Химический состав плодов и овощей

Глава 1. КЛАССИФИКАЦИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ
Все растительное сырье подразделяется на четыре группы: овощи, плоды, ягоды и
орехи.
По комплексу признаков (ботанических, хозяйственно-ценных, продуктивных)
выделяют две группы овощей; вегетативные, у которых объектом потребления и
хранения являются различные вегетативные органы — клубни, корни, корневища, стебли,
черешки, листья; генеративные — плоды и соцветия.
К вегетативной группе относятся:
 клубнеплоды — картофель, топинамбур (земляная груша), батат (сладкий
картофель);
 корнеплоды — морковь, свекла, редька, редис, репа, брюква, петрушка,
сельдерей, пастернак, условно к этой группе отнесен хрен, представляющий
собой корневище;
 капустные — капуста белокочанная, краснокочанная, цветная, брюссельская,
брокколи, кольраби, савойская;
 луковые — лук репчатый, чеснок;
 овощная зелень:
 шпинатные — шпинат, щавель, крапива, мангольд; салатные — салат
листовой, кочанный, цикорный; пряные — укроп, эстрагон, майоран,
базилик, чабер, кориандр (кинза);
 десертные — ревень, спаржа, артишоки.
К генеративной группе овощей относятся:
 тыквенные — огурцы, кабачки, патиссоны, тыквы, арбузы, дыни;
 томатные — томаты, баклажаны, перец горький и сладкий;
 бобовые — горох, фасоль, бобы, соя;
 зерновые — сахарная кукуруза.
Плоды — это семечковые, косточковые, субтропические, тропические, ягоды и
орехи. К ним относятся:
 семечковые — яблоки, груши, айва, рябина, боярышник, мушмула, ирга;
 косточковые — черешня, слива, алыча, терн, чернослив, абрикосы, персики,
кизил, вишня.
К субтропическим относятся цитрусовые (мандарины, лимоны, апельсины,
грейпфруты), гранаты, инжир, хурма, фейхоа, маслины, финики.
К тропическим — бананы, ананасы, манго.
Ягоды
Настоящие
ягоды
(сложные,
образованные
из
мелких
сросшихся
плодиков-костянок) — это виноград, смородина, крыжовник, клюква, брусника, черника,
голубика.
Ложные ягоды (состоящие из сочного разросшегося плодо-ложа) — малина,
ежевика, земляника, клубника, костяника, морошка.
Орехи
Настоящие (состоящие из твердой скорлупы) — фундук, лещина (лесной орех).
Костянковые (покрыты верхней мясистой оболочкой, высыхающей по мере
созревания плода)— грецкий, кедровый орех, миндаль, фисташки, каштан, арахис
(земляной орех).
1
1.2. Химический состав растительных пищевых продуктов
Несмотря на большое разнообразие, пищевые продукты имеют много общего как в
химическом составе, так и в процессах, происходящих во время хранения,
транспортирования и технологической обработки. Все эти процессы происходят под
влиянием одних и тех же факторов — влаги, температуры, света, воздуха, ферментов самих
продуктов и микроорганизмов, в результате чего пищевые продукты могут быстро менять
свой состав и свойства. Такие продукты относят к группе скоропортящихся. Многие
пищевые продукты потребляются в свежем виде, но они, как правило, не могут долго
храниться, да и производство продуктов локализовано. Чтобы предупредить их порчу и
увеличить сроки хранения, а также для равномерного распределения между различными
регионами продукты подвергают консервированию. Цель консервирования — превратить
нестойкое сырье в стойкие пищевые продукты.
В процессе консервирования создаются условия, препятствующие развитию
микроорганизмов и деятельности ферментов. При этом обеспечивается безвредность
продуктов, сохраняются их пищевая ценность и качество.
Вода
Вода является основным компонентом многих пищевых продуктов и оказывает
преобладающее влияние на многие показатели качества. Пищевые продукты сильно
различаются по содержанию воды. Так, в зерне и муке ее содержится 12-15%, в хлебе —
23-48, в плодах свежих— 75-90, в плодах сушеных— 12-25, в свежих овощах — 65-95%.
Продукты с высоким содержанием воды нестойки при хранении, так как в них
быстро развиваются микроорганизмы, ускоряются химические, биохимические и другие
процессы. Продукты с малым содержанием воды сохраняются лучше.
Свежие плоды и овощи при значительной потере воды увядают, сморщиваются,
отчего их качество резко снижается.
В продуктах растительного и животного происхождения имеются соединения с
резко выраженными коллоидными свойствами, способные при набухании воспринимать
огромное количество воды. Примером таких соединений могут служить белки. В коллоидном состоянии могут находиться некоторые жироподобные вещества, например лецитины,
а также высокомолекулярные углеводы (крахмал, пектиновые и другие вещества), которые
тоже могут связывать воду. Скорость набухания и максимум поглощения воды зависят от
многих причин – характера коллоидов, их индивидуальной гидрофильности,
концентрации, присутствия различных солей.
Различные виды связи воды пищевых продуктов обусловливают механизм удаления
этой воды при их сушке. Так, адсорбционно связанная вода, прежде чем будет удалена из
продукта, должна быть превращена в пар. Осмотически связанная вода большей частью
перемещается внутри материала в виде жидкости. Капиллярная влага перемещается при
сушке в материале в виде как пара, так и жидкости.
В начале 50-х годов XX в. появилось понятие «активность воды», которая выражает
отношение давления паров воды к давлению водяных паров чистой воды при одной и той
же температуре.
Активность воды характеризует состояние воды в пищевых продуктах и определяет
доступность ее для химических, физических и биологических реакций. Обычно чем больше
воды находится в связанных состояниях, тем меньше ее активность. Но даже связанная
вода при некоторых условиях может обладать известной активностью. Прочно связанная
вода не является растворителем для других соединений, не вступает в реакцию и не служит
катализатором.
Зола
Зольность является важным показателем для оценки качества многих пищевых
продуктов, в том числе плодов и овощей. В действующих стандартах приводятся
допустимые максимальные нормы содержания золы.
2
Обычно различают два понятия — «общая (сырая) зола» и «чистая зола». Под общей
золой подразумевают сумму минеральных элементов или их окислов, входящих в состав
пищевых продуктов, а также внесенных в продукт при его производстве или попавших
случайно в качестве примесей. Чистая зола — это сумма минеральных элементов или их
окислов без примесей.
Около 50% золы пищевых продуктов составляет окись кальция. В более или менее
значительных количествах находятся соединения фосфора, кальция, магния, натрия. Из-за
преобладания окислов щелочных металлов (калия и натрия) зола плодов и овощей имеет
щелочную реакцию. Под щелочностью золы понимают количество миллилитров 0,1 N
раствора кислоты, расходуемое на нейтрализацию 1 г золы. Щелочность золы фруктов и
плодов, используемых для получения соков, колеблется от 10 до 13. Концентрация минеральных веществ в растворе изменяет температуру его кипения и замерзания. Минеральные
вещества оказывают влияние на pH среды и протекание ферментативных процессов в
растительной клетке.
Белки
Потребность человека в белке удовлетворяется примерно на 60% за счет зерновых,
на 20% за счет картофеля, бобовых культур и на 20% за счет животного белка. Суточная
потребность человека в белках — 1,5 г на 1 кг массы.
Плоды и овощи бедны белками по сравнению с продуктами животного
происхождения. Так, например, содержание белка в картофеле, моркови, свекле составляет
1-2%, в бобовых (горох, фасоль) – 6-7, в сое – 18-24, в капусте белокочанной – 1,4, в пшенице — от 3 до 9%. Количество азотистых соединений в плодах и ягодах меньше, чем в
овощах, и в среднем составляет 0,2-1,5%.
Альбумины и глобулины являются белками растительных и животных клеток. Они
содержатся в зернах ржи, бобовых и масляничных культурах. В картофеле преобладает
туберин, который относится к глобулинам.
Глютелины и проламины являются растительными белками. В пшенице, кукурузе,
рисе преобладают глютелины. Они содержатся в картофеле, бобовых (горох, фасоль, соя) и
относятся к полноценным, так как содержат весь необходимый набор аминокислот. А вот,
например, в кукурузе нет лизина, в моркови нет триптофана, поэтому эти белки называют
неполноценными.
Наличие незаменимых аминокислот в продуктах не является гарантией их
поступления в организм человека, так как на сохранность аминокислот влияет режим
тепловой обработки продукта.
Как известно, плоды и овощи в технологических процессах подвергаются
определенному воздействию кислот, щелочей, тепла. Белки под таким воздействием
теряют свои первоначальные (нативные) свойства, что выражается в свертывании белка и
выпадении его в осадок. При этом изменяется пространственная структура белка и
теряются его биологические свойства. Это явление называется денатурацией.
Термическая денатурация имеет важное практическое значение при обработке
плодов и овощей, так как при этом разрушаются ферменты и продукты могут храниться
значительно дольше. Кислотная денатурация приводит к разрушению ионных и водородных связей, что ведет к разрыхлению структуры и изменению формы белка.
Независимо от вида воздействия на белок денатурация сопровождается нарушением
его нативной структуры, происходит развертывание полипептидных цепей молекулы белка
из состояния плотно упакованного клубка сначала до рыхлого состояния, а затем до образования отдельных нитей. Поэтому растворы белка образуют коллоидную систему, что
влияет на скорость прогревания этой системы, а также на ее проницаемость (например, при
варке варенья и т. д.).
Растворимость белков значительно зависит от температуры среды: одни белки
лучше растворяются при низких температурах, другие – при более высоких. Несмотря на
3
то, что плодовые соки содержат белки в незначительных количествах, однако и они образуют коллоидные системы, которые придают мутность соку.
Усвояемость разных белков неодинакова. Если усвояемость белков молока принять
за 100%, то усвояемость белков мяса составит 90, картофеля— 80, пшеницы— 50, белков
некоторых овощей — более 25%. Растительные белки усваиваются хуже, чем животные,
потому что в клетках растений они защищены клетчаткой и другими соединениями.
Углеводы
Углеводы – это органические вещества, в состав которых входят углерод, водород,
кислород.
Углеводы являются
наиболее
распространенными
органическими
соединениями, чаще встречаются в продуктах растительного происхождения. Углеводы
являются полигидроксиальдегидами или полигидроксикетонами, либо образуют эти
вещества в процессе гидролиза.
Различают три основных класса углеводов: моносахариды, олигосахариды и
полисахариды. К моносахаридам относятся соединения, имеющие в молекуле не менее
трех атомов углерода. В зависимости от количества атомов углерода их называют
триозами, тетрозами, пентозами, гексозами и гептозами.
Моносахариды и олигосахариды имеют сладкий вкус, поэтому их называют
сахарами.
Моносахариды – бесцветные, твердые, кристаллические вещества, которые легко
растворяются в воде, но нерастворимы в неполярных растворителях. Основу
моносахаридов составляет неразветвленная цепочка углеродных атомов, соединенных
между собой одинарными связями. Один из атомов углерода связан двойной связью с
атомом кислорода, образуя карбонильную группу. Ко всем остальным атомам углерода
присоединены гидроксильные группы. Если карбонильная группа расположена в конце
углеродной цепи, то моносахарид является альдегидом и носит название альдозы. Если
карбонильная группа находится в любом другом положении, то моносахарид является
кетоном и носит название кетозы.
Моносахариды в растворах существуют в виде замкнутых циклических структур.
Моносахариды легко восстанавливают такие окислители, как ферроцианид,
перекись водорода и др., поэтому их называют восстанавливающими (редуцирующими)
сахарами.
