Производство, хранение и переработка винограда

Однако сверхбыстрое замораживание не всегда может обеспечить высокое качество продукта. В этом случае в продукте очень сильно повышается внутреннее давление замерзшего клеточного сока, результатом чего являются повреждения внешних перемороженных слоев продукта. Причем они не связаны с повреждениями, обусловленными образованием крупных кристаллов, а являются результатом разрывов и растрескиваемости замораживаемого продукта, вследствие резкого увеличения общего объема кристалликов на 6-10% из-за известных физических особенностей воды [54; 84; 524].

Криоконсервирование биологических объектов в сверхнизких температурах является сложным многоэтапным процессом, включающим охлаждение и последующее замораживание объекта. С целью исключения отрицательных последствий сверхбыстрого замораживания, наблюдаемых при замораживании погружением в кипящие хладагенты Н. А. Головкин [84] предлагает способ, когда на первой стадии охлаждают и подмораживают газовой средой, а затем замораживают путем орошения и дальнейшего выравнивания температуры по объему продукта.

Быстрое двухступенчатое замораживание с остановкой при промежуточной температуре предлагают Е. А. Гордиенко, Л. Ф. Розанова [93].

Некоторые авторы рекомендуют во избежание растрескивания плоды и ягоды при сверхбыстром замораживании предварительно охладить до минус 1С, а затем быстро замораживать до конечной температуры в центре продукта минус 18С [54].

Использование экологически чистого криогенного метода замораживания пищевых продуктов на базе жидкого и газообразного азота весьма перспективно, что связано также с открытием в России больших запасов (340 млн. м3) подземных высокоазотных газов, себестоимость которых на порядок ниже, чем у жидкого азота, извлеченного из воздуха [72].

Для быстрого замораживания пищевых продуктов специалистами ООО «Темп-11» (Москва) предлагаются скороморозильные туннельные аппараты АСТА, использующие трехзонную проточную схему организации процесса, которая предусматривает одноразовое использование рабочего тела (жидкий азот и др.) [71].

Многочисленными исследованиями установлено, что качество готового замороженного продукта во многом зависит от вида и сорта используемого сырья [18; 86; 149; 162; 189; 327; 343; 356; 374; 504; 575; 586-588].

Были определены требования к сортам плодов и ягод, предназначенных для замораживания: низкая сокоотдача, плотная консистенция мякоти, повышенное содержание клетчатки и пектиновых веществ, устойчивая к растрескиванию структура тканей, слабая склонность к набуханию, высокое содержание сухих и биологически активных веществ. Исходя из этого, факторами, определяющими пригодность сырья для замораживания и качество замороженной продукции являются: генетические свойства видов и сортов, технология замораживания с учетом физической природы продукта; равномерность созревания как в пределах плода, так и растения в целом; оптимальная степень зрелости; своевременность переработки собранного урожая и т. д.

Таким образом, проведенный анализ свидетельствует, что быстрое замораживание, особенно сложных биологических систем, какими являются сочные растительные объекты - это многофакторный процесс, успех которого во многом зависит от качества сырья, особенно его способности переносить низкотемпературные воздействия без значительных нарушений структуры тканей, способа охлаждения, скорости замораживания, температуры, формы продукта, теплопроводности и многих других показателей.

При быстром замораживании и последующем низкотемпературном хранении в плодах, овощах и ягодах происходят изменения физического, биохимического, микробиологического и органолептического характера, уровень которых зависит от особенностей сорта, вида обработки и других параметров.

В свежих плодах, ягодах и винограде основные потери связаны с биохимическими и физиологическими процессами, в то время как в замороженных объектах метаболизм, присущий живым тканям, почти отсутствует. Однако и при замораживании отмечаются потери питательных веществ, они происходят в основном на этапе обработки перед замораживанием и при дефростации [383; 523; 524; 532; 582] и значительно меньше, чем при хранении в свежем виде [16; 482; 523].

Из физических потерь к основным относятся потери массы в процессе усушки продуктов, которые обычно составляют 0, 5-1, 5% общей массы продукта и могут привести не только к количественным изменениям, но и к ухудшению качества [492]. Эти потери состоят в основном из сублимационного испарения влаги с поверхности замороженных продуктов [17; 25; 251; 259; 383; 467; 482; 533].

Низкие температуры значительно уменьшают степень усушки продуктов. Так, при прочих равных условиях потеря массы при минус 20єС в 100 раз меньше, чем при температуре 40єС [25].

По другим данным [492] отмечается, что с понижением температуры хранения на каждые 10єС усушка замороженных продуктов в среднем сокращается в 2, 5 раза.

Потери массы замороженного винограда зависят от условий хранения, вида тары, способа упаковки и срока хранения [49], причем наибольшая потеря массы наблюдается в первые три месяца хранения [75].

Установлено, что при замораживании плодов, овощей и винограда потери массы зависят от способа и продолжительности процесса замораживания, интенсивности начального теплообмена, индивидуальных особенностей сырья [162; 166; 405; 468; 507; 522].

Как уже отмечалось выше, замораживание нарушает гистологическую структуру тканей растительных клеток, в тесной связи с которой находится показатель влагоудерживающей способности или гидрофильности, которая обуславливается полупроницаемостью живой протоплазмы и гидрофильностью некоторых ее компонентов [166].

Влагоудерживающая способность, или сокоотдача тканей ягод является важнейшим показателем пригодности растительного сырья к замораживанию, которая определяется видовыми свойствами самого продукта, условиями обработки, замораживания и хранения его [76; 149; 309; 327; 413]. Изменение влагоудерживающей способности тканей связано с изменением степени гидратации высокополимерных веществ протоплазмы, а ее снижение связано с денатурацией белка при гиперконцентрации солей в жидкой фазе и механическими повреждениями клеточных структур кристаллами льда [252; 253; 380; 383]. При размораживании степень потерь питательных веществ зависит от количества вытекшего сока, т. к. он содержит водорастворимые сухие вещества, витамины, минеральные соли, аминокислоты и т. д.

