Химический состав фруктов и овощей

В состав фруктов и овощей входят разнообразные органические и неорганические вещества — вода, минеральные вещества, углеводы, органические кислоты, витамины, ферменты, азотистые, дубильные, пектиновые вещества и другие.

Вода

Свежие фрукты и овощи содержат 72-95 % воды, исключение составляют орехи (5-8 %). Вследствие высокого содержания воды свежие фрукты и овощи имеют невысокую калорийность, но в то же время обладают высокой биологической ценностью, так как вещества, растворенные в воде, хорошо усваиваются организмом. Высокое содержание воды определяет сочность, свежесть фруктов и овощей. Кроме того, вода является средой, в которой протекают основные биохимические процессы, характерные для фруктов и овощей. В некоторых биохимических процессах вода сама принимает непосредственное участие. При потере 5…7 % воды многие фрукты и овощи увядают, теряют свежесть и товарный вид. Некоторые овощи (листовые) увядают при потере 2…3 % воды.

Сухие вещества

Под содержанием сухих веществ понимают количество всех веществ, кроме воды. Количество сухих веществ во фруктах колеблется от 10 до 20 %. Овощи отличаются сравнительно невысоким содержанием сухих веществ (от 4 до 10 %). Содержание сухих веществ зависит от вида и сорта сырья, климатических условий (погоды).

Сухие вещества подразделяют на нерастворимые и растворимые в воде.

К нерастворимым веществам относятся целлюлозаи сопут­ствующие ей гемицеллюлозаи протопектин, нерастворимые в воде азотистые соединения, крахмал, жирорастворимые пиг­менты. Все эти вещества определяют главным об­разом механическую прочность тканей, их консистенцию, ино­гда цвет кожицы. Содержание нерастворимых сухих веществ в ово­щах и фруктах невелико, в среднем 2…5 %. Количество растворимых сухих веществ в овощах и фруктах колеблется от 5 до 18 %. К ним относят растворимые углево­ды, азотистые вещества, кислоты, дубильные и другие веще­ства фенольной природы, растворимые формы пектинов и витаминов, ферменты, минеральные соли. Большая часть этой группы соединений представлена углево­дами – главным образом, сахарами.

Важность плодоовощной продукции определяется не толь­ко присутствием в ней сахаров, поскольку она ценится не за калорийность и питательные вещества, а за высокоароматиче­ские свойства, наличие витаминов, минеральных и других ве­ществ которых либо нет в других пищевых продуктах, либо их значительно меньше, чем в овощах и фруктах.

Углеводы

Углеводы фруктов и овощей довольно разнообразны как по своим физико-химическим свойствам, так и по значимости для человека. Наиболее часто встречаются следующие виды углеводов: сахара, крахмал, инулин, клетчатка и пектиновые вещества.

Общее содержание углеводов в свежих фруктах колеблется от 8 до 24 %, сушеных фруктах – от 62 до 76 %, свежих овощах — от 2 до 21 %, сушеных овощах — от 40 до 63 %.

Количество углеводов в свежих фруктах и овощах изменяется в зависимости от почвенных и климатических условий их выращивания, агротехнических приемов, частоты полива, условий и сроков уборки, степени зрелости, условий перевозки, хранения и т.д. Например, в картофеле при хранении в условиях низкой температуры (0 °С) увеличивается содержание сахара (иногда до 6 %) и уменьшается количество крахмала; в яблоках в процессе созревания на дереве сначала происходит увеличение количества крахмала, а затем в период дозревания – увеличение сахара.

Сахара — это углеводы, наиболее распространенные в фруктах и овощах. Различают моносахариды (глюкоза, фруктоза) и дисахариды (сахароза).

Глюкоза, или виноградный сахар, находится в свободном виде во фруктах и овощах. Фруктоза, или фруктовый сахар, из всех сахаров наиболее сладкая на вкус, хорошо растворяется в воде. Остатки молекул глюкозы и фруктозы образуют одну молекулу сахарозы.

Из дисахаридов в плодах и овощах наиболее распространена саха­роза — основной сахар, содержащийся в корнеплодах сахарной свеклы и стеблях сахарного тростника. Сахароза, или свекловичный сахар, содержится в сахарной свекле (12-24 %), сахарном тростнике (14-26 %), яблоках (2-6 %) и других фруктах и овощах: хорошо растворяется в воде и под воздействием фермента сахаразы или кислот расщепляется с образованием равных количеств глюкозы и фруктозы, т.е. инвертного сахара.

Полисахариды в сочной продукции представлены крахма­лом, инулином, целлюлозой (клетчаткой), гемицеллюлозой, лиг­нином, пектиновыми веществами.

