Технологии производства и переработки моркови. Монография

– средневкусный – 3,

– невкусный – 2,

– очень невкусный – 1.

Отмечают также аромат корнеплодов (Немирова Н. А. [и др.], 2017; Н. А. Немирова, Н. П. Балуева, 2022).

Широкое возделывание моркови во всех странах мира обусловлено высокой питательной ценностью корнеплодов. Ее выращивают повсеместно как вкусный овощ и как основной источник каротина. Кроме того, в корнеплодах содержатся такие важные соединения, как сахара, органические кислоты, белки, минеральные вещества, жирные и эфирные масла.

Морковь содержит до 0,6—1,3% азотистых веществ, которые содержат незаменимые аминокислоты и легко усваиваются. Следует отметить, что морковь содержит витамины РР и Е, фенольные соединения, придающие оттенок горечи (Немирова Н. А. [и др.], 2017; Н. А. Немирова, Н. П. Балуева, 2022).

Также морковь накапливает витамины D и С. Немало в ней минеральных веществ, которые необходимы для организма человека. В моркови содержится 1,3 г белка, 0,1 г жиров, 6,9 г углеводов. Калорийность на 100 г составляет 32 кКал. Витамин D участвует в регуляции артериального давления и сердцебиения, препятствует росту раковых клеток. Витамины группы B отвечают за правильное функционирование нервной системы. Витамин E является сильным антиоксидантом. Витамин РР активно участвует в окислительно-восстановительных процессах. Витамин K имеет большое значение в формировании костей. Витамин C обеспечивает упругость и эластичность сосудов (Барышникова Н. И., Паймулина А. В., 2014; Коденцова В. М., Вржесинская О. А., 2017; Чудайкина А. В., Барышникова Н. И., 2019).

Наиболее важным показателем качества растительного сырья является содержание в нем сухих веществ, обуславливающих его пищевую ценность.

В корнеплодах моркови столовой содержится 85—87% воды, 13—14 – сухого вещества, 8—12 – углеводов, в том числе 6—9 – сахаров, 1,5—6 – крахмала, 1—2,2 белка, 0,2—0,3 – жира, 1 -1,1 – клетчатки, 0,6—1,7 – золы. Нежная консистенция мякоти и большое содержание сахаров (сахароза, глюкоза и фруктоза) делают морковь вкусным и питательным продукто.

Корнеплоды являются богатым источником необходимых для организма минеральных солей, содержащих 200—282 мг калия, 35—50 – кальция, 40 – марганца, 21 – магния, 45 – натрия, 31—50 – фосфора, 0,7 – железа,3,8 мг йода.

Наиболее важным показателем качества растительного сырья является содержание в нем сухих веществ, обуславливающих его пищевую ценность.

В результате исследований, проведенных Манжесовым В. И., Максимовым И. В. и Курчаевой Е. Е., установлено, что наименьшее содержание сухих веществ в морковном сырье – 8—9% – отмечено в растительном материале сорта Сладкоежка и Шантенэ 2461, а наибольшее – в сортах МО и Король осени – 11—12%.

Морковь является ключевым источником каротина – провитамина А, из которого в организме образуется витамин А. Он играет важную роль в поддержании устойчивости организма к различным инфекциям. В корнеплодах каротин сохраняется всю зиму, после варки усваивается еще лучше. По содержанию каротина морковь превосходит многие другие овощи (4—20 мг/100 г, а в некоторых новых сортах до 37 мг), уступая лишь перцам сладким и тыкве мускатной. Сорта с оранжевой окраской корнеплода содержат больше каротина (Манжесов В. И., Максимов И. В., Курчаева Е. Е., 2009; Максимов И. В., Попов И. А., Веселева И. Д., 2014).

Морковь имеет низкую кислотность, близкую к нейтральной (6,3). Каротиноиды – жирорастворимые пигменты, которые придают окраску от желтой до красной большей части объектов живой природы. Основным свойством, присущим каротиноидам, являются их антиоксидантныесвойства, которые объясняются их антимутагенным, иммуномодулирующим, антиинфекционным, антиканцерогенным и радиопротекторным действиями (Старовойтов Р. В., Влащик Л. Г., 2018).

Каротиноиды пищевых продуктов растительного происхождения – растительные пигменты, обладающие биологической активностью и антиоксидантными свойствами, биодоступность которых зависит от механической и термической обработки и присутствия жиров.