Следовательно, все технологические приемы должны быть направлены на снижение потерь сока, что будет способствовать сохранению питательных веществ при размораживании.

Любой метод консервирования тем лучше, чем меньше изменения вызывает в продуктах при обработке и хранении. С точки зрения сохранения пищевой ценности пищевых продуктов замораживание является наименее разрушительным способом из применяемых в промышленных масштабах методов хранения и консервирования, если оно осуществляется в соответствии с современными технологическими принципами. На основании закона Аррениуса скорость простых химических и биохимических реакций при понижении температуры на 10єС уменьшается в 2-3 раза. Скорость совокупности биохимических реакций, следуя закону Ван-Гоффа, прямо пропорционально снижается с понижением температуры [25].

В процессе замораживания пищевая ценность продукта меняется незначительно, основные потери происходят на этапе товарной обработки перед замораживанием и при размораживании вместе с вытекающим соком.

Как известно, вкусовые, диетические и целебные свойства винограда определяются наличием в составе ягод сахаров, органических кислот, пектиновых и фенольных соединений, витаминов, аминокислотного и минерального состава.

Многочисленные исследования свидетельствуют о различном и неоднозначном характере биохимических изменений в плодах при замораживании, что объясняется их индивидуальным биохимическим составом и неодинаковой реакцией на понижение температур. Это подтверждает, что биологические объекты, как живые системы, представляют собой неравновесные открытые термодинамические структуры, существующие в определенных, заданных условиях (температуры, влажности, давления и т. д.).

По мнению одних исследователей содержание сахаров и титруемых кислот в процессе замораживания практически не меняется [16; 301; 402; 411].

По данным других наблюдается незначительное возрастание или снижение этих химических компонентов [48; 149; 194; 293; 309; 327; 338; 377].

Некоторое повышение содержания сахаров при замораживании и дальнейшем хранении может являться следствием увеличения концентрации клеточного сока в процессе вымораживания влаги, а также устойчивая к изменению рН инвертаза проявляет активность в широком диапазоне рН (3, 0-7, 5) и инициирует реакции накопления сахаров в замороженных плодах и овощах. А потери связаны с окислительными процессами в замороженной продукции [54; 214; 308; 377; 411].

Количество дубильных веществ в процессе замораживания резко уменьшается, в связи с чем плоды богатые дубильными веществами после размораживания становятся менее терпкими и более сладкими [73; 316].

При замораживании и низкотемпературном хранении отмечается довольно высокая стабильность аминокислотного состава, определяющего биологическую ценность продукта [149; 162; 163; 323; 327; 439].

Качество продуктов при хранении неразрывно связано с сохраняемостью витаминов и минеральных веществ, которые являются регуляторами биохимического и функционального статуса организма. Витамины В1 (тиамин), фолиевая кислота и С (аскорбиновая кислота) являются наиболее неустойчивыми и легко разрушаются при воздействии тепла в щелочной или нейтральной среде. По их сохраняемости судят о пищевой ценности всего продукта. Сохранность витаминов в плодах и овощах при замораживании различна в зависимости от вида, способа и продолжительности хранения. Установлена более высокая стабильность витаминов группы В, а потери аскорбиновой кислоты при замораживании достигают 10-25%, а при хранении может разрушаться до 50% и более [16; 149; 162; 190; 194; 234; 240; 309; 327].

Р-витаминной активностью обладают и многие фенольные соединения, сохраняемость которых также колеблется в зависимости от вида и сорта сырья [309], вида упаковки [237] и других факторов [250; 256].

В литературе имеются данные о различном поведении пектиновых веществ при замораживании и хранении. По одним данным, комплексообразующая способность пектина по отношению к тяжелым металлам остается на прежнем уровне [264], по мнению других даже повышается [264], в некоторых случаях снижается [504].

В технологическом процессе замораживания плодов и овощей важное значение имеет количественно-качественный состав микроорганизмов, так как они могут вызвать ухудшение качества продукта и привести к порче. Замораживание и оттаивание приводят к снижению числа микроорганизмов, однако это связано не с низкими температурами как таковыми, а с фактором замерзания. Жизнедеятельность эпифитной микрофлоры возможна при подходящей температуре и наличия воды, особенно от ее активности [25; 87; 383; 538; 576].

Подавление микроорганизмов при замораживании и хранении протекает с различной скоростью и зависит от вида и состава микроорганизмов, свойств продуктов, применяемой технологии, уровня температуры и срока хранения [25; 150; 235; 328; 557; 565].

Поэтому, несмотря на то, что низкие температуры подавляют многие биохимические, физиологические и микробиологические процессы, отдельные виды микрофлоры сохраняют свою жизнеспособность. В связи с этим необходимо исследовать их поведение при различных способах замораживания.

Наряду с физико-химическими, микробиологическими и биохимическими изменениями в замороженных плодах и ягодах происходят и изменения органолептического характера, которые проявляются в виде изменения цвета, консистенции, аромата и вкуса.

При замораживании светлоокрашенных плодов наблюдается побурение, обусловленное окислением бесцветных полифенолов [254; 383].

Решающими факторами, влияющими на интенсивность изменений окраски замороженных объектов во время хранения является температура и рН. При повышении температуры стойкость окраски снижается, а при увеличении рН - возрастает [25; 383].

Из органолептических характеристик замороженного сырья весьма важной является их консистенция, зависящая от структуры тканей и определяемая величиной самопроизвольного и вынужденного выделения соков при размораживании. Сохранность консистенции плодов при замораживании во многом зависит от способа замораживания, предварительной обработки перед замораживанием, вида продукции, активности ферментативных процессов [63; 238; 463; 510; 517; 539].

Способ замораживания исходного сырья и получаемых из него продуктов, предназначенных для долгосрочного хранения достаточно эффективен при подборе необходимого режима замораживания и размораживания, так как при замораживании меняется консистенция продукта из-за фазового перехода воды из жидкого в ледообразное состояние. При этом величина и форма образующихся кристалликов льда в продукте зависят от скорости изменения температуры - от создаваемого градиента температуры в объекте.

