Химический состав плодов и овощей и его изменения при созревании, хранении и переработке

     Некоторые свойства пектина.

• пектины распространены в плодах и овощах и имеют резиноподобную форму (они находятся между стенками клетки), и помогают скреплять ячейки растения;
• пектины в коллоидном растворе способствуют вязкости томатной пасты;
• пектины в растворе формируют гели при добавлении сахара и кислоты, что составляет основу производства желе.

      1.4 Жиры

     Как правило, плоды и овощи содержат очень мало жиров, менее 0.5%. Однако, значительные количества найдены в орехах (55 %), косточках абрикоса (40 %), семенах винограда (16 %), семенах яблок (20 %) и семенах томатов (18 %).

      1.5 Органические кислоты

     Плоды содержат натуральные кислоты, типа лимонной кислоты в апельсинах и  лимонах, яблочной кислоты в  яблоках и винная кислота в винограде. Эти кислоты дают резкость плодам и замедляют бактериальную порчу.

     Мы  преднамеренно сбраживаем некоторые  пищевые продукты с необходимыми бактериями, для получения кислоты, а это дает аромат пище и продлевается срок годности. Например,  квашение капусты, для получения молочной кислоты и производство кислой капусты, и брожение яблочного сока, чтобы получить первичный спирт, а затем уксусную кислоту, для получения уксуса.

     Органические  кислоты влияют на цвет пищевых продуктов, так как многие пигменты растения являются естественными pH индикаторами.

     Самый важный вклад органических кислот относительно бактериальной порчи, заключается  в снижении pH продуктов. При анаэробных условиях и pH немного выше 4.6, Clostridium botulinum может увеличиваться и произвести смертельные токсины. Эта опасность отсутствует в пищевых продуктах с высоким содержанием органических кислот, с pH 4.6 и меньше.

     Кислотность и сахара являются двумя основными  элементами, которые определяют вкус плода. Сахарокислотный индекс очень часто используется для придания технологических характеристик плодов и некоторых овощей.

      1.6 Азотистые вещества

     Эти вещества находятся в растениях  в различных сочетаниях: белков, аминокислот, амидов, аминов, нитратов, и т.д. В овощах содержится от 1.0 до 5.5 %, в то время как в плодах, в большинстве случаев содержание азотистых веществ меньше чем 1 %.

     Среди азотистых веществ наиболее важными  являются белки; они имеют коллоидную структуру и при нагревании водных растворов выше 50°C, необратимая реакция делает их нерастворимыми. Это следует учесть при тепловой обработке плодов и овощей.

     С биологической точки зрения растительные белки менее ценны, чем белки  животного происхождения, потому что  в их составе не присутствуют все незаменимые аминокислоты.

      1.7 Витамины

     Витамины  являются органическими материалами, которые должны поступать  человеческому  организму в маленьких количествах  кроме незаменимых аминокислот  или жирных кислот.

     Витамины  функционируют как системы фермента, которые облегчают метаболизм белков, углеводов и жиров, но появляются подтверждения, что их роль в поддержании здоровья может продолжаться.

     Витамины  разделены на две главных группы, те, которые являются жирорастворимыми и водорастворимыми Жирорастворимые витамины - A, D, E и K. Их усвоение организмом зависит от нормального поглощения жира из пищи. Растворимые в воде витамины включают витамин C и комплекс  витамина B.

     Витамин А или Ретинол.

     Этот  витамин присутствует только в сырье  животного происхождения - мясе, молоке, яйцах и т.п. Растения не содержат витамина А, но содержат его предшественника, β-каротин. Человек нуждается либо в витамине А или в β-каротине, который он может легко преобразовать в витамин A. Вета-каротин присутствует в оранжевых и желтых овощах, а так же в зеленых листовых овощах, главным образом в моркови, тыкве, сладком картофеле, шпинате и капусте.