Крахмал находится в картофеле, овощах и фруктах в виде мелких зерен различной формы и величины, видимых под микроскопом. В значительном количестве он содержится в картофеле (15-25 %), батате (до 20 %), зеленом горошке (до 6 %), сахарной кукурузе (до 10 %). В зрелых фруктах, за некоторыми исключениями (орехи до 3,5 %, бананы до 2 %), крахмал практически отсутствует, так как по мере созревания и хранения фруктов крахмал подвергается ферментативному осахариванию и постепенно гидролизуется. В фасоли, зеленом горошке, бобах количество крахмала может возрастать до нескольких процентов, причем особенно резко при их перезревании. Одновременно сокращается количество сахаров, продукт огрубевает, вкус его ухудшается. По темпам убывания крахмала можно су­дить о созревании яблок: в недозрелых плодах зимних сортов яблок и груш его может быть 4-5 %, а при полной зрелости – менее 1 %. Кулинарные свойства картофеля во многом определяются содержанием в нем крахмала: чем его больше, тем лучше развариваемость клубней.

Инулин является близким к крахмалу веществом, состоящим из остатков молекул фруктозы, растворяется в воде; в земляной груше (топинамбуре) его 11-13% и корнях цикория - до 17 %. Крахмал и инулин играют роль запасных веществ растительной ткани.

Клетчатка (целлюлоза) содержится в овощах в количестве от 0,2 до 2,8 %, фруктах — от 0,5 до 2,0 %. Она нерастворима в воде, органических растворителях, слабых кислотах и щелочах. Организмом человека клетчатка не усваивается, но она усиливает перистальтику кишечника и тем самым способствует лучшему усвоению пищи. Повышенное содержание целлюлозы связывают с механи­ческой прочностью тканей, транспортабельностью и лежкостью фруктов и овощей.

Гемицеллюлоза (или полуклетчатка) участвует в построении тканей наряду с клетчаткой и являются запасными веществами фруктов и овощей. В овощах и фруктах содержится от 0,2 до 3% гемицеллюлоз. Общее содер­жание гемицеллюлозы в овощах и фруктах, как правило, тем выше, чем больше в них клетчатки.

Пектиновые вещества, относящиеся к высокомолекулярным соединениям, находятся в овощах и фруктах в пределах от 0,8 до 2,5 %. Они содержатся в яблоках (0,82-1,3%), сливе (0,96-1,14 %), черной смородине (0,5-1,52 %), клюкве (0,5-1,3 %), абрикосах (1,03 %), моркови (2,5 %), ревене (0,8-2,0 %) и других фруктах и овощах. В пектиновом комплексе различают пектин и протопектин. Протопектин содержится в межклеточных пространствах и в клеточных стенках, не растворяется в воде и определяет твердость незрелых фруктов и овощей. Пектин является продуктом расщепления протопектина и составляет основную массу пектиновых веществ, содержащихся в зрелых фруктах и овощах. Он растворяется в холодной воде и входит в состав клеточного сока фруктов и овощей. Пектин обладает способностью образовывать желе в присутствии сахара и кислоты, благодаря чему его широко используют в производстве мармелада, джема, фруктовых карамельных начинок, пастилы и т. п.

Азотистые вещества

К ним относятся белки, аминокислоты, амиды, нитраты, нитриты и другие азотсодержащие вещества. Большинство фруктов содержит до 1 % азотистых веществ и только некоторые (виноград, абрикосы, вишни, малина, смородина, гранаты, бананы) — до 1,5 %; исключение составляют орехи (18-20 %), маслины (6 %), финики (до 3%). В овощах обычно содержится азотистых веществ больше, чем во фруктах: в бобовых - 4,5-5,5 %, шпинатных - 2,7-3,7 %, капустных - 2,5-4,5 %, чесноке - 6,5 %, картофеле, моркови, луке - 1,5-2 %, тыквенных и томатных - 0,5-1,3 %. Большую часть азотистых веществ фруктов и овощей составляют белки. Белки многих растительных продуктов не могут считаться полноценными с точки зрения аминокислотного состава. Во время хранения и при переработке плодов и овощей комплекс азотистых веществ подвергается существенным из­менениям.

Особую группу азотистых веществ белковой природы, регулирующих обмен веществ в живых клетках, составляют ферменты. Они играют важную роль в процессах, протекающих во время хра­нения и переработки продукции, и часто определяют ее каче­ство.

