Сочная продукция как объект хранения переработки

Плоды и овощи – особая группа растительного сырья. Отличаются плоды и овощи от зерновой продукции тем, что они имеют высокое содержание воды, в среднем 80–90%. У салата, редиса и огурца содержание воды может достигать 93–97%. Если в клетках плодов и овощей снижается содержание влаги на 3–7%, то сразу же утрачивается их свежесть, а это один из главных товарных признаков сочной продукции. Научными исследованиями установлены нормы потребления плодов и овощей, согласно которым годовая потребность одного человека в картофеле – 110 кг, овощах – 122, бахчевых культурах – 31, плодах и ягодах – 106 кг. Плоды и овощи – обязательная составляющая часть рациона человека и потреблять их лучше в свежем виде. Вода с растворенными в ней питательными и физиологически активными веществами представляет собой клеточный сок. В клеточном соке в растворённом виде присутствуют многие полезные компоненты, что повышает усвояемость плодоовощной продукции. Вода способствует стабилизации внутритканевых процессов плодов и овощей при хранении их в охлаждённом состоянии. Клеточный сок имеет более низкую температуру замерзания, чем чистая вода, и поэтому сочная продукция довольно устойчива к переохлаждению. Кроме того, в период холодильного хранения плоды и овощи способны часть энергии дыхания тратить на поддержание постоянной температуры внутри тканей, что тоже повышает их холодоустойчивость. Вода клеточного сока – это свободная вода. Она непрочно связана с тканями растений и легко испаряется при повышенных температурах. Другая часть воды (около 10–15%) удерживается растительными коллоидами и с трудом удаляется при сушке (связанная вода). Остальную часть плодов и овощей, в среднем 10–20%, представляют сухие вещества. Сухие вещества подразделяют на растворимые и не растворимые в воде. Сухие вещества определяют главным обра- 44 зом механическую прочность тканей, их консистенцию, цвет кожицы. Содержание растворимых сухих веществ колеблется от 5 до 18%. К ним относят: углеводы (главным образом сахара), азотистые вещества, кислоты, витамины, дубильные вещества, растворимые формы пектинов, ферменты, минеральные вещества. Роль растворимых сухих веществ в пищевом и технологическом отношениях очень велика. Углеводы – основной энергетический материал. Содержание их в плодах и овощах не слишком велико (до 25% у винограда), но простые углеводы практически полностью и очень быстро усваиваются человеческим организмом, что обусловливает их исключительную роль в питании человека. В сочной продукции содержатся моно-, ди- и полисахариды. Преобладают простые сахара – фруктоза (плодовый сахар), глюкоза (виноградный сахар), сахароза (свекловичный сахар). Сахара очень гигроскопичны, особенно фруктоза, поэтому сушеные фрукты необходимо хранить в помещениях с пониженной влажностью или в герметичной упаковке. Сахара – основа всего обмена веществ в растениях. Они участвуют в процессах дыхания, дают энергию и большое количество продуктов, которые используются плодами для различных синтезов, в том числе и при послеуборочном дозревании. При сильном и длительном нагревании происходит карамелизация сахаров с образованием продуктов темно-коричневого цвета (переваренное варенье). Сахара могут образовывать с аминокислотами и белками темноокрашенные продукты – меланоиды. Например, при хранении картофеля и других сочных объектов при пониженной температуре происходит накопление большого количества сахаров, и они вступают в сложные многоступенчатые реакции образования меланоидов. В результате наблюдается неферментативное потемнение мякоти, что резко снижает потребительские и технологические характеристики сырья. Вкусовое ощущение сладости проявляется в зависимости от вида и концентрации сахара. Фруктоза – наиболее сладкий 45 сахар, глюкоза – менее сладкий. При созревании плодов наблюдается изменение соотношения сахаров, и при практически неизменном их содержании вкус плода изменяется. Пектиновые вещества – это несколько групп высокомолекулярных соединений углеводной природы. Различают протопектины, пектины, пектовую