Следует отметить, что структура и свойства воды в биологических объектах, из которых получают питательную смесь, имеют свои характерные особенности. Согласно двухструктурной модели О. Я. Самойлова, предложенной ещё в 50 годах ЧЧ столетия, структура жидкой воды формируется в результате фазового перехода лёд-вода, когда происходит как бы плавление льда. При этом часть молекул воды из узлов молекулярного кристалла переходит в междоузлия, вследствие чего формируется близкая к гексагональной структура каркаса жидкой воды, которая становится более гибкой (как бы размытой) из-за увеличения теплового движения молекул. Так, по подсчётам, которые были проведены Франком и Квистом в 1961г., при температуре +40С, когда вода имеет наибольшую плотность, в междоузлия переходит 18% молекул, образующих кристаллическую решетку льда. Эти изменившие свою локализацию молекулы воды преимущественно заполняют додекаэдрические пустоты, обрамленные окружениями из двадцати молекул воды. При этом энергетические состояния молекул, заполняющих пустоты, не отличаются от состояний молекул Н2О, образующих каркас квадратных гидратов.

Данная модель структурной организации жидкой воды достаточно проста и имеет основное достоинство: она определяет сохранение тетраэдричности и направленности водородных связей, характерных для кристаллического состояния. При этом интересно то, что в кристаллической решетке льда молекула воды может принимать шесть различных положений, что даёт возможность появления большого набора ориентаций для атомов водорода. Элементарная ячейка такого молекулярного кристалла имеет размер 0, 352Ч0, 737 нм и состоит из четырёх молекул воды. Соответственно средний объём льда составляет 19, 65см3. Характерная средняя длина водородной связи в кристалле льда равна 0, 18 нм, а расстояние между двумя соседними атомами кислорода составляет 0, 282 нм. Энергия каждой водородной связи равна примерно 25 кДж/моль, а теплоёмкость льда Ср при 0єС составляет 38 кДж/моль и с понижением температуры уменьшается.

Плавление льда при 0єС сопровождается уменьшением числа водородных связей почти на 15% и скачкообразным увеличением теплоёмкости воды в 2 раза. Соответственно происходит увеличение плотности упаковки молекул в жидкой воде и её молекулярный объём становится равным 18, 02см3.

В 1984 году Г. Г. Маленковым была предложена континуальная модель структуры воды, в которой получили дальнейшее развитие представления о физико-химических свойствах и особенностях молекулярной организации жидкой воды. Согласно этой модели вода является структурно однородной жидкостью, в которой существует непрерывная трёхмерная приблизительно тетраэдрическая сетка водородных связей. Геометрические характеристики этих связей распределены примерно, так же, как и характеристики кристаллов, в которых молекулы воды соединены водородными связями. Каждая молекула способна к образованию четырёх водородных связей. При этом в двух связях она выступает в качестве донора, а двух других - в качестве акцептора. Несколько процентов молекул могут вовсе не участвовать в образовании водородных связей. Весьма характерно, что сравнительно небольшая часть молекул воды в биологическом объекте является гидратированной (структурированной) и стабилизирует структуру белков, липидов и других молекулярных и надмолекулярных соединений и систем. Элементарная ячейка такого молекулярного кристалла имеет размер 0, 3 нм. ентаций для атомов водорода. Элементарная ячейка такого молекулярного кристалла имеет размер 0, 3..

Одним из основных показателей пищевой ценности плодов и ягод являются растворимые углеводы, титруемые кислоты, а также пектиновые вещества, которые стабилизируют внутриклеточные гели, образующиеся в растительных объектах при понижении температуры. Благодаря наличию гидратных групп они способны связывать молекулы воды, предотвращая их миграцию. Существует также предположение, что молекулы моно- и дисахаридов могут замещать молекулы воды, связать белками, обеспечивая их конформационную устойчивость.

В замороженных плодах могут наблюдаться изменения вкуса и аромата, вызванные разными причинами, единого мнения по которым у исследователей нет.

Органолептическая оценка замороженных плодов является более важной характеристикой, чем физико-химические методы и по степени их проявления можно судить о пригодности вида и сорта сырья для промышленного замораживания. Слабым местом сенсорной оценки является ее субъективный характер, в связи с чем усилия исследователей направлены на создание объективных методов комплексной оценки качества замороженных продуктов на основе объединения сенсорных и инструментальных методов [189; 210; 383; 567; 576].

Усилия современных ученых и практиков направлены на изучение качественных изменений макро- и микронутриентов продукта, установление взаимосвязей между различными группами биохимического состава, с целью выявления определенных закономерностей в изменении пищевой ценности и органолептических свойств замороженной продукции.

В настоящее время нет общепринятой теории, объясняющей все многообразие этих процессов.

Таким образом, актуальной является необходимость исследования характеристик индивидуального реагирования биологических объектов на понижение температур, т. к. такая реакция зависит от множества факторов: генетических особенностей вида и сорта, биохимического и минерального состава объекта, его температуры, влажности и дополнительных стрессовых воздействий.

В связи с этим представляет большой научный и практический интерес исследование местных и интродуцированных сортов столового винограда Дагестана на пригодность к низкотемпературному замораживанию по комплексу физико-химических, технологических, биохимических, микробиологических и органолептических характеристик.

Виноград, благодаря высокому содержанию воды и легкоусвояемых сахаров, представляет собой благоприятную среду для развития микроорганизмов, в связи, с чем его хранение сопряжено с определенными трудностями и сопровождается значительными потерями в массе и качестве.

Не все биологические объекты в одинаковой степени реагируют на воздействие низкими температурами. Для характеристики культуры и сорта с точки зрения возможности использования как исходного сырья для получения того или иного вида продукции, в том числе замороженной, дается технологическая оценка, включающая в себя изучение механического состава и механических свойств гроздей.

