такой колонке не превышает 80 % (Арутюнян, 1969). Поэтому возникает вопрос о количественном учете тех ПЛ, которые, ввиду сильной адсорбируемости липидов на Si02, не поддаются элюированию. Для этого можно было бы подвергнуть полярные липиды вместе с адсорбентом гидролизу в щелочной среде, а потом определить массу образовавшихся при этом ЖК, но оказалось, что количество выделенных из продуктов омыления ЖК не превышает 5 % от фактической массы ЖК (Hornstein et al., 1967). Для более полного элюирования ПЛ с Si02 иногда применяют подкисленные спирты (Thiele, 1961), несмотря на то, что под их действием липиды подвергаются интенсивному алкоголизу, и выделить ПЛ удается не полностью. Следовательно, для очистки липидов от нелипидных примесей Si02 в качестве адсорбента не может быть использован. Можно использовать также окись алюминия АІ20з, так как она отличается от кремнекислоты меньшими величинами энергии адсорбции алифатических соединений, линейной емкости после дезактивации водой, удельной поверхности и вклада поверхностных ОН-групп в адсорбцию (Перри, 1974), а также химической устойчивостью в основной среде. В этих мягких условиях можно элюировать ПЛ, а остающиеся на АІ20з липиды определить количественно в виде ЖК после омыления в присутствии щелочи. Более широкому применению Al203 для работы с липидами мешало мнение, что при контакте с А1203 в них происходит миграция ацильных остатков (Renkonen, 1962). Однако в настоящее время установлено, что разрушающим действием обладает только основная АІ20з (Jensen, 1966), а обработка Al203 этилацетатом устраняет каталитически активные центры на ее поверхности (Meakins et al., 1959). На основе этого принципа AL2O3 была использована для очистки ФЛ от пигментов (Каршиев, 1976).
В работах по очистке липидов от нелипидных примесей параллельно с адсорбентами используются и препараты для гельфильтрации. Материалами для наполнения колонок являются липофильные сефадексы: метилированный G-25 и оксипропилированный сефадекс (LH-20), алкилированный сефадекс LH-20, а также ДЭАЭ-целлюлоза (Каршиев, 1976; Киселев, 1969; Biezenski, 1962; Maxwell, 1967; Жуков, Верещагин, 1980; Zhukov, Vereshchagin, 1981). Основным принципом очистки липидов при гельхроматографии является "вытеснение", однако при использовании некоторых систем растворителей определенную роль играет также и принцип распределения.
Жирнокислотный состав липидов кожицы, мякоти и семян зрелых ягод винограда
В дальнейших исследованиях липидов ягод винограда в качестве методической основы их изучения была избрана предложенная нами схема анализа (см. главу 2.1.2.). Для изучения ЖК-состава были выбраны сорта Ркацители и Мускат белый. Эти исследования были проведены в 1980-1981 гг., различавшихся по своим погодным условиям (Приложение 4).
Из данных таблиц 3.8 и 3.9 видно, что в кожице и мякоти ягод винограда содержатся 25 связанных липофильных карбоновых кислот, принадлежащих к 5 различным гомологическим рядам, из которых 20 относятся к ЖК (ряды I-IV на рис.1, Приложение 3), а 5 к необычным карбоновым кислотам (ряд V и кислота N 24), строение которых пока не установлено (Цыдендамбаев и Верещагин, 1980). Наибольшим числом видов отличались насыщенные ЖК, содержащие менее 16 атомов, а также ЖК, включающие 20 и более атомов углерода в цепи.
Данные таблицы 3.9 показывают, что состав ЖК в неэкстрагируемом остатке кожицы и мякоти у сорта Ркацители гораздо более разнообразен, чем в соответствующем экстракте.
