Введение. Развитие индустрии функциональных и специализированных продуктов питания в последние десятилетия сопровождается активным поиском новых источников растительного сырья, обладающих высокой пищевой и биологической ценностью [1]. Особое внимание уделяется культуре потребления низкокалорийных десертов, способных удовлетворить современные запросы на продукты с улучшенными органолептическими характеристиками и физиологически значимыми компонентами. Благодаря низкой плотности, полному отсутствию животных жиров и перспективному вектору обогащения нутриентами растительного происхождения, сорбеты позиционируются как привлекательный сегмент рынка [2]. Они выгодно отличаются от традиционного мороженого и замороженных йогуртов за счет своей легкой текстуры и относительно низкой калорийности. Технология получения сорбетов позволяет использовать широкий спектр фруктов и овощей в качестве основного сырья, что обеспечивает разнообразие вкусовых решений и возможность позиционирования продукта в сегменте здорового питания. Кроме того, сорбеты воспринимаются потребителями как «натуральный» и «чистый» продукт, что соответствует современным тенденциям рынка, связанным с концепцией «Чистая этикетка» [3].
В Европе и Северной Америке наблюдается особенно высокий спрос на безмолочные и веганские десерты, что способствует расширению ассортимента сорбетов в этих странах. Согласно прогнозам, мировой рынок сорбетов демонстрирует устойчивый рост. Например, Prophecy Market Insights - международная аналитическая и консалтинговая компания, специализирующаяся на исследованиях рынка, прогнозах и стратегическом анализе отраслей, оценивает размер рынка сорбетов в 836,2 млн долларов США в 2024 г. с прогнозируемым ростом до 1 462,6 млн долларов США к 2034 г., что соответствует среднегодовому темпу роста (CAGR) 6,30 % [2].
В России также наблюдается тенденция к увеличению интереса к замороженным десертам. По данным Росстата, объем производства мороженого в России в 2023 г. составил около 515 тыс. т, что на 11 % больше по сравнению с 2022 г. [3]. Однако количественный рост отрасли сопровождается качественной трансформацией потребительских предпочтений. Проведенные социологические исследования в г. Барнаул показывают, что около 89 % респондентов стремятся придерживаться принципов здорового питания, а для 69 % ключевым фактором при выборе десерта является его пищевая и энергетическая ценность. При этом основную группу активных потребителей (86 %) составляют женщины в возрасте от 20 до 45 лет, что подчеркивает запрос на диетические и функциональные продукты. Несмотря на высокую осведомленность о категории сорбетов (76 %), более 64 % опрошенных отмечают недостаточный ассортимент таких позиций в розничной торговле и на предприятиях общественного питания [4].
Представители рода Cucurbita spp. являются ценным объектом исследования в данном направлении. Они характеризуются высоким содержанием β-каротина, витаминов (А, С, Е), минеральных веществ и пищевых волокон, что делает их потенциально востребованными в технологии замороженных десертов [5]. При этом сортовое разнообразие Cucurbita spp. обеспечивает широкий диапазон вариаций по биохимическим параметрам, что открывает возможности целенаправленного подбора сырья в зависимости от поставленных технологических задач. Содержание β-каротина демонстрирует выраженную тканевую специфичность в плодах тыквы Cucurbita spp. Как правило, в перикарпии (мякоти) его концентрация составляет десятки мг на 100 г или ниже. Однако в кожуре могут наблюдаться значительно более высокие уровни. Например, в сортах типа «Конфетка» содержание β-каротина в мякоти было зафиксировано в пределах до 94,7 мг / 100 г, тогда как в кожуре того же сорта данный каротиноид не был обнаружен [6].
Химический состав растительного сырья, в частности плодов Cucurbita, является определяющим фактором для технологической пригодности и органолептических характеристик сорбетов. Базовые компоненты, такие как сахара и органические кислоты, критически важны для установления гармоничного баланса сладости и кислотности, а также влияют на криоскопические свойства конечного продукта [7]. Полисахариды и пектины играют ключевую роль в формировании стабильной текстуры и влагоудерживающей способности, что позволяет реализовывать концепцию «Чистая этикетка» без синтетических стабилизаторов. Наличие каротиноидов, витаминов и фенольных соединений обеспечивает не только выраженную окраску и антиоксидантную активность, но и повышает общую функциональную ценность десерта [8]. Сортовая вариабельность биохимического профиля тыквы требует целенаправленного сырьевого подбора для получения продуктов с заданными потребительскими и нутрицевтическими свойствами.
