Общая характеристика химического состава плодов и овощей

 

 

 

 

контрольная РАБОТА

По дисциплине  «Хранение и переработка плодов и овощей»

 

 

 

 

 

 

Общая характеристика химического состава плодов и овощей.

 

 

Плоды и овощи — особая группа растительных пищевых продуктов, представляющая собой, в отличие от зерновых, бобовых и других сельскохозяйственных культур, сочные части растений. Для них характерны определенный химический состав (рис. 1) и качественные показатели. Плодам и овощам присуще высокое содержание воды, составляющей в среднем 80—90 % массы, а у огурца, редиса, салата — до 93—97 %.

Роль воды в процессах жизнедеятельности чрезвычайно велика. Она не пассивный компонент сочного сырья, а один из главных факторов, определяющих интенсивность биохимических процессов и качество продукции. Насыщенность клеток плодов и овощей водой обуславливает их тургорное состояние, непосредственно связанное с товарным качеством продукции. Если клетки свежих плодов и овощей теряют тургор, т. е. содержание воды в них снижается на 5—7 % (зеленные на 2—3 %), сразу же утрачивается одно из важнейших товарных свойств продукции — ее сочность (свежесть).

Биохимические свойства воды во многом определяются полярностью ее молекулы, благодаря чему вокруг ионов и биополимеров клетки образуются гидратные оболочки. Установлено, что чем выше обводненность растительных тканей, тем интенсивнее протекают в них процессы жизнедеятельности. В этой связи показателен тот факт, что чем моложе организм (и растительный, и животный), тем выше в нем содержание воды. Подобное же соотношение наблюдается при сравнении обводненности молодых органов одного и того же растения с более старыми.

Диэлектрическая постоянная воды довольно высока (80,4 при 20 °С), поэтому она как растворитель способствует электролитической диссоциации веществ и, следовательно, облегчает течение многих процессов. Во многих случаях вода — непосредственный участник биохимических реакций, протекающих в живых клетках, например гидролиза, гидратации и дегидратации, окисления, процессов синтеза. Обладая низкой вязкостью и, следовательно, высокой подвижностью, а кроме того, являясь отличным растворителем для многих неорганических солей и органических веществ, она осуществляет межклеточное и межтканевое перемещение веществ и выведение их из организма.

Вода способствует стабилизации внутритканевых процессов при хранении плодов и овощей, в частности, при их охлаждении. Это обусловлено тем, что водные растворы, представляющие жидкую среду тканей, имеют более низкую температуру замерзания, чем чистая вода, поэтому довольно устойчивы к переохлаждению. Теплоемкость воды составляет 4,19 кДж/кг-°С, что значительно выше теплоемкостей других химических компонентов плодов и овощей. Теплота замерзания воды также весьма высока — 335,2 кДж/кг. Две последние характеристики свидетельствуют о том, что плодоовощная продукция при хранении представляет теплоинертную систему и тем самым довольно надежно предохраняется от опасных переохлаждений. Кроме того, при переохлаждении в период холодильного хранения плоды и овощи способны часть энергии дыхания тратить на поддержание стабильной температуры внутри тканей.

Вода с растворенными в ней питательными и физиологически активными веществами, чрезвычайно важными в питании человека,— углеводами, азотистыми веществами, витаминами, минеральными солями, органическими кислотами, ароматическими веществами — представляет собой клеточный сок. Благодаря тому, что в клеточном соке в растворенном виде в очень небольшой концентрации присутствуют многие полезные компоненты, усвояемость плодов и овощей в процессе переваривания в животных организмах высока. В связи с этим многие виды плодоовощной продукции используют в качестве диетических и даже лекарственных средств.

Вода клеточного сока — основная часть общего ее содержания в плодах и овощах. Она непрочно связана с тканями растений и легко испаряется при сушке. Другая часть воды — обычно 10— 15 %— удерживается растительными коллоидами и удаляется труднее. Ее называют связанной в отличие от воды клеточного сока, которую называют свободной. Остальную часть плодов и овощей, за исключением так называемой структурной воды, входящей в состав других молекул, представляют сухие вещества. Их содержание колеблется в среднем в пределах 10—20 %.