Пентозы. Содержатся в растительных продуктах в свободном виде, но чаще в форме
высокомолекулярных полисахаридов пентозанов.
Арабиноза входит в состав полисахарида арабана, который встречается в слизях,
пектиновых веществах, гемицеллюлозах. Арабан содержится в зерне пшеницы, свекле,
плодах и др. Арабиноза образуется при кислотном гидролизе из свекловичного жома,
получаемого при переработке сахарной свеклы.
Ксилоза (древесный сахар) содержится в виде ксилана в древесине, кукурузных
початках и других растительных материалах. Она получается при гидролизе слабыми
кислотами кукурузных початков, соломы или древесины. На растворах ксилозы хорошо
развиваются некоторые дрожжи.
Гексозы. Наибольшее значение имеют глюкоза, фруктоза, галактоза. Глюкоза и
галактоза являются альдозами, а фруктоза – кетозой. Все гексозы обладают
восстанавливающими свойствами.
Глюкоза (декстроза, виноградный сахар) широко распространена в природе. В
свободном состоянии встречается в растительных продуктах: листьях, плодах, овощах,
семенах растений и др. Остатки глюкозы входят также в состав многих молекул более
сложных соединений— сахарозы, крахмала, клетчатки, гликозидов, гликопротеидов и др.
Фруктоза (левулеза, плодовый сахар) распространена так же широко, как и глюкоза.
Около 30% фруктозы содержится в меде. Фруктоза входит в состав инулина, являющего
запасным полисахаридом цикория, топинамбура, чеснока и др. Фруктоза обладает высокими гигроскопическими свойствами, поэтому ее применяют там, где надо поддержать
4
продукт во влажном состоянии. От других сахаров отличается большей сладостью: слаще
глюкозы в 2,2 раза и сахарозы — в 1,5.
Галактоза в свободном виде в природе не встречается, она входит в состав
олигосахаридов — лактозы, рафинозы, а также высокомолекулярных полисахаридов—
агар-агара, различных гуми и слизей, гемицеллюлоз, пектиновых веществ.
Манноза содержится во фруктах.
Олигосахариды. К ним относят дисахариды и трисахариды.
Мальтоза (солодовый сахар) в свободном виде в природе не встречается, а
образуется в качестве промежуточного продукта при ферментативном или кислотном
гидролизе крахмала. Мальтоза интенсивно образуется из крахмала при прорастании зерна,
при этом и зерне накапливается фермент амилаза, под действием которого осахаривается
богатое крахмалом сырье (картофель, зерно). Зерно проращивают специально для
получения солода, применяемого при производстве пива, этилового спирта, браги, кваса и
других продуктов.
Мальтоза относится к восстанавливающим сахарам, поскольку она содержит одну
потенциально свободную карбонильную группу (так называемый полуацетальный
гидроксил), которая может быть окислена.
Сахароза (свекловичный или тростниковый сахар) — дисахарид, состоящий из
глюкозы и фруктозы. В отличие от мальтозы и лактозы у сахарозы нет свободной
карбонильной группы, поскольку обе свободные карбонильные группы (полуацетальный
гидроксил глюкозы и полуацетальный гидроксил фруктозы) связаны друг с другом,
поэтому сахароза не является восстанавливающим сахаром.
Сахарозу синтезируют многие растения, причем в некоторых она может
накапливаться в больших количествах. Так, в сахарной свекле сахарозы до 24%, в сахарном
тростнике — до 26, в бананах — до 13, в сливах — до 9, в дынях — до 8,5, в яблоках — до
5,5, в моркови — до 6,4%.
Сахароза в процессе технологической обработки может подвергаться кислотному и
ферментативному гидролизу с образованием равных количеств глюкозы и фруктозы.
Сахароза не сбраживается непосредственно дрожжами, но под действием ферментов
превращается в глюкозу и фруктозу, которые сбраживаются.
Сахароза обладает наибольшей сладостью по сравнению с другими дисахаридами и
глюкозой (табл. 1).
Таблица 1. Сладость некоторых Сахаров и сахарина
Относительная сладость
Относительная сладость
Сахароза 100
Глюкоза 70
Фруктоза 170
Мальтоза
Лактоза
Сахарин
30
16
40000
Трегалоза (грибной сахар) содержится в пекарских дрожжах, грибах, некоторых
водорослях. Она состоит из двух остатков глюкозы, связанных 1,1-гликозидной связью. В
этом случае обе молекулы теряют свои свободные полуацетальные гидроксилы, поэтому
трегалоза не является восстанавливающим сахаром. Трегалоза сбраживается
большинством дрожжей.
Целлобиоза – дисахарид, который образуется как промежуточный продукт при
гидролизе целлюлозы (клетчатки). Целлобиоза построена из остатков ß-глюкозы.
Трисахариды. Из трисахаридов в растительных продуктах встречается раффиноза.
Раффиноза (мелитриоза) находится во многих растениях: в сахарной свекле,
семенах хлопчатника, сои, гороха и др. При производстве свекловичного сахара раффиноза
переходит в побочный продукт, называемый мелассой. В процессе хранения свеклы содержание в ней раффинозы увеличивается.
5
При кислотном гидролизе раффинозы образуются глюкоза, фруктоза и галактоза.
Раффиноза не имеет потенциально свободной карбонильной группы, поэтому не относится
к восстанавливающим сахарам.
Под действием фермента сахаразы от раффинозы отщепляется фруктоза и
образуется мелибиоза.
Полисахариды – это высокомолекулярные соединения, представляющие собой
длинные цепи, образованные сотнями или тысячами моносахаридных единиц. Различают
гомо- и гетерополисахариды. Гомополисахариды представляют собой цепи моносахаридов
одного вида, соединенных между собой гликозидными связями (например, крахмал,
целлюлоза). Гетерополисахариды состоят из различных моносахаридов или имеют в своем
составе, кроме углеводов и их производных, другие вещества (азотистые основания,
органические кислоты и др.).
Полисахариды по их локализации в растительной клетке можно подразделить на
запасные – крахмал, инулин, гликоген и структурные (образующие опорные ткани) —
клетчатку (целлюлозу), гсмициллюлозы, слизи, гуми, пектиновые вещества.
Крахмал — главный резервный полисахарид растений, который находится в них в
виде крахмальных зерен, различающихся по свойствам и химическому составу как в одном
и том же, так и в разных растениях.
Крахмальное зерно — сложное биологическое образование, отдельные элементы
которого объединены между собой различными типами связей. Крахмальные зерна имеют
обычно овальную форму, диаметр их колеблется от 0,002 до 0,15 мм; наибольший размер
имеют зерна картофельного крахмала, наименьший – рисового.
Наиболее богаты крахмалом зерна злаковых. Так, содержание крахмала в пшенице
достигает 70%, во ржи — 65, в кукурузе — 75, к рисе — 80, в горохе — 60, в картофеле —
24%.
Крахмал неоднороден по составу углеводной части и представляет собой смесь двух
полимеров глюкозы: амилозы и амилопектина, которые различаются по строению,
физическим и химическим свойствам. Амилоза состоит из длинных, неразветвленных
цепей, содержащих 1000-1600 остатков глюкозы, соединенных друг с другом
а-1,4-гликозидными связями. Молекулярная масса таких цепей колеблется от нескольких
тысяч до 500 000. Амилопектин также имеет высокую молекулярную массу, но в отличие от
амилозы его цепи сильно разветвлены. В неразветвленных участках амилопектина остатки
глюкозы соединены друг с другом, связями а-1,4-, а в участках ветвления цепи —
а-1,6-гликозидными связями.
Благодаря а-1,4-связям молекулы амилозы и амилопектина приобретают форму
компактной спирали, в которой многие гидроксильные группы обращены наружу,
обусловливая гидрофильность крахмала и его способность к набуханию (крахмал может
поглощать влаги до 30% собственной массы).
Различия в строении молекул крахмальных полисахаридов сильно сказываются на
их свойствах. Низкомолекулярная, или так называемая легкая, амилоза способна
растворяться в холодной воде, а высокомолекулярная (до известного предела) — в горячей,
образуя малоконцентрированные растворы (менее 1%). В отличие от амилозы амилопектин
не растворяется в холодной воде, а в горячей образует структурированные дисперсные
(коллоидные) системы, свойства которых зависят от вида крахмала.
Крахмальные зерна на 96,1-97,6% состоят из крахмальных полисахаридов, содержат
до 0,7% минеральных веществ (главным образом фосфорную кислоту) и до 0,6% жирных
кислот, адсорбированных на углеводной части крахмала.
Инулин является запасным полисахаридом некоторых растений (топинамбура,
георгина, цикория, одуванчика, портулака, скорцонера, чеснока и других), содержится в
основном в клубнях и корнях. Так, в клубнях топинамбура (земляной груши) его 16-20%, в
клубнях георгина— 18, в корнях цикория— 15-17, в корнях одуванчика— 17%.
6
Инулин представляет собой полифруктозан, состоящий из 20-30 остатков фруктозы,
соединенных между собой ß-1,2-гликозидными связями с одной глюкозной единицей на
конце цепи; легко растворяется в теплой воде, образуя при этом коллоидные растворы. При
кислотном гидролизе или под действием фермента инулазы инулин расщепляется до
фруктозы.
Среди структурных полисахаридов наиболее важными с технологической точки
зрения, оказывающими большое влияние на прочность тканей плодов и овощей и их
размягчение при технологической обработке, являются целлюлоза, гемицеллюлозы и
пектиновые вещества.
Целлюлоза (клетчатка) – наиболее распространенный структурный полисахарид,
представляет собой прочное, волокнистое, нерастворимое в воде и других растворителях
вещество и является главнейшей структурной частью клеточных стенок растений.
Целлюлоза является линейным, неразветвленным гомополисахаридом, состоящим
из 10 000 и более остатков глюкозы, в этом отношении она сходна с амилозой. Но между
этими полисахаридами существует одно очень важное различие — в целлюлозе глюкоза
соединена не α-1,4-, а β-1,4-связями. Это, казалось бы, незначительное различие в строении
целлюлозы и амилозы приводит к весьма существенным различиям в их свойствах.
В пищеварительном тракте человека не вырабатываются ферменты, способные
гидролизовать целлюлозу, поэтому она практически не усваивается. Только микрофлора
толстого кишечника выделяет фермент целлюлазу, частично расщепляющую нежную
клетчатку картофеля, капусты, шпината, щавеля, салата и других продуктов до усвояемых
организмом соединений.
Гемицеллюлозы
(полуклетчатка)
объединяют
большую
группу
высокомолекулярных полисахаридов, нерастворимых в воде, но растворимых в слабых
растворах щелочей и легко гидролизующихся иод влиянием слабых кислот.
Из гемицеллюлоз наибольшее значение имеют ксилоглюканы. Это – цепочки
остатков глюкозы, у которых от шестого углеродного атома отходят боковые цепи,
главным образом из остатков ксилозы и частично галактозы и фруктозы.
Гемицеллюлозы сопутствуют клетчатке и находятся в семенах орехов, кожице
плодов и овощей, оболочках зерна и т.д.
Пектиновые вещества — это полимерные соединения углеводного типа, в отличие
крахмала, целлюлозы и других полисахаридов они построены из остатков галактуроновой
кислоты, являющейся продуктом окисления галактозы (гидроксильная -ОН группа у
шестого углеродного атома галактозы окислилась до карбоксильной группы -СООН).