Несмотря на высокую урожайность, неприхотливость, длительный срок хранения и богатый химический состав, тыква (Cucurbita) остается недооцененным сырьем для пищевой промышленности, особенно в сегменте замороженных десертов [9]. Специфический органолептический профиль тыквы, характеризующийся наличием землистых и травянистых нот, зачастую представляет собой фактор ограничения ее широкого применения в рецептурах сладких десертов. Доминирование данных сенсорных характеристик может вступать в конфликт с предпочтительным профилем замороженных кондитерских изделий, в частности сорбетов, где доминирование нежелательных фоновых привкусов снижает общую гедонистическую оценку продукта.
Органолептические свойства тыквенных сорбетов критически важны для их рыночного успеха, однако специфический вкус тыквы часто ограничивает ее привлекательность, требуя коррекции профиля с помощью введения добавок [10]. Для гармонизации вкуса и маскировки характерных оттенков тыквы перспективно использовать натуральные фруктовые, ягодные и цитрусовые экстракты, а также ароматические компоненты вроде ванили и имбиря. Комплексное применение этих добавок в сочетании с натуральными стабилизаторами, улучшающими текстуру, позволяет сформировать сбалансированный органолептический профиль, значительно повышая потребительскую привлекательность тыквенных десертов [11].
Таким образом, разработка новых рецептур сорбетов на основе натурального плодово-ягодного сырья является актуальным научно-практическим направлением, позволяющим удовлетворить выявленный дефицит и обеспечить рынок качественными продуктами с высокой биологической ценностью. При этом успех таких инновационных решений, в частности тыквенных сорбетов, напрямую зависит от целенаправленного подбора сырья с учетом сортовой вариабельности и грамотной коррекции вкусового профиля.
Цель исследования – оценка влияния сортовой вариабельности тыквенного сырья (Cucurbita spp.) на химический состав и функционально-технологические свойства, определяющие пригодность плодов для производства сорбетов.
Задачи: провести анализ литературных источников по химическому составу и питательной ценности тыквенных культур (Cucurbita spp.), а также по современным тенденциям в производстве замороженных десертов типа сорбет; отобрать и охарактеризовать сортовой материал с учетом морфологических и товарных признаков, степени зрелости и потенциальной технологической пригодности с учетом региона проводимых исследований; Определить химические показатели плодов исследуемых сортов, включая: массовую долю влаги и сухих растворимых веществ; титруемую кислотность (ммоль H⁺/100 г); витамина C (мг/100 г); каротина (мг/100 г); содержание сахаров, качественное наличие крахмала (йодная проба); провести сравнительный анализ полученных данных и выявить сортовые различия по указанным показателям, определив образцы с наибольшим содержанием биологически активных веществ и оптимальным балансом кислотности и сухих веществ; определить перспективные сорта Cucurbita spp. для использования в технологии сорбетов, учитывая химический состав, органолептические характеристики и требования к продуктам функционального и диетического питания.
Объекты и методы. Образцы тыквы были отобраны в течение осеннего сезона 2024 г. Работа проводилась в ФГБОУ ВО Самарский государственный технический университет (Высшая биотехнологическая школа). В качестве объектов изучения выступали образцы трех сортов тыквы: Волжская серая, Мускатная и Кустовая золотая (рис. 1).
Рис. 1. Образцы сортов тыквы: 1 – Кустовая золотая; 2 – Волжская серая; 3 – Мускатная
Samples of pumpkin varieties: 1 – Kustovaya Zolotaya; 2 – Volzhskaya Seraya; 3 – Muskatnaya
Процедура анализа свежих плодов проводилась в лабораторных условиях с использованием трехкратной повторности для каждого сорта в рамках каждого экспериментального варианта.
Определение массовой доли растворимых сухих веществ (СРВ) выполнялось согласно ГОСТ ISO 2173-2013 рефрактометрическим методом.
Определение массовой доли влаги в образцах тыквы проводилось в соответствии с ГОСТ 28561-90. Метод основан на высушивании навески образца при температуре (103 ± 2) °C до постоянной массы.
Кислотность плодов тыквы определялась методом визуального титрования согласно ГОСТ ISO 750-2013. Кислотность выражалась в процентах яблочной кислоты, являющейся преобладающей органической кислотой в тыкве [12].
Присутствие крахмала в образцах тыквы определялась согласно ГОСТ 54347-2011. Результаты фиксировались визуально по появлению окрашивания и его интенсивности. Также в качестве дополнительного контроля проводилась реакция непосредственно на срезах тыквы [13].
Стандартное экспериментальное определение витамина C, соответствующее ГОСТ 24556-89, основывалось на титриметрическом методе с использованием 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия.