В образцах урожая 1981 г. по сравнению с 1980 г. число отдельных видов ЖК в обеих липидных фракциях возросло, в то же время наблюдалось исчезновение необычных липофильных карбоновых кислот ряда V и кислоты N 24, которые были присущи неэкстрагируемому остатку кожицы и мякоти ягод сорта Ркацители. Что касается Муската белого, то в остатке его тканей, как и в экстракте, обнаруживались ЖК, не найденные во втором объекте число идентифицированных ЖК было в пределах длительности наблюдений одинаковым.
Главными ЖК как экстрагируемых, так и неэкстрагируемых липидов обоих сортов были пальмитиновая, олеиновая, линолевая и линоленовая кислоты. В неэкстра-гируемом остатке ткани в число преобладающих входит также бегеновая (Сггю) кислота. Доля пальмитиновой кислоты в неэкстрагируемом остатке при этом оказалась выше, а доля Cis - полиненасыщенных жирных кислот - значительно ниже, чем в ли-пидах экстракта. Что же касается минорных ЖК (С 16 + С го), то следует отметить, что в неэкстрагируемой фракции их суммарное относительное содержание (20-25 % от суммы ЖК) было значительно выше, чем в экстрагируемой фракции (3-4 %). Независимо от сорта, среди С-іб-ЖК преобладают насыщенные кислоты, а ЖК с 20-ю атомами углерода были представлены насыщенными, ди- и триненасыщенными гомологами. При этом кислоты первого типа были свойственны в большей степени сорту Ркацители, а второго - Мускату белому. В последнем случае содержание С20-ЖК независимо от экстрагируемости было в 1980 г. выше, чем в 1981 г., тогда как для сорта Ркацители наблюдалась противоположная тенденция. Таким образом, если рассматривать все ЖК в совокупности, можно заключить, что для сорта Ркацители характерна значительная зависимость относительного содержания тех или иных связанных ЖК от года выращивания, в то время как у сорта Мускат белый доля отдельных ЖК в обеих липидных фракциях в период наблюдений оставалась почти постоянной.
Индекс ненасыщенности (ИН) служит наглядным интегральным показателем общего ЖК-состава липидов (Lyons, 1964). Сопоставление величин ИН (табл.3.8 и 3.9) показывают, что независимо от сорта винограда и года его выращивания экс тракт по данному показателю существенно превосходит неэкстрагируемыи oq (1.475-1.627 и 0.983-1.281 соответственно). В то же время динамика И Н этих т ных фракций в зависимости от погодных условий была разной: в отрезке врел 1980-1981 гг. она характеризовалась снижением для экстракта и повышением неэкстрагируемого остатка.
Как уже отмечалось (см. главу I), липиды кожицы и мякоти виноградной яго/ до настоящего времени практически не изучались. В единственной посвященної данному вопросу работе (Фисенко, 1981) приводится ЖК-состав липидов сока и кої жицы ягод сорта Алиготе и Таежный изумруд. По данным автора, липиды в этих объектах на 70-80 % состоят из насыщенных и лишь на 20-30 % - из ненасыщенных ЖК. При этом, в обеих группах преобладают неидентифицированные ЖК, которым приписывается необычный состав: Сізм (20.5 %), Cig:o (32.5 %) и т.д., тогда как уровень обычных ЖК не превышает 6-Ю %. Следует отметить, что в растительных тканях ЖК указанного состава до сих пор не обнаруживались (Harwood, 1980; Hitchcock &, Nichols, 1971). Можно видеть, что приведенные данные не совпадают с полученными в настоящей работе. Наблюдаемое несоответствие можно было бы объяснить переходом в сок части свободных ЖК из поверхностного воскового слоя ягоды, однако состав этих ЖК, в которых преобладают С22 - Сгв-насыщенные ЖК (Hitchcock & Nichols, 1971), также коренным образом отличается от приводимого в цитированной работе. С нашей точки зрения, такое несоответствие обусловлено методическим несовершенством проведенного ранее исследования.
