Химический состав свежих овощей и плодов

В питании человека овощи и плоды занимают исключительно важное место, так как представляют собой основной и часто незаменимый источник разнообразных витаминов, минеральных солей, легкоусвояемых углеводов, органических кислот, фитонцидов и других веществ.

Состав овощей и плодов зависит от их вида, сорта, зрелости, сроков уборки, способов хранения и других факторов. Химический состав также является важным идентификационным признаком при экспертизе.

Вода является главной составной частью свежих овощей и плодов: ее содержание колеблется от 70 до 95 % (кроме орехов - 5–8 %). Она придает растительной ткани сочность, упругость (тургор), в ней растворены органические и минеральные вещества. Вода является средой и активным участником различных ферментативных процессов, происходящих в тканях плодов и овощей. Значительная часть воды находится в свободном состоянии, содержится главным образом в клеточном соке и легко удаляется при обезвоживании свежих овощей и плодов. Часть воды (около 20 %) находится в связанном состоянии и трудно испаряется.

Из-за высокого содержания воды овощи и плоды представляют собой благоприятную среду для развития микроорганизмов, поэтому их часто относят к скоропортящимся товарам. Во время хранения овощи и плоды за счет испарения теряют некоторое количество воды. При потере воды свыше допустимых пределов (в основном 5–7 %) свежие плоды и овощи увядают, теряют свежесть и качество их резко снижается.

Минеральные вещества находятся в овощах и плодах в виде хорошо усвояемых солей органических и минеральных кислот (фосфорной, серной, винной и др.), а также могут являться составной частью некоторых высокомолекулярных соединений - витаминов, белков, пигментов и др.

Углеводы являются веществами, от содержания и изменчивости которых зависят вкус, консистенция, сохраняемость плодов и овощей. Среди сухих веществ овощей и плодов на долю углеводов приходится до 90 %.

Органические кислоты влияют на степень сладости и вкус плодов и овощей. В плодах обычно больше кислот, чем в овощах (кроме щавеля, ревеня и томатов). В среднем в овощах их находится около 0,1 %.Наиболее распространенными кислотами овощей и плодов являются яблочная, лимонная и винная. Реже и в небольшом количестве встречаются щавелевая, бензойная, салициловая, янтарная и др.

Азотистые вещества в составе плодов и овощей представлены в основном в виде белков, а также аминокислотами, ферментами, нуклеиновыми кислотами и др.

В целом, овощи более богаты белковыми веществами, чем плоды. Количество белков в овощах и плодах невелико, но они хорошо усваиваются. Больше всего (до 7 %) содержится в маслинах, в бобовых овощах (4–5 %), сравнительно богаты белком орехи, шпинатные и капустные овощи, чеснок.

Витамины. Плоды и овощи являются источниками витаминов С, Р, В 1 , В 2 , РР, К, Е, пантотеновой (В 3) и фолиевой (В 9) кислот, а также провитамина А (β-каротина). Содержание витаминов зависит от вида плодов и овощей, условий выращивания и хранения, степени зрелости и других факторов.

Красящие вещества (пигменты) находятся в пластидах клеток (в хлоропластах, хромопластах и др.), отличаются большим многообразием и обычно сопутствуют друг другу. Они подразделяются на следующие группы: хлорофиллы, каротиноиды, флавоновые пигменты и антоцианы.

Липиды. Содержание жиров в мякоти овощей и большинства плодов не превышает 1 %. Жиры носят ненасыщенный характер, преобладают олеиновая, линолевая и линоленовая кислоты. Много жира содержат орехоплодные (60 – 69 %), мякоть маслин (до 50 %) и облепихи (до 8,0 %).

Свежие плоды и овощи, и продукты их переработки имеют значительный удельный вес в питании человека. На различных этапах истории человечества значение овощей и плодов неизменно оценивалось высоко. Полезные свойства овощей и плодов обусловлены их химическим составом.

Пищевая ценность свежих овощей и плодов

Химический состав свежих плодов и овощей. Пищевая ценность свежих плодов и овощей обусловлена наличием в них углеводов, органических кислот, дубильных, азотистых и минеральных веществ, а также витаминов. Плоды и овощи улучшают аппетит, повышают усвояемость других пищевых продуктов. Некоторые плоды и овощи имеют лечебное значение (малина, черная смородина, виноград, черника, земляника, гранат, морковь и др.), так как содержат дубильные, красящие и пектиновые вещества, витамины, фитонциды и другие соединения, выполняющие определенную физиологическую роль в организме человека. Многие плоды содержат антибиотики и лучезащитные вещества (антирадианты), которые способны связывать и выводить из организма радиоактивные элементы. Содержание отдельных веществ в плодах и овощах зависит от их сорта, степени зрелости, условий произрастания и других факторов.

