ВведениеОвощные культуры открытого грунта выра-щиваются на территории Российской Федера-ции (РФ) повсеместно. Однако, в силу агрокли-матических условий выращивания сельскохо-зяйственной продукции, растениеводство затруднен-но на отдельных территориях. Это связаннос тем, что больше половины территории РФнаходится в умеренном поясе. Еще одним важнымусловием при выращивании сельскохозяйственныхрастениеводческих культур является химическийсостав почв [1].В связи с этим территории, занятые подвозделывание овощных и злаковых культур натерритории РФ, распределены неравномерно.Информация по использованию всейпосевной площади в РФ для выращиваниясельскохозяйственных культур и сборам овощейоткрытого грунта приведена в таблице 1.Статистические данные по посевным площадями валовому сбору свеклы и моркови по РФ (в про-центах от количественного показателя категории«овощи открытого грунта» из таблицы 1) приведенына рисунках 1 и 2.Результаты статистики демонстрируют положи-тельную динамику сборов свеклы и моркови постране.Информация по валовым сборам овощейоткрытого грунта в хозяйствах всех категорий пообластям Сибирского федерального округа (СФО) за2019 г. в % к 2018 г. представлена на рисунке 3 [2].Рассматривая валовые сборы овощей в хозяйствахвсех категорий по областям СФО за 2019 г., в четырехобластях – Омской, Новосибирской, Кемеровскойи Алтайском крае – наблюдается рост по данномупоказателю.Наблюдаемая ситуация скажется либо на увели-чении количества предприятий по переработкеVegetable pomace is a secondary raw material; its amount depends on the production technology and equipment. The observedpositive trend in the gross harvest of vegetables in open ground can increase the number of vegetable processing enterprises andthe capacity of existing enterprises. Eventually, waste will start accumulating at processing sites, and it will have to be used as rawmaterials. The present paper features the content of biologically active substances in pomace of carrots and beets grown on theterritory of the Siberian region and introduces options for their further use in functional foods.Study objects and methods. The research featured carrot pomace of the varieties Losinoostrovskaya, Nantskaya, and Queen ofAutumn, as well as beet pomace of varieties Cylinder and Bordeaux. All the samples were harvested in the Kemerovo region in 2019.Determination of physical and chemical parameters was carried out using standard methods. Carotenoids, flavonoids, β-cyanine werestudied using spectrometry and photocolorimetric method.Results and discussion. The experiment featured the content of bioactive substances in pomace of carrots and beets obtained duringindustrial processing. The content of carotenoids in carrots (mg of β-carotene per 100 g of dry weight): for Losinoostrovskaya variety– 23.56 ± 0.23; Nantskaya – 25.32 ± 0.18; Queen of Autumn – 20.78 ± 0.25. Flavonoid content (mg of catechol equivalent per100 g of dry weight): Losinoostrovskaya – 12.02 ± 0.37; Nantskaya – 13.45 ± 0.56; Queen of Autumn – 11.50 ± 0.48. The contentof β-cyanine in beets (mg per 100 g of dry weight): Cylinder – 100.0 ± 8.5; Bordeaux – 35.0 ± 1.8. The nutritional value of carrotand beet pomace with a mass fraction of moisture was 10%. The nutritional value of vegetable pomace is due to the high contentof dietary fiber; therefore, the raw materials can be considered for functional food production. The content of biologically activesubstances in vegetable pomace (flavonoids, carotenoids, β-cyanines) can enhance the functional orientation of this secondary rawmaterial when used in food technologies for the production of food of high nutritional value.Conclusion. The results obtained will make it possible to use the biochemical potential of plant raw materials in many aspects, as wellas to obtain new functional food products, thereby expanding the range of healthy foods.Keywords. Vegetable processing, waste, pomace, flavonoids, carotenoids, cyaninesFunding. The study was supported by the Russian Foundation for Basic Research (RFBR) and the government of the KemerovoRegion, project No. 20-416-420001.For citation: Kozhemayko AV, Sergeeva IYu, Dolgolyuk IV. Experimental Determination of Biologically Active Compounds inPomace of Siberian Beet and Carrot. Food Processing: Techniques and Technology. 