Пектиновые вещества неоднородны и встречаются в виде растворимого пектина,
протопектина, пектиновой и пектовой кислот.
Пектиновые вещества играют очень важную роль в качестве регуляторов водного
обмена в растениях, обладая большой гидрофильностъю, способностью к набуханию и
ярко выраженными коллоидными свойствами своих растворов.
Растворимый пектин является сложным эфиром метилового спирта и пектиновой
кислоты. Молекулы пектиновой кислоты содержат мало метоксильных групп, а молекулы
пектовой кислоты не содержат их вовсе. От степени этерифицирования
(метоксилирования) сильно зависят такие свойства пектиновых веществ, как
растворимость, набухаемость, способность к желированию (гелеобразованию).
Чем выше степень этерификации, тем ниже растворимость пектиновых веществ, а
способность к застудневанию (гелеобразованию) – выше. Следовательно, наилучшей
способностью к желированию обладает растворимый пектин, представляющий собой
цепочки полигалактуроновых кислот различной степени полимеризации, частично
этерифицированный метиловым спиртом. Молекулярная масса пектина может достигать
200 000. Желирующие свойства пектина проявляются тем значительнее, чем больше в его
молекуле метоксильных групп.
7
Протопектин, как и растворимый пектин, содержит полигалактуроновые кислоты,
частично этерифицированные метиловым спиртом. Количество полигалактуроновых
кислот, входящих в молекулу протопектина, и его молекулярная масса в настоящее время
неизвестны, так как протопектин пока не удалось выделить из растительных тканей в
неизменном состоянии. При извлечении протопектина различными способами получают
продукты его распада, в частности полигалактуроновые кислоты различной степени полимеризации или галактуроновую кислоту.
Целлюлоза, гемицеллюлозы, пектины (протопектин) и лигнин (пищевые волокна)
являются компонентами исключительно растительной пищи. Они составляют структурную
основу клеточных стенок и оболочек плодов.
Липиды
Липидами называют природные органические вещества, нерастворимые в воде и
хорошо растворимые в органических растворителях – хлороформе, ацетоне, бензине,
спирте, толуоле и др. Липиды состоят из пяти основных элементов: углерода, водорода,
кислорода и в некоторых случаях фосфора и азота. Липиды делятся на структурные и
запасные. Структурные липиды входят в состав мембран, а запасные концентрируются в
клетках.
Значение имеют запасные липиды растений, которые локализуются в семенах
растений и затем выделяются в технологических процессах в виде растительных масел.
Молекулу жира в общем виде можно рассматривать следующим образом:
Следовательно, липиды можно рассматривать как эфиры жирных кислот
насыщенных и ненасыщенных и трехатомного спирта — глицерина. Данная смесь носит
название триглицеридов. Моно- и диглицериды встречаются только в составе
промежуточных продуктов обмена веществ.
Важнейшее биологическое свойство ненасыщенных жирных кислот – их влияние на
обмен холестерина. Холестерин выполняет в организме жизненно важные функции,
поэтому является физиологически необходимым веществом. Однако наряду с этим он
является и основным веществом, ответственным за развитие атеросклероза. В развитии
атеросклероза имеет значение не столько холестерин пищи, сколько те нарушения, которые
возникают в самом организме и влекут за собой изменения липидного и холестеринового
обмена.
При недостатке в пище полиненасыщенных жирных кислот холестерин в
значительной степени этерифицируется с насыщенными жирными кислотами.
Образующиеся эфиры имеют относительно высокие температуры плавления (75-80,5°С) и
меньшую растворимость в водной среде. Увеличение содержания в сыворотке крови
насыщенных эфиров ведет к общему увеличению холестерина и его отложению на стенках
сосудов с последующим развитием атеросклероза и тромбозов.
В растительных жирах преобладают ненасыщенные жирные кислоты, а в животных
— насыщенные.
8
Свойства триглицеридов в основном обусловлены свойствами жирных кислот. Так,
преобладание насыщенных или ненасыщенных жирных кислот оказывает существенное
влияние на температуру плавления жиров. Она повышается с увеличением числа и длины
насыщенных жирных кислот. Значит, чем больше в жире непредельных (ненасыщенных)
кислот и чем больше степень непредельности (число двойных связей), тем ниже
температура плавления жира, поэтому растительные масла остаются жидкими даже при
температурах, близких к 0° и ниже. Чем выше температура плавления жира, тем он труднее
усваивается.
Общее содержание жиров в плодах и овощах невелико и обычно составляет десятые
доли процента. Из продуктов растительного происхождения наиболее богаты жирами
семена растений подсолнуха, ядра грецких орехов.
Воска. Это группа жироподобных веществ, представляющая собой по химическому
строению сложные эфиры высших жирных кислот и высокомолекулярных одноатомных
спиртов. Все воска в обычных условиях твердые и растворяются, как и жиры, в органических растворителях.
Воска в растениях выполняют главным образом защитную функцию и покрывают
тонким слоем листья, стебли, плоды, предохраняя их от смачивания, проникновения
микроорганизмов и испарения влаги.
Органические кислоты
Практически во всех растительных продуктах содержатся кислоты или их кислые и
средние соли. В продукты переработки кислоты переходят из сырья, их часто добавляют в
процессе производства или они образуются при брожении. Кислоты придают продуктам
специфический вкус и способствуют их лучшему усвоению.
В растительных продуктах чаще всего встречаются органические кислоты —
яблочная, лимонная, винная, щавелевая, пировиноградная, молочная. Благодаря наличию
свободных кислот и кислых солей многие продукты и их водные вытяжки обладают кислой
реакцией.
При переработке и хранении растительных продуктов кислотность может
изменяться. Так, кислотность капусты, огурцов, яблок и некоторых других овощей и
плодов увеличивается в процесс квашения в результате новообразования кислот.
Кислотность имеет большое значение для оценки качества пищевых продуктов.
Повышенная кислотность может характеризовать их несвежесть недоброкачественность,
свидетельствующие о нарушениях технологического процесса. Поэтому в стандартах на
большинство продуктов консервного производства указывают нормы содержания кислот.
Лимонную, виннокаменную, яблочную, молочную и уксусную кислоты в
небольших количествах используют в консервировании плодов и овощей для улучшения
вкуса продукта. Уксусную, сорбиновую, молочную и бензойную кислоты добавляют к
некоторым продуктам в качестве консерванта.
Определяют общую (титруемую) кислотность путем титрования раствором щелочи.
Результаты титрования выражают в градусах кислотности или в процентах.
Под градусом кислотности понимают выраженное в миллиграммах количество 1
или 0,1 н раствора щелочи, необходимое для нейтрализации кислот или кислых солей в
100 г или 100 мл испытуемого продукта.
Кислотность также выражают в процентах по преобладающей продукте кислоте.
Поскольку в лимонах преобладает лимонная кислота, то их кислотность рассчитывают по
лимонной кислоте, кислотность винограда – по винной, яблок, груш, слив и томатов – по
яблочной, квашеной капусты – по молочной.
В пищевых продуктах наряду с нелетучими могут находиться летучие кислоты —
уксусная, муравьиная, масляная и др., которые перегоняются с парами воды. По количеству
летучих кислот можно судить о качестве таких продуктов, как плодово-ягодные и овощные
соки, пюре и др. Допускаемые стандартами нормы летучих кислот должны соответствовать
9
тем количествам, которые могут получиться в продукте из полноценного сырья и при
нормальном ходе технологического процесса.
Некоторые органические кислоты способны подавлять развитие микроорганизмов
за счет концентрации водородных ионов или за счет токсичности недиссоциированных
молекул или анионов. Если токсическое действие неорганических кислот связано главным
образом с концентрацией водородных ионов, то токсичность органических кислот не
пропорциональна степени их диссоциации и обусловлена в основном действием
недиссоциированных молекул или анионов.
Общее количество органических кислот недостаточно характеризует вкусовую
кислотность продуктов. Кислый вкус зависит главным образом от степени диссоциации
кислот, т. е. от активной кислотности, которая выражается в значениях pH среды (pH —
отрицательный логарифм количества ионов водорода, pH = log[H+]).
Растворы различных кислот одинаковой нормальности и, следовательно, с
одинаковой титруемой кислотностью могут иметь разную активную кислотность в
зависимости от степени диссоциации кислот.
Различные кислоты обладают неодинаковым вкусом. Лимонная и адипиновая
кислоты имеют чисто кислый, приятный, без привкуса, невяжущий вкус; винная — кислый,
вяжущий; молочная кислота — чисто кислый, невяжущий, но на вкус этой кислоты
оказывают влияние примеси и особенно содержание ангидридов; яблочная кислота имеет
вкус кислый, мягкий, с очень слабым посторонним привкусом; уксусная — резко кислый;
янтарная кислота отличается очень неприятным вкусом, вследствие чего она не
используется при производстве пищевых продуктов.
Кислый вкус продуктов несколько изменяется под влиянием сахаров, дубильных
веществ и поваренной соли. Сахара маскируют кислый вкус, и при достижении известного
предела их содержания наступает преобладание ощущения сладкого вкуса над кислым.
Дубильные вещества и поваренная соль усиливают кислый вкус.
Муравьиная кислота (Н-СООН) содержится в небольших количествах в малине,
черешне, обладает сильными антисептическим свойствами, поэтому в зарубежных странах
используется для кон сервирования фруктовых соков и пюре в количестве 0,15-0,25%
массы. В России муравьиную кислоту в консервировании не применяют, так как она
вызывает раздражение почечного эпителия.
Уксусная кислота СН3СООН широко используется в консервной промышленности.
Слабый раствор уксусной кислоты (уксус) используется для приготовления маринадов,
пресервов и других продуктов. Содержание уксусной кислоты в маринадах не должно
превышать 600-800 мг/кг. В повышенных количествах она раздражает слизистую оболочку
пищеварительного тракта.
Эта кислота образуется также при уксуснокислом брожении, вызываемом
уксуснокислыми бактериями, в небольших количествах она присутствует в продуктах
квашения.
Яблочная кислота СООН-СНОН-СН2-СООН известна в трех стереоизомерах.
D-яблочная кислота распространена в растениях, особенно в плодах; она отсутствует
только в цитрусовых и клюкве.
Винная кислота СООН-СНОН-СНОН-СООН встречается природе в четырех
стереоизомерах: правая, левая, виноградная мезовинная. В растениях находится
преимущественно
d-винная
кислота
в
виде
кислой
калиевой
соли
СООН-СНОН-СНОН-СОО называемой винным камнем. В основном винная кислота и ее
соли содержатся в винограде в количестве 0,3-1,7%.
Молочная кислота СН3-СНОН-СООН широко распространена в пищевых
продуктах. В малых количествах она благоприятен влияет на их качество и не раздражает
слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта. В квашеных плодах и овощах молочная
кислота накапливается в процессе брожения.
10
В квашеных, соленых и моченых продуктах во время молочнокислого брожения
молочная кислота может накапливаться в следующих количествах (%): в квашеной капусте
— 0,7-2,0, в соленых огурцах — 0,6-1,2.
Молочная кислота обладает, бактерицидным действием и в повышенных
концентрациях подавляет жизнедеятельность гнилостных бактерий.
Щавелевая кислота СООН-СООН встречается в щавеле, шпинате, ревене и других
растениях. В растительных продуктах щавелевая кислота находится обычно в виде средних
и кислых солей кальция и калия. Соли кальция щавелевой кислоты нерастворимы в воде и в
слабых растворах органических кислот.