Определение содержания каротиноидов, в частности β-каротина, является ключевым для оценки сенсорной и пищевой ценности тыквенного сырья, поскольку эти пигменты обеспечивают окраску и обладают антиоксидантными свойствами [14]. Определение β-каротина велось согласно ГОСТ ISO 6558-2-2019 спектрофотометрическим методом.
Результаты и их обсуждение. На первом этапе была осуществлена сенсорная оценка образцов тыквы (рис. 1): Волжская серая, Мускатная, Кустовая золотая. Основные визуальные отличия были зафиксированы главным образом по отношению к интенсивности окраски и плотности структуры. Цвет образца 1 бледно-желто-оранжевый, что может косвенно свидетельствовать об относительно невысоком содержании каротинов. Цвет образца 2 более выраженный – средне-оранжевый. Цвет образца 3 – яркий темно-оранжевый, что может говорить о высокой вероятности содержания большого процента каротинов.
Массовая доля сухих растворимых веществ а изучаемых объектах представлена на рисунке 2.
Рис. 2. Массовая доля сухих растворимых веществ в образцах тыквы, %
Mass fraction of moisture in pumpkin samples, %
Результаты анализа показали наличие сортовых различий по содержанию растворимых сухих веществ. Наибольшее значение отмечено у сорта Мускатная (10,0 %), что связано с повышенной концентрацией сахаров и органических кислот, характерных для данного сорта. У сортов Волжская серая и Кустовая золотая содержание СРВ оказалось несколько ниже (8,6 и 9,4 % соответственно), что может определять менее выраженную сладость.
С технологической точки зрения сорта с более высоким содержанием СРВ (например, Мускатная) предпочтительны для получения сорбетов с выраженными вкусовыми характеристиками и плотной текстурой, в то время как сорта с более низким содержанием СРВ могут использоваться для производства легких десертов с нейтральным вкусом.
Сравнение массовой доли влаги сортов тыквы представлено на рисунке 3.
Рис. 3. Массовая доля влаги в образцах тыквы, %
Moisture content of pumpkin samples, %
Данный параметр рассматривался как один из ключевых, поскольку он напрямую влияет на концентрацию растворимых сухих веществ и последующие технологические свойства сырья при производстве сорбетов. Анализ показал, что влажность плодов тыквы находилась в пределах 85–90 %, что соответствует данным, представленным в литературе для представителей рода Cucurbita spp. Наибольшая влажность была зарегистрирована у сорта Волжская серая (89,1 %), что может обусловливать снижение концентрации растворимых сухих веществ и оказывать влияние на текстурные характеристики сорбета. Наименьшая влажность наблюдалась у сорта Мускатная (85,8 %), что повышает его технологическую ценность за счет более высокого содержания сухого вещества и выраженности вкусовых качеств.
Для более полного представления о биохимическом профиле исследуемых сортов на следующем этапе была изучена титруемая кислотность, являющаяся одним из ключевых параметров, определяющих вкусовой баланс и технологическое поведение растительного сырья. Данный показатель позволяет оценить содержание органических кислот, влияющих на стабильность продукта, интенсивность вкуса и возможность применения сырья в различных видах переработки.
Результаты определения титруемой кислотности образцов тыквы (ммоль H+) представлены на рисунке 4.
Рис. 4. Титруемая кислотность образцов тыквы, ммоль H⁺
Titratable acidity of pumpkin samples, mmol H⁺
Анализ полученных данных по определению титруемой кислотности плодов сортов тыквы Волжская серая, Кустовая золотая и Мускатная демонстрирует наличие выраженных межсортовых различий в содержании органических кислот, представленном в пересчете на яблочную кислоту. Максимальные показатели кислотности зафиксированы у сорта Мускатная (2,4 %), что существенно превышает значения сортов Волжская серая (0,8 %) и Кустовая золотая (0,6 %). Наблюдаемая вариабельность обусловлена как генетическими особенностями рассматриваемых сортов, так и различиями биохимических процессов, протекающих в плодах в период их физиологического созревания.
Высокий уровень кислотности сорта Мускатная среди представленных объектов свидетельствует о его потенциале для использования в технологических процессах, требующих выраженного кислого вкуса, таких как производство соков, консервированных продуктов и маринадов. Напротив, плоды сортов Волжская серая и Кустовая золотая, обладающие сравнительно низкой кислотностью, могут быть предпочтительно использованы в продуктах функционального и диетического назначения, где важным является мягкий вкус и минимальная агрессивность среды.