Вода . В свежих плодах находится 72--90% воды, в орехоплодных -- 6--15, в свежих овощах -- 65--95%. Благодаря высокому содержанию воды свежие плоды и овощи нестойки в хранении, а потеря воды приводит к снижению качества, утрате товарного вида (увяданию) их. Много воды содержится в огурцах, томатах, салате, капусте и др., поэтому многие овощи и плоды относятся к скоропортящимся продуктам.

Минеральные вещества . Содержание минеральных веществ в плодах и овощах колеблется от 0,2 до 2%. Из макроэлементов в плодах и овощах присутствуют: натрий, калий, кальций, магний, фосфор, кремний, железо; из микро- и ультрамикроэлементов содержатся: свинец, стронций, барий, галлий, молибден, титан, никель, медь, цинк, хром, кобальт, йод, серебро, мышьяк.

Углеводы . В плодах и овощах содержатся сахара (глюкоза, фруктоза, сахароза), крахмал, клетчатка и др. Процентное содержание Сахаров в плодах составляет от 2 до 23%, в овощах -- от 0,1 до 16,0%. Крахмал накапливается в плодах и овощах в период их роста (в картофеле, зеленом горошке, сахарной кукурузе). По мере созревания овощей (картофель, горох, фасоль) массовая доля крахмала в них увеличивается, а в плодах (яблоки, груши, сливы) -- снижается.

Клетчатки в плодах и овощах -- 0,3--4%. Она составляет основную массу их клеточных стенок. При перезревании некоторых овощей (огурцы, редис, горох) количество клетчатки увеличивается и снижаются их пищевая ценность и усвояемость.

Органические кислоты . В плодах имеется от 0,2 до 7,0% кислот, в овощах -- от 0,1 до 1,5%. Наиболее распространенными кислотами плодов являются яблочная, лимонная, винная. В меньших количествах встречаются кислоты щавелевая, бензойная, салициловая и муравьиная.

Дубильные вещества придают плодам вяжущий вкус. Особенно их много в айве, хурме, рябине, грушах, яблоках. Окисляясь под действием ферментов, эти вещества вызывают потемнение плодов при разрезании и надавливании, снижение их качества.

Красящие вещества (пигменты) придают плодам и овощам определенную окраску. Антоцианы окрашивают плоды и овощи в различные цвета от красного до темно-синего. Они накапливаются в плодах в период их полной зрелости, поэтому окраска плодов является одним из показателей ее степени. Каротиноиды окрашивают плоды и овощи в оранжево-красный или желтый цвет. К каротиноидам относятся каротин, ликопин, ксантофилл. Хлорофилл придает плодам и листьям зеленую окраску. При созревании плодов (лимоны, мандарины, бананы, перец, томаты и др.) хлорофилл разру- щается и за счет образования других красящих веществ появляется свойственная зрелым плодам окраска.

Эфирные масла (ароматические вещества). Они придают плодам Ииовощам характерный аромат. Особенно много ароматических веществ в пряных овощах (укроп, петрушка, эстрагон), а из плодов -- в цитрусовых (лимоны, апельсины).

Гликозиды (глюкозиды) придают овощам и плодам острый, горький вкус и специфический аромат, некоторые из них ядовиты. К гли- козидам относится соланин (в картофеле, баклажанах, незрелых томатах), амигдалин (в семенах горького миндаля, косточковых, яблок), капсаицин (в перце), синегрин (в хрене) и др.

Витамины. Плоды и овощи являются основными источниками витамина С (аскорбиновая кислота) для организма человека. Кроме того, в них имеются каротин (провитамин А), витамины группы В, РР (никотиновая кислота), витамин Р и др.

Азотистые вещества содержатся в овощах и плодах в незначительном количестве; больше всего их в бобовых (до 6,5%), в капусте (до 4,8%).

Жиры . В большинстве плодов и овощей находится очень мало жиров (0,1--0,5%). Много их в ядрах орехов (45--65%), в мякоти маслин (40--55%), а также в косточках абрикосов (20--50%).