     Дефицит витамина А приводит к куриной  слепоте, повреждению структуры  кости и формированию зубов в  молодом организме, болезням эпителиальных клеток и мембраны носа, горла и глаз, которые уменьшают сопротивление организма инфекции.

     Витамин C.

     Витамин C является антицинготным средством. Недостаток его вызывает хрупкость  капиллярных стенок, легкое кровотечение десен, ослабление зубов и болезнь  суставов кости. Он необходим для нормального формирования коллагена белка, который является важным элементом кожи и соединительной ткани. Подобно витамину E, витамин C  способствует усвоению железа.

     Витамин C, также известен как аскорбиновая кислота, легко разрушается при окислении особенно при высоких температурах и является витамином, который легче всех разрушается при обработке, хранении и приготовлении.

     Превосходными источниками витамина C являются плоды  цитрусовых, помидоры, капуста и  зеленые перцы. Картофель также – неплохой источник (хотя содержание витамина C относительно низко), из-за того, что мы потребляем большие количества картофеля.

      1.8 Ферменты

     Ферменты  являются биологическими катализаторами, которые активизируют большинство  биохимических реакций, происходящих в растительных клетках.

     Некоторые свойства ферментов, имеющие значение в плодах и овощах следующие:

• в живых плодах и овощах ферменты управляют реакциями, связанными с созреванием;
• после сбора урожая до тепловой и обработки химикатами или некоторыми другими средствами, ферменты продолжают процесс созревания, во многих случаях до момента разложения, такие как  мягкие дыни или перезрелые бананы;
• так как ферменты вступают в большое количество биохимических реакций в плодах и овощах, они могут воздействовать на изменения запаха, цвета, структуры и пищевые свойства;
• процессы нагревания в плодах и овощах (производство/обработка), предназначены не только, чтобы уничтожить микроорганизмы, а также и дезактивировать ферменты и этим улучшить стабильность плодов и овощей при хранении.

     Ферменты  имеют оптимальную температуру - около +50°C, когда их активность достигает  максимума. Нагревание вне этой оптимальной  температуры дезактивирует ферменты. Деятельность каждого фермента также  характеризуется оптимальной величиной pH.

     При хранении  и обработке плодов и овощей, самое большое значение имеет класс ферментов гидролазы (липаза, инвертаза, танназа, хлоролаза, амилаза, целлюлаза) и оксидоредуктазы (пероксидаза, турозиназа, каталаза, аскорбиназа, полифенолоксидаза).

      1.9 Источники цвета  и цветовых изменений

     Пигменты  и цветовые предшественники плодов и овощей находятся главным образом  в клеточных пластичных включениях типа хлоропластов и других хромопластах, и в меньшей степени растворены в каплях жира или воды внутри протопласта клетки и вакуоли.

     Эти пигменты классифицируются на четыре главных группы, которые включают хлорофиллы, каротиноиды, антоцины, и  флавонолы. Пигменты, принадлежащие  последним двум группам, также называются флавоноидами и включают танины.

     Хлорофиллы. Хлорофиллы содержатся главным образом  в хлоропластах и играют главную  роль в фотосинтетическом выделении  углеводов от углекислого газа и  воды. Яркий зеленый цвет листьев  и других частей растений обусловлен в значительной степени присутствием жирорастворимых хлорофиллов, которые, в сущности, связаны с молекулами белка в высоко организованные комплексы.

     Когда молекулы растения разрушаются при  старении, обработке, происходит денатурация  белковых комплексов с возможным  выделением хлорофилла. Такой хлорофилл весьма нестабилен и быстро изменяет цвет до оливково-зеленого и коричневого. Это цветовое изменение, как полагают, происходит из-за преобразования хлорофилла в состав фенофетина.

     Преобразование  в фенофетин предпочтительно  в кислой среде, а при щелочных условиях происходит медленно. По этой причине горох, бобы, шпинат, и другие зеленые овощи, которые имеют тенденцию терять свои яркие зеленые цвета при нагревании их можно в значительной степени защитить против таких цветовых изменений добавлением бикарбоната натрия или другой щелочи к воде при консервировании или приготовлении.