Также была проведена качественная йодная проба, направленная на определение содержания крахмала и характера его структурных фракций. Метод основан на способности амилозы образовывать с йодом интенсивно окрашенные комплексы, что делает его удобным средством оценки сортовых различий в углеводном составе. Такой подход обеспечивает наглядную визуализацию и позволяет сопоставить данные, полученные по водным экстрактам и на срезах плодов.
Результаты исследований представлены в таблице.
Содержание крахмала в образцах тыквы
Starch content in pumpkin samples
|
Цвет при добавлении раствора йода |
Характеристика окраски |
Предполагаемое содержание крахмала |
Преобладающая форма крахмала |
|
|
Волжская серая |
Интенсивно-синий |
Резковыраженное окрашивание |
Высокое |
Амилоза |
|
Мускатная |
Фиолетово-синий, умеренный |
Слабовыраженное, с фиолетовым оттенком |
Среднее |
Амилопектин |
|
Кустовая золотая |
Буро-желтый, незначительный оттенок |
Практически отсутствует |
Низкое |
Не обнаружено |
В результате анализа установлено, что наибольшая интенсивность окрашивания наблюдалась в образцах сорта Волжская серая – экстракт и срез окрашивались в насыщенно-синий цвет, что свидетельствует о высоком содержании амилозы и общем значительном уровне крахмала. Это соответствует морфологическим и агрономическим характеристикам сорта, известного плотной структурой плодов и низкой сахаристостью.
У сорта Мускатная тыква цвет раствора после добавления йода был менее интенсивным и имел фиолетовый оттенок, что может указывать на умеренное содержание крахмала, с преобладанием амилопектина в его составе. Подобный крахмал менее склонен к окрашиванию в насыщенно-синий цвет, что объясняет полученные результаты.
В образцах сорта Кустовая золотая окрашивание раствора было слабовыраженным, с буровато-желтым оттенком, свидетельствующим о низком содержании крахмала и, возможно, высоком уровне простых сахаров, характерном для десертных сортов. Результаты визуального анализа на срезах полностью соответствовали данным, полученным при исследовании водных экстрактов.
Таким образом, проведенный колориметрический анализ с использованием йодной пробы позволил качественно охарактеризовать содержание крахмала в различных сортах тыквы. Наибольшее количество крахмала выявлено в тыкве сорта Волжская серая, наименьшее – в сорте Кустовая золотая, а Мускатная тыква заняла промежуточное положение. Несмотря на простоту, данный метод является высокочувствительным, однако его основным ограничением является невозможность количественной оценки крахмала. Для более точного анализа целесообразно использовать физико-химические методы, такие как поляриметрия, ионометрия или ферментативные спектрофотометрические методы.
Для сопоставления пищевой ценности исследуемых сортов была проведена оценка содержания витамина C, играющего важную роль в формировании антиоксидантных свойств сырья. Этот показатель также позволяет определить, какие сорта обладают наибольшей биологической ценностью.
Содержание витамина C, мг%, представлено на рисунке 5.
Рис. 5. Содержание витамина C в образцах тыквы, мг%
Vitamin C content in pumpkin samples, mg%
В результате проведенного эксперимента было определено содержание витамина С в объектах исследования. Полученные данные показали, что наибольшее количество витамина C содержится в тыкве сорта Волжская серая (0,89 мг%), что свидетельствует о ее высокой пищевой ценности в сравнении с другими исследованными образцами. В тыкве сорта Кустовая золотая содержание витамина С составляет 0,36 мг%, что является средним показателем среди изученных образцов. Наименьшее количество витамина C зафиксировано в тыкве сорта Мускатная (0,01 мг%), что может быть связано с особенностями сорта, условий выращивания или хранения. Таким образом, результаты исследования подтверждают, что сортовые различия оказывают значительное влияние на содержание витамина С в тыкве, а сорт Волжская серая может рассматриваться как наиболее богатый источник данного витамина.
Концентрация каротина в плодах тыквы (Cucurbita spp.) является вариабельной величиной, которая детерминируется комплексом факторов, включая сортовые характеристики, степень физиологической зрелости, а также абиотические условия культивирования и последующего хранения. Данная вариабельность обуславливает высокую актуальность исследований, направленных на точную оценку нутритивной и функциональной ценности тыквенного сырья.
Массовая доля каротина, мг/100 г, представлена на рисунке 6.
Рис. 6. Содержание каротина в образцах тыквы, мг/100 г
Carotene content in pumpkin samples, mg/100 g
Наблюдаемые различия в содержании каротина между тремя сортами тыквы (4,5 мг/100 г для Мускатной, 4,3 мг/100 г для Кустовой золотой и 4,1 мг/100 г для Волжской) не являются статистически значимыми.