Фитонциды о бладают бактерицидными свойствами, губительно действуют на микрофлору, выделяя токсичные летучие вещества. Наиболее активны фитонциды лука, чеснока, хрена.

Классификация свежих овощей.

В зависимости от того, какая часть растения используется в пищу, овощи делятся на две группы: вегетативные и плодовые.

Вегетативные овощи . В эту группу входят овощи нескольких подгрупп:

клубнеплоды (картофель, топинамбур, батат);

корнеплоды (свекла, морковь, редис, редька, репа, брюква, петрушка, сельдерей, пастернак);

капустные (капуста белокочанная, краснокочанная, савой- екая, брюссельская, кольраби, цветная);

луковые (лук репчатый, лук-порей, лук-шалот, лук-батун, чеснок и др.);

салатно-шпинатные (салат, шпинат, щавель и др.);

пряные (укроп, петрушка, сельдерей, чабер, эстрагон, хрен, базилик и др.);

десертные (спаржа, ревень, артишок).

Плодовые овощи . В эту группу входят следующие подгруппы овощей:

тыквенные (огурцы, кабачки, тыквы, патиссоны, арбузы, дыни);

томатные (томаты или помидоры, баклажаны, перец);

бобовые (незрелые горох, фасоль, бобы);

зерновые (незрелая кукуруза).

По срокам созревания овощи делят на ранние, средние, и поздние; по способу выращивания -- на тепличные, парниковые и грунтовые.

По способу использования некоторые виды овощей делят на столовые (употребляют в пищу), технические (используют для переработки на крахмал, сахар и другие продукты), универсальные и кормовые

Углеводы

Содержание углеводов в значительной части овощей не превышает 5 %, однако в некоторых из них, например, в картофеле, количество углеводов достигает 20 %, в зеленом горошке -13 %. В основном углеводы в овощах представлены крахмалом и в меньшей степени сахарами, за исключением свеклы и моркови, в которых преобладают сахара. Во фруктах углеводы содержатся в большем количестве, чем в овощах, и их содержание в среднем составляет 10 %.

Сахара

Во фруктах наиболее полно представлены сахара (глюкоза, фруктоза и сахароза).

Особенностью сахаров плодов и овощей является широкое представительство среди них фруктозы.

Продукты	Содержание сахаров в %
	глюкоза	фруктоза	сахароза
Яблоки	2,5-5,5	6,5-11,8	1,5-5,3
Груши	0,9-3,7	6,0-9,7	0,4-2,6
Айва	1,9-2,4	5,6-6,0	0,4-1,6
Абрикосы	0,1-3,4	0,1-3,0	2,8-10,4
Персики	4,2-6,9	3,9-4,4	5,0-7,1
Сливы	1,5-4,1	0,9-2,7	4,0-9,3
Черешня	5,3-7,7	3,4-6,1	0,4-0,7
Вишня	3,8-5,3	3,3-4,4	0,2-0,8
Смородина красная	1,1-1,3	1,6-2,8	0
Смородина черная	3,3-3,9	4,0-4,8	0,2-0,4
Крыжовник	1,2-3,6	2,1-3,8	0,1-0,6
Малина	2,3-3,3	2,5-3,4	0-0,2
Виноград	7,2	7,2	0
Бананы	4,7	8,6	13,7
Ананасы	1,0	0,6	8,6
Хурма	6,6	9,2	0

В овощах сахара также представлены в трех видах (глюкоза, фруктоза и сахароза). Наибольшее количество сахаров содержится в:

• моркови (6,5 %)
• свекле (8 %)
• арбузах (7,5 %)
• дынях (8,5 %)

В остальных овощах сахаров мало. В моркови, свекле и дынях преобладает сахароза; исключительным источником фруктозы являются арбузы.

Клетчатка

Клетчатка широко представлена в овощах и фруктах, достигая 1-2% их состава. Особенно много клетчатки в ягодах (3-5 %).

Клетчатка, как известно, относится к трудноперевариваемым пищеварительным аппаратом веществам. Овощи и фрукты являются источником преимущественно нежной клетчатки (картофель, капуста, яблоки, персики), которая расщепляется и достаточно полно усваивается.

В свете современных научных представлений клетчатка овощей и плодов рассматривается как вещество, способствующее выведению из организма холестерина, а также оказывающее нормализующее действие на жизнедеятельность полезной кишечной микрофлоры.