Щавелевая кислота действует раздражающе и прижигающе на слизистую оболочку
даже в небольших концентрациях. В значительных количествах щавелевая кислота
ядовита, смертельная доза для человека — 5 г.
Янтарная кислота СООН-СН2-СН2СООН содержится во многих плодах и овощах,
особенно ее много в недозрелых крыжовнике, вишне, винограде, красной смородине, в
свекле и др. Небольшое количество янтарной кислоты образуется при спиртовом
брожении.
Лимонная кислота является трехосновной:
СН2СООН НООС-А-ОН
СН2СООН
Она очень распространена в растениях, особенно в плодах. В цитрусовых
содержится только лимонная кислота, например в лимонах ее до 8%. В лимонах в пересчете
на сухое вещество находится до 5% кальциевых солей лимонной кислоты.
По сравнению с другими кислотами лимонная отличается мягким, приятным
кислым вкусом, не оказывает раздражающего действия на слизистые оболочки, поэтому
широко применяется в консервной промышленности. Лимонную кислоту вырабатывают в
кристаллическом виде, она хорошо растворима в воде и спирте.
Адипиновая кислота СООН-(СН2)4-СООН не встречается в природе, а получается
синтетическим путем из фенолов. Эта кислота применяется в пищевой промышленности, в
том числе в консервной, вместо винной и лимонной. Она отличается приятным кислым
вкусом и совершенно безвредна для человека.
Бензойная кислота С6Н5СООН встречается в бруснике и клюкве и свободном и
связанном состоянии в виде гликозида вакциниина. В бруснике количество свободной
бензойной кислоты составляет 0,05-0,15%, а в клюкве – 0,01-0,4%. Бензойная кислота
обладает антисептическими свойствами, поэтому брусника и клюква хорошо сохраняются
в свежем виде. По мере хранения брусники и клюквы вакциниин частично гидролизуется,
образуется свободная бензойная кислота.
В небольших количествах бензойная кислота применяется для консервирования
фруктовых пюре, соков, фруктовых кондитерских изделий и других продуктов.
Содержание бензойной кислоты в мармеладе не должно превышать 0,7 г, а в
плодово-ягодных соках – 1 г на 1 кг массы продукта. Так как бензойная кислота раздражает
слизистую оболочку, вместо нее для консервирования используют ее натриевую соль. В
России бензойная кислота в качестве консерванта допущена временно.
Салициловая кислота НО-С6Н4-СООН встречается в незначительных количествах в
ягодах малины, земляники, в еще меньших количествах — в винограде, вишне, смородине
и др. Так, в 1 л сока малины содержание салициловой кислоты составляет 1,1 мг, а в 1 сока
земляники — 2,8 мг. Эта кислота представляет собой сильный консервант, но очень
раздражает слизистую оболочку, поэтому в России не применяется.
Сорбиновая (гексадиеновая) кислота СН3-СН=СН-СН=СН-СОО используется в
качестве консерванта при производстве пищевых продуктов. Эта кислота подавляет
жизнедеятельность плесеней, дрожжей. Наиболее ярко выражается антимикробное
действие сорбиновой кислоты при pH около 4,5. Ее применяют для консервирования соков,
плодово-ягодных пюре.
11
В России при консервировании допускается применение сорбиновой кислоты в
количестве 0,01-0,02%. Сорбиновая кислота малых количествах не изменяет вкусовые
свойства продуктов, не оказывает вредного действия на организм человека и быстро
усваивается.
В растениях, за исключением плодов рябины, сорбиновая кислота не встречается,
поэтому ее получают синтетическим путем.
Витамины
Витамины представляют собой специфические органически соединения, которые
уже в небольших количествах обладаю большой биологической активностью. Вследствие
незначительного содержания в пищевых продуктах они не представляют интерес как
энергоносители, но являются очень важными катализаторам биологических процессов,
выступая обязательным компонентом пищи, необходимым для сохранения здоровья.
Организм человека синтезирует только витамины А и D, остальные — могут быть
получены с пищей непосредственно или из провитаминов. Отсутствие витаминов в пище
вызывает авитаминозы, недостаток — гиповитаминозы.
Все витамины классифицируют на две большие группы по их растворимости в
жирах и воде. Однако такая классификация является несовершенной, так как производные
жирорастворимого витамина К хорошо растворяются в воде, а водорастворимые витамины
РР (никотиновая кислота) и ПАБ (парааминобензойная кислота) растворяются в жирах
лучше, чем в воде.
К жирорастворимым витаминам относят следующие: А (ретинол), D (кальциферол),
Е (токоферол), К (филлохинон).
К витаминам, растворимым в воде, относят: В1 (тиамин), В2 (рибофлавин), В6
(пиридоксин), РР (никотиновую кислоту), ПАБ (парааминобензойную кислоту), B12
(цианкобаламин), В9 (фолиеиую кислоту), Н (биотин), С (аскорбиновую кислоту), Р
(биофлавоноиды), В15 (пангамовую кислоту) и др.
Полиненасыщенные жирные кислоты (линолевую, линоленовую, арахидоновую),
называемые витамином или фактором F, а также оротовую и липоевую кислоты, холин и
витамин U относят к витаминоподобным веществам. Эти вещества не обладают всеми
свойствами, характерными для витаминов, каталитической активностью. Потребность в
них намного превышает нормы потребления витаминов. Так, суточная потребность в
ПНЖК составляет 8-10 г.
Жирорастворимые витамины
В организме человека и животных витамин А образуется из а-, ß- и -каротинов.
Наиболее распространен в природе ß-каротин, он составляет около 90% каротинов
моркови. Многие свойства витамина А и каротинов обусловлены наличием в молекуле
двойных связей. В отсутствие кислорода витамин А и каротин можно нагревать до
120-130°С, их состав и биологические свойства не изменяются. Но в присутствии воздуха и
при нагревании свыше 100°С витамин А разрушается в течение 4 ч. Быстрое разрушение
витамина А и каротина происходит также при сушке пищевых продуктов на воздухе.
Особенно усиливается разрушение витамина А и каротина под действием солнечных
лучей. Провитамин А содержится в моркови, листовой зелени, шпинате, томатах, зеленом
горошке, малине, сливах, смородине, абрикосах, черешне.
Витамин D (кальциферол) иногда называют витамином против рахита. Он
образуется при облучении его провитамина эргостерола ультрафиолетовыми лучами. В
плодах и овощах витамин D практически отсутствует. Небольшое количество его
содержится в грибах. Витамин D вырабатывается в примышленном, масштабе. Суточная
норма потребления витамина составляет 2,5 мкг.
Витамины группы Е (токоферолы) относятся к группе веществ, основой которых
является токол или токотриенол. Эти вещества обладают противоокислительным и
антисептическим действием. Их недостаток вызывает бесплодие, мышечную слабость и
другие болезненные явления. Витамины группы Е устойчивы к обычно применяемым
12
способам консервирования. Если их нанести в виде тонкого слоя на поверхность пищевых
продуктов, последние не будут подвержены воздействию воздуха. Под действием ультрафиолетовых лучей и окислителей витамины группы Е не разрушаются. Являясь
антиоксидантами, эти вещества защищают от окисления витамин А и незаменимые жирные
кислоты. Они выступают в роли антиоксидантов и при хранении жира. Основным
источником токоферолов являются семена злаков, растительное масло, жиры,
субпродукты. Токоферолы не содержатся в рыбьем жире.
Витамины группы К. К витаминам группы К относятся витамины К1 (филлохинон),
К2 (фарнохинон) и К3 (менадион). При недостатке этих веществ замедляется свертывание
крови, происходят подкожные и внутримышечные кровоизлияния. Эти вещества разрушаются под действием света, окислителей, щелочей, частично под действием
температуры.
Витамины этой группы содержатся главным образом в растительном материале
(вместе с хлорофиллом в шпинате, салате, капусте) и в продуктах животного
происхождения (печени, желтке, свином жире). Они синтезируются растениями и
микроорганизмами.
Водорастворимые витамины
Витамин В1 (тиамин, аневрин) регулирует превращение сахаров и содержание воды
в организме, влияет на усвоение жиров. В процессах консервирования и при приготовлении
пищи витамин B1 разрушается под действием ионов тяжелых металлов и
ультрафиолетовых лучей. В кислой среде тиамин довольно устойчив к нагреванию и
окислению, и щелочной при нагревании разрушается. При длительной варке в воде его
содержание уменьшается в овощах на 30-75%. При кратковременной варке (5-10 мин) и
тушении плодов и фруктов его потери почти в два раза меньше. Окислению тиамина
способствует витамин С. Необходимо стремиться к тому, чтобы при размораживании
витамин B1 не терялся с образующимся соком. Основными источниками тиамина являются
отруби, дрожжи, черный хлеб, желток яйца, субпродукты, икра, свиное масло, гречневая
крупа. Суточная потребность человека составляет 1,3-2,6 мг.
Витамин В2 (рибофлавин, лактофлавин) влияет на рост, катализирует
пищеварительные процессы, усвоение аминокислот. Его недостаток вызывает снижение
аппетита, остановку роста, заболевание глаз и другие расстройства. Рибофлавин более
устойчив, чем тиамин, не окисляется кислородом воздуха, почти не разрушается при
обычных способах консервирования и кулинарной обработки, за исключением варки в
щелочной среде; в кислой и нейтральной среде устойчив; разрушается под действием
ультрафиолетовых лучей. Основными источниками витамина В2 являются дрожжи,
молоко, печень, сердце, мясо, рыба. Он также содержится в салате, шпинате и горошке.
Суточная потребность человека — 1,5-3 мг.
Витамин РР (никотиновая кислота) предохраняет человека от заболеваний
пеллагрой. По химической природе витамин РР является никотиновой кислотой или ее
производным — амидом никотиновой кислоты. В чистом виде витамин РР представляет
собой белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде и спирте, устойчивое к
нагреванию, почти не разрушающееся при замораживании и длительном хранении
пищевых продуктов. Он входит в состав ферментов, которые играют важную роль в
процессах углеводного, жирового и белкового обмена. Никотиновая кислота повышает
тонус нервной системы, усиливает сопротивляемость организма различным инфекциям,
расширяет капилляры, улучшая кровообращение.
Никотиновая кислота и ее амид широко распространены в растительных и
животных продуктах. Источниками витамина РР для человека служат хлеб, печень, почки
животных, а также картофель и другие продукты.
Организм человека способен синтезировать витамин РР из аминокислоты
триптофана, поэтому чем больше триптофана содержится в пище, тем меньше потребность
человека в витамине РР поступающем в организм извне.
13
Витамин РР содержится в картофеле в количестве 0,9 мг%, капусте — 0,4, в томатах
— 0,53, в моркови — 1,0, в яблоках — 0,3, в винограде— 0,3, в клюкве— 0,15, в грибах
белых сушеных—440 мг%. Суточная потребность в витамине РР составляет от 15 до 25 мг.
В растениях было обнаружено много веществ, обладающих витаминной
активностью и сопутствующих витамину С. К таким веществам относят рутин, кверцетин,
геспередин, катехины, антоцианы и др. Все они объединены в большую группу
соединений, называемых флавоноидами.
Содержание Р-витаминных веществ в растительных продуктах составляет: в
черноплодной рябине — 2000 мг%, в черной смородине, в шиповнике — 680, в апельсинах
и лимонах — 500, в клюкве — 240-330, в винограде — 290-430, в яблоках — 10-70, в свекле— 37-75, в капусте— 10-69, в моркови— 50-100, в картофеле — 15-35 мг%.