Содержание редуцирующих сахаров до инверсии является важным показателем углеводного состава и вкусовых качеств тыквы. Их количественное определение позволяет оценить содержание природных сахаров, присутствующих в продукте, до кислотного или ферментативного гидролиза сахарозы. Изучение редуцирующих сахаров до инверсии позволяет провести сравнительную оценку данных сортов и установить их потенциальную пищевую и технологическую ценность [15].
Массовая доля редуцирующих сахаров до инверсии, в процентах, представлена на рисунке 7.
Рис. 7. Массовая доля редуцирующих сахаров до инверсии в образцах тыквы, %
Mass fraction of reducing sugars before inversion in pumpkin samples, %
Проведенное исследование показало, что массовая доля редуцирующих сахаров в разных сортах тыквы различается. Наибольшее содержание редуцирующих сахаров выявлено у сорта Кустовая золотая (2,27 %), в то время как сорта Волжская и Мускатная характеризуются более низкими значениями - 1,52 и 1,51 % соответственно. Полученные данные позволяют оценить сортовую специфичность по уровню сахаров, что имеет значение при выборе сырья для пищевой переработки и оценки органолептических свойств плодов.
Редуцирующие сахара, являясь важными компонентами пищевых продуктов, существенно влияют на их органолептические и технологические свойства. Процесс инверсии сахарозы приводит к образованию глюкозы и фруктозы, что изменяет количественное и качественное содержание редуцирующих сахаров в сырье. Изучение их концентрации после инверсии позволяет оценить эффективность переработки, предсказать вкусовые характеристики и оптимизировать технологические процессы в пищевой промышленности.
Массовая доля редуцирующих сахаров после инверсии, %, представлена на рисунке 8.
Определение содержания редуцирующих сахаров после инверсии в трех сортах тыквы выявило достоверные межсортовые различия. Наибольшее содержание сахаров отмечено у сорта Кустовая золотая (1,13 %), тогда как сорта Волжская (0,76 %) и Мускатная (0,75 %) показали близкие и статистически неразличимые значения. Полученные данные свидетельствуют о значительном влиянии сорта на углеводный состав тыквы и могут использоваться при селекции и выборе сырья для продуктов питания.
Рис. 8. Массовая доля редуцирующих сахаров после инверсии в образцах тыквы, %
Mass fraction of reducing sugars after inversion in pumpkin samples, %
Заключение. В результате проведенного исследования установлено, что химический состав различных сортов тыквы (Cucurbita spp.) значительно варьирует по анализируемым показателям: массовой доле сухих растворимых веществ, содержанию влаги, титруемой кислотности, крахмала, витамина С, каротина, сахаров. Полученные значения подтверждают предполагаемую высокую технологическую и функциональную ценность мякоти тыквы для производства замороженных десертов, особенно сорбетов.
Сравнение с данными литературы показывает совпадение с ожиданиями. Содержание сахаров и органических кислот у отдельных сортов обеспечивает гармоничный баланс сладости и кислотности, крахмальные компоненты формируют стабильную текстуру, а высокое содержание каротиноидов и витамина С придает продукту высокую функциональную ценность. Новизна работы заключается в комплексной оценке сразу нескольких сортов с сопоставлением их биохимических показателей и технологических свойств для конкретного применения в сорбетах.
Практическая значимость исследования проявляется в возможности целенаправленного отбора сортов тыквы в зависимости от поставленных технологических задач: улучшение текстуры, регулирование вкусового баланса, усиление окраски и антиоксидантной активности продукта без использования синтетических стабилизаторов. Результаты могут быть применены для разработки рецептур замороженных десертов функционального назначения и расширения ассортимента продукции пищевой промышленности.
Основные направления дальнейших исследований включают:
- изучение влияния различных способов предварительной обработки мякоти тыквы (бланширование, пастеризация, замораживание) на сохранение биохимических и органолептических показателей;
- разработку комбинированных сортовых смесей для оптимизации вкусового профиля и текстуры сорбетов;
- исследование взаимодействия компонентов тыквы с другими натуральными добавками (фрукты, ягоды, растительные экстракты) для создания функциональных замороженных десертов с расширенными свойствами;
- оценку сенсорной приемлемости конечных продуктов в зависимости от сортовой специфики тыквы среди различных категорий потребителей.
Таким образом, результаты работы подтверждают высокую перспективность использования тыквы как сырья для функциональных замороженных десертов и создают научно-методическую основу для дальнейшего совершенствования рецептур и технологий производства.