Растения играют исключительно важную роль в питании человека, снабжая организм всеми необходимыми веществами. Практически все многообразие веществ, содержащихся в растениях, образуется из углеводов, которые, в свою очередь, образуются из диоксида углерода и воды под действием солнечной энергии в процессе фотосинтеза. Азотистые и минеральные вещества поступают в растения из почвы.

Отдельные виды плодов и овощей различаются между собой качественным и количественным составом входящих в них химических компонентов, но все они характеризуются незначительным содержанием сухих веществ и, соответственно, высоким содержанием воды, что и определяет их поведение при хранении и переработке. В плодах содержится сухих веществ больше (10...20%), чем в овощах (5...10%). Лишь некоторые виды овощей характеризуются сравнительно высоким содержанием сухих веществ (зеленый горошек - до 20 %, картофель - до 25 %). Особое значение имеют содержащиеся в значительных количе- лвах в плодах и овощах незаменимые компоненты пищи - во до- и жирорастворимые витамины, макро- и микроэлементы и в меньших - незаменимые жирные кислоты и аминокислоты.

Углеводы. В плодах и овощах углеводы составляют 80...90% сухой массы. Для человека углеводы служат основным источником энергии, необходимой для жизнедеятельности всех тканей и органов, а также пластическим материалом.

Из углеводов в плодах и овощах содержатся моносахариды (в основном глюкоза и фруктоза) и полисахариды (полиозы) первого (в основном дисахарид сахароза) и второго (крахмал, целлюлоза, гемицеллюлоза, пектиновые вещества) порядков. Кроме того, в небольших количествах в них содержатся моносахариды манноза, арабиноза, сорбоза, ксилоза, рибоза, галактоза и многоатомные спирты (сорбит и маннит), которые при окислении могут образовывать глюкозу, фруктозу и др.

Моносахариды и полисахариды первого порядка называют просто сахарами. Содержание сахаров в плодах составляет в среднем 8...12%, но в отдельных видах достигает 15...20% (виноград, хурма, бананы). В овощах сахаров содержится в среднем 2...6 %.

Сахара хорошо усваиваются организмом человека и при избыточном потреблении углеводов (особенно сахарозы) приводят к резкому подъему уровня глюкозы в крови. Потребление фруктозы замедляет этот процесс, поэтому она имеет важное значение для питания больных сахарным диабетом, так как в ее обмене принимают участие ферменты, активность которых не зависит от наличия инсулина. Питание продуктами, являющимися источниками фруктозы, предпочтительнее еще и потому, что глюкоза и фруктоза имеют различную степень сладости. Если принять показатель сладости сахарозы за 100, то для фруктозы он будет составлять 173, а для глюкозы 74. Поэтому для получения одного и того же вкуса продукта фруктозы надо значительно меньше, чем глюкозы или сахарозы.

Существует понятие порога ощущения сладости, т. е. минимальной концентрации, при которой ощущается сладкий вкус. Для глюкозы порог ощущения сладости составляет 0,55%, для сахарозы - 038 %, а для фруктозы - 0,25 %. К плодам, в которых фруктоза преобладает над глюкозой, относятся яблоки, груши, арбузы, дыни, черная смородина и др. Из овощей таким источником является земляная груша (топинамбур), содержащая полисахариды инулин (около 14%),синантрин и др., которые при гидролизе дают фруктозу. Так, при гидролизе инулина образуется 94...97 % фруктозы и 3...6 % глюкозы.

Вкус плодов и овощей зависит не только от содержания сахаров, но и от присутствия в них других компонентов - кислот, фенольных соединений, эфирных масел, гликозидов, алкалоидов и других веществ. Существует показатель вкусовых качеств плодов и овощей - сахарокислотный индекс, под которым понимают отношение процентного содержания сахара к процентному содержанию кислоты.

Сахара по сравнению с другими компонентами плодов и овощей, например витаминами, считаются сравнительно стабильными. Но и они претерпевают изменения в процессе технологической переработки. Дисахарид сахароза может подвергаться гидролизу в водных растворах в присутствии кислоты с образованием инвертного сахара - смеси глюкозы и фруктозы.

Сахара хорошо растворяются в воде и обладают гигроскопичностью, особенно фруктоза, что предполагает хранение их в герметичной упаковке или в условиях пониженной влажности воздуха. Потери сахаров вследствие их хорошей растворимости могут возникать при мойке, замочке, бланшировании сырья.