Гроздь винограда, как объект хранения, во многом отличается от других плодов. Гроздь винограда состоит из различных по анатомо-морфологическому строению органов, которые отличаются различным соотношением механических и химических компонентов. Общая поверхность ягод винограда довольно большая, что способствует значительным потерям влаги. Особенности в строении грозди затрудняют циркуляцию воздуха. Гроздь винограда обладает большой теплоемкостью, что также затрудняет их быстрое охлаждение. Устойчивость винограда к грибковым болезням, его лежкоспособность определяются биологическими особенностями не только ягод, но и гребня [111; 288].

У зрелых гроздей, в зависимости от сортовых особенностей, гребень составляет от 2 до 6% общей массы [459]. Его нежные покровные ткани слабо устойчивы к поражению фитопатогенными микроорганизмами. По данным М. Г. Магомедова [285], численность спор грибов на гребнях винограда возрастала в 10-15 раз больше, чем на ягодах. В период хранения гребни сравнительно быстро теряют в весе, меняется окраска, увеличивается осыпание ягод. Скорость, с которой происходят эти изменения, зависит от сорта, условий выращивания, послеуборочных обработок винограда, способов хранения и т. д.

Кожица ягоды, на долю которой приходится 5-12% от общей массы, в значительной степени определяет устойчивость винограда при хранении. Толщина кожицы ягод винограда в зависимости от сорта может достигать 250-300 мкм, а толщина кутикулы от 1 до 4 мкм [111].

Сорта с различной лежкостью отличаются по структуре клеточных слоев кожицы, а также по толщине клеточных стенок. У сортов с непрочной кожицей ягоды в период созревания растрескиваются не выдерживая тургорного давления выше 15 атм., тогда как в устойчивых сортах оно может достигать 40 атм. (B. Jafran, 1987).

Как отмечают И. В. Тугуши и др. [431] ягоды с компактной кожицей и большим слоем кутикулы испаряют меньше влаги и более устойчивы к поражению микроорганизмами.

При технологической оценке сортов винограда в целях определения пригодности их к замораживанию важное значение имеют показатели структуры грозди и сложения ягод, так как сорта различаются по массе кожицы, сока, мякоти, семян, а также по толщине кожицы ягод [347].

Механические свойства ягод винограда, т. е. прочность ягод на раздавливание, прокалывание и отрыв от плодоножки, коррелируют с толщиной кожицы, площадью кисточки, числом сосудисто-проводящих пучков и диаметром подушечки плодоножки [277].

Высокие прочностные показатели ягод коррелируют с выходом полноценного винограда после хранения [23; 286; 406]. Показатели механического состава и механических свойств винограда могут выступать как факторы, определяющие пригодность сорта к замораживанию [347].

Наряду с анатомо-морфологическими особенностями при замораживании определенную роль играют и химические компоненты ягод, которые необходимо рассматривать не только в связи с устойчивостью к замораживанию, но и в связи с пищевой ценностью этого продукта. Так, по мнению В. А. Гудковского [112] любой метод хранения, не обеспечивающий максимальную сохранность исходных качеств винограда, теряет целесообразность.

Виноград отличается относительно высоким содержанием воды (около 80-85%), а также низким содержанием белков (0, 4%), что отрицательно сказывается на водоудерживающей способности тканей ягод после дефростации.

Исследованиями по пригодности различных культур к замораживанию, в том числе и винограда, выявлено четко выраженное влияние сортовых особенностей на качество сырья при обработке низкими температурами, в связи с чем большое количество работ посвящено вопросам сортоиспытания [17; 18; 36; 86; 117; 149; 162; 241; 356; 374; 412].

Изучением винограда на пригодность к замораживанию в разных агроэкологических условиях занимался ряд исследователей.

В Армении исследования сортов винограда на пригодность к замораживанию проводили В. Я. Айзенберг [17], В. Я. Айзенберг и др. [18], Г. А. Астабацян [35]. В условиях Северного Кавказа Н. И. Кожанова [213], С. Н. Бруев, Н. И. Кожанова [62], изучали пригодность к замораживанию различных сортов винограда.

В условиях Крыма А. Э. Модонкаевой [327], Г. Ю. Юсуповым [504], В. И. Иванченко [188], подобраны сорта винограда, пригодные для хранения в замороженном виде из числа районированных и перспективных.

В Республике Дагестан в результате собственных исследований для низкотемпературного замораживания рекомендованы ряд местных и интродуцированных сортов столового винограда [343]. Как показывают данные исследования, быстрое замораживание позволяет максимально длительно сохранять пищевые и органолептические качества сырья.

В результате проведенных исследований были определены ряд общих требований к сортам плодов, овощей, ягод и винограда, предназначенных для замораживания: низкая сокоотдача при размораживании; стабильно плотная консистенция мякоти; повышенное содержание высокомолекулярных углеводов; прочная и устойчивая к растрескиванию структура тканей; слабая склонность к побурению, при высоком содержании антоцианов и других красящих веществ, придающих темную окраску плодам и ягодам; высокое содержание сухих и биологически активных веществ; устойчивость против раздавливания и иметь некрупные семена.

Однако не всегда низкотемпературное замораживание обеспечивает высокое качество продукта. Так, экспериментальные физико-химические и микробиологические исследования качества замороженной плодоовощной продукции, поступающей в розничную торговую сеть Киева, показали, что более 75% исследованных образцов не отвечали требованиям стандарта [242].

В настоящее время предлагается поиск новых направлений в замораживании в зависимости от вида продукции. Проведенный аналитический обзор проблем в области хранения и переработки плодово-ягодной продукции подтверждает, что одним из приоритетных направлений является дальнейшая интеграция эффективного использования низких температур в отрасли, разработка технологических параметров замораживания и хранения, а также изучение вопросов сортопригодности.

Несмотря на значительное число работ по замораживанию винограда, плодов и ягод в разных республиках, приходится констатировать, что в нашей стране систематические исследования по этому вопросу проводились очень мало, а выполненные работы посвящены ограниченному числу и, порой уже устаревшему набору сортов.