     Однако  эту технологию не считают предпочтительной и не используют в промышленности, потому что щелочной pH также имеет смягчающие воздействие на целлюлозу и растительную структуру, а также уничтожает витамин C и тиамин при температурах обработки.

     Каротиноиды. Пигменты, принадлежащие этой группе жирорастворимые и изменяются в цвете от желтого до оранжево-красного. Они часто находятся вместе с хлорофиллами в хлоропластах, а также  присутствуют и в других хромопластах и могут быть в свободном состоянии в капельках жира. Основные каротиноиды включают оранжевый каротин моркови, кукурузы, абрикоса, персика, плодов цитрусовых и тыквы; красные лукопены помидора, арбуза, и абрикоса; желто-оранжевый хантрофил кукурузы, персика, красного перца и тыквы; и желто-оранжевый кросетин специи шафрана. Эти и другие каротиноиды редко находятся отдельно внутри клетки растения.

     Основное  значение некоторых из каротиноидов заключается в их отношении к  витамину A. Молекула оранжевого β-каротина преобразуется в две молекулы бесцветного витамина А в живом  организме. Другие каротиноиды подобно α-каротину и γ-каротину,  также являются предшественниками витамина A, но из-за незначительных различий в химической структуре одна молекула каждого из них дает только одну молекулу витамина A.

     При обработке каротиноиды являются довольно стойкими к нагреванию, изменению  pH и выщелачиванию, так как они жирорастворимые. Однако, они очень чувствительны к окислению, которое приводит как к потере цвета, так и к разрушению активности витамина А.

     Флавониды. Пигменты и цветовые предшественники, принадлежащие этому классу растворимы в воде, и обычно присутствуют в соках плодов и овощей. Флавониды включают фиолетовый, синий, и красный антоцианидин ягод винограда, баклажана и вишни; желтый флавонолы у светлоокрашенных плодов и овощей таких как яблоко, лук, картофель и цветная капуста и бесцветные катехины и лейкоантоцианы, которые являются танинами пищевых продуктов и встречаются в яблоках, винограде, чае и в других растительных тканях. Эти бесцветные соединения танина легко преобразуются в коричневые пигменты после взаимодействия с ионами металлов.

     К свойствам антоцианов относится  изменение цвета в зависимости  от pH. Таким образом, многие из антоцианов, которые имеют фиолетовый или синий цвет в нейтральной среде, краснеют после добавления кислоты.

     При варке свеклы с уксусом, свекла имеет  тенденцию изменять цвет от багрянистого красного к более яркому красному, в то время как щелочная вода может  изменить цвет красных плодов и овощей на фиолетовый и серо-синий.

     Антоцианы также имеют тенденцию к фиолетовым и синим оттенкам после взаимодействия с ионами металлов, которая является одной из  причин для лакирования внутренней части металлических канистр, для сохранения цвета антоциносодержащих  плодов и овощей.

     Водо-растворимые  свойства антоцианов облегчают выщелачивание этих пигментов из разрезанных плодов и овощей в процессе обработки.

     Желтые  флавонолы также pH чувствительны и имеют тенденцию к более глубокому желтому цвету в щелочной среде. Таким образом, картофель или яблоки немного желтеют при приготовлении в воде с pH 8 или выше, что характерно для многих областей. Подкисление воды до pH 6 или ниже способствует образованию белого цвета.

     Бесцветные  соединения танина после взаимодействия с ионами металлов приводят к образованию  темно окрашенных соединений, которые могут иметь красный, коричневый, зеленый, серый или черный цвет. Различные оттенки этих цветных соединений зависят от отдельного танина, конкретного иона металла, pH, концентрации соединения и других факторов, еще недостаточно изученных.