Э.В. Мусифуллина, Н.В. Макарова

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА ПЕРЕРАБОТКИ НА ХИМИЧЕСКИЙ
СОСТАВ И АНТИОКСИДАНТНУЮ АКТИВНОСТЬ
ВИШНИ, АРОНИИ, ЧЕРНОЙ СМОРОДИНЫ
Э.В. Мусифуллина, аспирант, Н.В. Макарова, д.х.н., профессор
ФГБОУ ВПО Самарский Государственный технический
университет, г. Самара
E-mail: madam.musifullina@yandex.ru
В работе представлены результаты исследований по изучению
химического состава, антиоксидантной активности и технологических
показателей фруктов Самарского региона: черной смородины сорта
Черный жемчуг, вишни сорта Владимирская и аронии черноплодной.
Ключевые слова: вишня, черная смородина, арония
черноплодная,
фенолы,
флавоноиды,
антоцианы,
антиоксидантная активность
Введение
Антиоксиданты – это агенты, которые препятствуют
губительному воздействию свободных радикалов. Свободные
радикалы повреждают клетки организма человека в процессе
окисления. Отдавая электрон нестабильному свободному
радикалу, антиоксидант нейтрализует его вредное воздействие.
Важнейшим источником природных антиоксидантов
являются лекарственные и пищевые растения. При этом
значительный интерес представляет антиоксидантных свойств не
только веществ, выделенных в химически чистом виде, но и
неочищенных растительных экстрактов, содержащихся в своем
составе сотни и тысячи компонентов, поскольку их суммарная
антиоксидантная активность и другие полезные свойства часто
превосходят таковые индивидуальные соединений.
Материалы и методы исследования
Цель нашей работы заключается в изучении химического
состава, технологических и антиоксидантных показателей
фруктов Самарского региона: вишни сорта Владимирская, черной
смородины сорта Черный жемчуг и аронии черноплодной.
1
В качестве объектов исследования мы рассматривали
исходные свежие фрукты и полученные из них фрукты с сахаром.
Соотношения фруктовой основы (сока или мякоти) и сахара
как 10:7. По внешнему виду фрукты с сахаром представляют
собой прозрачные вязкие массы с ярким цветом от темновишневого (черноплодной рябины и черной смородины сорта
Черный жемчуг) до красно-вишневого (вишня сорта
Владимирская). Фрукты с сахаром приготовлены холодным
способом при температуре 20-22 °С и горячим способом при
температуре 60-62 °С и 98-100 °С.
В качестве методов анализа выбрано определение общего
содержания фенолов, флавоноидов, антоцианов, аскорбиновой
кислоты, сухих веществ, сахаров, титруемой кислотности,
способности улавливать свободные радикалы по методу DPPH,
железовосстанавливающей
силы
по
методу
FRAP,
антиоксидантной активности в системе линолевая кислота.
Общее содержание фенольных веществ в исходных
образцах
определялись
в
соответствии
со
спектрофотометрическим методом при участии реактива FolinCiocalteu при 725 нм. Суммарное содержание фенолов выражено
как эквивалент мг галловой кислоты/100 г исходного сырья [1].
Общее содержание флавоноидов определен колориметрическим
методом,
основанный
на
формировании
флавоноидалюминиевого комплекса при λ= 510 нм. Суммарное содержание
флавоноидов выражено как эквивалент мг катехина/100 г
исходного вещества [2]. Определение количества общего
содержания антоцианов осуществлен методом дифференциала pH
фактора, основанном на добавлении к экстракту буферов рН = 1,0
и рН = 4,5 и измерении поглощения при 510 и 700 нм. Суммарное
содержание антоцианов выражено как эквивалент мг цианидин-3гликозида/100 мг исходного сырья [3].
Для
определения
технологических
показателей
использовали метод определения аскорбиновой кислоты ГОСТ
24556-89 [4], метод определения сахаров ГОСТ 8756.13-87 [5],
метод определения содержания сухих веществ ГОСТ Р 51433-99
[6] и метод определения титруемой кислотности ГОСТ Р 5143499 [7].
2
Для исследования антиоксидантной активности мы
использовали несколько методов: способность улавливать
свободные радикалы DPPH (2,2ʹ-дифенил-1-пикрилгидразил) [8],
восстанавливающую силу по методу FRAP [9], способность
ингибировать процессы окисления линолевой кислоты [1].
Повторность
каждого
из
опытов
3-х
кратная,
экспериментальные статистические данные обработаны с
помощью программы MC Excel.
Результаты и обсуждение
Результаты исследований отражены в табл. 1-3. Отметим,
что при анализе химического состава и антиоксидантной
активности заметна существенная разница в показателях между
исходными свежими фруктами и полученными из них фруктов с
сахаром, подвергнутых различной тепловой обработке.
Так, для черной смородины наивысшее значение общего
содержания фенолов отмечено у образца с сахаром при
температуре 60-62 ˚С (608 мг эквивалента галловой кислоты) по
сравнению с исходным вариантом – черная смородина без сахара
(352 мг). Для вишни проявляется иная тенденция: показатели
вишни без сахара (576 мг) доминирует над значениями,
полученными при анализе образцов с сахаром, среди которых
наивысший результат зафиксирован также при температуре 60-62
˚С (477 мг). Однако совершенно другая картина наблюдается при
изучении общего содержания фенолов у аронии черноплодной.