Анализ литературных данных также свидетельствует, что если рекомендации оптимальных режимов замораживания и хранения плодово-ягодного сырья правомерны для различных регионов, то выбор сортов, пригодных для замораживания, необходимо производить применительно к району их производства. В этой связи сорт является важнейшим фактором, обусловливающим качество готового продукта при быстром замораживании и последующем длительном хранении.

В Республике Дагестан, одной из наиболее развитых плодово-виноградарческих зон России, исследования на сортопригодность винограда, плодов и ягод к замораживанию, хранению в замороженном виде и разработки из них новых продуктов питания вообще не проводились. Актуальность этого вопроса особенно возрастает в нынешних условиях, когда расширяются площади под садами и виноградниками и внедряется в производство целый ряд интродуцированных сортов новой селекции, обладающих устойчивостью к болезням и вредителям.

Таким образом, необходимость круглогодового обеспечения населения страны в высокоценном плодово-ягодном сырье и натуральными продуктами из него ставит перед наукой и практикой задачу поиска нетрадиционных подходов к решению этой проблемы. В связи с этим подбор плодов и ягод, пригодных для низкотемпературного замораживания, создание из них продуктов питания, максимально отвечающих потребностям организма и разработка технологических параметров, обеспечивающих возможность производства и потребления в любое время года представляет значительный научный и практический интерес.

1. 6. Новые направления использования винограда, плодов

и ягод на продукты повышенной ценности

В настоящее время в развитии виноградно-винодельческой отрасли происходят процессы, связанные с реорганизацией структуры производства. Как известно, виноградарство и перерабатывающая промышленность всех стран мира, в том числе и России, специализируется в основном на производстве традиционных продуктов: вино, соки, кишмиш, изюм и столовый виноград. Незначительное место занимает производство некоторых безалкогольных продуктов. Причём основная часть урожая (до 85-90%) используется для выработки виноградных вин, коньяков, шампанского.

По оперативной информации Федерального агентства по сельскому хозяйству РФ в стране в 2004 году собрано около 296 тыс. тонн винограда, что значительно ниже, чем в 2003 году - 345 тыс. т. (из-за неблагоприятных погодных условий). Из них в свежем виде в промышленные центры отгружено 43, 5 тыс. т. винограда, а свыше 250 тыс. т. отправлено на промышленную переработку. При этом отмечается рост по всем видам алкогольной промышленности. Производство вин виноградных составило 39, 1 млн. дал (рост 7, 1%), вин плодовых 4, 2 (рост 31, 3%), коньяков 3, 9 (рост 11, 4%), вин шампанских и игристых 12, 1 млн. дал (рост 37, 5%).

Однако в последние годы во многих странах наблюдается сокращение потребления алкогольных напитков, в связи, с чем падает спрос на виноградное вино. Товарные запасы винопродукции во всех странах значительно возросли. В результате этого возникают проблемы, связанные с использованием винограда. В связи с ближайшей перспективой вступления нашей страны в ВТО (Всемирная Торговая Организация) все эти проблемы встанут в полный рост и перед Россией. Поэтому для дальнейшего развития отрасли, повышения конкурентоспособности продукции необходимо, наряду с известными путями, искать новые, нетрадиционные направления использования винограда, плодов и ягод.

В наиболее общем виде специалисты выделяют следующие направления научно-технического прогресса, успешное решение которых должно обеспечить лидирующее место отрасли в стране:

ускоренное создание и промышленное освоение новых пищевых товаров;

создание интенсивных технологий производства как новых, так и традиционных пищевых продуктов с широким использованием биотехнологии;

улучшение качественных характеристик сельскохозяйственного сырья и готовых продуктов;

сочетание методов генной инженерии с селекционной работой с целью создания новых хозяйственно-ценных и высокоурожайных сортов в растениеводстве с одновременным повышением на этой основе органолептических свойств, питательной и физиологической ценности пищевых продуктов;

фундаментальные исследования физических, химических и биологических свойств пищевых продуктов с быстрым использованием их результатов в производстве и обеспечением в перспективе полного контроля и управления качеством продуктов в процессе производства и маркетинга;

повышение уровня знаний о влиянии различных компонентов пищевых продуктов на организм человека, расшифровка механизмов контроля биологической активности в целях повышения уровня безопасности продуктов питания;

биосинтез новых консервантов, разработка и внедрение методов и технологий продления периода сохранности продовольствия.

С учетом этих направлений развиваются и основные тенденции научно-технического прогресса в виноградарстве и виноделии. В разрешении проблем улучшения качества и роста урожайности в виноградарстве приоритет отводится сорту. Основные тенденции здесь связаны с расширением генофонда, созданием новых сортов с комплексной устойчивостью к наиболее вредоносным биотическим и абиотическим факторам среды; сортов, пригодных для длительного хранения, имеющих интенсивную окраску сока с ярко выраженным мускатным, цитронным, земляничным и другими ароматами и т. д. Интенсивные работы в этом направлении ведутся в США, Франции, ФРГ, Молдавии, России, Украине, Армении и др. странах. Внедрение в производство сортов винограда с групповой устойчивость к различным вредителям и болезням позволяет частично или полностью отказаться от применения дорогостоящих ядохимикатов, что в свою очередь дает возможность получать экологически чистую продукцию. Такой виноград, выращенный с минимальной химической нагрузкой, может служить прекрасным сырьем как для потребления, так и для производства продуктов лечебно-профилактического и диетического назначения.

В развитых странах разработке новых продуктов и обновлению на этой основе их ассортимента отдаётся приоритетное значение. Так в США в 80-е годы прошлого столетия ежегодно создавалось и внедрялось около 1000 новых пищевых продуктов. Ассортимент американского супермаркета возрос до 19-20 тысяч товаров пищевой промышленности. При этом одновременно увеличилась доля товаров в готовом для употребления виде (около 85%).