Ферменты. В овощах и фруктах находятся особые белковые вещества, которые участвуют во всех биологических процессах, происходящих в организме. Эти вещества получили название ферментов или энзимов. Дыхание и созревание фруктов и овощей, прорастание семян – ферментативные процессы. В ряде случаев ферменты могут играть отрицательную роль, например под действием ферментов происходит перезревание и разрыхление тканей, скисание вина, порча консервов. Каждый фермент действует только на определенное вещество или группу веществ. Такое свойство ферментов называется специфичностью действия. Все ферменты проявляют свою активность даже в малых концентрациях. Высокая активность каждого фермента проявляется при определенных условиях внешней среды. Для большинства ферментов оптимальная температура находится в пределах от 20 до 50 °С, при температуре 60-70 °С ферменты инактивируются. При охлаждении продуктов до 0 °С активность ферментативных процессов сильно снижается, поэтому фрукты и овощи хранят при температурах, близких к 0 °С.

Воски и жиры — это соединения, покрывающие поверхность фруктов, листьев. Они выполняют защитную роль: предохраня­ют органы растений от испарения влаги, внедрения болезне­творных организмов, проникновения излишнего количества воды.

Воски - жироподобные вещества; они покрывают кожицу яблок, ягод винограда, листья капусты и другие органы сочной продукции. Все воски химически устойчивы и плохо растворимы. Они растворяются в щелочах при нагревании. Это учитывается при подготовке к сушке слив, винограда. Продукт, обработанный в горячей щелочи, быстрее высыхает, так как нарушается целостность воскового налета, на кожице образуются трещинки, так назы­ваемая сеточка, благодаря чему влага испаряется быстрее.

Жиров во фруктах и овощах очень мало, они в основном сопут­ствуют воскам, покрывающим поверхность. В значительном ко­личестве жиры присутствуют в семенах, например в косточковых и бахчевых культур. Поэтому семена таких культур используют для получения масел. Особый интерес представляет облепиховое масло. В плодах облепихи его от 2,5 до 8 %, в семенах - от 10 до 12 %. В мякоти других фруктов и овощей жира содержится до 1 %, а в семенах – от 4 до 51 %. Богаты жиром орехи (50-68 %), ядро абрикосов (30-58 %), мякоть маслин (до 55 %).

Органические кислоты

Вкусовые свойства фруктов, некоторых овощей и продуктов их переработки в значительной степени определяются соотношением сахаров и органических кислот, которые содержатся в них как в свободном виде, так и в виде солей. Кислоты оказывают существенное влияние на степень сладости фруктов и овощей, которую выражают как отношение общего количества сахара к общему количеству кислот. Большинство овощей, за исключением томатов, щавеля и ревеня, содержат меньше органических кислот, чем фрукты. В некоторых фруктах содержится до 2,5 % кислот (вишне, кизиле), в черной смородине — до 3,5 %, лимонах — до 8 %. Наиболее часто в овощах и фруктах встречаются яблочная, лимонная и винная кислоты, реже щавелевая, бензойная, муравьиная, янтарная, салициловая.

Яблочная кислота содержится почти во всех фруктах. Она преобладает в семечковых и косточковых. Хорошо раство­рима в воде, безвредна для организма человека, ее широко при­меняют при изготовлении сладких вод и кондитерских из­делий. Много ее в рябине садовой (до 2,2 %), в черноплодной (до 1,3 %), кизиле (до 2 %) и облепихе (до 2 %), а также в ревене (до 1 %), томатах (до 0,5 %). Вкус имеет слабокислый.

Лимонная кислота обычно встречается во фруктах вместе с яблочной и иногда с винной кислотами. Содержится главным образом в цитрусовых плодах (в лимоне – до 6 %, в других цитрусовых 1…2 %) и клюкве (3 %). Вкус имеет мягкокислый.

Винная кислота содержится в винограде (0,3-1,7 %), где она находится в виде кислой калиевой соли, называемой винным камнем, а также в небольшом количестве в свободном состоянии. В других фруктах и ягодах ее или мало (крыжовник, брусника, земляника, черешня, слива), или она совсем отсутствует.

Бензойная кислота содержится в ягодах клюквы (до 0,01 %) и брусники. Свободная бензойная кислота является антисептиком, и поэтому брусника и клюква хорошо сохраняются в свежем виде.

Щавелевая кислота встречается во многих фруктах и овощах, но в малых количествах. Много ее в щавеле (до 0,7 %) и ревене (до 0,2 %), шпинате (до 0,2 %), землянике содовой (до 0,01 %), чернике (0,06 %) где она содержится большей частью в виде щавелевокислого калия. Щавелевая кислота, будучи сильной кислотой, даже в неболь­ших концентрациях в растворах раздражает слизистые оболочки в организме человека.