Сопоставление полученных нами результатов (табл.1.1) с соответствующими данными, касающимися богатых растворимыми углеводами оводненных запасающих органов других растений (Цыдендамбаев и Верещагин, 1980; Harwood, 1980; Hitchcock & Nichols, 1971; Bishop, 1977; Camara & Moneger, 1977), показывает, что по общему составу главных связанных ЖК ягоды винограда соответствуют общей закономерности. Преобладание линолевой кислоты по сравнению с линоленовой и олеиновой характерно не только для виноградных ягод, но и для клубней картофеля, околоплодников яблони, корней сахарной, кормовой и столовой свеклы (Цыдендамбаев и Верещагин, 1980), плодов сладкого перца (Camara & Moneger, 1977) и др. (Harwood, 1980; Hitchcock & Nichols, 1971). лишь в корнях репы и редьки доминировала линоленовая кислота (Цыдендамбаев и Верещагин, 1980; Hitchcock & Nichols, 1971), а в ягодах черешни - олеиновая (Bishop, 1977).
Основные различия между ягодами винограда и другими оводненными запасающими органами по качественному составу связанных ЖК обусловлены присутствием тех или иных минорных ЖК. Кожица и мякоть виноградной ягоды наиболее близки к запасающей паренхиме корней сахарной свеклы, хотя и отличаются меньшим разнообразием С 2о-ЖК и их пониженной концентрацией. В то же время, в обоих растительных объектах обнаруживаются необычные липофильные карбоновые кислоты, причем содержащиеся в ягодах кислоты V (рис.1, Приложение 3) по величине (VR0TH)MCnp их эфиров не отличаются от найденных в работе Цыдендамбаева и Верещагина (1980), а кислота, соответствующая "пику" N 24 - от алифатической C-ie-оксикислоты (Цыдендамбаев, 1982). Можно заключить, что необычные карбоновые кислоты, впервые обнаруженные в корнях сахарной свеклы, по-видимому, широко распространены в растительных объектах, обладающих способностью к сахаронако-плению. Что касается ненасыщенных С 2о-ЖК ягод винограда, то они, вероятно, представляют собой продукты удлинения Сі8-ЖК с соответствующим числом двойных связей (Hitchcock & Nichols, 1971). Как и у свеклы, О20-ЖК ягод винограда в большей степени свойственны неэкстрагируемому остатку, чем липидам экстракта.
Следовательно, при переработке виноградных ягод изученных сортов и получения виноматериалов и соков часть полиненасыщенных ЖК липидов кожицы и мякоти под действием липаз может переходить в свободное состояние, а затем подвергаться липоксигеназному окислению с образованием перекисей ЖК и продуктов их распада. Подобные соединения действительно были обнаружены в вине; было показано, что они оказывают отрицательное влияние на его вкусовые качества (Фисенко, 1981). В таблицах 3.10 и 3.11 представлен ЖК-состав липидов семян винограда сортов Ркацители и Мускат белый. Очевидно, что липиды семян значительно уступают липидам кожицы и мякоти по разнообразию ЖК-состава. Как и в предыдущем случае, неэкстрагируемый остаток семян из ягод обоих сортов содержит больше видов ЖК, чем их экстракт. Группы ЖК с С 16 и С го представлены в семенах только насыщенными кислотами, причем у Муската белого они содержатся лишь в остатке ткани после экстракции. Во всех вариантах главными ЖК являются пальмитиновая, олеиновая и линолевая кислоты. По сравнению с экстрактом, в неэкстрагируемом остатке отмечается повышенный уровень пальмитиновой и линоленовой кислот, а также суммы насыщенных ЖК и несколько меньшее содержание олеата и линолеата. Виноград сорта Ркацители (урожая 1981 г.) отличается от Муската белого повышенной концентрацией линолевой кислоты; концентрация стереата в первом образце была выше независимо от года выращивания. Суммарное относительное содержание минорных ЖК в липидах семян по крайней мере на порядок ниже, чем в кожице и мякоти. В свою очередь в неэкстрагируемой фракции семян данная величина выше, чем в их экстракте.