Создание новых пищевых продуктов ведётся в рамках концепции «здоровое питание», где делается упор на свежесть, физиологическую ценность, минимальное содержание химикатов, пониженная калорийность, пищевые добавки. За последние 20-30 лет калорийность пищевых продуктов в расчёте на 1 чел. /день снизилась почти в 1, 5-2 раза. Растёт в продуктах доля пищевых добавок. Только в США и странах Западной Европы сумма продаж пищевых добавок доходит до 3, 5 - 4 млрд. долларов в год. К ним относятся ароматизирующие добавки, ферменты, подкислители, подслащивающие некалорийные вещества, антиоксиданты, витамины, поверхностно-активные вещества (ПАВ), консерванты, красители, неспецифические добавки. В настоящее время в странах ЕЭС контролируется применение более 150 пищевых добавок, в Великобритании разрешено использовать свыше 300 добавок, разделенных на 33 группы.

Расширение использования добавок объясняется стремлением увеличить ассортимент однородных товаров за счёт изменения аромата, цвета, содержания витаминов, придать продуктам привлекательный вид и повысить срок годности готовой продукции (при стоимости консервантов и антиоксидантов в товарах в 1%, срок хранения и годности могут повышаться в 2-3 раза).

В продовольственном сырье и продуктах питания на первый план выходит всё большее содержание пищевых добавок искусственного происхождения, число которых превысило 5000 наименований. По некоторым данным, современный человек в индустрированном обществе получает ежедневно до 1, 5-2, 0г чужеродных веществ техногенного происхождения. Максимизация темпов производства продуктов питания и сырья для них в ущерб натуральности и безопасности для человека приносит свои горькие плоды. Все это привело к тому, что у значительной части населения возникает все больший интерес к потреблению исключительно натуральных продуктов питания, как способу повышения качества жизни. Под натуральными продуктами специалисты и потребители сегодня подразумевают продукты питания со специальными свойствами. К таким с точки зрения науки о питании относят: продукты с высокой пищевой ценностью; продукты, обогащённые витаминами, минеральными веществами, органическими кислотами и пищевыми волокнами натурального происхождения; отборные продукты для специализированного и лечебно-профилактического питания; продукты с наибольшей степенью экологической и гигиенической безопасности, приближающиеся к лечебно-профилактическим и продукты, обладающие протекторными свойствами.

Во всем мире расширяют производство новых продуктов на основе винограда, благодаря его лечебным, диетическим и профилактическим свойствам. Так, во Франции выпускается более 6 видов конфитюров и желе, используя в качестве сырья концентрированную виноградную пульпу, концентрированный сок, пектин и ягодные добавки в количестве 3%.

Проблема создания отечественных продуктов повышенной пищевой и биологической ценности имеет исключительно важное значение, т. к. пища - важнейший источник жизненной энергии человека, основа поддержания его физической и интеллектуальной деятельности. Вопросы питания во многих странах возведены в ранг государственной политики, т. к. это непосредственно связанно с национальной безопасностью. Более 140 стран мира, в том числе и Россия, поставили свои подписи под итоговым документом Международной конференции по питанию (Рим, 1992 г.), декларирующим обеспечение условий качественного и доступного питания для населения всех стран. В продолжение этой политики Правительство РФ 10 августа 1997 г. одобрило концепцию Государственной политики в области здорового питания населения России на период до 2005 года [226]. Реализация ее требует решения большого числа вопросов, к которым относятся: создание технологий производства качественно новых безопасных пищевых продуктов с направленным изменением химического состава в соответствии с потребностями организма человека, а также определение основных научных проблем производства продуктов для здорового питания населения [179].

Велика роль науки в развитии производства пищевых продуктов. Она определяется результатами фундаментальных и прикладных исследований в области биотехнологии, пищевой химии, микробиологии, гигиены питания и т. п., а также работ по переработке растительного сырья и производства биологически полноценных продуктов питания для детерминированных групп населения [417; 418].

В настоящее время усилия ученых сосредоточены на приоритетных исследованиях в области технологии хранения и комплексной переработки сельхозпродукции для создания экологически чистых продуктов питания повышенной пищевой и биологической ценности.

Разработка продуктов, отвечающих заданным требованиям, заключается в сбалансированности химического состава и удовлетворительных органолептических характеристик. Оптимизация компонентов плодовых консервов производится путем моделирования рецептуры с использованием интегрального критерия сбалансированности по содержанию сахаров, кислот, витаминов, йода, амино- и жирно-кислотному составу.

Т. Г. Причко [387], учитывая, что плодовые консервы в основном богаты углеводами, предложила научно-технические решения увеличения в готовом продукте содержания пектина, белков, йода, жиров растительного происхождения.

По результатам исследований в нашей стране за период 1995-2000 гг. разработаны и переданы для освоения в промышленность: 817 новых высокоэффективных технологий, 2103 новых продуктов питания повышенной пищевой и биологической ценности, в том числе 244 для детского, лечебно-профилактического и геродиетического питания [418].

Анализ обобщающих публикаций [28; 433; 444], касающихся комплекса проблем увеличения объемов производства продовольствия и повышения его качества показывает, что мировой прогресс в этом направлении затрагивает широкий круг вопросов, связанных с организацией рационального природопользования, освоением нетрадиционных источников сырья, выпуском новых форм пищевых продуктов, повышением социально-экономической эффективности их производства, рационализацией структуры питания населения и др.

Вместе с тем из опыта зарубежных стран с высокоразвитой индустрией производства продовольственного сырья и пищевых продуктов, полностью насытивших свой внутренний рынок и экспортирующих их в страны Европы, Азии, Африки и Латинской Америки видно, что не только в условиях недостатка продуктов питания, но и при абсолютном удовлетворении в них, поддержание адекватного гомеостаза является главным условием, обеспечивающим трудоспособность и нормальное состояние здоровья всех без исключения групп населения [51; 225; 227; 228; 266; 267; 382].

