Биохимические процессы при хранении и переработке свежих плодов и овощей

Систематические исследования по биохимии хранения и переработки плодов и овощей впервые были начаты Ф.В. Церевитиновым.

Овощи и плоды представляют собой разные органы или своеобразные изменения основных органов одно-, дву- и многолетних растений.

В жизни растения все эти органы в виде клубней, корнеплодов, соплодий, завязей, плодов, ягод выполняют строго определенные функции и в связи с этим биохимические процессы в овощах и плодах и после отделения от материнского растения, в сильной степени зависят от той роли, которую они выполняют в вегетирующем организме.

В среднем плоды и овощи содержат 90% волы, 10% сухих веществ, из сухих веществ более 90% приходится на органические вещества.

Химический состав плодов и овощей меняется в зависимости от условий выращивания, созревания и хранения.

Высокое содержание воды является характерной особенностью плодов и овощей. Испарение воды при хранении плодов и овощей приводит к потерям массы при хранении, вызывает ослабление тургора клеток и увядание тканей. Увядание, в свою очередь, усиливает процессы распада органических веществ, расходуя их на дыхание, что нарушает энергетический баланс. В результате устойчивость плодов и овощей к микроорганизмам снижается.

Углеводы в химическом составе плодов и овощей занимают, как правило, наибольший удельный вес,составляя 80 % и более всех сухих веществ. Свои особенности изменения углеводного комплекса имеют клубни картофеля. Если у большинства плодов и овощей при хранении крахмал превращается в сахар, а в овощном горохе,наоборот, сахар превращается в крахмал,то в картофеле происходит и то и другое. Интенсивность этих процессов зависит прежде всего от температуры и в значительной мере от сортовых особенностей картофеля.

При температуре, близкой к нулевой, клубни картофеля приобретают не свойственный им сладкий вкус.

Качество сушеного картофеля и картофельной крупки, а в еще большей мере чипсов, как правило, тем выше, чем меньше сахаров в исходном сырье.

Исходное содержание сахаров в сырье определяет не столько качество свежеприготовленного продукта, сколько его устойчивость при хранении. Вследствие протекающих в продукте реакций меланоидинообразования он не только темнеет, но и ухудшает свои потребительские свойства. Поэтому для переработки отбирают сырье с самым низким содержанием сахаров. Сладкий вкус в картофеле ощущается при концентрации сахаров более 7-8 % в сухом веществе.

С содержанием сахаров увязывают и такой важный признак, как запах вареного картофеля.

Разные сорта картофеля отличаются по содержанию сахаров и интенсивности их накопления в ходе хранения. Сортовые различия особенно проявляются при хранении картофеля в условиях низкой температуры, способствующей быстрому накоплению сахаров в клубнях. По данным Л.В. Метлицкого, при пятимесячном хранении картофеля при одном градусе тепла уровень сахаров в клубнях сорта Передовик возрос в 12 раз, а сорта Берлихинген – в 4 раза. При снижении температуры с 20 до 0 градусов скорость реакции превращения крахмала в сахара снижается на одну треть, сахаров в крахмал – в 20 раз, расход сахара на дыхание – в 3 раза. Как видно, наиболее существенно снижение скорости превращения (ресинтеза крахмала) сахаров в крахмал. Именно этим объясняется накопление сахаров в каротофеле при низких температурах.

Полностью избежать накопления в клубнях сахаров возможно лишь при 10 градусах тепла. Но при столь высокой температуре возможные сроки хранения сильно сокращаются из-за возрастания всех видов потерь.

Для обеспечения более или менее согласованного прохождения в клубнях основных звеньев углеводного обмена и предупреждения заметных потерь картофель хранят при температуре 4 градусов выше нуля. При этой температуре, если и происходит незначительное накопление сахаров, то от них легко освободиться путем кратковременного выдерживания клубней в тепле (15-20 град.). При 4 град. тепла хорошо сохраняются не только кулинарные и технологические особенности картофеля, но и его семенные свойства. Но следует отметить, что 4 градуса – это достаточно высокая температура и картофель может подвергаться инфекционным заболеваниям. Отметим, что в некоторых странах температура хранения картофеля достигает 5-7 градусов выше нуля.

Существенное влияние на качество плодов и овощей при хранении и переработке оказывают фенольные соединения. Терпкий вкус зеленых плодов связан с высоким содержанием полифенолов. Плоды хурмы по вкусу обычно делятся на вяжущие, нетерпкие и варьирующие. Терпкий же вкус часто зависит не от суммарного содержания в них фенольных соединений, а от количества свободных фенолов. При созревании плодов общее содержание полифенолов в них уменьшается, но интенсивнее снижается количество свободных фенолов.

Во время хранения хурмы происходит размягчение их мякоти, переход свободных дубильных веществ в связанные и исчезновение терпкого вкуса.

Фенольным соединениям принадлежит важная роль в процессах устойчивости к патогенным микроорганизмам, а также в явлениях покоя и перехода к активному росту.

Характер превращений фенольных соединений в плодах и овощах во многом определяет качество продуктов их переработки.

Как известно, полифенолы в основном локализованы в вакуолях клетки, отделенных от цитоплазмы тонопластом. В целой, неповрежденной клетке через тонопласт в цитьоплазму поступает ограниченное количество полифенолов, часть из которых окисляется полифенолоксидазой до конечных продуктов, а часть промежуточных продуктов окисления вновь восстанавливается до исходных соединений. При разрушении тканей наступает разрыв тонопласта. Полифенолы в цитоплазме подвергаются необратимому ферментативному окислению, образуя темные коричневые и красные аморфные вещества, называемые флобафенами.

При переработке плодов и овощей основным средством защиты от потемнения разрезанной ткани является инактивация окислительных ферментов. В этих целях используют краткосрочную обработку высокими температурами, а также сернистым ангидридом ( сульфитация) , блокирующим активную группу полифенолоксидазы.

Важнейшим физиолого-биохимическим процессом при хранении плодов и овощей является дыхание. Дыхание плодов и дыхание овощей в ходе хранения существенно различаются. В отличие от плодов, дыхание которых в конце хранения ниже, чем при сборе, дыхание овощей возрастает.Это связывают с окончанием периода покоя и переходом к генеративной стадии развития.

Покровные ткани плодов и овощей, как правило, характеризуются более интенсивным дыханием, чем мякоть. Более высокая интенсивность дыхания покровных тканей хорошо коррелирует с высокой активностью в них окислительных ферментов и лучшей обеспеченностью кислородом.

Выделяемое при хранении плодов и овощей тепло способствует повышению температуры в массе хранящейся продукции и возможности ее самосогревания.

Важное значение для практики хранения картофеля и овощей имеет биохимия покоя. Свежеубранные клубни картофеля и некоторые овощи не прорастают даже при оптимальных для роста условиях внешней среды. Но как только период покоя завершается, прорастание можно остановить или задержать насильственно. Способность пребывать в состоянии покоя выработалась у растений в процессе эволюции как важное приспособление к неблагоприятным для роста условиям. Организмы переходят в состояние глубокого гипобиоза, а в некоторых случаях ( семена растений) – и анабиоза.

Считается, что состояние покоя обусловлено отсутствием или малым содержанием в меристематических тканях определенных физиологически активных соединений, без которых содержащиеся в растениях пластические вещества не могут быть использованы на построение новых органов, или же присутствием веществ, препятствующих ростовым процессам. Возможно, имеют место и то, и другое.