кислоту и её соли – пектаты. Пектиновых веществ в плодах и ягодах довольно много – от 0,2 до 1,8%. Особенно много пектиновых веществ в яблоках, абрикосах, сливах, черной смородине, крыжовнике. В овощах содержание пектиновых соединений меньше: от 0,1% в картофеле до 1,0 в тыкве. Пектиновые вещества в присутствии сахара и органических кислот способны образовывать желе. Хорошо образуется желе из яблок, цитрусовых, слив, персиков, черной и красной смородины, облепихи, слабо – из плодов вишни, груши, винограда. Для получения плотного желе применяют добавки солей кальция. Разрушение плодов и овощей при варке и стерилизации связано с расщеплением пектиновых веществ. Чем выше кислотность клеточного сока, тем быстрее разваривается плод. При переработке некоторых видов сырья иногда снижают кислотность тканей при помощи питьевой соды. Разваривание плодов уменьшается с возрастанием концентрации сахара. Установлено защитное действие пектиновых веществ при радиоактивном поражении, которое можно объяснить, по-видимому, связыванием радиоактивных элементов молекулами пектина. Значение пектиновых веществ в кондитерской и консервной промышленности трудно переоценить. В настоящее время организовано производство пищевого пектина из жома сахарной свёклы и яблочного сырья. Плоды и овощи бедны азотистыми соединениями: их общее количество колеблется в пределах 0,2–1,5% у плодов и ягод и 1,0–2,2% в среднем для овощей. Некоторые виды овощных культур отличаются повышенным содержанием азотистых веществ. Например, в зеленом горошке их содержание 46 может достигать 6,6%, в капусте брюссельской – 5,3, цветной – 2,5, в шпинате – 2,3%. На 30–50% азотистые соединения в плодоовощной продукции представлены белками, в клубнях картофеля количество белков около 60%. Белки плодов и овощей считаются полноценными, они хорошо усваиваются организмом человека и животных. При хранении и переработке комплекс азотистых веществ у плодов и овощей подвергается существенным превращениям. В частности, белки могут подвергаться ферментативному и кислотному гидролизу с образованием различных аминокислот. Затем аминокислоты могут распадаться с образованием аммиака или аминов. При дальнейшем превращении из аминокислот и аминов образуются продукты их конечного распада: аммиак, сероводород, меркаптан, которые обладают неприятным запахом и свидетельствуют о гнилостных процессах и порче продукции. Ферменты играют очень важную роль в процессах, протекающих во время хранения и переработки плодов и овощей, и часто определяют качество продуктов. Под действием полифенолоксидазы в плодах может происходить окисление полифенолов с образованием темноокрашенных веществ (появляются зоны потемневших тканей). Фермент амилаза при пониженной температуре хранения расщепляет крахмал до сахаров, и клубни картофеля приобретают сладковатый привкус. Выделение ферментов из живых тканей и использование их в технологических процессах хранения и особенно переработки сельскохозяйственного сырья – важное современное направление в пищевой промышленности. Эффективность действия ферментных препаратов определяется как их составом, так и особенностями обрабатываемого сырья. Органические кислоты могут находиться в составе плодов и овощей в свободном и связанном состоянии. Их содержание в соотношении с сахарами определяет вкус продукции, её технологические характеристики. Органические кислоты плодов, овощей и продуктов их переработки активизируют 47 выделение пищеварительных соков и способствуют хорошему усвоению других компонентов пищи. Больше всего в плодоовощной продукции содержится яблочной, лимонной и винной кислот, меньше – щавелевой, уксусной, молочной, салициловой, бензойной, кофейной, хинной и хлорогеновой кислот. От кислотности плодов и овощей зависит выбор режима тепловой обработки при их консервации. Микроорганизмы быстрее гибнут в кислой среде, поэтому для плодов и ягод с высокой кислотностью применяют пастеризацию (выдерживание консервируемой продукции при температуре 80–85 °С). Малокислотные плоды и почти все овощи необходимо обрабатывать при температуре 100 °С и выше. Органические кислоты – связующее звено в метаболизме органических веществ в растениях. От того, в каком направлении протекают процессы превращения во время послеуборочного дозревания и в период покоя, зависит ход многих синтезов, устойчивость продукции к вредителям и болезням, возникновение или отсутствие физиологических расстройств. Дубильные вещества – это высокомолекулярные соединения (молекулярная масса – 500–3000) плодов и овощей. Дубильные вещества повышают устойчивость плодоовощной продукции к фитопатогенной микрофлоре, придают ей специфический привкус, от их присутствия зависят процессы осветления сока. Дубильные вещества легко окисляются на воздухе и в результате образуются темноокрашенные вещества – флобафены. Флобафены обусловливают потемнение на воздухе разрезанных или повреждённых плодов. Предотвратить потемнение можно разными способами: измельченную продукцию опустить в холодную подсолённую воду (1,5%-й раствор) либо бланшировать (дольки подготовленной продукции опустить на 1–2 мин в кипящую воду или обработать их паром). В промышленных условиях потемнение плодов чаще всего предотвращают обработкой плодов SO2 . 48 Гликозиды и алкалоиды – вещества, многие из которых обладают токсическим действием на организм человека и животных. Гликозиды присутствуют во многих растениях и придают им специфический вкус и аромат. Часто наличие гликозидов обусловливает устойчивость некоторых культур к фитопатогенной микрофлоре. Амигдалин содержится в семенах косточковых и семечковых культур. В результате ряда превращений амигдалин образует синильную кислоту – сильнейший яд. Вакциниин, обнаруженный в бруснике и клюкве, придает их плодам высокую устойчивость к микроорганизмам, в том числе молочно-кислым бактериям и дрожжам. При хранении брусники и клюквы залитыми холодной водой не наблюдается молочно-кислого брожения, а брусничный и клюквенный сок не сбраживаются. Соланины присутствуют во многих растениях семейства паслёновых (картофеле, баклажанах, незрелых томатах). С соланином связана устойчивость клубней картофеля к фитопатогенным микроорганизмам. Выдерживание семенного картофеля на свету значительно повышает концентрацию соланина в корковой части клубня. Такой картофель лучше хранится и дает более высокий урожай в потомстве. Употребление в пищу картофеля с повышенным (более 0,02 %) содержанием соланина может вызвать отравление. Синигрин – гликозид, встречающийся в семенах горчицы и хрене. Под действием ферментов от синигрина отщепляется эфирное масло, жгучее на вкус. Алкалоиды – азотсодержащие вещества, обладающие сильным физиологическим действием на организм человека и животных. К ним относится кофеин, содержание которого в зернах кофе достигает 1,5%, в листьях чая – 5,0% и теобромин, который присутствует в бобах какао в количестве около 2,0%. Эти вещества обладают возбуждающим действием и улучшают сердечную деятельность. К алкалоидам относится и никотин табака. 49 Минеральные вещества. В плодоовощной продукции содержатся как макро-, так и микроэлементы, роль которых в жизнедеятельности растений очень многогранна. Они способны образовывать соединения с белками и нуклеиновыми кислотами, выступают как активаторы ферментативных реакций, могут входить в состав ферментов либо создавать определённую среду или промежуточные соединения, способствующие взаимодействию фермента и субстрата. Для плодов и овощей наиболее важны кальций, калий, натрий, фосфор и железо. Для нормального прохождения процессов обмена веществ растительным организмам требуются марганец, магний, молибден, йод, бор, цинк, медь. Отсутствие, недостаточное содержание какого-либо элемента или нарушение соотношения между отдельными минеральными веществами могут вызвать функциональные расстройства в плодах и овощах при хранении, ухудшить технологические характеристики плодоовощного сырья при переработке. Нерастворимые сухие вещества составляют от 2 до 5% от массы всех сухих веществ – это целлюлоза и гемицеллюлоза, крахмал, пигменты, не растворимые в воде витамины, эфирные масла, воски, жиры и др. Некоторые нерастворимые