Крахмал в растениях находится в амилопластах клеток в виде крахмальных зерен, которые различаются по химическому составу и свойствам. Крахмальные зерна имеют овальную, сферическую или неправильную форму размером 0,002...0,15 мм. Крахмал накапливается главным образом в клубнях и зернах овощей. В картофеле содержание крахмала составляет в среднем 18%, в зеленом горошке - около 7, в бобах - 6, а в большинстве остальных плодов и овощей - менее 1 %.

Углеводная часть крахмала представлена двумя типами полисахаридов - амилозой (около 20 %) и амилопектином (около 80 %), которые различаются по своему химическому строению и свойствам. Содержание амилозы и амилопектина колеблется в зависимости от сорта и части растения, из которой получен крахмал. Крахмал яблок, например, состоит только из амилозы. При кислотном гидролизе крахмал распадается с присоединением воды, образуя глюкозу:

(С 6 Н 10 О 5) п + (п-1 ) Н 2 О → п С 6 Н 12 О 6

Амилоза легко растворяется в воде и дает растворы сравнительно невысокой вязкости. Амилопектин растворяется лишь в теплой воде и дает очень вязкие растворы.

При ферментативном гидролизе под действием фермента амилазы крахмал осахаривается с образованием мальтозы. В качестве промежуточных продуктов образуются различные декстрины (амилодекстрин, эритродекстрин и др.), мало чем отличающиеся от крахмала по размерам молекулы и свойствам. Мальтоза под действием фермента мальтазы превращается в глюкозу.

Крахмал в холодной воде нерастворим. С повышением температуры крахмал набухает, образуя вязкий коллоидный раствор. При охлаждении этот раствор дает устойчивый гель, который называется клейстером. Клейстеризация растворов крахмала ухудшает условия теплообмена и влияет на продолжительность технологических процессов, связанных с тепловой обработкой продуктов.

Целлюлоза (клетчатка) - это полисахарид, который является основной составной частью клеточных стенок плодов и овощей. Содержание целлюлозы зависит от вида растений, составляя у большинства плодов и овощей 1..2%, а в бобах, кабачках, огурцах, арбузах, дынях, вишне - всего 0,1...0,5 %.

Целлюлоза нерастворима в воде. При полном кислотном гидролизе целлюлозы образуется практически только глюкоза, при неполном - целлобиоза и другие продукты распада.

Целлюлоза не переваривается ферментами кишечника человека, но играет важную роль в качестве стимулятора перистальтики кишечника. Она входит в комплект веществ, составляющих исключительно важную часть пищи человека - пищевые волокна. Основными компонентами пищевых волокон в плодах и овощах являются полисахариды (целлюлоза, теми целлюлоза, пектиновые вещества) и лигнин. Целлюлоза и другие балластные вещества способствуют связыванию и выведению из организма некоторых метаболитов пиши, например стеринов, в том числе холестерина, нормализации состава микрофлоры кишечника, препятствуют всасыванию ядовитых веществ.

Вместе с тем высокое содержание целлюлозы в пище делает ее грубой и хуже усваиваемой. Сырье для производства детских и диетических консервов подбирают с меньшим содержанием целлюлозы (кабачки, тыква, рис). Высокое содержание целлюлозы мешает также проведению ряда технологических процессов (протиранию, увариванию,стерилизации).

Целлюлоза обладает влагоудерживающей и сорбционной способностью. Продукт частичного гидролиза целлюлозы - микрокристаллическая целлюлоза, состоящая из агрегатов макромолекул, имеющих высокое отношение длины к толщине (длина 1 мкм и толщина 0,0025 мкм), используется для осветления сока цитрусовых, экстракции эфирных масел из растений и др.

Гемицеллюлозы образуют стенки растительных тканей. В группу гемицеллюлоз входят различные ксиланы, арабинаны, маннаны и галактаны. Содержание гемицеллюлоз в плодах и овощах составляет в среднем 0,1...0,5 %, несколько больше в свекле (0,7 %) , винограде (0,6%).

Гемицеллюлозы нерастворимы в воде, но хорошо растворяются в щелочных растворах и гидролизуются в водных растворах кислот. При гидролизе образуют сахара (маннозу, галактозу, арабинозу или ксилозу). Как и целлюлоза, гемицеллюлозы входят в состав пищевых волокон.