Янтарная кислота содержится в очень небольшом количестве в незрелой вишне, (в зрелой отсутствует), красной смородине, крыжовнике, винограде, яблоках, черешне. Янтарная кислота, даже в виде 3 %-ного раствора, не оказывает раздражающего действия на слизистую оболочку желудка, но имеет неприятный вкус.

Салициловая кислота обнаружена в землянике (0,0001 %) и малине (0,00011 %), обладает жаропонижающими свойствами. Культурные сорта этих ягод со­держат больше салициловой кислоты, чем дикорастущие.

В состав плодоовощной продукции в незначительных ко­личествах входят также кофейная, хинная и хлорогеновая кислоты.

Витамины

Фрукты и овощи, особенно при потреблении их в свежем виде, — важный источник витаминов, а в отношении витаминов С, Р, фолиевой кислоты (витамин В₉) — единственный источник, что дает ос­нование считать фрукты и овощи необходимой и незаменимой частью пищевого рациона человека.

Витамины подразделяются на водорастворимые и жирора­створимые.

Водорастворимые витамины. Витамин В₁ (тиамин) в небольшом количестве содержится в овощах и фруктах (0,01-0,34 мг на 100 г), тепловая обработка вызывает незначи­тельное разрушение этого витамина.

Витамин В₂ (рибофлавин) в основном поступает в организм человека с продуктами животного происхождения. В плодоовощной продукции этот витамин содержится в грушах (0,05 мг на 100 г), персиках (0,02 мг на 100 г), томатах (0,04 мг на 100 г), моркови (0,02-0,07 мг на 100 г), свекле (0,04 мг на 100 г) и других фруктах и овощах. Рибофлавин очень чувствителен к воздействию ультрафиолетовых лучей, поэто­му продукты следует хранить в защищенном от прямого сол­нечного света месте.

Основным источником витамина С (аскорбиновой кисло­ты) являются овощи, фрукты и ягоды. Наиболее богаты этим витамином шиповник свежий (до 650 мг на 100 г, сушеный до 2000 мг на 100 г), сладкий перец (зеленый 150 мг на 100 г, красный 250 мг на 100 г), черная смородина (250 мг на 100 г), облепиха (60 мг на 100 г), лимон (40 мг на 100 г), петрушка зелень (150 мг на 100 г), укроп (100 мг на 100 г) и др. На содержание витамина С в пищевых продуктах значи­тельное влияние оказывают продолжительность их хранения и вид кулинарной обработки. При различных способах стерилизации плодоовощной продукции значи­тельное количество витамина С разрушается, осо­бенно в присутствии кислорода и на свету. Данному разруше­нию способствует наличие металлов. По этой причине при консервировании не следует использовать металлическую и не покрытую лаком посуду. Особенно велики потери витами­на при сушке – до 70 %. Лучше сохраняется витамин при бы­стром замораживании и последующем хранении плодов, ово­щей и ягод при отрицательной температуре. В таких продук­тах сохраняется до 90 % первоначального содержания вита­мина С.

Жирорастворимые витамины. В растениях содержится провитамин А (ретинол) – пигмент каротин. Богаты каротином морковь 8 мг на 100 г, абрикосы и персики 1,7…9,0 мг на 100 г, тыква (1,5 мг на 100 г), шиповник свежий (2,6 мг на 100 г), петрушка (5,7 мг на 100 г), укроп (1,0 мг на 100 г). Каротин до­вольно термоустойчив и хорошо сохраняется при консервиро­вании продуктов.

Витамином D (калъциферол) называют несколько соединений, близких по химической структуре (витамины D₂, D₃). Во фруктах и овощах витаминов группы D очень мало, но присутствуют их провитамины - стеролы или стерины.

Витамин Е (токоферол) — это группа, состоящая из семи витаминов. Важным источником витамина Е являются расти­тельные масла, облепиха, салат и другие зеленные и капустные овощи. Токоферолы обладают высокой устойчивостью и не разрушаются при нагревании и под действием ультрафиолето­вых лучей.

Существуют и другие незаменимые органические веще­ства, поступающие с пищей и обладающие специфическим биологическим действием. К числу таких веществ относятся витамин К, витамин Р, витамин F. В настоящее время их при­нято называть витаминоподобными веществами.

Минеральные вещества

Количество минеральных веществ определяют по со­держанию золы, остающейся после сжигания навески сырья. Большинство фруктов и овощей имеет зольность от 0,25 до 2,50 %. Специфическая особенность минеральных веществ фруктов и овощей – щелочная реак­ция, в то время как минеральные вещества зерновых и жи­вотных продуктов питания отличаются кислой реакцией.