Наивысший показатель отмечен при температуре нагревания
образца с сахаром до 98-100 ˚С (1286 мг). Нагревание образцов с
сахаром ниже 98-100 ˚С значительно снизило показатели в
сравнении с исходным вариантом – арония черноплодная (1123
мг).
Содержание флавоноидов подсчитано в мг катехина на 100 г
исходного вещества по калибровочному графику. Наивысшее
значение флавоноидов, среди образцов черной смородины с
сахаром, наблюдается при температуре 60-62 ˚С (184 мг
эквивалента катехина), в то время как у черной смородины без
сахара это значение составляет 62 мг. Для вишни и аронии
черноплодной
характерна
следующая
направленность:
показатели вишни и аронии черноплодной без сахара (138 мг и
3
410 мг) доминирует над значениями, полученными при анализе
образцов с сахаром, среди которых наивысший результат
зафиксирован для вишни при температуре 60-62 ˚С – 112 мг, для
аронии черноплодной при температуре 98-100 ˚С – 398 мг.
Антоцианы отвечают за красную, синюю, фиолетовую
окраску многих фруктов [10]. Увеличение общего содержания
антоцианов замечено при температуре 60-62 ˚С у образцов
черной смородины и вишни с сахаром (149,2 мг и 154,1 мг
эквивалента цианидин-3-гликозида) по отношению к исходным
вариантам: черная смородина – 131,1 мг и вишня – 115,4 мг. Для
аронии черноплодной наивысший показатель антоцианов
составляет 454,0 мг. Среди образцов с сахаром высокое значение
отмечено при температуре 98-100 ˚С (215, 4 мг).
Таблица 1 – Химический состав и антиоксидантная
активность исходных свежих фруктов
Объект
Общее содержание фенолов
(мг галловой кислоты/100 г
исходного сырья)
Общее содержание
флавоноидов (мг катехина/100
г исходного сырья)
Общее содержание
антоцианов (мг эквивалента
цианидин-3-гликозида/100 г
исходного сырья)
DPPH
EC50, мг/см3
FRAP значение, ммоль Fe2+/1
кг исходного сырья
% ингибирования окисления
линолиевой кислоты
Черная
Вишня,
Арония
смородина,
сорта
черноплодн
сорта Черный Владимирск
ая
жемчуг
ая
352
576
1123
62
138
410
131,3
115,4
454,0
1,5
0,7
0,5
13,50
14,4
28,0
30,7
18,0
41,4
4
Таблица 2 – Химический состав и антиоксидантная
активность фруктов с сахаром
Черная
Вишня, сорт
Арония
Режимы обработки смородина, сорт Владимирская
черноплодная
Черный жемчуг
Общее содержание фенолов (мг галловой кислоты/100 г исходного сырья)
512
418
530
20-22 ˚С, сок
537
421
598
20-22 ˚С, мякоть
608
477
624
60-62 ˚С, мякоть
344
178
1286
98-100 ˚С, мякоть
Общее содержание флавоноидов (мг катехина/100 г исходного сырья)
20
22
145
20-22 ˚С, сок
86
68
163
20-22 ˚С, мякоть
184
112
241
60-62 ˚С, мякоть
31
56
398
98-100 ˚С, мякоть
Общее содержание антоцианов (мг эквивалента цианидин-3-гликозида/100
г исходного сырья)
122,9
87,7
112,4
20-22 ˚С, сок
132,2
97,1
148,7
20-22 ˚С, мякоть
149,2
154,1
161,3
60-62 ˚С, мякоть
71,5
20,0
215,4
98-100 ˚С, мякоть
3
DPPH EC50, мг/см
10
33
8
20-22 ˚С, сок
4
25
7
20-22 ˚С, мякоть
6,2
9
0,8
60-62 ˚С, мякоть
16
43
0,9
98-100 ˚С, мякоть
2+
FRAP значение, ммоль Fe /1 кг исходного сырья
27,45
14,13
31,77
20-22 ˚С, сок
13,23
9,45
27
20-22 ˚С, мякоть
12,33
8,82
12,51
60-62 ˚С, мякоть
5,2
2,2
10,33
98-100 ˚С, мякоть
% ингибирования окисления линолевой кислоты
95,9
72,8
84,1
20-22 ˚С, сок
93,9
93
95,6
20-22 ˚С, мякоть
93,9
95,9
93,8
60-62 ˚С, мякоть
47
71,1
96,8
98-100 ˚С, мякоть
Антирадикальную активность по методу DPPH оценивали
по величине показателя Ес50, т. е. концентрации экстракта
фруктов, необходимой для поглощения 50 % свободных
5
радикалов DPPH (2,2-дифенил-1-пикрилгидразил). Чем меньше
этот показатель, тем выше способность поглощать радикалы.
