Пищевые растительные ресурсы Свердловской области представляют огромное разнообразие видов, обладают высокими биозащитными свойствами и находят широкое применение. Однако лишь небольшая часть из них собирается централизованно. Среди ягодного сырья особенно выделяются такие растительные ресурсы, как клюква, брусника, черника, земляника, малина, смородина и другие [1,2]. Ягоды, особенно представители семейства вересковых, являются великолепными источниками биологически активных соединений, оказывающих благотворное воздействие на здоровье. В диких плодах и ягодах содержится большое количество воды, что делает их энергетическую ценность относительно невысокой (до 100 ккал на 100 г съедобной части). Основным источником энергии в них являются легкоусвояемые углеводы, содержащиеся в сухом веществе.

Плоды и ягоды, произрастающие в дикой природе, представляют значительную ценность как источник биологически активных веществ, витаминов, макро- и микроэлементов, специфических соединений и различных пищевых волокон. Эти компоненты способствуют улучшению пищеварения, поддержанию здоровья сердечно-сосудистой системы и нервно-эмоционального состояния человека, поэтому многие из них считаются неотъемлемой частью здорового рациона [3].

В контексте повышения иммунитета и общего здоровья человека существует перспектива использования местных растительных ресурсов для создания полуфабрикатов с желаемыми свойствами через их промышленную переработку и выпуск на рынок.

Ниже приведена характеристика ягод брусники обыкновенной, произрастающей в свердловской области.

Брусника обыкновенная (Vaccinium vitis-idaea L.) – это маленькая красная ягода из семейства Вересковых и рода Vaccinium. Она произрастает в диких условиях, в основном в лесах северной части России [1]. Сибирь, Урал, Прибайкалье и Северо-Запад являются наиболее популярными регионами для поиска брусники. В Сибири она встречается в Алтайском, Красноярском и Новосибирском краях. На Урале обильно растет в Свердловской, Челябинской и Тюменской областях. В Прибайкалье можно найти в республиках Бурятия и Тува, а также в Иркутской и Улан-Удэнской областях. На Северо-Западе популярные места для сбора брусники — Карелия, Мурманская область и Ленинградская область.

Ягоды брусники содержат 5,2-8,2% углеводов, в том числе сахарозы до 0,5%, пектиновых веществ – 0,5-0,7%, полиолов – 0,18% клетчатки – 1,4-1,6%. Такой углеводный состав брусники не позволяет использовать ее в качестве биологически активного источника углеводов [4].

Многочисленные исследования выявили разнообразные положительные свойства брусники, включая противовоспалительное, антиоксидантное и противоопухолевое действие. Было доказано, что употребление брусники способно предотвращать воспаление и ожирение, вызванные диетой, у животных с диабетом [3,4]. Кроме того, регулярное употребление брусники благоприятно влияет на профилактику старения мозга и нейродегенеративных заболеваний, что делает ее ценным продуктом для поддержания здоровья.

Брусника содержит бензойную кислоту, которая обладает антисептическими свойствами и защищает ягоды от плесени. Исследования показали, что содержание бензойной кислоты [8] в бруснике может достигать до 38%, причем это значение существенно зависит от географических условий произрастания, погодных особенностей вегетационного периода и других факторов [5,8].

В бруснике преобладают лимонная и яблочная кислоты, но различные исследования показывают изменчивость их содержания в зависимости от сорта, времени сбора и места роста ягод. В зрелых плодах брусники обнаружено около 1,28 мг лимонной кислоты и 0,30 мг яблочной кислоты на 100 г свежих ягод [6].

Общая титруемая кислотность органических кислот в плодах брусники составляет 1,9-2,5%. В ее состав входят лимонная, яблочная, следы щавелевой, бензойной, галловой кислот и другие фенолокислоты, которые благоприятно влияют на пищеварение, способствуют формированию определенного микрофлоры и замедляют процессы гниения в желудочно-кишечном тракте. Кроме того, кислоты фенольной природы обладают бактерицидным действием [5].

Брусника богата витамином С и Р-активными соединениями. Содержание витамина С на 100 г. свежих ягод составляет 11-22 мг, а среди Р-активных соединений преобладают антоцианы (430-1280 мг/100г), присутствуют катехины (230-510 мг/100г) и лейкоантоцианы (144-253 мг/100г) [7,10].

В плодах брусники содержатся различные фенольные кислоты, такие как производные феруловой, кумаровой, кофеилхиновой и бензойной кислот [1,7]. Также обнаружены флавонолы, включая кверцетин и его гликозиды, а также два флаванола — катехин и эпикатехин [8]. В экстракте из плодов содержится примерно 30-36% флаванола и 7-9% флавонолгликозидов. Среди выявленных кверцетиновых гликозидов — кверцетин-3-О-галактозид, кверцетин-3-О-глюкозид, кверцетинрутинозид, кверцетинпентозиды, кверцетин-3-О-рамнозид и кверцетин-3-О-(4″-(3-гидрокси-3- метилглутарил))-α-рамнозид. Кроме того, в плодах брусники содержатся гликозиды кемпферола, такие как кемпферол гексозид, кемпферол рутинозид, кемпферол пентозид и кемпферол-3-O-рамнозид [1].