Р-витаминные вещества довольно устойчивы в процессе переработки плодов и
овощей и при хранении их в свежем и переработанном виде.
Суточная потребность человека в витамине Р ориентировочно составляет 25-50 мг.
Витамин В6 (пиридоксин) играет большую роль в процессах обмена веществ,
особенно в азотистом обмене и в деятельности нервной системы. При В6-авитаминозе
наблюдаются тяжелые поражения кожи у человека.
Содержание пиридоксина в овощах составляет: в горохе — 0,3 мг%, в картофеле —
0,2, в моркови, свекле — 0,1, в капусте — 0,15 мг%. Он хорошо сохраняется в продукте при
нагревании. Суточная потребность в витамине В6 составляет 1,8-3 мг.
Витамин В12 (цианкобаламин, или антианемический) в тканях растений не
образуется. Недостаток этого витамина в пище приводит к развитию тяжелой формы
анемии. В организме человека цианокобаламин синтезируется микрофлорой кишечника,
откуда поступает в органы. Хорошо растворяется в воде, устойчив при нагревании.
Витамин B15 (пангамовая кислота) был выделен из абрикосов, содержится также в
рисовых отрубях, пивных дрожжах, печени животных. Само название кислоты («пан» —
всюду, «гами» — семья) говорит о его широком распространении в природе и пищевых
продуктах.
Важнейшими свойствами витамина B15 являются активирование кислородного
обмена в клетках тканей, детоксирующее действие и улучшение жирового обмена.
Суточная потребность в витамине В15 составляет около 2 мг.
Витамин В3 (пантотеновая кислота) входит в состав кофермента, участвующего в
обмене кислот трикарбонового цикла. Пантотеновая кислота хорошо растворяется в воде, в
горячих кислых и щелочных растворах, устойчива к действию света и кислорода воздуха.
Она широко распространена в пищевых продуктах, особенно печени и яйцах. В картофеле
ее 0,6 мг%, в овощах — 0,3, в зеленом горошке — 0,7 мг%. Суточная потребность в
витамине В3 составляет 5-10 мг. Он синтезируется также кишечно микрофлорой.
Парааминобензойная кислота (ПАБ) в качестве компонента входит в состав
фолиевой кислоты, встречается в природе в свободном и ацетилированном виде или в
соединении с пептидами. Содержится в основном в мясе и печени животных, в
растительных продуктах — в меньших количествах: в шпинате — 60 мг%, в картофеле —
36, в моркови — 22 мг%.
Потребность человека в ПАБ не установлена.
Фолиевая кислота (фолацин, витамин В9) оказывает влияние при лечении
некоторых злокачественных анемий у человека, с держится в листьях растений.
Основными источниками фолиевой кислоты являются листовые овощи. Так, в петрушке ее
содержание составляет 117 мг%, в шпинате — 53, в томатах — 11, в луке репчатом — 5, в
лимонах — 3 мг%.
Фолиевая кислота активно синтезируется микрофлорой кишечника, и это
затрудняет определение ее суточной потребности. Ориентировочно она составляет
0,2-0,4 мг.
14
Витамин Н (биотин) участвует в жировом обмене, при его недостатке происходит
поражение кожи и выпадают волосы. Биотин хорошо растворим в воде, труднее — в
спиртах и эфире, устойчив действию молекулярного кислорода, но разрушается под
действие кислот и щелочей.
В небольших количествах биотин встречается во многих продуктах, особенно много
его в печени, в овощах — в среднем 2 мкг на 100 г, а в цветной капусте — 17 мкг на 100 г.
Суточная потребность в витамине Н — 0,15-0,30 мг.
Витамин С (аскорбиновая кислота) играет очень важную роль организме человека.
Он обладает бактерицидным действием обезвреживает некоторые токсические продукты,
образующиеся при расщеплении белков, является важным регулятором протекающих в
организме окислительных процессов, участвует в обмен веществ, ускоряет заживление ран,
улучшает функциональное с стояние ряда эндокринных желез. Витамин С принимает на
себя воздействие свободных радикалов, образующихся при переваривании пищи, сначала
отдавая электроны, а затем обратимо окисляясь. Кроме того, витамин С предотвращает
превращение нитратов, содержащихся в пище, в нитрозамины — сильные канцерогены.
Недостаток витамина С в пище приводит к понижению сопротивляемости организма
различным заболеваниям, к утомляемости, нервным расстройствам и другим заболеваниям.
Аскорбиновая кислота существует в двух формах — собственно аскорбиновая
кислота и образующаяся из нее при окислении дегидроаскорбиновая кислота.
Обе формы аскорбиновой кислоты обладают С-витаминной активностью, но
дегидроаскорбиновая кислота очень неустойчива и при действии восстановителей легко
превращается в L-аскорбиновую кислоту. Она также легко переходит в соединения, не
обладающие свойствами витамина С. В плодах и овощах дегидроаскорбиновой кислоты
содержится намного меньше, чем L-аскорбиновой.
Содержание витамина С в продуктах значительно снижается при замачивании,
мойке, бланшировании и варке. В присутствии кислорода воздуха и под действием сильных
окислителей витамин С окисляется и превращается вначале в дегидроаскорбиновую
кислоту, которая еще достаточно эффективна, а затем в продукты, не обладающие
эффективным действием.
Некоторые металлы (медь, железо) действуют на витамин С как катализаторы,
ускоряя процесс его разложения. Переработка продуктов в емкостях или аппаратах из этих
металлов часто приводит к практически полному разрушению витамина С. Аскорбиновая
кислота разрушается при нагревании; в кислой и слабощелочной средах уже при
температуре 60-70°С, а в щелочной среде при комнатной температуре
дегидроаскорбиновая кислота за 10-20 мин разлагается на 80-90%. Некоторые белки,
флавоны и дубильные Вещества предохраняют витамин С от разрушения, сахара и органические кислоты— от окисления. Витамин С разрушается также при пассировании и резке
овощей и фруктов, если предварительно не были инактивированы ферменты.
В растениях существует особый фермент аскорбинатоксидаз, который способствует
превращению аскорбиновой кислоты в дегидроаскорбиновую. Плоды и овощи,
обладающие высокой активностью окислительного фермента аскорбинатоксидазы,
содержат мало аскорбиновой кислоты. Так, плоды шиповника, ягоды черно смородины,
плоды стручкового перца не имеют аскорбинатоксидазы и отличаются высоким
содержанием аскорбиновой кислоты; в огурцах, тыкве, кабачках, винограде и других
плодах и овощах аскорбинатоксидаза обладает высокой активностью, поэтому они
содержат относительно мало аскорбиновой кислоты.
Для снижения потерь витамина С при консервировании продуктов необходимо
инактивировать ферменты непродолжительно варкой, удалить воздух и по возможности
прекратить контакт продукта с ним, перерабатывать его в емкостях из некорродирующего
материала (алюминия, нержавеющей стали, стекла, пластмассы). Варку продуктов лучше
проводить при повышенной температуре течение непродолжительного времени, так как с
увеличением времени обработки увеличивается количество разрушаемого витамина
15
Содержание витамина С уменьшается и при засоле. При хранении пищевых
продуктов, в первую очередь плодов и овощей, с держание витамина С также снижается, и
тем быстрее, чем выше температура. Так, потери витамина С при хранении овощей в
течение 6 суток составили: при 4°С— 21%, при 13°— 36% и пр 20°С — 41%. Потери
витамина С при хранении овощей в тени бы ли в 2 раза меньше, чем при хранении на
солнце. После 48 ч хранения шпината при 15-20°С потери витамина С составили 40%, при
2°С — лишь 10%. Потери витамина С при хранении зеленого горошка при температуре
15-20°С равнялись 28-47%, при 2°С лишь 17%.
Яблоки теряют примерно 25% витамина С при хранении при температуре 1-4°С в
течение 6 мес.
Одним из способов консервирования, обеспечивающим наименьшие потери
витамина С, является замораживание. При этом способе потери витамина С тем меньше,
чем быстрее сырье охлаждено, чем меньше времени прошло с момента уборки урожая до
замораживания, чем выше скорость и ниже температура замораживания.
Основным источником витамина С являются плоды и овощи, в частности шиповник,
лимоны, черная смородина, земляника (клубника), апельсины, зеленый перец, картофель и
зелень. Следует отметить, что около 50% витамина С население России получает от
употребления томатопродуктов.
Витаминоподобные вещества
Витамин U (S-метилметионин) обладает противовоспалительным действием,
нормализует секреторную функцию пищеварительных желез и способствует заживлению
язв желудка и двенадцатиперстной кишки. Он содержится в овощах, особенно в соке
свежей капусты. При повышенной температуре в нейтральной и щелочной средах
подвержен разрушению. В хранившихся в замороженном виде овощах его содержание
после размораживания составило 93-100%.
Витамин (фактор) F представляет собой ненасыщенные жирные кислоты, к
которым относятся линоленовая, линолевая и арахидиновая, содержащиеся в основном в
растительном масле. Имеются указания на то, что линолевая и линоленовая кислоты
повышают эффективность действия витамина С. Авитаминоз, вызываемый недостатком
этих витаминов, у людей не наблюдается.
Липоевая кислота (витамин N) играет важную роль в регулировании углеводного и
липидного обмена, оказывает благоприятное действие при детоксикации отравления
солями тяжелых металлов. Широко распространена в природе и содержится в большинстве
пищевых продуктов, особенно много в субпродуктах. Из овощей больше всего ее
содержится в капусте – 115 мкг на 100 г продукта. Суточная потребность составляет 0,5 мг.
Пигменты
Хлорофилл — пигмент, придающий зеленую окраску листовой зелени, шпинату,
щавелю, горошку, спаржевой фасоли и другим овощам, а также некоторым плодам.
В растительных продуктах различают два сходных по строению зеленых пигмента –
хлорофилл а и хлорофилл b. По химическому строению хлорофиллы представляют собой
сложные эфиры дикарбоновой органической кислоты — хлорофиллина и двух спиртов —
метилового и непредельного спирта фитола. Хлорофилл b отличается тем, что содержит на
два атома водорода меньше и на один атом кислорода больше.
Хлорофилл в живой растительной клетке находится в хлоропласте в комплексе с
белками и липидами, а также каротиноидами, выстилая внутреннюю поверхность
мембраны хлоропласта. Хлорофиллы хорошо растворимы в органических растворителях и
нерастворимы в воде. При замещении атома магния в молекуле хлорофилла ионами
водорода органических кислот образуется феофитин, имеющий оливково-бурую окраску.
Антоцианы — красящие вещества многих плодов и ягод, окрашивающие их в
различные оттенки от розового до фиолетового, относятся к флавоноидам, являющимся
наиболее распространенной группой фенольных соединений.
16
Антоцианы содержатся в растениях в виде моно- и дигликозидов. Известно шесть
агликонов (несахарных компонентов) антоцианов, называемых антоцианидинами, которые
являются окси-производными полифенольного соединения флавана: пеларгонидин,
цианидин, пеонидин, дельфинидин, петунидин, мальвидин. При образовании антоциана
остаток сахара (глюкоза, галактоза, арабиноза, рамноза) присоединяется к антоцианидину.
Цвет антоцианов зависит от строения антоцианидина, от металлов, образующих с
ними в растениях комплексы (с Fe — синяя, c Mg — фиолетовая), от pH среды (в кислой —
малиново-красная, в нейтральной — голубовато-синяя, в щелочной — зеленая).