Соотношение между экстрактом и неэкстрагируемым остатком семян по ИН подчиняется той же закономерности, которая была обнаружена при исследовании кожицы и мякоти, причем для сорта Мускат белый эта закономерность выражена в меньшей степени, чем для сорта Ркацители. В последнем случае максимальная величина ИН для обеих липидных фракций наблюдалась в 1981 г. (экстракт 1.651, неэкстрагируемый остаток 1.420), а в сорте Мускат белый - в 1980 г. (экстракт 1.654, неэкстрагируемый остаток 1.606).
Экстрагируемые липиды семян состоят главным образом из запасного масла (Grieco & Piepoli, 1967). По ЖК-составу (табл.3.10) оно почти не отличается от полученных ранее данных (Горяев и Евдакова, 1977; Хол матов и др., 1975; Grieco & Piepoli, 1967; Galoppini & Lotti, 1963). Согласно классификации Хилдитча, такие масла принадлежат к группе полувысыхающих (Hilditch & Williams, 1964).
Оценка качества винограда, закладываемого на низкотемпературное хранение
Многочисленными исследованиями пригодности различных культур к замораживанию выявлено четко выраженное влияние сортовых особенностей на качество сырья при обработке низкими температурами (Дружинская, 1978; 1981, 1982; Айзенберг и соавт,1979; Минасян, 1979; Малишевская, Сенина, 1981; Коробкина, Дружинская, 1983; Мыскин, Иванов, 1984, Sistrunk, Rom, 1976; Janda Ljubica, 1978; Sebok et al, 1982; Fuster, Prestamo, 1983; Serrand, 1983).
Отделом технологии возделывания винограда ИВиВ "Магарач" рекомендован ряд сортов винограда, пригодных к низкотемпературному замораживанию: Асма, Мускат Гамбургский, Молдова (Модонкаева, 1988), Шабаш, Тайфи розовый, Кара узюм ашхабадский и Вестфризия (Юсупов, 1990), которые относятся к сортам среднего и позднего сроков созревания.
Помимо генетических свойств видов и сортов, влияющих на качество замороженной продукции, следует учитывать и физическую природу продукта (Serrand, 1983). Для получения высококачественных замороженных плодов и овощей следует отбирать сырье не только пригодное для замораживания, но и надлежащей степени зрелости. Стадия зрелости играет важную роль как критерий качества и находится в прямой зависимости от окраски в конце дефростации (Айзенберг, 1976; 1979.).
Таким образом, оптимальная степень созревания плодов, предназначенных для замораживания, за немногими исключениями, идентична степени зрелости плодов, предназначенных для непосредственного потребления, т.к. при замораживании прекращаются процессы созревания плодов (Орлова и др., 1978; Serrand, 1983; Sistrunk, Wand, 1983).
Большое значение на процесс созревания винограда оказывают климатические условия зоны возделывания культуры. По данным различных авторов, содержаниє Сахаров в ягодах столовых сортов винограда в Средней Азии составляет 14,8-21,5 %, а в Крыму - 15,8-19 %. Сходные данные приводит Гасанов (1967) для Азербайджана, где содержание Сахаров у трех сортов находилось в пределах 15,17% (ранние сорта) и 18,3 % (поздние сорта).
В связи с этим нами изучено влияние сортовых различий на химический состав ягоды винограда в зависимости от метеоусловий года исследований (табл.3.43).
Исследования показали, что химический состав винограда зависит от условий года. В изучаемых нами сортах к моменту закладки на хранение содержание Сахаров составило 16,5-20,5 % в зависимости от сорта и года урожая. Незначительным изменением кислотности во все годы отличается сорт Юбилей Журавля и Декабрьский. Условия 1992 года, неблагоприятные для созревания винограда снизили содержание Сахаров у всех сортов, кислотность повысилась у сорта Молдова.