Сухие вещества подразделяют на нерастворимые и растворимые в воде. Нерастворимые — это главным образом те, что составляют клеточные стенки и механические элементы тканей: целлюлоза и сопутствующие ей гемицеллюлоза и протопектин, нерастворимые азотистые соединения, минеральные соли, крахмал, жирорастворимые пигменты и незначительное количество редких и неисследованных компонентов. Все эти вещества определяют главным образом механическую прочность тканей, их консистенцию, иногда — цвет кожицы.

Содержание нерастворимых сухих веществ в плодах и овощах невелико, в среднем 2—5 %. Некоторые из них практически не усваиваются человеческим организмом, но это не дает основания причислять их к бесполезным компонентам продуктов питания. Например, целлюлоза не переваривается в желудке человека, но необходима для нормальной перистальтики кишечника и сокоотделения. Кроме того, в ее присутствии улучшается усвоение других компонентов пищи. То же самое относится к некоторым другим соединениям, например гемицеллюлозам.

Количество растворимых сухих веществ колеблется от 5 до 18 %. Суммарное их содержание определяют чаще всего при помощи рефрактометра — прибора, показывающего преломление поляризованного луча света при прохождении его через растворы.

К растворимым сухим веществам относят углеводы, азотистые вещества, кислоты, дубильные и другие вещества фенольной природы, растворимые формы пектинов и витаминов, ферменты, минеральные соли и ряд неисследованных соединений. Большая часть этой группы соединений представлена углеводами, главным образом сахарами. В некоторых плодах и овощах (сахарная свекла, арбуз, виноград) доля Сахаров так велика, что, определяя растворимые сухие вещества по рефрактометру, можно по его показаниям с достаточной точностью судить о содержании Сахаров. Для отдельных видов и сортов винограда, яблони, груши, арбуза, дыни, томата, моркови, свеклы можно, проведя сравнительные определения содержания Сахаров и растворимых сухих веществ по рефрактометру, установить коэффициент пересчета.

Использование рефрактометрического экспресс-метода чрезвычайно перспективно для оценки селекционного процесса и влияния того или иного приема агротехники на качество плодов и овощей. Этот метод имеет важное значение в практической работе, например при оценке и отборе для селекции семенников с высоким содержанием Сахаров, так как легко выполним в полевых условиях. Широкое использование рефрактометра в течение ряда лет для отбора высокосахаристых маточников сахарной свеклы, в клеточном соке которой представлена главным образом сахароза, способствовало созданию высокосахаристых сортов этой культуры.

Несмотря на то что доля всех остальных растворимых веществ в клеточном соке невелика, значение многих из них как в пищевом, так и технологическом отношении весьма существенно. Например, дубильные вещества придают продукции особый привкус, они обуславливают некоторую устойчивость плодов и овощей к фитопатогенным микроорганизмам, от их присутствия зависят процессы осветления сока. Однако при окислении дубильных веществ образуются темноокрашенные вещества, придающие нежелательный цвет плодам при многих видах переработки. Желирующие свойства плодам и ягодам при производстве джема, повидла, мармелада, желе, пастилы и других продуктов обеспечивают пектиновые вещества. От них в значительной мере зависит и консистенция плодов и овощей. Значение плодоовощной продукции далеко не всегда определяется присутствием в ней Сахаров, поскольку она ценится не за калорийность и питательные вещества, а за вкусоароматические достоинства, наличие витаминов, минеральных и других групп веществ, которых в других пищевых продуктах нет совсем или их значительно меньше.

Несмотря на совершенствование методов исследования и анализа, состав плодов и овощей изучен еще недостаточно, но одно установлено точно и уже не вызывает сомнений — эти продукты — обязательная составная часть рациона человека на протяжении всего года и лучше в свежем виде.

Потребление плодов и овощей в нашей стране, многих странах Западной Европы, США значительно возросло за последние 40— 50 лет. В развитых странах рост доли плодов и овощей в питании становится в некотором роде показателем благосостояния.

 

Азотистые вещества включают белки и соединения небелкового азота - амиды, аминокислоты и другие соединения. Общее количество в плодах и ягодах невелико и колеблется от 0,2 до 1,5%. В овощах азотистых веществ больше - в среднем 1-2%, а в таких, как зеленый горошек - 6,6%, брюссельская капуста - 5,3%, цветная - 2,5%; в плодах меньше. Исключение составляют орехи - 15-22%, маслины - 7%, ежевика - 2%.