В некоторых плодах и ягодах антоцианы содержатся только в кожице (слива,
некоторые сорта винограда), в других — в кожице и мякоти (смородина, малина, черника,
вишня). Антоцианы легко полимеризуются с образованием бурого цвета, особенно это над
учитывать при производстве плодово-ягодных соков.
Каротиноиды — жирорастворимые пигменты желтого, оранжевого, красного цвета,
которые присутствуют в хлоропластах всех растений. Они входят также в состав
хромопластов в незеленых частях растений (например в корнеплодах моркови), в листовой
зелени каротиноиды обычно незаметны из-за присутствие хлорофилла.
К каротиноидам относятся три группы соединений: оранжевые или красные
пигменты — каротины, желтые (ксантофилл), представляющие собой оксипроизводные
каротинов, каротиноидные кислоты — продукты окисления каротиноидов, с укороченной
цепочкой и карбоксильными группами.
При обжаривании продуктов, содержащих каротиноиды, жир приобретает красивый
золотистый оттенок, что благоприятно сказывается на органолептических показателях
продукции.
Наиболее распространенными каротиноидами являются ß-каротин (особенно много
его в моркови, хурме, он придает им оранжевую окраску) и ксантофилл — желтый пигмент,
обусловливающий цвет кукурузы, желтого болгарского перца, желтых помидоров, манго,
тыквы и некоторых других овощей и плодов. Красный цвет томатам придает изомер
каротина — ликопин. Окраска абрикосов обусловлена как ликопином, так и каротином.
В свекле обнаружены два пигмента — красный (пурпурный) и желтый, относящиеся
к бетанинам. Красный пигмент принадлежит к группе бетацианинов — гликозидов, в
качестве агликонов в которых выступают бетанидин, изобетанидин и пробетанидин.
Желтые пигменты свеклы — бетаксантины. Обнаружены две формы желтого
пигмента — вульгоксантин-1 и вульгоксантин-2.
Красный пигмент свеклы неустойчив и разрушается при действии температуры в
отличие от желтого, не изменяющегося при термической обработке.
Бетацианины очень чувствительны к реакции среды, кислая среда замедляет их
разрушение и придает свекле более яркую окраску.
Фенольные соединения
Фенольные соединения содержатся в продуктах растительного происхождения. К
ним относят вещества, имеющие в своей молекуле бензольное кольцо и одну, две и более
гидроксильных групп. Простейшим представителем фенольных соединений является
фенол. Соединения, которые содержат более одной гидроксильной группы, называют
полифенолами. Большинство фенольных соединений растворимы в органических
растворителях, в воде растворимы лишь простейшие фенолы. Встречаются фенольные
соединения в растениях в виде мономеров, мономерных олигомеров и полимеров.
Фенольные соединения в зависимости от строения классифицируют на три группы.
Первая группа соединений состоит из ароматического кольца и одноуглеродной
боковой цепи. К ним относят оксибензойные кислоты (ванилиновую, галловую, сиреневую,
протокатеховую и др.), а также соответствующие альдегиды и спирты. Из них наиболее
известен ванилин — альдегид ванильной кислоты, который содержится в виде гликозида в
плодах ванили.
17
Вторая группа соединений подразделяется на оксикоричные кислоты и кумарины.
Наиболее распространенными оксикоричными кислотами являются кофейная, феруловая,
n-оксикоричная и др. В растениях часто содержатся сложные эфиры оксикоричных кислот
и гидроароматических кислот (хинной и шикимовой). Представителем такого рода
соединений является хлорогеновая кислота (много ее в картофеле). Окисление
хлорогеновой кислоты кислородом воздуха под действием фермента полифенолоксидазы
приводит к образованию темноокрашенных соединений, обусловливающих потемнение
очищенного картофеля.
Кумарины являются производными о-оксикоричной кислоты (кумариновой
кислоты).
Наиболее распространенной группой фенольных соединений являются
флавоноиды, так как большинство из них производные флавана.
В зависимости от строения и степени окисления флавоноиды подразделяют на
шесть подгрупп: катехины, лейкоантоцианы, флаваноны, антоцианы, флавоны, флавонолы.
Наиболее восстановленной группой соединений являются катехины, наиболее окисленной
— флавонолы. Катехины, лейкоантоцианы и флавононы — бесцветные соединения,
содержатся в плодах и овощах с белой окраской, флавоны и флавонолы окрашены в желтый
цвет, антоцианы — в красный, синий, фиолетовый.
Катехины легко окисляются и склонны к полимеризации. Содержатся в грушах,
айве, хурме, яблоках, а также в ягодах — винограде, смородине, крыжовнике.
Лейкоантоцианы — неустойчивые соединения, при нагревании переходят в
окрашенные антоцианидины, широко распространены в растительном сырье.
Антоцианидины легко окисляются кислородом воздуха в присутствии ферментов и
полимеризуются с образованием темноокрашенных веществ — флобафенов.
Флавонолы часто встречаются в цитрусовых плодах в виде гликозидов. В кожуре
грейпфрута содержится гликозид нарингин, имеющий горький вкус, в кожуре апельсина и
мандарина — гесперидин.
Антоцианы подробно были рассмотрены при характеристике пигментов плодов и
овощей.
Флавоны обычно встречаются в виде гликозидов. Наиболее часто встречается
агликон апигенин, который содержится в пет рушке, апельсинах, винограде.
Флавонолы встречаются в виде гликозидов трех агликонов — кемпферола,
кверцетина и мирицетина. В винограде, яблоках содержится гликозид квериетина —
кверцитрин.
Полимерные фенольные соединения представлены в растениях дубильными
веществами, лигнином.
Дубильные вещества подразделяют на конденсированные и гидролизуемые.
Гидролизуемые дубильные вещества являются полиэфирами фенолкарбоновых кислот и
сахаров, при нагревании с кислотами расщепляются на простые фрагменты. К ним относят
галлотанины и эллаговые дубильные вещества. Конденсированные дубильные вещества
являются полимерными производными катехинов и антоцианов и содержатся в коре
деревьев.
Дубильные вещества растворимы в воде, обладают вяжущим терпким вкусом и
содержатся во всех растениях. Они обнаружены и яблоках, грушах, смородине, айве, терне
и других плодах. При взаимодействии с ионами железа и других металлов дубильные
вещества образуют комплексные соединения, окрашенные в сине-черный или
зелено-черный цвет. Из растворов эти вещества осаждают белки. При окислении
дубильные вещества разлагаются. При замораживании содержание дубильных веществ
уменьшается. Механическое разрушение тканей при замораживании способствует
ускорению окислительных ферментативных реакций в процессе размораживания, особенно
в уже размороженных тканях. Разрушение дубильных веществ вследствие окислительных
реакций сопровождается реакциями потемнения продукта. Это можно предотвратить путем
18
инактивации окислительных ферментов при повышенной температуре. Поскольку с
белками и пектинами дубильные вещества образуют осадок, их используют при осветлении
соков. В неосветленных соках они вызывают появление мути. С металлами дубильные
вещества образуют окрашенные соединения, с солями олова — розовую окраску.
Лигнин — трехмерный полимер фенольной природы, содержится в опорной ткани
растений.
Многие фенольные соединения являются природными антиоксидантами и
используются в пищевой промышленности для стабилизации жиров. Фенольные
соединения связывают ионы тяжелых металлов, лишая их каталитического действия, а
также являются акцепторами свободных радикалов, образующихся при автоокислении
жиров.
Многие фенольные соединения обладают Р-витаминной активностью, увеличивают
эластичность кровеносных сосудов. Наибольшей активностью обладают катехины.
Антоцианы и флавонолы также обладают сильным Р-витаминным действием, кроме того
оказывают значительный бактерицидный эффект.
Большинство фенольных соединений легко окисляется под действием
полифенолоксидаз с образованием темноокрашенных веществ. Поэтому для
предотвращения потемнения плодов и овоще при переработке, особенно при сушке, их
бланшируют, обрабатывают диоксидом серы или выдерживают в сернистой кислоте. Все
эти мероприятия инактивируют ферменты, окисляющие фенольные соединения.
Полифенольные соединения содержатся в плодах: в хурме 0,02-2,35%, в рябине —
0,4-0,75, в черной смородине — 0,03-0,42, в яблоках — 0,03-0,3, в грушах — 0,02-0,2%. При
созревании плодов происходит снижение в них общего содержания пoлифeнoлoв в первую
очередь свободных полифенолов.
Ароматизирующие вещества
Ароматизирующие вещества представляют собой эфиры низших жирных кислот
(эфирные масла), чувствительные к действию повышенных температур, они являются
летучими веществами, обладают сильным ароматом. К ним относятся кетоны, альдегиды,
спирты и сложные эфиры. Очень богаты ароматическими веществами пряные овощи:
петрушка, сельдерей, укроп, базилик, майоран. Содержание жирных масел у
вышеназванных овощей не более 1%. Обилием эфирных масел отличаются цитрусовые
плоды. Так, в кожице мандаринов содержится от 1,8 до 2,5% эфирного масла, в чесноке
содержание ароматических веществ составляет около 0,01%, в луке — 0,05%. Из
большинства плодов и овощей содержание эфирных масел не превышает 0,001%, но и в
таких дозах они оказывают существенное влияние на вкусовые качества сырья.
Благодаря своим ароматическим свойствам эфирные масла придают сырью
определенный вкус, а также способствуют выделению в организме пищеварительных
соков, в связи с чем повышается усвояемость пищевых продуктов. В сырье может
содержаться до 100 ароматизирующих веществ, но лишь некоторые играют основную роль.
В воде большинство эфирных масел нерастворимы. Для того чтобы эфирные масла
сохранились в готовых блюдах, необходимо строго соблюдать технологический режим, в
первую очередь температурный, а также условия хранения пищевых продуктов!
Ароматические вещества могут не содержаться в плодах и овощах, но они накапливаются в
процессе технологической обработки продукта.
Фитонциды
Фитонциды — это растительные антибиотики, убивающие микроорганизмы.
Высокоактивные фитонциды содержатся в луке и чесноке. Они имеются также в моркови,
свекле, томатах, капусте, картофеле, цитрусовых плодах, рябине, черной смородине и
других фруктах и овощах. Попадая в организм человека с пищей, фитонциды убивают
вредные микробы в желудочно-кишечном тракте. По своей химической природе они очень
разнообразны. Фитонцидные свойства картофеля объясняются действием соланина. В картофеле соланин находится главным образом в кожице и прилегающих к ней поверхностях.
19
Поэтому большая часть соланина удаляется при очистке. При прорастании клубней
содержание соланина повышается и картофель приобретает горький привкус.
Фитонцид чеснока— аллицин. Бактериальное свойство аллицина сказывается уже в
концентрации 1:250000. Бактерицидной активностью обладает аллиловое (горчичное)
масло.
При хранении продуктов количество и активность фитонцидов снижаются.
Фитонциды используют при хранении пищевых продуктов.
Газы
В свежем сырье содержатся кислород, азот и диоксид углерода (СО2), которые
образуются в результате биохимических процессов. При процессах микробиологического
разложения образуются такие соединения, как аммиак, сероводород и другие
дурнопахнущие газы. Так как такие явления нежелательны, то в процессе консервирования
их необходимо устранить, что достигается различными средствами, о которых будет
сказано позже.
Ферменты
Ферменты — это специфические, главным образом высокомолекулярные, белковые
катализаторы биохимических реакций, которые протекают в живом организме. Ферменты
сосредоточены в определенных участках тканей или находятся в плазме.