Из 40 каротиноидов, поступающих с пищей, главными являются каротины – ?- и ?-каротины, ликопин и ксантофиллы – лютеин, зеаксантин, ?-криптоксантин.

Свежие овощи содержат каротиноидов больше, чем плоды и ягоды, но обладают низкой биодоступностью. Основными источниками картиноидов среди овощей являются морковь, плодовые и салатно-шпинатные овощи. Морковь является источником каротинов (?-и ?-каротин до 58,4 и 40,4%, соответственно) с максимальным количеством в оранжевой моркови.

Каротиноиды – группа биологически активных соединений, которая всегда привлекала внимание как диетологов за счет их пользы для здоровья и безопасного источника природного витамина А, который образуется при ферментативном метаболизме, так и работников пищевой промышленности – для формирования оптимальных цветовых характеристик и пищевой ценности пищевых продуктов. Химическая природа каротиноидов определяет их множественные свойства: так, наличие системы сопряженных двойных связей обуславливает их окраску, количество двойных связей – антиоксидантную активность, наличие ионовых колец – провитаминные свойства.

В природе обнаружено около 750 каротиноидов, в большей степени они имеют растительную природу, но также содержатся в рыбе и морепродуктах (астаксантин) и водорослях (фукоксантин).

В организм человека вместе с пищевыми продуктами поступает только 40 каротиноидов, из них 10% проявляют А-витаминную активность.

Каротиноиды представляют собой соединения, содержащие 40 углеродных атомов, построенных из 8 изопреновых фрагментов и образующих полипреноидную цепь с сопряженной системой двойных связей. Эта цепь может циклизироваться на концах, образуя несколько типов иононовых колец. Длина цепи оказывает влияние на окраску каротиноидов (от желтого и оранжевого до глубокого красного), а наличие иононовых колец – на витаминную активность. При наличии в структуре каротиноидов 9 и более сопряженных связей они проявляют максимальное защитное действие от синглетного кислорода.

Каротиноиды делят на каротины, состоящие из атомов углерода и водорода, и ксантофиллы, имеющие в своем составе дополнительно атомы кислорода в виде гидрокси-, метокси-, эпокси- или кетогрупп. Представители каротинов обычно оранжевого цвета (?- и ?-каротины). Более разнообразны по цвету ксантофиллы: астаксантин – ярко-алый, капсантин – темно-красный, лютеин, зеаксантин и виолаксантин – желтые. При включении в цепь сопряжения кето-групп, например, при окислении зеаксантина до капсантина и капсорубина в перцах (Capsicum annuum) происходит замена оранжевой окраски на красную. Довольно часто оранжевая окраска каротиноидов маскируется другими пигментами, например хлорофиллом или антоцианами. Это наблюдается в листовых овощах, зеленых плодах, сине-окрашенных ягодах и др.

Из 40 каротиноидов, поступающих с пищей, основными являются три каротина (?- и ?- каротин, ликопин) и три ксантофилла (?криптоксантин, зеаксантин и лютеин), имеющие типичное строение для соответствующей группы каротиноидов.

В растительных объектах каротиноиды представлены в транс-, транс-цис- и цисформах, а также этерифицированы жирными кислотами. Более стабильной и энергетически выгодной считается транс-форма, но теоретически цис-транс-изомеризация может происходить по каждой двойной связи, что частично или полностью происходит при приготовлении пищи. Цис-изомеры обладают большей биологической активностью, более легко встраиваясь в биомембраны и липопротеины, чем транс-изомеры.

Химическая структура каротиноидов, наиболее часто встречающихся в свежих плодах и овощах и пищевых продуктах с их использованием А-витаминные свойства. Каротиноиды являются безопасным и единственным источником природного витамина А, который образуется при ферментативном метаболизме каротиноидов в организме человека и животных. Однако не все каротиноиды обладают А-витаминной активностью. Из 40 каротиноидов, регулярно потребляемых человеком вместе с пищевыми продуктами, только некоторые из них (10%) с ?-кольцом без кислородсодержащих функциональных групп и полиеновой цепью не менее 11 атомов углерода, проявляют А-витаминные свойства. К ним относятся транс- и транс-цис-изомеры ?-, ?-, ?-каротинов и ?-криптоксантина. Среди них ?-каротин является наиболее мощным каротиноидом провитамина А, у которого каждая молекула расщепляется на два ретинола витамина А.