При закладке винограда на хранение необходимо уделять внимание определению полисахаридного состава ягод. Подробную оценку по содержанию полисахаридов, входящих, в основном, в состав клеточных стенок, получили сорта столового винограда, выращиваемые в Молдавии (Арасимович, Балтага, Пономарева, 1975). Филипповой (1968) и Ежовым (1987) изучались полисахариды ягод технических сортов винограда.
В таблице 3.44 приведены данные, характеризующие три столовых сорта винограда по содержанию различных полисахаридов и их количественному соотношению.
Накопление полисахаридов у сортов происходит в соответствии с их генетическими особенностями. Однако метеоусловия 1991 года сказались на суммарном содержании полисахаридов у сорта Молдова, их количество было в 2 раза меньшим по сравнению с 1990 и 1992 годами. В связи с этим содержание пектиновых веществ, гемицеллюлоз также снижается. Эти же показатели у сорта Юбилей Журавля остаются без изменений по данным трех лет.
Исключение составляют полисахариды ягод сорта Декабрьский. Их содержание за 1990 и 1992 годы было в два раза ниже, чем у винограда сортов Юбилей Журавля и Молдова. Однако в 1991 году виноград сорта Декабрьский закладывался на хранение в замороженном виде перезревшим, что и отразилось на уровне пектиновых веществ и гемицеллюлоз, в частности, водорастворимой фракции.
Содержание целлюлозы за три года представляет определенный интерес, т.к. данные существенно различаются, особенно у Молдовы, составляя 13,7; 2,4; и 8 мг/100 г. Отмечен высокий показатель ее у Юбилея Журавля (1990) и Молдовы (1990 и 1992). Это объясняется тем, что к моменту закладки на низкотемпературное хранение виноград оказался несколько перезрелым, поэтому еще не произошло полного взаимодействия целлюлозы с другими веществами (Никитин, 1962).
Следует отметить, что, несмотря на различное количественное содержание пектиновых веществ, гемицеллюлоз, целлюлозы в виноградных ягодах исследуемых сортов, их процентное соотношение практически не изменяется. При этом проявляется повышенная доля более пластичных полисахаридов, пектиновых веществ у Молдовы и Юбилея Журавля, составляя 75,0-82,4 % от суммы полисахаридов. У обоих сортов гемицеллюлозы меньше, чем пектиновых веществ, и их доля находится в пределах 16,9-24,7 % в зависимости от сорта и условий года, а содержание целлюлозы составляет в среднем около 1,6 %.
Соотношение пектиновых веществ и гемицеллюлоз у сорта Декабрьский несколько отличается от такового у описанных выше сортов за счет пониженного содержания пектиновых веществ (35,2-50,5 %), что несомненно скажется впоследствии на консистенции ягод при низкотемпературном хранении. Массовая доля гемицеллюлоз сорта Декабрьский составляет 46,5-62,4 %, а целлюлозы - 2,4-3,0 % в зависимости от условий года.
Нашими исследованиями обнаружены различия сортов по фракционному составу пектиновых веществ. При общем для всех сортов значительном количественном преобладании протопектина над водорастворимым пектином (67,9-84,5 % протопектина от суммы пектиновых веществ) доля водорастворимого пектина неодинакова. Его содержание зависит от сорта винограда и условий года (табл.3.45).
Так, у сорта Юбилей Журавля отмечено максимальное содержание водорастворимого пектина (32,1 %) в 1991 году. Аналогичная картина у Молдовы - 22,6 % в 1990 г. и у Декабрьского - 48,8 % в 1991 г.
Высокая массовая доля протопектина (51,2-84,5 %) позволяет сделать вывод, что воздействие низких температур не окажет отрицательного влияния на структуру тканей ягод, что, в свою очередь, отразится на консистенции мякоти винограда.
Содержание и растворимость гемицеллюлоз также зависят от сорта. Наши исследования отмечают высокое содержание гемицеллюлоз у столовых сортов винограда (табл.3.46).