вещества не усваиваются организмом человека и животных, но они необходимы для нормальной перистальтики кишечника и отделения желудочного сока. Кроме того, в их присутствии улучшается усвоение других компонентов пищи. Например, целлюлоза и гемицеллюлоза служат субстратом для кишечной микрофлоры и при их недостатке в пище серьёзно страдает процесс пищеварения. Целлюлоза – это цепь из 2–10 тыс. остатков молекул глюкозы, из неё построены клеточные стенки растительных тканей. Содержание целлюлозы в плодах колеблется от 0,5 до 2,0, в овощах – от 0,2 до 2,8%. Прочность целлюлозы, входящей в состав покровных тканей, обеспечивает транспортабельность и лёжкоспособность плодов и овощей при хранении. Установлено, что при хранении продукции клетчатка не претерпевает каких-либо изменений. Химическая стойкость 50 целлюлозы очень высока, она не растворяется в воде даже при кипячении, что способствует сохранению формы плодов и овощей при консервировании. Гемицеллюлозы – высокомолекулярные соединения, которые вместе с клетчаткой образуют клеточные стенки. Содержание их в плодах и овощах колеблется в пределах от 0,2 до 3,1 %. Гемицеллюлозы химически менее стойки, но в воде, как и целлюлоза, нерастворимы. По составу гемицеллюлозы ближе к пектиновым веществам и во время переработки существенно влияют на качество готового продукта. Крахмал – основное запасное питательное вещество многих растений. В клубнях картофеля его содержание колеблется от 10,0 до 18,7%, в других овощах и плодах крахмала значительно меньше. В семенах зелёного горошка и фасоли при перезревании количество крахмала резко возрастает (до нескольких процентов), одновременно сокращается содержание сахаров, продукт огрубевает, вкус его ухудшается. Крахмал – высокомолекулярный полисахарид, молекула которого состоит из большого числа остатков молекулы глюкозы. В растениях идет ферментативный распад крахмала, продукты которого становятся источником и основным материалом для биосинтеза. В промышленности при ферментативном гидролизе крахмала получают патоку и спирт, а из него – искусственный каучук и другую важную в народном хозяйстве продукцию. В растительных клетках крахмал находится в виде зёрен, причём у каждой культуры они имеют определённый размер и форму. В картофеле зёрна крахмала представляют собой крупные сферические тела неправильной формы диаметром до 100 мкм (среднее значение – 12–35 мкм). Кулинарные свойства картофеля во многом определяются содержанием в нём крахмала: чем больше крахмала, тем лучше клубни развариваются. В процессе хранения картофеля крахмальные зерна уменьшаются в размере, из-за чего снижается развариваемость и мучнистость варёного картофеля. 51 При пониженных температурах в период хранения картофеля снижаются его технологические характеристики: чипсы из такого картофеля будут иметь более тёмную окраску. Эфирные масла – жирорастворимые летучие вещества, обусловливающие аромат плодов и овощей. Общее содержание эфирных масел существенно зависит от вида продукции и варьирует от 0,0007% в персиках до 6,0 в семенах тмина. Как правило, в каждой культуре присутствует какое-либо одно эфирное масло и сосредоточено оно в соцветиях, семенах или корневищах. Некоторые эфирные масла или их метаболиты являются бактерицидами, они задерживают рост и могут вызвать гибель многих видов микроорганизмов. Вещества растений, обладающие бактерицидным действием, называют фитонцидами. Подобные соединения содержатся в луке, чесноке, хрене, петрушке, укропе, сельдерее, горьком перце и других пряных растениях. Пряные растения не только обусловливают специфический вкус и аромат продукции при консервировании, но и препятствуют развитию процессов гниения. К эфирным маслам близок по химическому составу фарнезен – вещество, которое накапливается по мере старения яблок. Окисление этого вещества обусловливает возникновение «загара» плодов при хранении. Воски и жиры. Воски – это сложные эфиры многоатомных спиртов и жирных кислот, в их состав могут входить и другие высокомолекулярные углеводороды. Все воски химически устойчивы и при обычной температуре плохо