Биоконверсия ?-каротина в витамин А происходит путем окислительного метаболизма молекулы по центральной 15—15 ?связи под влиянием фермента ?-каротин-15-15 диоксигеназы. В растениях этого фермента нет, поэтому растительные объекты витамина А не содержат. Из 1 молекулы ?-каротина образуется 2 молекулы витамина А, а из ?- и ?каротинов – только одна. 6 мкг ?-каротина эквивалентны 1 мкг витамина А. Ликопин и ?-каротин витаминной активностью не обладают.

Каротиноиды сами нетоксичны, а образование из них витамина А энзиматически лимитировано. Поэтому при потреблении пищевых продуктов, содержащих каротиноиды, передозировки витамина А не происходит и верхний допустимый уровень потребления не установлен. Среднее потребление ?-каротина в разных странах колеблется в пределах 1,8— 5,0 мг/сутки.

Для населения России установлена физиологическая потребность ?-каротина для взрослых, которая составляет 5 мг/сутки (МР 2.3.1.2432—08).

Количество сопряженных двойных связей полиеновой цепи в структуре каротиноидов за счет обобщения ?-электронов обуславливает их роль липофильных антиоксидантов. Каротиноид может взаимодействовать со свободными радикалами, передавая электроны, с образованием аддукта или отдавая водород с образованием относительно стабильных каротиноидных радикалов. С увеличением окислительного потенциала каротиноидов их антиоксидантная активность возрастает.

Каротиноиды являются наиболее эффективной «ловушкой» синглетного кислорода, переводя его в нормальное триплетное состояние, при этом рассеивая избыток энергии возбуждения. Каротиноиды принимают энергию возбуждения «триплетного» хлорофилла или реагируют непосредственно с синглентным кислородом. Каждая молекула ?-каротина способна разрушить до 300 молекул синглентного кислорода. По сравнению с витамином Е каротиноиды улавливают его более активно: ?-каротин в 25 раз, ликопин в 100 раз, астаксантин в 500 раз. Наибольшее защитное действие от УФ-излучения за счет кето-группы с обоих концов системы сопряженных двойных связей проявляет астаксантин. Его требуется в 100 раз меньше, чем ?-каротина и в 1000 раз меньше, чем лютеина. Совместное присутствие ликопина, лютеина и ?-каротина способно подавлять 40—50% индуцированное УФ перекисное окисление липидов, но максимальную активность проявляет ликопин.

На моделях in vitro установлен ряд антиоксидантной активности каротиноидов: ликопин> ?-токоферол> ?-каротин> ?-криптоксантин> зеаксантин> ?-каротин> лютеин. Цис-изомеры каротиноидов обладают большей антиоксидантной активностью, чем их транс-изомеры. Обнаружен синергизм антиоксидантного действия каротиноидов с другими жирорастворимыми антиоксидантами – ?-токоферолом и коэнзимом Q10.

Каротиноиды защищают токоферолы от окисления, в первую очередь, синглентным кислородом, а токоферолы улавливают пероксильные радикалы каротиноидов, способные инициировать развитие цепей свободно радикального окисления. Синергизм ?-каротина с ?-токоферолом проявляется лишь при соотношении 1:4, а для более ненасыщенного астаксантина с ?-токоферолом в соотношении 1:12. Увеличение концентрации каротиноидов приводит к антогонизму. Включение в систему фосфолипидов увеличивает эффективность антиоксидантного действия даже при высоких концентрациях каротиноидов.

Каротиноиды обладают многими биологическими свойствами, и их высвобождение из пищевой матрицы наиболее важно для усвоения человеком. Усвояемость каротиноидов зависит от пищевых источников. Из свежего (необработанного) растительного сырья в 3 раза большей биодоступностью обладают фрукты и ягоды, чем овощи. Причем биодоступность ?-каротина сырой моркови составляет 17—25%.

Биодоступность каротиноидов оценивается в следующем порядке: желтый перец> морковь> сладкий картофель> соцветия брокколи. Повышает биодоступность каротиноидов в растительном сырье или пищевом рационе присутствие жиров в среднем в 2 раза, термическая и механическая обработка – в 3 раза. Измельчение растительного сырья приводит к разрыву клеточных стенок, и с уменьшением размера частиц, например, моркови скорость высвобождения каротиноидов увеличивается. Добавление липидов значительно улучшает биодоступность каротиноидов как из свежих, так и из сушеных овощей.