У изучаемых сортов прослеживается одинаковая закономерность: уровень фракции водорастворимых гемицеллюлоз находится в пределах 29,7-36,8 %. Исключение составляют показатели у сорта Юбилей Журавля в 1990 году - 60,2 % и у сорта Декабрьский в 1991 году - 47,4 %. Выделяется фракция гемицеллюлоз Б-і+Бг у трех сортов - на уровне 33,5 -49,5 %, что также свидетельствует о высокой организации структурных элементов ягод винограда.
Массовая доля гемицеллюлоз составляет в среднем по годам 10,4 % (Юбилей Журавля), 15,0 % (Молдова) и 8,6 % (Декабрьский). Массовая доля сопутствующих а-целлюлозе, несколько ниже, чем фракции гемицеллюлозы А, и составляет в среднем по годам 6,4; 10,2; 7,9 % соответственно.
Химические изменения, происходящие в липидах и белках виноградных ягод при замораживании и хранении
Изменения, в растительных тканях при замораживании, аналогичны происходящим в процессе хранения. Поэтому их необходимо рассматривать совместно, как общий эффект холодильной обработки (Иванченко и др., 1991).
Белоус и соавт. (1987) установили, что при понижении температуры в мембранах, наряду с переходом липидов и белков в новое фазовое состояние, происходит изменение их конформации. Авторы отмечают, что при низких температурах, когда липиды переходят из жидкого состояния в твердое, в мембране сосуществуют твердые, гелеобразные и жидкие зоны, в результате чего в мембранном биослое образуются разнородные кластеры липидов. Эти кластеры представляют собой короткожи-вущие динамические образования соседних липидных молекул, характеризующиеся координированным движением. С понижением температуры доля структурных липидов в мембранах увеличивается, область кластеров расширяется, а мембранные белки перемещаются ближе к поверхности мембраны. Подобный эффект "выдавливания" белков из мембраны при охлаждении может быть обнаружен с помощью флуоресцентных зондов. Авторы делают вывод, что образование кластеров в мембранах при снижении температуры существенно влияет на липидно-белковые взаимодействия и активность ферментов.
Изучение содержания липидов и белков в процессе замораживания и длительного хранения на примере перспективных для этой цели сортов винограда показало (Приложение 14), что основные потери - 9-14 % (сорт Молдова) и 10-20 % (сорт Юбилей Журавля) отмечены после замораживания (рис.3.20-3.23). После шестимесячного пребывания в низкотемпературной камере в ягодах происходят более глубокие физические разрушения клеток за счет рекристаллизации кристаллов льда, что в конечном итоге приводит к изменению в концентрации ЛБК. Так, в период 6 месяцев хранения убыль массовой доли ЛБК по сравнению с этим показателем свежих ягод составила от 14,5-20 % у сорта Молдова и до 25,8-26 % у сорта Юбилей Журавля (см. рис.3.20-3.23).
Проведенные исследования позволяют отметить общую для изучаемых сортов тенденцию умеренного снижения содержания ЛБК в процессе хранения в замороженном виде. На глубину и характер изменений влияют индивидуальные особенности сортов. При хранении наряду со снижением общего содержания веществ имеет место изменение их фракционного состава (Приложение 14).
Экспериментальные данные показали, что липиды и белки спирторастворимой фракции в процессе замораживания и длительного хранения подвергаются окислению при дефростации. В связи с этим наблюдается некоторое снижение их концентрации, которое различно в зависимости от года (рис.3.24-3.27).
Установлено, что потери легкоэкстрагируемых липидов к концу хранения у сорта Юбилей Журавля находились в интервале 4,4-6,4 %, а для сорта Молдова они составили 19,9-26,6 %. Изучение спирторастворимого белка в динамике хранения показал, что у сорта Юбилей Журавля эта фракция после 1 месяца хранения остается на уровне свежих ягод, а основная масса потерь происходит к концу хранения и составляет 7,3-7,9 % от исходного. У сорта Молдова содержание белка после 6 месяцев хранения снижается на 2,2-6,3 %.
