Химический состав плодов и овощей. Биохимические процессы, происходящие при хранении плодов и овощей

Современная наука о питании рассматривает овощи и плоды как жизненно необходимые продукты, поскольку они являются основным источником многих витаминов, минеральных солей, органических кислот, ароматических веществ и легко усвояемых углеводов. Химический состав плодов и овощей зависит от многих факторов: условий выращивания, агротехники, климатических условий, зоны выращивания и т.д. Вещества, входящие в состав плодов и овощей подразделяются на неорганические – вода, минеральные вещества и органические – белки, жиры, углеводы, витамины, ферменты, ароматические вещества.

Вода

По содержанию воды различные виды плодов и овощей заметно отличаются: от 75% в картофеле, до 97% в огурцах, особо следует выделить орехоплодные - до 7-8%.
Способность сохранять определенную форму при высоком содержании воды объясняется присутствием белков и пектиновых веществ, способных удерживать большое количество воды. Содержащаяся вода в плодах и овощах неравномерно распределяется по тканям: в покровных тканях ее меньше, чем в мякоти. Большая часть воды в плодах и овощах находится в свободном состоянии, и лишь незначительная часть - в связанном. По этой причине легко высушить плоды и овощи до 10-12% влажности. Дальнейшее удаление каждого процента сопряжено с определенными трудностями и может быть достигнуто с помощью специальных методов сушки. Плоды и овощи испаряют воду как на материнском растении, так и после уборки урожая. Однако на материнском растении потеря влаги компенсируется корневой системой, а после уборки - не компенсируется. Поэтому испарение влаги во время хранения может оказать самое неблагоприятное влияние на нормальное течение процессов обмена веществ. Испарение влаги вызывает ослабление тургора клеток, увядание тканей, усиление расхода питательных веществ, является основной причиной уменьшения их массы при хранении. Для успешного хранения нужна эффективная защита плодов и овощей от увядания, поэтому в хранилищах необходимо поддерживать высокую относительную влажность воздуха -85-95%.

В воде растворены многие химические вещества: углеводы, часть минеральных веществ, витаминов, кислоты, дубильные вещества. Они составляют растворимые сухие вещества и определяются рефрактометром. При среднем содержании влаги в различных плодах и овощах от 75 до 95% воды на долю сухих веществ приходится от 5 до 25%, большая часть их представлена углеводами. Содержание сухих веществ зависит от сорта, климатических условий (в жаркое лето их больше чем в дождливое), степени зрелости (в незрелых меньше, чем в зрелых).

Углеводы — это важнейшая составная часть плодов и овощей. На долю углеводов приходится около 90% от общего содержания сухих веществ. В плодах и овощах содержатся сахара, крахмал, клетчатка (от 0,3 до 4%). При созревании и перезревании некоторых овощей (фасоль, редис, бобы, огурцы) количество клетчатки увеличивается, что и придает им деревянистый вкус.

Белки – это органические высокомолекулярные соединения, состоящие из аминокислот. В молекуле белка аминокислоты соединены между собой пептидными связями. Разнообразие белков определяется последовательностью размещения остатков аминокислот в полипептидной цепи (первичная структура белка). Кроме того, существуют вторичная структура белка, характеризующая тип укладки полипептидных цепей (правая α-спираль, α-структура и β-изгиб), третичная структура белка, характеризующая расположение его полипептидной цепи в пространстве, и четвертичная структура, характеризующая белки, в состав которых входит несколько полипептидных цепей, связанных между собой нековалентными связями. Бобовые культуры содержат белков в зерне значительно больше, чем зерновые, но уступают им по количеству крахмала.

Крахмал накапливается в плодах и овощах во время их роста (в зеленом горохе, картофеле, сахарной кукурузе). По мере созревания массовая доля крахмала в плодах снижается, в овощах — увеличивается. Процесс расщепления крахмала называют осахариванием и применяют в пищевой промышленности при производстве пива, спирта.

Гликоген (животный крахмал) близок по строению к амилопектину, содержится в различных тканях грибов, зерне кукурузы. Гликоген растворяется в теплой воде, образуя коллоидный опалесцирующий раствор. При гидролизе превращается сначала в декстрины, затем в мальтозу и глюкозу.

Сахара

Из моносахаров встречаются в плодах и овощах пектозы (арабиноза и ксилоза), гексозы - (глюкоза, фруктоза). Глюкоза (виноградный сахар) содержится в винограде, черешне, вишне, малине, смородине (в сочетании с фруктозой), фруктоза преобладает в семечковых плодах. Из дисахаридов в плодах и овощах содержится сахароза, она преобладает в абрикосах, персиках, сливах. В плодах и ягодах довольно высокое содержание Сахаров -от 19 до 30% в винограде, от 3,2 до 12,8% - в плодах. В овощах содержание Сахаров ниже, но многие из них богаты сахарами: дыни - 7-17%, арбузы - 6-10%, свекла - 6-8%. В грибах содержится - трегалоза. Все сахара растворимы в воде, сладкие на вкус, сбраживаются дрожжами и молочнокислыми бактериями, при сильном и продолжительном нагревании карамелизуются, с аминокислотами и белками образуют меланоидины, что является причиной потемнения плодов и овощей при хранении. Сахара имеют большое значение в обмене веществ в плодах и овощах. Они затрачиваются на дыхание, дают энергию и большое количество промежуточных продуктов, которые используются в послеуборочном дозревании плодов, определяют устойчивость к микроорганизмам.
Близки к сахарам и сахароспирты: сорбит - в рябине, абрикосах, сливе, яблоках; маннит - в ананасах, моркови, грушах, грибах. При их окислении образуются сахара.