Необходимость круглогодичного снабжения населения плодово-ягодной продукцией в свежем и консервированном виде ставит перед отраслью хранения и переработки растительного сырья новые проблемы [162]. Главной из них является повышение эффективности сельскохозяйственного производства за счет внедрения безотходных технологий. Поэтому становится ясной важность проблемы научного подхода и мониторинга развития отрасли хранения и переработки плодово-ягодного сырья [189; 366].

Многообразие консервированной продукции, вырабатываемой в настоящее время в мире, объясняется использованием широкого ассортимента сырья, материалов, применением различных рецептур, методов, способов хранения и переработки [95; 187; 244; 325; 503].

Переработка плодово-ягодного сырья неразрывно связана с решением проблемы круглогодичного снабжения населения качественными, богатыми биологически активными веществами (БАВ) продуктами питания.

Как известно, существует множество способов консервирования растительного сырья - пастеризация, стерилизация, замораживание, добавление сахара и различных химических добавок [50; 383; 422].

Наиболее распространенным методом консервирования является стерилизация в герметичной упаковке, при которой достигается почти полное уничтожение микроорганизмов. Но этот метод при всей своей универсальности не позволяет из-за низкой теплопроводности пищевых сред прогревать банки с высокой скоростью. Поэтому гарантия стерильности велика только для мелкой расфасовки. Кроме того, есть мнение, что консервированные продукты после стерилизации во время хранения снижают свое качество [311; 357].

Однако, в настоящее время ведутся широкие исследования по стерилизации консервов с помощью ионизирующих излучений, исключающих нагрев продуктов. Микроорганизмы при облучении очень быстро гибнут, а их споры теряют способность развиваться [422]. Ведутся исследования по разработке более щадящих режимов тепловой стерилизации продуктов, с целью повышения качества готового продукта [201; 369].

При гидротермической обработке плодов их ткань подвергается различным физико-химическим изменениям, такие процессы происходят в следующих температурных интервалах: при 30-45°С - клетки растительных тканей сохраняют целостность, повышается активность отдельных ферментов; при 40-60°С начинается денатурация белков, которые постепенно коагулируют, растет активность окислительных ферментов; при 55-75°С увеличивается скорость денатурации белков протоплазмы и мембран, нарушается избирательная проницаемость, начинается постепенная инактивация ферментов; при 70-100°С - происходит размягчение тканей, инактивация ферментов, начинаются отдельные процессы распада веществ. Длительное воздействие теплом приводит к снижению содержания азотистых, ароматических, красящих веществ, вкусовых и диетических качеств, увеличению содержания фурфурола [69].

Асептический метод консервирования плодов и ягод позволяет в течение долгого времени сохранить продукт в крупной таре без химических добавок. В результате применения этого метода в несколько десятков раз ускоряется процесс стерилизации, что ведет к стабилизации качества продукции при значительной экономической эффективности, но этот метод, хотя и является прогрессивным, требует использования дорогостоящего специального оборудования [44; 265].

Одним из перспективных методов переработки плодов и ягод является метод сублимации (испарение влаги из замороженного продукта), но из-за того, что для его применения требуются слишком дорогостоящие установки, в народном хозяйстве он применяется не часто [92].

Очень часто для сохранения скоропортящейся продукции применяется воздействие низких температур (охлаждение, замораживание).

Охлаждение - это обработка и хранение свежих плодов и ягод при температуре около 0°С. Клеточный сок при этом не замерзает. Охлаждение замедляет биохимические процессы, приостанавливает развитие микроорганизмов, но не уничтожает их [422].

Замораживание плодов и ягод при температуре минус 25-35°С и последующее хранение при минус 18°С частично или полностью подавляют все физиологические и биохимические процессы, а также деятельность микроорганизмов. По качеству замороженные плоды и ягоды мало отличаются от свежих.

Проводятся исследования гидроаэрозольного охлаждения продуктов питания, технологий быстрого замораживания ягод в направленном псевдосжиженном слое. Результаты показали высокое качество продукции, снижение энергозатрат по сравнению с аналогиями [500].

Таким образом, продукты переработки съедобных пищевых растений можно создать и сохранить, воздействуя всевозможными факторами: физическими, химическими, физико-химическими, биохимическими.

Многочисленные результаты исследований в разных странах в последний период подтверждают, что одной из основных причин патологических процессов в организме, вызывающих преждевременное старение и развитие многих заболеваний, в том числе сердечно-сосудистых, является избыточное накопление в организме свободных радикалов кислорода [50; 95; 187; 227; 244; 266; 267; 311; 325; 366; 382; 503].

Эффективная защита от разрушительного действия свободных радикалов обеспечивается антиоксидантами, которые способны их нейтрализовать [116; 187; 357; 366].

Известно, что свежие плоды и ягоды - это богатый источник витаминов, минеральных веществ, каротиноидов, фенольных соединений, ферментов, многие из которых являются антиоксидантами, поэтому целесообразно совершенствовать существующие и разрабатывать новые способы хранения, переработки, транспортирования плодов и ягод, обеспечивающие максимальную сохранность этих защитных соединений.

Технологические приемы обработки плодово-ягодного сырья приводят к снижению содержания в нем остатков пестицидов, которые способствуют появлению избытка свободных радикалов. Например, при использовании горячего разлива их количество уменьшается - на 59%, при пастеризации и хранении на холоде (-2єС) на 50%, фильтрации соков и обработке бентонитом на 46 и 13% соответственно [106; 355].

Технологии выработки экологически чистых продуктов питания с растительными добавками полифункционального действия были разработаны Всероссийским институтом пищевой промышленности [401].

В Молдавии разработана рецептура и технология производства продуктов на основе фруктово-ягодного сырья, обладающего диетическими свойствами. Для этих видов продукции характерна пониженная энергетическая ценность [390; 501].

Замена некоторого количества дорогостоящего высококалорийного сырья при приготовлении сладких блюд плодовыми пюре снижает энергетическую ценность получаемых изделий, не изменяя их сенсорных показателей [46].

С применением плодовых и ягодных пюре - мусс яблочный, крем творожный и др. изменяются реологические показатели блюд, снижается их калорийность [409; 472].