растворимы даже в сильных органических растворителях. Они растворяются в растворах щелочей при нагревании, что используется при сушке слив и винограда. Воски, являясь жироподобными соединениями, покрывающими эпидермис плодов и листьев, выполняют защитную роль. Они предохраняют органы растений от испарения влаги и проникновения излишнего количества воды, от внедрения фитопатогенных микроорганизмов. Восковой слой на поверх- 52 ности эпидермиса очень тонок и при уборке, закладке продукции на хранение легко повреждается, эффективность его при этом резко снижается. Чтобы сократить потери при хранении, на поверхность многих видов плодов наносят восковые и масляные эмульсии специального состава, в частности пластифицированный парафин. Большинство составов таких покрытий запатентовано и содержится в строгой тайне фирмами-производителями. Жиров в плодах и овощах содержится очень мало. В значительных количествах они присутствуют в семенах бахчевых – до 60%. Много масла в плодах (до 8%) и семенах (до 12%) облепихи. В нем содержится до 100 мг% каротина и до 120 мг% витамина Е. Масло облепихи обладает хорошими регенерирующими свойствами, его применяют при ожогах и других видах повреждений покровных тканей у человека и животных. Пигменты в плодах и овощах встречаются как растворимые, так и не растворимые в воде. К пигментным веществам клеточного сока можно отнести антоцианы, кверцетин. К жирорастворимым пигментам относят хлорофилл и каротиноиды. Кверцетин – красящее вещество жёлтого цвета. Его много в чешуях лука репчатого, хмеле, чае. Антоцианы придают плодам и овощам разную окраску, которая может изменяться в зависимости от рН среды, наличия металлов и других условий. При консервировании плодов и овощей следует уделять внимание соблюдению условий переработки, так как нарушение некоторых параметров технологического процесса может привести к изменению цвета конечного продукта. Очень быстро обесцвечиваются консервированные продукты из малины, земляники, вишни в стеклянной таре на свету, поэтому их необходимо хранить в темных помещениях. Жирорастворимые пигменты, так же как антоцианы, обусловливают изменение окраски плодов и овощей. По мере созревания плодов происходят взаимные превращения пигментов, так, содержание хлорофилла в плодах уменьшается, но 53 возрастает количество каротиноидов. Это превращение можно наблюдать при созревании яблок, когда окраска их из зелёных и бело-зелёных тонов постепенно переходит в оранжевые или ярко-красные. При консервировании и кулинарной обработке изменение цвета продукта также связано с превращениями хлорофилла. При длительной варке, и особенно в кислой среде, магний хлорофилла замещается водородом и окраска из зелёной становится бурой. Каротиноиды – это довольно большая группа пигментов, физиологические функции которых до конца ещё не изучены. Наиболее исследованы каротин, ксантофилл и ликопин. Каротин – провитамин А – существует в трёх формах, но наиболее распространен β-каротин. Жёлтая окраска моркови, персиков, абрикосов обусловлена высоким содержанием каротина. Каротин содержится и в листовых овощах, но там его цвет маскируется хлорофиллом, листья кажутся зелёными. Ксантофилл – продукт окисления каротина, имеет желтую окраску. Его аналоги содержатся в кожуре цитрусовых и обусловливают их окраску. Ликопин – изомер каротина, особенно много его в плодах созревших томатов. Лучше всего биосинтез ликопина осуществляется при хорошем доступе кислорода и температуре 22–24 °С. При отклонении температуры от оптимальных значений в обе стороны образование ликопина замедляется, окраска плодов может оставаться желтой, хотя остальные показатели зрелости плодов могут присутствовать. Витамины в большинстве синтезируются в растительных организмах, а плоды и овощи содержат их в больших количествах, чем другие представители растительного мира. Витамины, содержащиеся в плодоовощной продукции, подразделяют на две группы: растворимые и не растворимые в воде. Водорастворимые витамины, как правило, участвуют в окислительно-восстановительных процессах распада органических веществ.

Лекция № 5