2021;51(1):179–187. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2021-1-179-187.Таблица 1. Посевные площади и валовые сборы сельскохозяйственных культур по РФ (хозяйства всех категорий) [2]Table 1. Harvest area and gross yield of agricultural crops in the Russian Federation (all categories) [2]Показатель Года2016 2017 2018 2019 2020 (предв.)Вся посевная площадь, тысяч гектаров: 79312 80049 79634 79880 79921в т. ч. овощи открытого грунта 551 535 526 517 513Валовые сборы овощей открытого грунта, тыс. тонн 11698 11979 11853 12091 –181Кожемяко А. В. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2021. Т. 51. № 1 С. 179–187овощной продукции, либо на наращиваниимощности действующих предприятий. Такжеона может привести к сосредоточению отходов вместах переработки и к поиску возможных путей ихиспользования.Важную роль в развитии пищевой промышлен-ности в современных условиях, создании ееинвестиционного потенциала и защиты внутреннегорынка играет система технического регулирования.Она призвана обеспечивать защиту жизни и здоровьяграждан, а также охрану окружающей среды. Развитиепищевой и перерабатывающей промышленностисоздает предпосылки для дальнейшегосовершенствования агропромышленного комплексаи формирует благоприятные условия для социально-экономического развития страны.Сегодня остро стоит вопрос о состоянииокружающей среды, о ее поддержании и созданиитехнологий в различных отраслях, где влияние состороны производства по отношению к природесведется к минимуму. Принцип рациональногоиспользования природных ресурсов, обеспечивающихзащиту окружающей среды, – это и есть основабезотходной технологии. Организовать производствопо принципу безотходного производства сложно.Но это необходимо не только из-за состоянияокружающей среды, но и ограниченности ресурсов.Наращивание мощности производства иприменение рационального подхода к использованиюсырьевых ресурсов – это две одновременно решаемыепроблемы перерабатывающей промышленности.Комплексное и рациональное использованиересурсной базы должно проводиться в сочетании соследующими подходами:– стремление к безотходной или малоотходнойтехнологии;– стремление к максимальному использованиюотходов и вторичных ресурсов с получениемпродуктов пищевого и технического назначения.В настоящее время реализуется многотехнологий комплексной переработки овощей [3, 4].Однако далеко не каждый производитель можетРисунок 1. Посевные площадии валовые сборы свеклы столовой [2]Figure 1. Harvest area and gross yield of beets [2]Рисунок 2. Посевные площадии валовые сборы моркови столовой [2]Figure 2. Harvest area and gross yield of carrots [2]Рисунок 3. Сборы овощей в хозяйствах всех категорий по областям СФО (за 2019 г. в % к 2018 г.)Figure 3. Harvests of vegetables in farms of all categories by regions of the Siberian Federal District (%, 2019 vs. 2018)6,56,46,77,07,06,57,17,22016201720182019валовые сборы, % посевные полощади, %9,89,59,39,712,412,011,912,92016201720182019валовые сборы, % посевные полощади, %Республика Республика Республика Алтайский Красноярский Иркутская Кемеровская Новосибирская Омская Томская 0,00,51,01,52,02,5200 300 400 500a) b) c) d)Оптическая плотность (D),ед.опт.пл.Длина волны (λ), нм0,00,10,20,30,4400 500 600 700Оптическая плотность (D),ед.опт.пл.Длина волны (λ), нмa) b)6,56,46,77,07,06,57,17,22016201720182019валовые сборы, % посевные полощади, %9,89,59,39,712,412,011,912,92016201720182019валовые сборы, % посевные полощади, %Республика Республика Республика Алтайский Красноярский Иркутская Кемеровская Новосибирская Омская Томская 0,00,51,01,52,02,5200 300 400 500a) b) c) d)Оптическая плотность (D),ед.