Пектиновые вещества содержатся во всех частях растений, входя в состав клеточных стенок и межклеточных образований (срединных пластинок) тканей плодов и овощей. Обнаружены они также в цитоплазме и соке вакуолей растительных клеток. В клеточной стенке пектиновые вещества ассоциированы с целлюлозой, гемицеллюлозами и лигнином. В плодах и овощах содержится в среднем 03 -1 % пектиновых веществ. Больше всего их содержится в яблоках (1,0%), черной смородине (1,1 %), крыжовнике (0,7 %),свекле (1,1 %).

Пектиновые вещества в основном состоят из остатков галактуроновой кислоты, которые образуют длинную молекулярную цепь. В зависимости от степени этерификации пектин может быть высоко- и низ- коэтерифицированным, т. е. представляет собой частично или полностью метоксилированную полигалактуроновую кислоту. Для яблок, например, характерна высокая степень этерификации.

В растениях пектиновые вещества присутствуют в виде нерастворимого протопектина, который представляет собой метоксилированную полигалактуроновую кислоту, связанную с галактаном и арабаном клеточной стенки растения. Протопектин играет роль склеивающего клетки вещества, входя в состав срединных пластинок; в набухшем состоянии предохраняет цитоплазму клетки от обезвоживания. По мере созревания большинства плодов количество протопектина уменьшается и он переходит в растворимый пектин, чем объясняется размягчение ткани плодов.

Как гидрофильный коллоид, растворимый пектин повышает влагоудерживающую способность клетки, состояние ее тургора. Технологические свойства пектина обусловлены его способностью растворяться в воде. Растворимость пектина зависит от степени полимеризации (размера молекулы) и этерификации. Пектин с меньшей молекулярной массой (короткой цепью) и большим количеством метоксильных групп растворяется легче.

Из протопектина под действием фермента протопектиназы или разбавленных кислот образуется растворимый пектин, состоящий из частично метоксилированных остатков полигалактуроновой кислоты. Растворимый пектин в присутствии сахара и кислоты дает студни, благодаря чему его используют в пищевой промышленности для производства желе, повидла, мармелада, конфитюров, конфет.

При щелочном или ферментативном гидролизе растворимый пектин легко теряет почти все метоксильные группы и превращается в свободную пектиновую (полигалактуроновую) кислоту, которая уже практически нерастворима в воде и не способна давать студни в присутствии сахара. При полном деметоксилировании пектины превращаются в полностью нерастворимые пектиновые кислоты.

Пектин обладает важными биологическими свойствами, которые обусловлены наличием свободных карбоксильных групп галактуроновой кислоты, способных связывать тяжелые металлы, в том числе радионуклиды, с образованием нерастворимых комплексов, которые выводятся из организма. Именно эта способность пектиновых веществ адсорбировать тяжелые металлы определяет их ценность в профилактическом и диетическом питании.

Пектиновые вещества регулируют также содержание холестерина, повышают устойчивость к аллергическим факторам. Для изготовления пектинсодержащих продуктов диетического, профилактического и лечебного питания используют различные плоды и ягоды (яблоки, айву, клубнику и др.) с добавлением сухого пектина или пектинового концентрата (яблочного, цитрусового, свекловичного). В то же время наличие пектиновых веществ в плодах затрудняет некоторые технологические процессы, например осветление и фильтрование плодовых соков.

Белки и другие азотистые вещества. В плодах и овощах содержится сравнительно небольшое количество белков. Биологическая ценность белков определяется наличием в их составе незаменимых аминокислот, которые не синтезируются в организме и должны поступать с пищей. Из 20 природных аминокислот незаменимыми являются восемь: лизин, метионин, триптофан, фенилаланин, лейцин, изолейцин, треонин, валин. В настоящее время к ним причислены также гистидин и аргинин, которые не синтезируются в детском организме.

Наряду с белками в плодах и овощах содержатся свободные аминокислоты, нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК), гликозиды, аммиачные соли и другие небелковые азотистые вещества. Содержание последних в овощах выше (в среднем 2...5 %), чем в плодах (менее 1 %). Сравнительно много белков в бобах (6 %), зеленом горошке (5) , брюссельской капусте (4,8), петрушке (зелень 3,7%). Белки во многих овощах содержат все незаменимые аминокислоты.

Строение и физико-химические свойства белков влияют на технологические процессы переработки плодов и овощей. Являясь высокомолекулярными гидрофильными соединениями и амфотерными электролитами, белки образуют стойкие коллоидные растворы, затрудняя процессы получения и осветления соков. Разрушение коллоидной системы белков можно вызвать действием факторов, способствующих дегидратации белковых глобул и нейтрализации зарядов на их поверхности. Для этого применяют нагрев, обработку кислотами, солями, спиртом, таннином, электрическим током и др.