Свойства ферментов в значительной степени обусловлены составом белкового
носителя (апофермента) и эффективной небелковой составляющей (коферментом). Роль
кофермента может играть металл или органическое соединение, например витамин.
Фермент проявляет строго специфическое действие.
Название ферментов чаще всего происходит от названия субстрата, на который они
действуют. Например, фермент, расщепляющий крахмал, называется амилазой. В
технологии консервирования наибольшее значение имеют ферменты, катализирующие
окислительные и гидролитические процессы в растительных и животных тканях
Оксидоредуктазы катализируют все окислительно-восстановительные процессы.
Окислительно-восстановительные процессы играют важную роль как при созревании, так и
при хранении растительного материала и могут вызвать ряд нежелательных изменений —
окраски, вкуса, запаха, пищевой ценности.
Фенолоксидазы и полифенолоксидазы содержат в качестве кофермента ионы меди и
способствует окислению фенольных соединений с одной или несколькими фенольными
группами молекулярным кислородом. Окисленные ткани имеют темную окраску,
неприятный запах и вкус. Эти реакции можно наблюдать не только у яблок, груш, но и у
картофеля, свеклы и некоторых грибов.
L-аскорбаза также в своей молекуле в качестве кофермента содержит ионы меди.
Этот фермент окисляет L-аскорбиновую кислоту в растительных тканях. В плодах,
содержащих L-аскорбазу, потери витамина С больше. В шиповнике и черной смородине, не
содержащих L-аскорбазу, витамин С более устойчив.
Липооксидазы катализируют окисление жиров (не подвергнутыx тепловой
обработке), в результате они приобретают желтую окраску. Оптимальное значение pH при
действии липооксидаз 4-5. Соление овощей в некоторых случаях повышает активность их
ферментов. Пероксиды, образующиеся под действием липооксидаз, могут обесцвечивать
каротин или вызывать нежелательный привкус при хранении небланшированных
замороженных овощей.
Пероксидазы, содержащиеся в овощах, относятся к довольно распространенным
ферментам. Они относительно устойчивы к нагреванию (бланшированию). Их
коферментом является гематин, связанный с трехвалентным железом. Окисление
происходит при помощи атомарного кислорода, отщепляемого непосредственно из
пероксида водорода или промежуточных перекисных соединений. Содержание
пероксидазы в сырье изменяется в процессе роста и созревания материала.
20
Каталаза также содержит в качестве кофермента гематин. При ее действии из двух
молекул водорода образуются две молекулы воды и молекулярный кислород. Последний в
пищевых продуктах является менее активным, чем атомарный, поэтому в пищевых
продуктах реакции, катализируемые каталазой, оказывают меньшее воздействие на
соединения, способные к окислению. Каталаза действует антагонистически по отношению
к пероксидазам. В неразрушенных тканях она тормозит их действие. В разрушенных тканях
каталаза, наоборот, легче инактивируется и пероксидаза действует более интенсивно. В
отдельных случаях каталаза при помощи отщепленного кислорода способствует
окислению, т. е. действует подобно пероксидазе. Пероксидаза же в отдельных случаях
действует, как каталаза.
Гидролазы расщепляют вещества (углеводы, белки, гетерогликозиды) на более
простые соединения, при этом в реакции участвует вода.
К ферментам, играющим важную роль в пищевой технологии, относятся и
ферменты, расщепляющие пектиновые вещества, — пектаза и пектолаза. В сырье,
подвергающемся обработке холодом, часто содержатся танназа и ферменты,
расщепляющие жиры и белковые вещества.
Танназы расщепляют дубильные вещества типа танина на глюкозу и галловую
кислоту. Наличием ее можно объясните уменьшение вяжущего и терпкого вкуса,
повышение сладости некоторых плодов под действием мороза, что приводит к нарушении
равновесия ферментативных процессов.
Гликозидазы составляют важную группу ферментов. Так, paсщепление крахмала
происходит под действием амилаз (а-амилазал ß-амилаза). При производстве глюкозы из
крахмала применяете глюкоамилаза. Большое значение имеет такой фермент этой группы,
как инвертаза, которая расщепляет сахарозу на глюкозу фруктозу.
Липазы — очень распространенные эстеразы, которые вызывают омыление жира до
образования глицерина и жирных кислот. Этот процесс является крайне нежелательным,
так как приводит пожелтению жира. Липазы оказывают интенсивное действие и при
холодильном хранении жиров, мяса и т.д.
Протеиназы расщепляют белки до образования более простых соединений.
Важнейшими из протеинов являются пепсин, трипсин, катепсин. Пепсин и трипсин
образуются в пищеварительном тракте человека.
1.3. Особенности химического состава некоторых структурных элементов
тканей овощей и плодов
Поскольку свежие овощи и плоды отличаются значительны содержанием воды (от
75 до 95%), все структурные элементы и паренхимной ткани в той или иной степени
гидратированы. Способность тканей овощей и плодов сохранять форму и определенную
структуру при таком большом содержании воды объясняется наличием в них белков и
пектиновых веществ, которые удерживают значительное количество влаги. Это
обеспечивает достаточно высокое тургорное давление. Это свойство овощей и плодов
учитывают при их кулинарной переработке. Так, при механической очистке картофеля и
корнеплодов с ослабленным тургором их предварительно замачивают с целью сокращения
времени обработки и снижения количества отходов.
Вакуоли являются наиболее гидратированными элементами тканей овощей и
плодов (95-98% воды). Жидкость вместе с растворенными в ней пищевыми веществами
представляет собой так называемый клеточный сок. В состав его входят в том или ином
количестве практически все пищевые вещества (углеводы, азотистые и минеральные,
органические кислоты, витамины, некоторые пигменты и др.).
Основной составной частью сухого остатка клеточного сока являются углеводы:
глюкоза, сахароза и растворимый пектин.
Общее содержание сахаров в овощах колеблется от 1,5% в картофеле до 9% в
арбузах, дынях, луке репчатом (на сырую массу съедобной части). Достаточно много их
21
содержится в моркови (6%) и белых кореньях (петрушка— 9,4%, пастернак— 6,5, сельдерей — 5,5%); в капустных овощах содержится более 4% сахаров. В плодах и ягодах общее
содержание сахаров колеблется от 3-4%,в лимонах и клюкве, до 16-19% в винограде и
бананах.
Соотношение различных сахаров в овощах и плодах неодинаково. Например, в
картофеле они представлены в основном глюкозой и сахарозой, фруктозы в нем очень
мало; в луке репчатом и моркови — сахарозой и в меньшей степени глюкозой и фруктозой.
В белокочанной капусте содержатся в основном глюкоза и фруктоза, сахарозы в ней в 10
раз меньше, чем моносахаридов. В яблоках, грушах сахара представлены фруктозой и в
меньшей степени глюкозой и сахарозой, в винограде и вишне — практически глюкозой и
фруктозой. В абрикосах, персиках, апельсинах, мандаринах больше содержится сахарозы,
чем моносахаров. В лимонах все три вида сахаров содержатся в равных количествах.
Основная масса сахаров, содержащихся в овощах и плодах в свободном состоянии,
концентрируется в вакуолях.
Пектиновых веществ в овощах и плодах содержится значительно меньше, чем
сахаров (от десятых долей процента до 1,1%). Примерно 1/4 пектиновых веществ
представлена растворимой формой — пектином, который входит в состав клеточного сока.
Азотистых веществ в овощах относительно немного: количество их не превышает
3% (в пересчете на белок), и только в бобовых (зеленый горошек, фасоль стручковая, бобы
и др.) содержание их достигает 4-6%. В плодах и ягодах азотистых веществ содержится
меньше, чем в овощах (0,2-1,5%). Примерно половину азотисты веществ овощей и плодов
составляют белки.
Белки многих овощей и плодов являются полноценными, так как содержат все
незаменимые аминокислоты. Потери или нежелательные изменения белков и аминокислот
при кулинарной обработке могут привести к заметному снижению пищевой ценности
овощей.
Из небелковых азотистых веществ представляют интерес свободные аминокислоты,
хотя содержание их невелико (менее 0,5% на сырую массу). Состав и соотношение
аминокислот в ткани овощей и плодов могут оказывать влияние на качество
полуфабрикатов и готовых изделий. Например, от содержания тирозина в картофеле
зависит степень его потемнения при первичной обработке Изменение окраски овощей в
процессе тепловой обработки, происходящее в результате меланоидинообразования,
зависит не столько от количества свободных аминокислот, сколько от их качественного
состава, так как различные аминокислоты при реакции с сахарами дают темную окраску
неодинаковой интенсивности. Например с глюкозой наиболее интенсивное потемнение
дает лизин, менее — триптофан и аргинин и наименьшее — глутаминовая кислота и
пролин. Регулируя температуру и длительность, можно влиять на цвет и аромат готовых
изделий, которые, в свою очередь, зависят от наличия в овощах тех или иных аминокислот.
Клеточный сок содержит как свободные аминокислоты, так белки (глобулярные),
которые вследствие значительного содержания воды в вакуолях образуют в них растворы
относительно слабо концентрации.
Количество минеральных веществ (золы) в овощах и плодах составляет в среднем
0,5% и не превышает 1,5%. Минеральные вещества входят в состав овощей и плодов в виде
солей органических неорганических кислот. В основном это калий, натрий, магний, фосфор
и др., а из микроэлементов — железо, медь, марганец и др.
В клеточном соке содержится примерно 60-80% минеральных веществ от общего их
количества в овощах и плодах, причем соли одновалентных металлов (калия, натрия и др.)
практически полностью концентрируются в клеточном соке. Солей же кальция, железа,
меди, магния содержится в нем несколько меньше, так как он входят в состав других
элементов тканей овощей и плодов.
Органические кислоты овощей и плодов входят в основном состав клеточного сока и
представлены яблочной, лимонной, щавелевой, винной, фитиновой, янтарной и другими
22
кислотами. Преобладающей кислотой является, как правило, яблочная. Однако в
корнеплодах свеклы такой кислотой является щавелевая, в цитрусовых плодах и черной
смородине — лимонная; в винограде преобладающими являются винная и яблочная
кислоты; в персиках и клюкве — яблочная и лимонная кислоты.
Органические кислоты находятся в свободном или связанном состоянии.
Количество кислот, связанных с различными катионами, значительно превышает
количество свободных кислот.
Овощи и плоды содержат почти все известные в настоящее время витамины, кроме
витаминов B12 и D (кальциферола). К витаминам, источником которых являются главным
образом овощи и плоды, относятся: из водорастворимых— витамины С, Р, U и фолацин; из
жирорастворимых — витамины Е, К и провитамин А — каротин.
Кроме того, в состав овощей и плодов входят и такие витамины, как тиамин (B1),
рибофлавин (В2), пиридоксин (В6), пантеоновая кислота (В3), ниацин (РР), биотин (Н).
В состав клеточного сока входят водорастворимые витамины. Особое значение
имеет термолабильный витамин С (аскорбиновая кислота). Содержание его в овощах
колеблется от 5 мг (баклажаны, морковь) до 250 мг (перец красный сладкий) на 100 г
съедобной части продукта. В таких овощах, как картофель, капуста, количество витамина С
относительно невелико (20-60 мг на 100 г), но поскольку они в питании человека занимают
значительный удельный вес, эти овощи можно рассматривать в качестве основного источника витамина С. Из плодов витамином С богаты цитрусовые, черная смородина и
шиповник (соответственно 38, 200 и 470 мг на 100 г).