опт.пл.Длина волны (λ), нм0,00,10,20,30,4400 500 600 700Оптическая плотность (D),ед.опт.пл.Длина волны (λ), нмa) b)6,56,46,77,07,06,57,17,22016201720182019валовые сборы, % посевные полощади, %9,89,59,39,712,412,011,912,92016201720182019валовые сборы, % посевные полощади, %Республика Республика Республика Алтайский Красноярский Иркутская Кемеровская Новосибирская Омская Томская 0,00,51,01,52,02,5200 300 400 500a) b) c) d)Оптическая плотность (D),ед.опт.пл.Длина волны (λ), нм0,00,10,20,30,4400 500 600 700Оптическая плотность (D),ед.опт.пл.Длина волны (λ), нмa) b)9,89,59,39,712,412,011,912,9посевные полощади, %94 %98,40 %94,90 %103,70 %96,10 %87,80 %102,30 %111,60 %101,30 %95,30 %0 % 20 % 40 % 60 % 80 % 100 % 120 %Республика АлтайРеспублика ТываРеспублика ХакасияАлтайский крайКрасноярский крайИркутская областьКемеровская областьНовосибирская областьОмская областьТомская область182Kozhemayko A V. et al. Food Processing: Techniques and Technology, 2021, vol. 51, no. 1, pp. 179–187обеспечить производство, которое будет безопаснопо отношению к окружающей среде согласнонормативно-технической документации в этойобласти.Одним из видов вторичного сырья в классическихтехнологиях консервной продукции являютсяовощные выжимки, количество которых варьируетсяв широких пределах и зависит от применяемых напроизводстве технологий и оборудования [4].Исследованиям физиологической ценностиовощей посвящены многочисленные исследованияотечественных и зарубежных ученых [5–10].Из научной литературы известно, что окраскарастений обусловлена веществами вторичногометаболизма растений – флавоноидами, а именноантоцианами, защищающими организм человекаот воспалений и повышенной проницаемостикишечника [6, 9, 11, 12]. В тканях свеклыобнаружены структурно иные пигменты –β-цианины [9]. Они обладают широким спектромбиологической и физиологической активности:проявляют антиоксидантные свойства, участвуют вметаболизме белков и холина, а также эффективныпри лечении рака путем ингибирования процессаполиферации раковых клеток [9]. В морковисодержится значительное количество какнеполярных каротинов (α- и β-фракций), так иполярных ксантофиллов (лютеин) [13, 14]. Помимокаротиноидов, ценными компонентами морковиявляются флавоноиды [7]. Мировой науке известны идоказаны антиоксидантная, противовоспалительная,нейропротективная, противоопухолевая, проти-водиабетическая, противомикробная, антитромбо-генная активности флавоноидов, их эффективностьпри различных сердечно-сосудистых, легочныхи других заболеваниях [15–18]. Содержаниебиоактивных веществ в овощах зависит от сортаи климатических условий района произрастания.Анализ проведенных учеными исследованийпоказал, что в овощах, произрастающих вразличных регионах, содержится разное количествофлавоноидов и каротиноидов, обладающих высокойантиоксидантной активностью [5, 7, 8, 10].При производстве морковного и свекольногосока отходами являются выжимки, которые могутбыть использованы в качестве вторичного сырья дляполучения других продуктов питания. Получениесведений по содержанию биологически активныхвеществ и пищевой ценности выжимок моркови исвеклы, выращенных на территории Сибирскогорегиона, с целью их дальнейшего использования втехнологии функциональных продуктов питанияпредставляет научную значимость.Цель исследования – экспериментальноеопределение количественного содержания био-активных веществ в выжимках моркови и свеклыдля научного обоснования применения данноговторичного сырья в технологии продуктов питанияповышенной пищевой ценности.Объекты и методы исследованияВ экспериментальной части в качестве объектовисследования использовали:– выжимки моркови сортов «Лосиноостровская»,«Нантская» и «Королева осени», районированные вКемеровской области. Год сбора урожая 2019;– выжимки свеклы сортов «Цилиндра» и «Бордо»,районированные в Кемеровской области. Год сбораурожая 2019.