Липиды. Содержание липидов (жиров) в плодах и овощах в отличие от продуктов животного происхождения незначительно, поэтому они не могут считаться источником этих веществ для человека. Вместе с тем липиды выполняют ряд важнейших функций в организме: являются источниками энергии и растворителями витаминов A, D, Е, К, способствуя их усвоению.

Жиры накапливаются в больших количествах в семенах растений, которые используются для получения растительных масел. Растительные масла содержат до 99,7 % жира, обладают низкой температурой плавления, поэтому легкоусвояемы (97...98 %).

Органические кислоты. В плодах и овощах органические кислоты находятся в свободном виде или в виде солей, придавая им специфический вкус и способствуя лучшей усвояемости. Кислый вкус продукта зависит не только от общего содержания кислот, но и от степени их диссоциации, т. е. от значения pH (активной кислотности), который для большинства плодов и ягод составляет в среднем около 3-4, для овощей - 4-6,5. В зависимости от величины pH свежие плоды и овощи делят на кислотные (pH 2,5-4,2) и некислотные (pH 43-6,5).

Кислотность плодов и овощей влияет на проведение ряда технологических процессов - выбор режима стерилизации консервов, варку желе, производство соков и др. Например, консервы из некислотного сырья, в которых могут развиваться бациллы и клостридии, необходимо стерилизовать при температуре выше 100 °С.

Кислотность - один "из показателей доброкачественности плодов и овощей. От значения этого показателя зависит гармоничный вкус продукта, его сахарокислотный индекс (отношение процентного содержания сахара к процентному содержанию кислоты). В организме человека кислоты, кроме щавелевой, растворяют нежелательные соли и выводят их из организма.

В плодах и овощах чаще всего встречаются яблочная, лимонная и винная кислоты, в меньших количествах присутствуют щавелевая, янтарная, салициловая, бензойная и др. Яблочная кислота преобладает в косточковых и семечковых плодах (0,4...13%); из овощей наибольшее количество ее содержится в томатах (0,24%). Лимонной кислоты много в цитрусовых, особенно в лимонах (5,7%), черной смородине и клюкве (1...2%). Винная кислота содержится в большом количестве в винограде (до 1,7 %). Щавелевой кислоты много в щавеле, ревене, шпинате и незначительное количество ее обнаружено в томатах, черной смородине, луке, моркови.

Большинство из перечисленных кислот и их солей хорошо растворяются в воде. Плохо растворимы в воде средняя кальциевая соль лимонной кислоты и кислый гидротартрат калия (винный камень); кальциевая соль щавелевой кислоты (оксалат кальция) нерастворима в воде, поэтому она может выпадать в осадок, образуя камни (оксалаты). Из летучих кислое в плодах и овощах в небольших количествах обнаружены уксусная и муравьиная.

Полифенольные соединения. В плодах и овощах содержатся разнообразные полифенольные вещества, в том числе мономерные (флавоноиды, производные коричной и фенол карбоновой кислот) и полимерные (дубильные вещества).

Ф л а в о ноиды, которые включнот ряд производных флавана (катехины, лейкоантоцианы, антоцианы, флавоны, флавонолы, флаваноны), содержатся в плодах и ягодах. Полимерные формы флавоноидов, а также низкомолекулярные соединения, обладающие терпким вяжущим вкусом. В технической биохимии и технологии их часто называют дубильными веществами. Содержание дубильных веществ в большинстве плодов и ягод 0,05...0,2 %, в овощах их еще меньше. Много дубильных веществ находится в терне (до 1,7%), айве (до 1), кизиле (до 0,6), черной смородине (03-0,4%), в плодах дикорастущих яблонь и груш.

Дубильные вещества подразделяются на гидролизуемые и конденсированные. Гидролизуемые дубильные вещества в кислой среде распадаются до более простых соединений. Например, галлотаннин расщепляется на глюкозу и галловую кислоту. Конденсированные дубильные вещества изучены недостаточно. В отличие от гидролизуемых дубильных веществ они не гидролизуются, при нагревании в кислой среде подвергаются дальнейшему уплотнению, являются производными катехинов или лейкоантоцианов.