Анализируя полученные экспериментальные данные по
методу DPPH, следует отметить, что лидерами являются фрукты
без сахара. Для черной смородины это значение составляет 1,5
мг/см3, вишни – 0,7 мг/см3, аронии черноплодной – 0,5 мг/см3.
Показатели антирадикальной активности образцов с сахаром при
различных температурных режимах более высокие.
Наивысшей
железовосстанавливающей
силой
среди
исходных образцов имеет вишня (14,4 мг), в том числе по
сравнению с образцами с сахаром. А для черной смородины и
аронии черноплодной наивысшие значения отмечены при
температуре 20-22 ˚С у образцов с соком ягод (27,45 мг и 31,77
мг).
Изучая антиоксидантную активность в системе линолевой
кислоты показатели исходных фруктов оказались ниже, чем для
фруктов с сахаром. Для черной смородины это значение
составляет 30,7 % ингибирования, вишни – 18,0 %, аронии
черноплодной – 41,4 %. Наивысшее значение антиоксидантной
активности в системе линолевой кислоты для черной смородины
отмечено при температуре 20-22 ˚С у образца с соком ягоды (95,9
%), для вишни – при температуре 60-62 ˚С (95,9 %), для аронии
черноплодной – при температуре 98-100 ˚С (96,8 %).
Рассмотрим технологические показатели исследуемых
фруктов, представленных в табл. 3.
Таблица 3 – Технологические показатели исходных свежих
фруктов
Объекты
Черная
смородина, сорт
Черный жемчуг
Вишня, сорт
Владимирская
Арония
черноплодная
Содержание
аскорбиновой
кислоты,
мг/100 г
20,7
Содержание
Титруемая
Содержани
редуцирую
кислотнос
е сухих
щих
ть, мг на
веществ, %
сахаров, %
кислоту
12,4
11,6
0,4
24,1
11,9
11,4
0,3
69,7
9,1
12,7
0,7
6
По содержанию аскорбиновой кислоты лидирующую
позицию занимает арония черноплодная (69,7 мг/100 г), далее
следует вишня (24,1 мг/100 г) и черная смородина (20,7 мг/100
г).
Среди всех фруктов по содержанию редуцирующих сахаров
наибольшее значение имеет черная смородина (12,4 %), затем
вишня (11,9 %) и арония черноплодная (9,1 %). По содержанию
сухих веществ лидером является арония черноплодная (12,7 %).
Наименьшей кислотностью обладает вишня (0,3 мг), что является
наилучшим результатом. А наибольшую кислотность проявляет
арония черноплодная (0,7 мг).
Заключение
Представленные в работе экспериментальные данные
позволяют сделать следующие выводы.
В первую очередь, следует отметить различия в показателях,
полученных при анализе фруктов с сахаром и без. Среди
исходных свежих фруктов, несомненно, лидирующую позицию
занимает арония черноплодная. Наивысшие показатели
антиоксидантной активности получены при исследовании
образцов фруктов с сахаром при температуре 60-62 °С.
Таким образом, можно рекомендовать местные фрукты с
сахаром
для
включения
в
рецептуру
кондитерских,
хлебобулочных,
молочных
продуктов
как
компонент,
проявляющий высокое антиоксидантное действие.
Список литературы
1. Zin Z.M., Hamid A.A., Osman A., Saari N. Antioxidative
activities of chromatographic fractions obtained from root, fruit and
leaf of Mengkudu (Morinda citrifolia L.). // Food Chemistry. 2006.
Vol. 94. N 2. P.169-178.
2. Wang J., Yuan X., Jin Z., Tian Y., Song H. Free radical and
reactive oxygen species scavenging activities of peanut skins extract.
// Food Chemistry. 2007. Vol. 104. N 2. P. 242–250.
7
3. Kirakosyan A., Seymour E.M., Urcuyolanes D.E., Kaufman
P.B., Bolling S.F. Chemical profile and antioxidant capacities of tart
cherry products. // Food Chemistry. 2009. Vol. 115. N 5. P. 20–25.
4. ГОСТ 24556-89 «Продукты переработки плодов и овощей.
Методы определения витамина C».
5. ГОСТ 8756.13-87 «Продукты переработки плодов и
овощей. Методы определения сахаров».
6. ГОСТ Р 51433-99 «Соки фруктовые и овощные. Метод
определения
содержания
растворимых
сухих
веществ
рефрактометром».
7. ГОСТ Р 51434-99 «Соки фруктовые и овощные. Метод
определения титруемой кислотности».
8. Roginsky V., Lissi E.A. Review of methods to determine
chain-breaking antioxidant activity in food. // Food Chemistry. 2005.
Vol. 92. N 2. P. 235–254.
9. Duan X.J., Zhang W.W, Li X.M., Wang B.G. Evaluation of
antioxidant property of extract and fractions obtained from a red alga,
Polysiphonia urceolata. // Food Chemistry. 2006. Vol. 95. N 1. P. 37–
43.
10. Harbourne N., Jacquier J.C., Morgan D.J., Lyng J.G.
Determination of the degradation kinetics of anthocyanins in a model
juice system using isothermal and non-isothermal methods. // Food
Chemistry. 2008. Vol. 111. N 1. P. 204–208.
8