Выжимки овощные получены в лабораторныхусловиях в результате производства овощного сокапрямого отжима по принятым в отрасли технологиии режимам.Определение физико-химических показателейовощных выжимок проводили стандартнымиметодами, принятыми в отрасли, а именно:– определение белка в выжимках по ГОСТ Р 54607.7;– массовую долю углеводов устанавливали поГОСТ 8756.13 фотоколориметрическим методом;– определение жира гравиметрическим методом с егоэкстракцией смесью хлороформа и этилового спиртапо ГОСТ 8756.21;– определение пищевых волокон по ГОСТ 54014.Содержание влаги в выжимках устанавливалитермогравиметрическим методом при температуре105 °С в течение 2 ч по ГОСТ 28561.Определение β-цианина в выжимках свеклыпроводили по методу, описанному в [5].Приготовление растворов экстрактивныхвеществ образцов моркови для спектрометрированияпроводили следующим способом: 2,0 г (точнаянавеска) измельченного сырья – выжимок моркови,помещали в плоскодонную колбу вместимостью100,0 см3 и прибавляли 50,0 см3 растворителя(применяемые растворители указаны ниже) ивзвешивали с погрешностью ± 0,01 г. Колбу ссодержимым кипятили на водяной бане с обратнымхолодильником в течение 2 ч, периодическивстряхивая. Полученный экстракт охлаждалидо комнатной температуры и доводили массурастворителем до первоначальной. Полученноеизвлечение фильтровали через беззольный фильтр.Аликвотную часть фильтрата 5,0 см3 помещали вмерную колбу вместимостью 50,0 см3 и доводилиобъем раствора до метки растворителем. В качестверастворителей использовались: вода, растворэтилового спирта (40 об.%), раствор этиловогоспирта (70 об.%), этиловый спирт (96 об.%).Количественное определение флавоноидовпроводили на спектрофотометре СФ-2000 придлине волны 510 нм в кюветах с толщиной слоя183Кожемяко А. В. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2021. Т. 51. № 1 С. 179–18710 мм по методике, описанной в [19, 20]. Общеесодержание флавоноидов выражали в миллиграммахкатехинового эквивалента на 100 г сухого весаобразца.Для определения содержания кароти-ноидов использовали экстракт с использованиемрастворителя этилового спирта (96 об.%). Измерялиоптическую плотность экстракта спектрофо-тометрически на спектрофотометре СФ-2000 придлине волны 450 нм в кювете с толщиной слоя10 мм, используя в качестве раствора этиловый спирт96 об.% [21].Экстракты готовили в трехкратной повторности.Измерение содержания каротиноидов и флавоноидовпроводили в трехкратной повторности.Полученные в исследованиях результатыобрабатывались с использованием программногообеспечения Microsoft Office 2007. В иллюстра-ционном материале представлены средние значения истандартное отклонение результатов.Результаты и их обсуждениеДля определения содержания биологическиактивных веществ в овощных выжимкахнеобходимо экстрагировать эти соединения. Ваналитической практике для этих целей используютэтиловый спирт объемной концентрации 30–90 %,органические кислоты и эфиры. Для качественнойоценки состава экстрагируемых биоактивныхсоединений из выжимок моркови (например, сорт«Лосиноостровская») проводили экстракциюразличными растворителями. В полученныхэкстрактах были определены спектры, которыепредставлены на рисунке 4.Из представленных данных видно, чтоприсутствуют спектры, характерные для α-,β-каротина и лютеина с выраженными максимумамипоглощения на 450 и 480 нм. Еще один максимумпри 270–280 нм характерен и для каротиноидови различных флавоноидов. Установлено, чтомаксимальное количество целевых веществэкстрагировано при использовании этанола 96 об.%.Экстракцию β-цианина свеклы проводили2 %-ным раствором муравьиной кислоты. Результатыизмерений оптической плотности представлены нарисунке 5.Максимум поглощения на спектрах при535 нм соответствует наличию в экстрактах свеклыβ-цианина.