Данные изменения суммы липидов и белков спирторастворимой фракции показывают, что к концу хранения их количество составляло 92,9-93,0 % для сорта Молдова (см. Приложение 14).
В процессе низкотемпературного хранения происходит постепенное снижение содержания фракций трудногидролизуемых липидов и белков в изучаемых сортах (см. рис.3.24-3.27).
Высокой стабильностью при замораживании и хранении отличаются липиды неэкстрагируемого остатка винограда сорта Молдова, где их концентрация остается почти на уровне свежих ягод. При этом у сорта Юбилей Журавля отмечено снижение содержания липидов на 0,6-1,3 мг/100 гот исходного уровня (см. Приложение 14).
Содержание белков по мере хранения постепенно убывает, причем к концу хранения у сорта Молдова потери составили 8,7-14,1 %, а у сорта Юбилей Журавля 34,1-37,5%.
Представленные данные показали, что по истечении 6 месяцев хранения, концентрация липидов и белков для сорта Юбилей Журавля осталась на уровне 62,7-65,8%, а для сорта Молдова - 85,8-91,2%.
Проведенные нами исследования ЛБК ягод столового винограда позволяют сделать вывод, что при замораживании и низкотемпературном хранении наряду со снижением общего содержания липидов и белков имеет место изменение их фракционного состава; прочносвязанная фракция ЛБК по содержанию белков превосходит легкоэкстрагируемую; имеет место уменьшение концентрации как легкоэкстраги-руемых, так и прочносвязанных белков, а также снижение содержания легкоэкстра-гируемых липидов при относительной стабильности трудногидролизуемых.
После гидролиза липидов в результате воздействия низких температур, связанные с ним белки более чувствительны к денатурации: из растворимой фракции они переходят в нерастворимую, теряя свою активность. Потеря растворимости белков влияет на изменения в липопротеиновых комплексах и качество получаемой продукции.
Проведенные исследования ЛБК свежего винограда и после хранения в замороженном виде раскрывают взаимосвязь между криорезистентностью и качеством получаемой продукции.
Поэтому детальное изучение описанных выше показателей ЛБК позволило выявить их изменения в винограде при замораживании и хранении с точки зрения влияния их на структуру мембран клеток ягоды.
На рисунках 3.28 и 3.29 (Приложение 7,8 и 14), мы приводим средние данные по годам содержания ЛБК в ягодах изучаемых сортов винограда и их технологические характеристики, а также их изменения при низкотемпературном хранении.
Результаты исследования о содержании ЛБК позволяют отметить, что в процессе низкотемпературного хранения степень снижения показателей сугубо индивидуальна для каждого сорта. Так, концентрация ЛБК в ягодах сорта Молдова уменьшилась на 15,5 %, а у Юбилея Журавля - на 25,8 %. При этом сохраняемость прочносвязанного ЛБК сорта Молдова после 6 месяцев хранения составила 89,0% и легкоэкстрагируемого - 82,0 %, а у Юбилея Журавля - 64,6 % и 93,4 % соответственно. Установлено, что несмотря на существенные потери прочносвязанного ЛБК у Юбилея Журавля (35,4 %) его ягоды сохранили высокую питательную ценность за счет минимальной потери легкоэкстрагируемого ЛБК (6,6 %). Поэтому его технологические показатели после 6 месяцев хранения имеют оптимальные значения (см. рис.3.28 и 3.29, Приложение 7 и 8).
В винограде сорта Молдова процессы замораживания и хранения снижают содержание прочносвязанного ЛБК лишь на 10,7 %, а легкоэкстрагируемого - на 17,8 %, поэтому ягоды этого сорта имеют прекрасный внешний вид и высокие вкусовые характеристики.