Основными источниками природных каротиноидов в питании человека являются свежие овощи. Из них морковь является основным источником провитамина А и накапливает высокие уровни ?- и ?-каротина. При общем содержании каротиноидов 268,64 мг/100 г сухих веществ, количество ?-каротина составляет 156,91; ?-каротин – 108,53 мг/100 г сухих веществ или 58,4 и 40,4%, соответственно.

В зависимости от окраски моркови содержание каротинов изменяется и может составлять, мг/кг сухих веществ:

– желтая – 2—6,

– оранжевая – 98,

– темно-оранжевая – 160,

– красная – 73,

– фиолетово-желтая – 92,

– фиолетово-оранжевая – 40.

Существуют желтые и красные разновидности, которые богаты лютеином и ликопином соответственно (R. K. Saini, Sh. H. Nile, S. Park, 2015; H. Schulz, 2016; Q. Li, T. Li, Ch. Liu, Ju. Chen, R. Zhang, Z. Zhang, T. Dai, D. Ju, 2016; F. Bot, R. Verkerk, H. Mastwijk, M. Anese, V. Fogliano, E. Capuano, 2018; K. Fredea, M. Schreinera, S. Baldermanna, 2019; Yu. Gao, A.L. Focsan, L.D. Kispert, 2020; A. Abliz, Ji. Liu, L. Mao, F. Yuan, Ya. Gao, 2021; K. Yao, D. Ju. McClements, Ch. Yan, Jie Xiao, H. Liu, Zh. Chen, X. Hou, Yo. Cao, H. Xiao, X. Liu, 2021; Нилова Л. П., Потороко И. Ю., 2021).

Количество пектиновых веществ (желирующей способностью не обладают) в корнеплодах моркови столовой колеблется от 0,37 до 2,93% сырого вещества (Манжесов В. И., Максимов И. В., Курчаева Е. Е., 2009; Максимов И. В., Попов И. А., Веселева И. Д., 2014). Пектиновые вещества – сложные эфиры полигалактуроновой кислоты и метилового спирта. Полиурониды, состоящие, главным образом, из остатков галактуроновой кислоты, соединены ?- (1—4) -гликозидной связью.

В клеточных стенках растений, образованных из целлюлозы, они вместе с гемицеллюлозами выполняют структурные функции, являются цементирующим материалом этих стенок, объединяют клетки в единое целое в том или ином органе растений. Высокомолекулярные линейные биополимеры, присутствуют в растворимой (растворимый пектин) или нерастворимой (протопектин) форме во всех наземных растениях и в ряде водорослей.

Пектиновые вещества были открыты в 1825 г. Однако, несмотря на то, что их изучение продолжается более 150 лет, химическое строение этих соединений выяснено лишь во второй половине XX в. Причиной этого является трудность получения чистых препаратов пектиновых веществ в неизменном состоянии. Пектиновые вещества способствуют удержанию тканей в состоянии тургора, повышают засухоустойчивость растений и устойчивость овощей при хранении. Размягчение плодов при созревании происходит вследствие изменения количества и качества пектиновых веществ под влиянием пектолитических ферментов.

Пектиновые вещества – аморфные вещества, растворимые в воде (особенно при нагревании), осаждаются спиртом и ацетоном, осадок имеет вид студня. Они довольно устойчивы к кислотному гидролизу. Пектиновые вещества способны образовывать прочные гели и студни, образование которых стимулируется в присутствии сахарозы и органических кислот. Получают пектиновые вещества из различных плодов и очищают многократным переосаждением.

Для количественного определения и установления строения пектиновых веществ, используются обычные методы анализа полисахаридов. Для нерастворимых пектиновых веществ существует общее название – протопектин. Протопектин легко расщепляется, переходя в растворимую форму, поэтому его строение и состав в деталях не известен. Превращение протопектина в растворимый пектин наблюдается при созревании овощей, приводит к уменьшению жесткости, улучшению их вкусовых качеств. В образовании протопектина вместе с пектиновыми веществами участвуют целлюлоза, ионы Ca, Mg, и H

PO

. Протопектин переходит в растворимый пектин после действия на него разбавленными кислотами или ферментом протопектиназой.