Для количественного определения каротиноидов ифлавоноидов в выжимках моркови различных сортовпроводили экстрагирование этанолом концентрации96 об.%. Результаты определения представлены втаблице 2.Содержание биоактивных веществ в овощахзависит от сорта. В сорте моркови «Нантская»определено большее количество флавоноидов икаротиноидов по сравнению с другими изучаемымисортами. Сорт свеклы «Цилиндра» демонстрируетвысокое содержание β-цианина, чем сорт «Бордо».Полученные значения содержания веществ непротиворечат имеющимся в литературе даннымипо исследованию биохимического состава овощей,районированных в других областях РФ [5, 7]. Висследованных образцах выжимок содержаниефлавоноидов оказалось несколько ниже, чемкаротиноидов. Это можно объяснить несколькимипричинами: зависимость от агроклиматическихусловий выращивания, неравномерным переходомвеществ в сок при технологической переработке, атакже нахождением части биоактивных веществ вовощах в связанном состоянии.Рисунок 4. Спектры экстрактов выжимок моркови,полученных с использованием разных экстрагентов:a) вода; b) этанол 40 об.%; c) этанол 70 об.%;d) этанол 96 об.%Figure 4. Spectra of carrot pomace extracts obtained using differentextractants: a) water; b) ethanol 40 vol.%; c) ethanol 70 vol.%;d) ethanol 96 vol.%Рисунок 5. Спектры экстрактов выжимок свеклы:a) «Бордо»; b) «Цилиндра»Figure 5. Spectra of beet pomace extracts: a) Bordeaux; b) Cylinder6,56,46,77,06,5201620172018валовые сборы, % посевные полощади, %9,89,59,312,412,020162017валовые сборы, % посевные полощади, %Республика АлтайРеспублика ТываРеспублика ХакасияАлтайский крайКрасноярский край0,00,51,01,52,02,5200 300 400 500a) b) c) d)Оптическая плотность (D),ед.опт.пл.Длина волны (λ), нм0,00,10,20,30,4400 500 600 700Оптическая плотность (D),ед.опт.пл.Длина волны (λ), нмa) b)6,56,47,06,520162017валовые сборы, % посевные полощади, %9,89,512,412,020162017валовые сборы, % посевные полощади, %Республика Республика Республика Алтайский 0,00,51,01,52,02,5200 300 400 500a) b) c) d)Оптическая плотность (D),ед.опт.пл.Длина волны (λ), нм0,00,10,20,30,4400 500 600 700Оптическая плотность (D),ед.опт.пл.Длина волны (λ), нмa) b)6,56,46,77,06,5201620172018валовые сборы, % посевные полощади, %9,89,59,312,412,020162017валовые сборы, % посевные полощади, %Республика АлтайРеспублика ТываРеспублика ХакасияАлтайский крайКрасноярский край0,00,51,01,52,02,5200 300 400 500a) b) c) d)Оптическая плотность (D),ед.опт.пл.Длина волны (λ), нм0,00,10,20,30,4400 500 600 700Оптическая плотность (D),ед.опт.пл.Длина волны (λ), нмa) b)184Kozhemayko A V. et al. Food Processing: Techniques and Technology, 2021, vol. 51, no. 1, pp. 179–187Овощные выжимки являются вторичнымиресурсами, используемыми в технологии различныхпищевых продуктов. Известны способы примененияовощных выжимок при производстве хлеба, мучныхкондитерских изделий и соков [4, 22]. Для различныхтехнологических целей используют высушенныеовощные выжимки с различным содержанием влаги,а также порошки, полученные из высушенныхвыжимок.Для оценки возможных путей дальнейшегоиспользования овощных выжимок в качествесырьевого компонента следует определить ихпищевую ценность и провести расчет процентногосодержания макронутриентов в овощных выжимкахот норм физиологических потребностей. В таблице3 представлены результаты определения пищевойценности выжимок моркови сорта «Нантская»и свеклы сорта «Цилиндра» с массовой долейвлаги 10 %.Проведенные исследования показали, чтоосновная часть в овощных выжимках приходится напищевые волокна, количество которых составляетпочти половину от общего содержания нутриентов.Пищевые волокна выжимок представляют собойфункциональный пищевой ингредиент. Онислужат питательной средой для многих полезныхмикроорганизмов, наполняющих желудочно-кишечный тракт. Потребление пищевых волокон врекомендуемых количествах, согласно МР 2.3.1.2432-08, позволит предотвратить застойные процессы вкишечнике.