Аскорбиновая кислота в овощах и плодах находится в трех формах —
восстановленной, окисленной (дегидроформа) и связанной (аскорбиген). В процессе
созревания, хранения и переработки овощей и плодов восстановленная форма
аскорбиновой кислоты может окисляться с помощью соответствующих ферментов или
других окислительных агентов и переходить в дегидроформу. Дегидроаскорбиновая
кислота обладает всеми свойствами витамина, но по сравнению с ним менее устойчива к
действию внешних факторов и быстро разрушается.
Аскорбиген может подвергаться гидролизу, вследствие чего высвобождается
свободная аскорбиновая кислота.
Содержание аскорбиновой кислоты в овощах и плодах в процессе их хранения, как
правило, уменьшается. Наибольшие потери аскорбиновой кислоты наблюдаются при
хранении картофеля, наименьшие — цитрусовых.
Витамин Р усиливает биологический эффект витамина С, так как способен
задерживать окисление аскорбиновой кислоты. Р-витаминной активностью обладают
многие вещества фенольной природы (некоторые катехины, антоцианы) и фенолгликозиды
(рутин, гесперидин и нарингин). Средняя суточная потребность в витамине Р (рутине)
составляет 25 мг. Многие овощи и плоды обладаю достаточно высоким содержанием
Р-активных соединений. Например, в яблоках она достигает 43-45 мг на 100 г.
Наиболее богатыми источниками витамина U — антиязвенного фактора,
представляющего собой метилсульфоновое производное метионина (сокращенное
название — S-метилметионин или SMMM являются листья белокочанной капусты (85 мг
на 100 г сухой массы) и побеги спаржи (100-160 мг на 100 г сухой массы). Этот витамин был
найден также в томатах, стеблях сельдерея, но в мениших, количествах. Суточная
потребность в этом витамине для здорового человека не определена.
Фолацин (фолиевая кислота) содержится в овощах и плодах в относительно
больших количествах (от 1 до 30 мкг на 100 г). Особенно богаты им зеленые овощи: капуста
брюссельская, фасоль стручковая, шпинат и зелень петрушки (соответственно 31, 36, 80,
110 мкг на 100 г). Суточная потребность в этом витамине взрослого человека (0,2-0,4 мкг)
может быть в значительной степени обеспечена за счет овощей и плодов.
Из пигментов в клеточном соке овощей и плодов содержатся основном различные
полифенольные соединения— антоциан-флавоны, флавонолы. Антоцианы сообщают
23
плодам и овоща фиолетовый цвет, флавоны и флавонолы— желтый. В свекле содержится
пигмент бетанин.
Кроме того, в плодах и овощах содержатся и другие вещества фенольного характера
— катехины, хлорогеновая кислота, тирозин, лейкоантоцианы и др. Эти вещества
бесцветные, но при кулинарной обработке плодов и овощей могут окисляться и вызывать
изменение цвета полуфабрикатов и готовых изделий.
Содержание полифенолов зависит от видовых и сортовых различий плодов и
овощей. Как правило, в овощах их содержите; меньше, чем в плодах. В картофеле,
например, содержится от 8 до 30 мг% веществ фенольного характера, в основном тирозина
и хлорогеновой кислоты. Распределение полифенолов в различных частях клубня
неодинаково: в клетках, расположенных непосредственно под кожицей, их накапливается
примерно в 15-20 раз больше, чем собственно в мякоти.
От содержания и характера превращений полифенолов зависит не только окраска
плодов и овощей, но также вкус и аромат.
В состав цитоплазмы в основном входят белки, ферменты и в небольшом количестве
липиды (соотношение белковых веществ липидов 90:1). По структуре молекул белки
цитоплазмы относят к глобулярным белкам. В цитоплазме, как и в вакуолях, они находятся
в виде раствора, но более концентрированного (10%-го).
Мембраны содержат в своем составе белки и липиды. Тонопласт и плазмолемма
состоят из двух слоев глобулярных белков с бимолекулярной прослойкой липидов. Другие
цитоплазматические мембраны, построенные из двух простых мембран, практически не
отличаются по химическому составу от последних. Считают, что белковые вещества в
мембранах находятся в виде студней.
Пластиды бывают окрашенными и бесцветными. В зависимости от окраски их
подразделяют на хлоропласты — зеленые, хромопласты— окрашенные в желтые и красные
тона и лейкопласты — бесцветные.
Хлоропласты, состоящие из белков и липидов (при соотношении 40:30), содержат в
своем составе различные пигменты — в основном хлорофилл, а также каротин и
ксантофилл. Присутствие этих пигментов в зеленых овощах и некоторых плодах
(крыжовник, виноград, слива ренклод и др.) обусловливает различные оттенки их
зелено-желтой окраски.
Хромопласты образуются, как правило, из хлоропластов или лейкопластов. В
процессе их развития происходит образование крупных глобул, или кристаллов,
содержащих каротиноиды.
Важное значение имеют каротины. Каротины (а, ß, у) содержат многие овощи и
плоды.
Присутствие каротинов обусловливает желто-оранжевую окраску многих овощей и
плодов (морковь, абрикосы и др.). Однако не всегда оранжевая окраска указывает на
высокое содержание каротина в плодах и овощах (например, окраска апельсинов,
мандаринов обусловлена другим пигментом — криптоксантином). В то же время в зеленых
овощах относительно высокое содержание каротина может быть замаскировано
хлорофиллом.
Среднесуточная потребность взрослого человека в каротине составляет 3-5 мг и
легко покрывается за счет потребления овощей и плодов.
В лейкопластах, встречающихся чаще всего в запасающих тканях, накапливаются
запасные вещества (например, крахмал в клетках клубня картофеля). Лейкопласты,
содержащие крахмал, называют амилопластами. Считают, что в растительных клетках
крахмальные зерна находятся в пространстве, ограниченном оболочкой лейкопласта.
Содержание крахмала в картофеле составляет в среднем 16% на сырую массу
съедобной части. Из других овощей относительно высоким содержанием крахмала
отличаются зеленый горошек (6,8%), бобы овощные (6%), пастернак (4%), фасоль стручков
(2%). В остальных овощах содержание его не превышает десятые долей процента. У
24
большинства плодов и ягод крахмал отсутствует; в небольших количествах он содержится
лишь в бананах, яблоках, грушах и айве.
Клеточные стенки составляют 0,7-5% сырой массы овощей плодов. В состав
клеточных оболочек и срединных пластинок входят в основном полисахариды —
клетчатка, гемицеллюлозы и нерастворимые пектиновые вещества (протопектин), поэтому
их часто называют «углеводы клеточных стенок». В состав клеточных оболочек входят все
перечисленные полисахариды. Считают, что срединные пластинки состоят в основном из
протопектина. Кроме углеводов, в клеточных стенках содержатся азотистые вещества,
лигнин, липиды, воска и др.
Содержание клетчатки в овощах и плодах колеблется от 0,3 до 1,4% на сырую массу
съедобной части. Повышенным содержание ее отличаются пастернак (2,4%), хрен (2,8%),
укроп (3,5%), а также некоторые ягоды — малина (5,1%), облепиха (4,7%).
Гемицеллюлоз в овощах и плодах содержится значительно меньше, чем клетчатки
(от 0,1 до 0,7% на сырую массу съедобно части). Клетчатка и гемицеллюлозы в большей
степени концентрируются в покровных тканях овощей и плодов и в меньшей — в мякоти.
Количество протопектина в овощах и плодах составляет примерно 75% общего
содержания пектиновых веществ и колеблется пределах десятых долей процента на сырую
массу съедобной части.
Из азотистых веществ в клеточных стенках обнаружен структурный белок, который
напоминает белок коллаген, выполняющий аналогичные функции в животных тканях. Как
и коллаген, он отличается высоким содержанием оксипролина. Называют его экстенсином.
Содержание экстенсина в клеточных стенках различных растений, а также овощей и
плодов неодинаково (табл. 2). Клеточные стенки картофеля, хлопчатника состоят примерно
на 1/5 из экстенсина. В клеточных стенках моркови содержание его 10-12%, дыни — не
выше 5%. Содержание оксипролина в клеточных стенках этих растительных продуктов
тоже неодинаково и колеблется в зависимости от вида продукта от 0,08 до 2%.
Количество экстенсина и оксипролина в клеточных стенках изменяется в процессе
хранения овощей и плодов. Особенно заметны эти изменения, если ткань овощей и плодов
повреждена. В дынях при повреждении плодов содержание белков в клеточных стенках
возрастает в 3-4 раза, а оксипролина — в 5-10 раз.
Таблица 2 – Содержание экстенсина и оксипролина в клеточных стенках некоторых
растений (в %)
Растения и овощи
Экстенсии Оксипролин
Дерево смоковницы
Хлопчатник
Картофель
Морковь
Дыня
10,0
18,0
22,0
12,0
2,8-5,0
2,0
1,5
1,2
0,6
0,08-0,36
Соотношение углеводов и экстенсина в клеточных стенках зависит от вида
растительной ткани. Клеточные стенки многих растительных продуктов имеют следующий
состав: 1/3 — целлюлоза, 1/3 — гемицеллюлозы и 1/3 — пектиновые вещества и белок. В
клеточных стенках томатов соотношение углеводов и белков составляет 1:1.
Способы ингибирования ферментов
Прямую инактивацию фермента можно осуществлять физическим или химическим
воздействием.
Прямая инактивация часто проводится путем повышения температуры, при котором
происходит полная или частичная денатурация белковой части фермента и потеря им
25
активности. Время нагревания, необходимое для полной денатурации белка и инактивации
фермента, зависит от температуры.
Тепловая инактивация является наиболее широко используемым на практике
способом. Она применяется главным образом при предварительной обработке сырья перед
консервированием, в частности при бланшировании, например, шпината, цветной капусты,
других овощей. Тепловая инактивация ферментов мяса происходит при тепловой
обработке, жира — при плавлении. Ультразвук и радиоактивное облучение для этих целей
пока не нашли практического применения. Менее широко распространены и химические
методы инактивации: действие NaCI (высаливание ферментов), изменение заряда
апоферментов при изменении pH среды, разрушение активных групп молекул фермента
при помощи окислителей (в мясной промышленности применяются нитраты),
консервирующих реагентов (S02, бензойная кислота) и т. д. Однако эти способы
инактивирования ферментов применимы только в определенных случаях.
При косвенном методе инактивации, так называемом методе ингибирования
ферментов, изменяют условия среды так, чтобы они оказались неблагоприятными для
ферментативного действия. К этому методу относится и инактивация фермента путем
снижения температуры. При повышении температуры активность фермента возрастает до
определенного значения, а затем уменьшается и полностью исчезает после денатурации и
инактивации фермента. Однако даже при очень низких температурах, например, у
замороженных продуктов, когда микробиологическая активность подавлена, ферменты
еще могут действовать под влиянием части воды, не превратившейся в лед, и некоторых
веществ. Низкая температура не приводит к необратимой инактивации ферментов.
Температуры, обычно применяемые при хранении замороженных продуктов (от -18 до
-30°С), позволят только на ограниченное время подавить активность ферментов до
определенной степени.
Для хранения продуктов с повышенным содержанием жира требуется более низкая
температура. На практике при хранении плодов и овощей часто применяют
дополнительные меры, которые способствуют снижению активности ферментов. Это, например,
предварительная
тепловая
обработка
(бланширование),
повышение
осмотического давления за счет соления или ограничение доступа кислорода путем
засыпки сахаром или заливки их сахарным сиропом. Для снижения активности оксидаз
применяют также хранение продуктов в среде СО2.
26