Гарантированное содержание биологически активных веществ (БАВ) в консервах профилактического назначения достигается разработкой новых технологий с использованием тех видов фруктов и ягод, которые особенно богаты БАВ и максимальным их сохранением в процессе технологической обработки.

Консервы, приготовленные из тыквенного, морковного, облепихового пюре в сочетании с яблоками и черноплодной рябиной обладают радиозащитными свойствами без внесения в них каких-либо добавок.

Другое направление расширения ассортимента консервов с радиопротекторными и лечебно-профилактическими свойствами - обогащение их питательными добавками целевого назначения [270].

Важное значение для снижения зараженности продуктов питания радионуклидами, пестицидами имеет замочка и мойка плодов различными способами [270].

Особая важность в настоящее время придается использованию при консервировании растительного сырья богатого пектинами. Существуют различные рецептуры активирования пектиновых веществ путем воздействия щелочных растворов, а также добавлением в-каротина, гидрокарбоната натрия, лимонной кислоты.

Активированный пектин способствует удалению из организма токсичных тяжелых металлов и радиоактивных веществ [90; 91; 175].

В условиях экстремальной деятельности человека особое значение имеют полноценные продукты питания, к которым относятся продукты из растительного сырья нового поколения - источники легкоусвояемых углеводов, минеральных элементов, витаминов, пектиновых веществ и органических кислот [493].

Концепция «здорового питания» предусматривает создание технологий производства качественно новых пищевых продуктов с направленным изменением химического состава, соответствующим потребностям организма человека, в том числе продуктов питания массового потребления для различных возрастных групп населения, продуктов лечебно-профилактического назначения для предупреждения различных заболеваний и укрепления защитных функций организма, снижения риска воздействия вредных веществ [226].

Цели и задачи Концепции согласуются с аспектами теории позитивного (функционального) питания, основанной на потреблении так называемых функциональных продуктов, т. е. продуктов, содержащих ингредиенты, которые приносят пользу здоровью человека (аминокислоты, витамины, минеральные вещества, пищевые волокна, олигосахариды и др.) [247].

В этом плане стратегическое развитие холодильного бизнеса в ЧЧЙ веке в области пищевых технологий будет основываться на разработке рецептур и технологий экологически чистых пищевых продуктов с лечебно-профилактическими свойствами, повышенной пищевой ценностью, улучшенными вкусовыми качествами и создание новых технологий с целью резкого снижения потерь при хранении и переработке, повышения качества продукции и сбережения энергоресурсов.

Дагестан располагает богатейшими ресурсами плодово-ягодного сырья, из которого возможно получение продуктов питания высокой пищевой ценности. В Республике Дагестан имеются промышленные насаждения винограда, алычи, абрикоса и других культур, а также местные виды высокопитательного растительного сырья.

Одним из элементов здорового питания являются пищевые продукты растительного происхождения. Знания о поистине огромной роли наших постоянных спутников - плодов и ягод, а также продуктов из них в профилактике и лечении многих заболеваний просто необходимы.

Плоды и ягоды, используемые в пищу, содержат разнообразный набор витаминов, легкоусвояемые углеводы, белки, ферменты, аминокислоты, жиры, минеральные, ароматические и иные компоненты, которые выполняют важную роль в процессах обмена веществ в организме.

Плоды и ягоды повышают усвояемость белково-углеводной пищи, способствуют нормализации обмена веществ, предупреждению появления избыточной массы тела, играют важную роль в профилактике и лечении сердечно-сосудистых заболеваний, нарушений солевого обмена и др.

Известно, что свежие плоды и ягоды - это богатый источник витаминов, минеральных веществ, ферментов, многие из которых являются антиоксидантами.

Употребление плодов богатых антиоксидантами, способствует дезактивации свободных радикалов, канцерогенов и даже может влиять на процессы сдерживающие развитие опухолевых клеток.

При избытке свободных радикалов и недостатке антиоксидантов в организме баланс нарушается в пользу свободных радикалов и происходит переокисление липидов, мембран, белков, углеводов, нуклеиновых кислот и других макромолекул клетки, что является основной причиной преждевременного старения и развития многих заболеваний. По данным Всемирной организации здравоохранения, для надежной защиты организма человека от преждевременного старения и развития болезней необходимо, чтобы в ежедневном рационе содержание фруктов составляло не менее 700-800г.

В этом плане сортовая и технологическая оценка местного, интродуцированного и дикорастущего плодово-ягодного сырья с целью получения продуктов высокой пищевой и биологической ценности является актуальным направлением в решении проблем коррекции структуры питания. Весьма перспективно использование для этой цели культивируемого и дикорастущего растительного сырья, обладающего ценным биохимическим составом. Плоды и ягоды являются источником различных биологически активных веществ, особенно витаминов и микроэлементов, за счёт которых удовлетворяется половина суточной потребности, что делает их незаменимыми источниками в питании современного человека. Очень часто в разных видах плодов и ягод содержится разное количество биологически активных веществ. Поэтому важным элементом рационализации питания населения является разработка многокомпонентных фруктово-ягодных смесей со сбалансированным содержанием основных биологически активных веществ. При этом нужно иметь в виду то, что многие виды плодов и ягод имеют разные сроки созревания, начиная с мая и до октября - ноября месяца. Поэтому очень важно сохранить продукцию с целью переработки и получения из неё различных комбинированных смесей вне зависимости от времени года. В этом плане наиболее предпочтительным является замораживание (особенно быстрое), которое позволяет максимально сохранить исходные вкусовые свойства и биологически активные вещества. И если учесть, что многие пищевые продукты при традиционных способах заготовки пищи впрок подвергаются тепловой и механической обработке и, следовательно, имеют низкое содержание многих витаминов, то низкотемпературное замораживание может восполнить этот недостаток рационального питания. Кроме того, замораживание целых плодов как метода сохранения сырья для последующей выработки консервов позволяет продлить сезон работы консервных заводов