По содержанию витаминов группы В брусника уступает другим ягодам и содержание этих витаминов невелико: В₁ – 0,01 мг%, В₂ – 0,03 мг%, В₉ – 0,03 мг% и РР – 0,2 мг%.

Содержание макроэлементов в ягодах брусники представляет интерес для использования ее в качестве биопротекторного сырья. Брусника богата калием (73-88 мг/кг), кальцием (до 40 мг/кг) и магнием (4-9 мг/кг). Также в небольших количествах содержится натрий (до 15 мг/кг), фосфор (до 38 мг/кг) [5].

В ягодах брусники обнаружены такие микроэлементы как марганец (7-63 мг/кг). По марганцу ягоды брусники превосходят другие дикорастущие ягоды в несколько раз.

Кроме того, в ягодах в небольших количествах содержится железо (4-12 мг/кг), кобальт (до 0,03 мг/кг), молибден (0,04-0,06 мг/кг). Таким образом, брусника может рассматриваться как источник витаминов и микроэлементов [5].

Объекты и методы исследования

Исследование проводилось на ягодах дикорастущей брусники урожая 2023 года, собранных в Свердловской области.

Массовую концентрацию полифенольных веществ, мг/дм3 и массовую концентрацию витамина С, мг/ дм3 определяли в соответствии с методическими рекомендациями по [11]. Количественную оценку дубильных веществ в растительном сборе проводили фармакопейным методом (перманганатометрия), основанном на окислительно-восстановительной реакции [12].

Определение антиоксидантной активности напитков проводилось потенциометрическим методом основанном на «химическом взаимодействии антиоксидантов с медиаторной системой, в качестве которой используется смесь K₃[Fe(CN)₆]/K₄[Fe(CN)₆].

Результаты и их обсуждение.

Результаты анализа химического состава (см. таблица 1) показывают, что брусника содержит уникальное сочетание природных компонентов, антиоксидантов, биологически активных и минорных веществ, что делает ее ценным источником пищевых волокон. Эти волокна играют важную роль в поддержании нормального функционирования организма человека, хотя также могут затруднять полное усвоение полезных компонентов ягод из-за своей природной организации, связанной с растительными биополимерами.

Таблица 1

Вещества, обуславливающие антиоксидантный комплекс ягод брусники

В плодах брусники идентифицировано несколько основных классов полифенольных соединений, включая антоцианы, фенольные кислоты и флавонолы. Примером таких соединений выступает кверцетин (2,5-11,5 мг%) и кемферол (0,5-0,7 мг%), которые проявляют выраженные антиоксидантные свойства.

Проходя через желудочно-кишечный тракт после употребления, полифенолы плодов брусники сохраняют свою биологическую активность. Благодаря наличию фенольных веществ, брусника обладает выраженными антиоксидантными свойствами, причем наибольший вклад в общую антиоксидантную активность оказывают флавоноиды, такие как кемферол и кверцетин.

В связи с сезонным сбором брусники, современные технологии переработки направлены на создание удобных для хранения, транспортировки и использования ягодных полуфабрикатов. В этом контексте технологии получения порошкообразных полуфабрикатов считаются одними из наиболее перспективных [7]. Однако стоит отметить, что большая часть полезных для здоровья человека веществ в бруснике находится в форме, которую трудно усвоить из-за естественной организации ягод. Эти вещества проявляют физиологическую активность, будучи связанными с белками и структурными компонентами клеточных стенок, основной составляющей которых являются некрахмальные полисахариды. Только часть из них доступна в виде растворимой в клеточном соке и, таким образом, может быть усвоена организмом. Поэтому при переработке брусники в порошкообразные полуфабрикаты ресурсы используются не самым эффективным образом. В этом свете, важны исследования, направленные на разработку передовых технологий глубокой переработки брусники в полуфабрикаты, чтобы максимально использовать уникальный природный состав ягод.

Для решения данной задачи предлагается применение частичного ферментативного гидролиза некрахмальных полисахаридов ягод, что способствует разрушению клеточных стенок и увеличивает экстрактивные свойства растительной ткани [7]. Этот подход позволит обогатить напитки дополнительными природными компонентами ягод, которые обладают биологической активностью, а также придадут продукту разнообразные цветовые, вкусовые и ароматические характеристики.

Заключение

Проведен анализ химического состава ягод брусники с целью изучения возможности использования дикорастущего сырья в производстве пищевых продуктов, включая напитки, сладкие блюда смузи. Пищевая ценность ягод определяется содержанием биологически активных веществ, которые играют ключевую роль в физиологии питания и восстановлении организма. В плодах брусники идентифицировано несколько основных классов полифенольных соединений, включая антоцианы, фенольные кислоты и флавонолы. Примером таких соединений выступает кверцетин (2,5-11,5 мг%) и кемферол (0,5-0,7 мг%), которые проявляют выраженные антиоксидантные свойства.