Витамины

Плоды и овощи содержат почти все известные в настоящее время витамины. Витамин С (аскорбиновая кислота) содержится в перце овощном, в зелени петрушки; черной смородине, шиповнике и др. По мере созревания плодов и овощей количество витамина С увеличивается, при хранении — уменьшается. Каротин (провитамин А) — каротином богаты морковь, томаты, листовые и зеленые овощи (салат, петрушка, лук-порей), абрикосы, дыни, персики. Витамин В1 (тиамин) содержится в бобовых и зерновых растениях. Витамин В2 (рибофлавин) — в зерновых, бобовых и относительно богаты им капустные овощи. Фолиевая кислота — наиболее богата фолиевой кислотой земляника. Фолиевая кислота участвует в кроветворении.

Минеральные вещества

Количество минеральных веществ колеблется в овощах и плодах от 0,25 до 2%. Овощи и плоды являются ценным источником минеральных веществ в рационе питания. Овощи и плоды содержат кальций, железо, магний, серу, фосфор, калий, цинк, а также йод, кобальт, мышьяк, медь и другие микроэлементы.
Общее содержание и качественный состав минеральных веществ овощей и плодов неодинаков. Так, например, яблоки содержат около 0,3%, абрикосы — 0,7, картофель — 1,0% минеральных веществ. Капустные, листовые овощи, морковь богаты солями кальция. Йод содержится в наибольших количествах в хурме, фейхоа, апельсинах, бананах, зеленом горошке. Медью богаты бананы, маслины, ежевика, айва, вишня.

Красящие вещества

Окраска овощей и плодов зависит от хлорофилла, антоцианов и каратиноидов.
Хлорофилл окрашивает овощи и плоды в зеленый цвет. Хлорофилл может образовываться только на свету. Высоким содержанием хлорофилла отличаются листья шпината и крапивы. Антоцианы окрашивают овощи и плоды от красного до темно-синего цвета. Они накапливаются в овощах и плодах по мере их созревания. Антоцианы обладают антибиотическими свойствами и защищают овощи и плоды от повреждения их микроорганизмами. Каратиноиды — пигменты окрашивают овощи и плоды в желтый и оранжевый цвета. В организме человека каратиноиды играют важную роль, там как являются исходными веществами, из которых образуются витамины группы А. Дубильные вещества имеют вяжущий, терпкий и чуть горьковатый вкус. Высокое содержание дубильных веществ в рябине, хурме, кизиле, терне (свыше 0,5%). Некоторые дубильные вещества обладают антибиотическими свойствами.

Пектиновые вещества

В овощах и плодах встречаются в виде протопектина (нерастворимое в воде вещество) и пектина (растворимое в воде). Пектин обладает коллоидными свойствами: при нагревании с сахаром и кислотой образует желе (гель). Наибольшей желирующей способностью обладает черная смородина, крыжовник, некоторые сорта яблок, цитрусовые, сливы. Желирующие свойства пектина широко используются в кондитерском производстве для получения мармелада, желе, джема, пастилы. Содержание пектина в овощах и плодах колеблется от 0,5 до 2,5%.

Пектиновые вещества (пектин, протопектин, пектиновая кислота) содержатся в плодах, ягодах и по своему составу близки к углеводам. По своей химической природе – это метиловый эфир полигалактуроновой кислоты. Пектин находится в клеточном соке плодов, ягод в виде коллоидного раствора. В присутствии сахара и кислоты пектин способен образовывать желе. Это его свойство используют при производстве кондитерских изделий: желе, мармелада и т.д. Разные продукты содержат разное количество пектина, а соответственно обладают разной желирующей способностью (наибольшей, г/100г – яблоки – 1,0, крыжовник – 0,7, черная смородина – 1,1, меньшей – вишня – 0,4, груша - 0,6).
Пектиновые вещества соков взаимодействуют с полифенольными и другими веществами клетки, образуя осадки.

Добавление ферментов, вызывающих распад пектиновых веществ до галактуроновой кислоты, предотвращает помутнение соков и вин. Пектин не усваивается организмом человека, однако, имеются данные об его благоприятной роли при отравлении человека токсичными веществами, радиоактивном облучении (при этом он выступает в качестве антидота, от латинского «anthidotum metalborum» – противоядие при отравлениях ме-таллами), в подавлении развития гнилостных бактерий. В незрелых плодах содержится протопектин, представляющий собой соединение пектина и целлюлозы, поэтому незрелые плоды имеют жесткую консистенцию. По мере созревания плодов протопектин переходит в пектин, а соответственно плоды становятся мягче. Протопектин в воде не растворяется. Пектиновая кислота образуется в перезревших плодах. С сахаром и кислотами желе не образует.

Клетчатка (целлюлоза) и полуклетчатка (гемицеллюлоза) – содержится в основном в стенках клеток растений. Содержание их значительно колеблется в хрене, укропе, шиповнике, орехах, малине, смородине, облепихе (2.5-55%), меньше – в огурцах, кабачках, патиссонах, салате, зеленом луке, вишнях, яблоках, сливах (0.5-0.8%). В воде не растворяется, организмом не усваивается, поэтому пищевой ценности не имеет (а, следовательно, уменьшает питательную ценность продукта), но способствует работе кишечника. Чем меньше ее в продукте, тем более нежная его консистенция. При гидролизе образуются простые сахара. Инулин содержится в клубнях и корнях некоторых растений: в чесноке (15-20%), топинамбуре (13-20%) и артишоках (1.9%), заменяя в них крахмал. Инулин легко растворяется в теплой воде, образуя при этом коллоидные растворы. При гидролизе инулина образуется фруктоза.