Большую часть азотистых соединений составляют белки, меньшую - небелковые азотистые соединения. Наиболее полно изучен белок картофеля - туберин. Соотношение аминокислот в нем приближается к яичному белку, что позволяет считать его полноценным. Полноценными считаются белки овощных бобовых культур, шпината, салата, капустных овощей.

Из амидов в плодах и овощах содержатся аспарагин и глутамин. Ничтожно малая часть приходится на нуклеиновые кислоты, гликозиды, витамины группы В, ферменты и другие соединения.

Важное биологическое значение имеют нуклеиновые кислоты и сложные белки - нуклеопротеиды.

Нуклеиновые кислоты -  высокомолекулярные соединения, впервые выделенные из ядра клеток.

Представлены они двумя типами соединений:

 ДНК - дезоксирибонуклеиновой кислотой (дезоксирибоза),  РНК - рибонуклеиновой кислотой (рибоза).

Молекулы ДНК являются носителями наследственности и находятся в ядрах, РНК содержится как в ядре, так и в цитоплазме.

Важные превращения с нуклеиновыми кислотами происходят при хранении плодов и овощей. Прорастание почек картофеля сопровождается увеличением содержания нуклеиновых кислот.

Определенные превращения происходят с нуклеиновыми кислотами при формировании зародышей семян плодов и связанные с этим созреванием околоплодника.

К особым белкам относят и ферменты. Они играют важную роль при хранении и переработке плодов и овощей.

Так, под действием окислительных ферментов полифено-локсидазы, в хранящихся плодах могут окисляться полифенолы с образованием темноокрашенных веществ (потемнение тканей).

Углеводы - основной энергетический материал плодов и овощей. Содержание их в расчете на сырую массу невысокое, поэтому и калорийность овощей не превышает 25-40 ккал в 100 г, плодов - 50-70 ккал.

Однако такие распространенные углеводы, как глюкоза, фруктоза, сахароза хорошо усваиваются организмом, что и обусловливает значение плодов и ягод в питании.

Из углеводов в плодах и овощах содержатся сахара, крахмал, клетчатка (целлюлоза), полуклетчатка (гемицеллюлоза), пектиновые вещества.

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.

Крахмал - основное запасное вещество в клубнях картофеля. Встречается в бобовых, зерновых, в незрелых семечковых плодах, в бананах.

Содержание крахмала в моркови, луке, капусте не превышает десятых долей процента, а в других овощах еще меньше.

Содержание крахмала в некоторых овощах и плодах характеризует технологические свойства, степень зрелости.

Так в зеленом горошке по содержанию крахмала определяют ранний срок уборки, чтобы получить продукт высокого качества.

Содержанием крахмала обусловлены и кулинарные свойства картофеля. Чем больше крахмала, тем больше мучнистость вареного картофеля. Установлено, что в процессе хранения зерна крахмала уменьшаются в размерах, в результате изменяется развариваемость и мучнистость вареного картофеля.

Клетчатка (целлюлоза) и полуклетчатка (гемицеллюлоза) составляют основную массу клеточных стенок. Содержание их значительно колеблется в хрене, укропе, шиповнике, орехах, малине, смородине, облепихе - от 2,5 до 5%, меньше - в огурцах, кабачках, патиссонах, салате, в вишнях, яблоках, сливах - от 0,5 до 8%.

Инулин содержится в чесноке - от 15 до 20%, топинамбуре - от 13 до 20%, заменяя в них крахмал. При гидролизе инулина образуется фруктоза.

Пектиновые вещества содержатся в плодах и овощах в виде протопектина (в основном в незрелых плодах и овощах), пектина и пектиновых кислот.

Содержание пектиновых веществ в плодах сравнительно высокое, особенно в яблоках, абрикосах, сливах, черной смородине, крыжовнике - от 1,2 до 1,8%.

В овощах пектиновых веществ меньше - в моркови, тыкве - около 1%, капусте, дыне - до 0,4%, картофеле - до 0,2%.

Основной особенностью пектиновых веществ (пектина) является образование желе в присутствии сахара и кислоты. Это учитывается при приготовлении желе, джемов, цукатов, мармелада и т.д., когда получают продукт желеобразной консистенции. Пектин овощей желирует слабее.

Определенные изменения пектиновых веществ наблюдаются при созревании плодов.