Согласно нормам физиологических потребностейв основных пищевых веществах и энергии суточнаяпотребность в β-каротине для взрослого населениясоставляет 5 мг в сутки, суточная потребностьв флавоноидах – 250 мг в сутки, в том числекатехинов 100 мг в сутки (МР 2.3.1.2432-08).При этом для придания функциональных свойствпищевому продукту одна порция должна содержатьфункциональный пищевой ингредиент в количестве,составляющем не менее 15 % от суточнойфизиологической потребности.Таким образом, при проектировании составафункционального продукта (или натуральногофункционального продукта) необходимо в сово-купности рассматривать содержание биоактивноговещества в выжимках, рациональную дозу внесениявыжимок и порцию продукта для обеспечениятребований функциональности.Пищевая ценность овощных выжимокобусловлена повышенным содержанием пищевыхволокон. Следовательно, овощные выжимки можнорассматривать в качестве сырья для производствафункциональных продуктов питания. Содержаниебиологически активных веществ в овощныхвыжимках (флавоноидов, каротиноидов, β-цианинов)может способствовать усилению функциональнойнаправленности данного вторичного сырья прииспользовании в пищевых технологиях дляпроизводства продуктов питания повышеннойпищевой ценности.Таблица 3. Пищевая ценность овощных выжимок (с массовой долей влаги 10 %)Table 3. Nutritional value of vegetable pomace with a 10% mass moisture fractionНутриент, г Норма*, г/сут Выжимки моркови «Нантская» Выжимки свеклы «Цилиндра»количество % от нормы в 100 г количество % от нормы в 100 гБелки 60 6,9 ± 0,4 11,5 10,5 ± 0,4 17,5Жиры 60 2,3 ± 0,2 3,8 2,0 ± 0,2 3,3Углеводы 257 27,0 ± 1,5 10,5 27,0 ± 1,5 10,5Пищевые волокна 20 51,2 ± 2,7 256,0 48,0 ± 2,7 240,0* указаны нормы нутриентов для взрослого человека согласно МР 2.3.1.2432-08Таблица 2. Содержание веществ вторичного метаболизма растений в выжимках моркови и свеклы различных сортовTable 2. Secondary plant metabolism substances in pomace of carrots and beets of various varietiesСорта овощей Содержание каротиноидов,мг β-каротина на 100 г сухоймассыСодержание флавоноидов,мг катехинового эквивалентана 100 г сухой массыСодержание β-цианина,мг на 100 г сухой массыМорковь«Лосиноостровская» 13,56 ± 0,23 6,02 ± 0,37 –«Нантская» 15,32 ± 0,18 7,45 ± 0,56 –«Королева осени» 10,78 ± 0,25 6,50 ± 0,48 –Свекла«Цилиндра» – – 100,0 ± 8,5«Бордо» – – 35,0 ± 1,8185Кожемяко А. В. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2021. Т. 51. № 1 С. 179–187ВыводыИсследовано содержание флавоноидов икаротиноидов в выжимках моркови сортов«Лосиноосровская», «Нантская», «Королева осени»,а также содержание β-цианина в выжимках свеклысортов «Цилиндра», «Бордо». Определена пищеваяценность овощных выжимок с массовой долейвлаги 10 %. Основная часть нутриентов в овощныхвыжимках приходится на пищевые волокна. Этопозволяет рассматривать данное вторичное сырьекак натуральный функциональный ингредиент припроизводстве продукции повышенной пищевойценности.Результаты по исследованию биоактивныхвеществ в выжимках, полученных припромышленной переработке моркови и свеклы,позволят многоаспектно использовать биохи-мический потенциал растительного сырья иполучить функциональные пищевые продукты,расширив ассортимент продуктов здоровогопитания.Критерии авторстваА. В. Кожемяко – организация исследований,получение фактического материала, написаниерукописи. И. Ю. Сергеева – методология исследо-ваний, общая редакция рукописи. И. В. Долголюк –аналитический обзор литературы, статистическаяобработка результатов.Конфликт интересовАвторы заявляют об отсутствии конфликтаинтересов.ContributionA.V. Kozhemyako supervised the research,obtained experimental data, and wrote the manuscript.I.Yu. Sergeeva developed the research methodologyand proofread the manuscript. I.V. Dolgolyuk reviewedscientific publications and processed the results.Conflict of interestThe authors declare that there is no conflict of interestregarding the publication of this article.