Наиболее полно изучены катехины. Их характерная особенность- присоединение остатков галловой кислоты, большая P-активность. В большом количестве катехины обнаружены в чайном листе, много их также в яблоках, боярышнике, клюкве, чернике.

Дубильные вещества, несмотря на сравнительно небольшое содержание в плодах и ягодах, существенно влияют на их технологические особенности. Они легко окисляются при участии полифенол оксид аз в присутствии кислорода воздуха с образованием сначала хинонов, а затем темноокрашенных веществ - флобафенов. Чтобы предотвратить это нежелательное явление, необходима инактивировать ферментные системы плодов, изолировать их от кислорода воздуха или обработать диоксидом серы.

Потемнение мякоти плодов или сока может быть также следствием взаимодействия дубильных веществ с солями железа, оловом, цинком, медью и другими металлами. При длительном нагревании дубильные вещества могут конденсироваться с образованием соединений красного цвета. Способность дубильных веществ давать с белками нерастворимые соединения и осаждать их используется при производстве соков.

Пигменты. В составе плодов и овощей содержатся различные пигменты, придающие им окраску (красящие вещества), особенно наружным слоям и покровным тканям. Многие пигменты относятся к флавоноидам и хорошо растворяются в воде (антоцианы, флавоны, флавонолы).

Антоцианы - красящие вещества растений, придающие им окраску от розовой до черно-фиолетовой. В отличие от хлорофилла они сосредоточены не в пластидах, а в вакуолях клеток, присутствуют в тканях в виде гликозидов, которые при гидролизе дают сахар и окрашенные агликоны - антоциацидины.

Из этой группы красящих веществ известны цианидин, входящий в состав яблок, слив, вишен, винограда, краснокочанной капусты, керацианин - вишен и черешни, энин - винограда, идеин - брусники, бетаин - свеклы. Антоцианидины обладают амфотерными свойствами и чувствительны к pH: чем ниже pH среды, тем лучше сохраняется натуральный цвет перерабатываемых плодов.

На окраску антоцианов влияют некоторые металлы: под действием олова вишни, сливы, черешни приобретают фиолетовый оттенок; железо, олово, медь, никель изменяют окраску винограда. Длительный нагрев плодов также может привести к разрушению антоцианов и потере цвета (земляника, черешня).

Флавоны и флавонолы - желтые красящие вещества, образуют много различных гликозидов, которые при гидролизе дают окрашенные агликоны: апигенин (петрушка, апельсин), кверцитрин (виноград) , кверцитрин (лук) и др.

Хлорофиллы - пигменты, нерастворимые в воде, но растворяющиеся в жирах. Хлорофиллы играют исключительно важную роль в процессе фотосинтеза, придают зеленую окраску растениям, сосредоточены в пластидах (хлоропластах) клеток. Содержание хлорофилла достигает 0,1 %. У высших растений и зеленых водорослей найдены два вида хлорофилла - хлорофилл а и хлорофилл в.

Превращение хлорофиллов при консервировании плодов и овощей также может влиять на изменение их цвета. При нагревании в кислой среде магний хлорофилла замешается водородом с образованием фео- фитина, имеющего зелено-бурую окраску. При нагревании в щелочной среде образуются хпорофиллиды интенсивного зеленого цвета. Аналогично действуют ионы металлов: железо придает хлорофиллу коричневую окраску, олово и алюминий - серую, медь - ярко-зеленую.

Каротиноиды - это пигменты, придающие плодам и овощам желтую, оранжевую и красную окраску. К ним относятся прежде всего каротин, ликопин и ксантофилл. Содержание каротиноидов в плодах и овощах различно: в зрелых томатах в среднем 0,002...0,008 %, среди них преобладает ликопин красного цвета. Много каротиноидов в моркови, абрикосах, персиках, лиственных овощах, где они маскируются хлорофиллом. Ксантофилл обнаружен в кожуре цитрусовых, кукурузе.

В растениях каротиноиды сопутствуют хлорофиллу и защищают его от разрушения. Энергия, поглощаемая каротиноидами, используется для фотосинтеза. Для каротина характерно наличие в молекуле β-иононового кольца, обусловливающего его витаминные свойства. В организме человека каротин превращается в витамин А.

Гликозиды . В растениях гликозиды представляют собой соединения типа простых эфиров, образованных моносахаридами за счет соединения своего гликозидного гидроксила со спиртом неуглеводной природы (агликоном). В качестве агликона могут быть самые разнообразные соединения (спирты, альдегиды, фенолы, серо- и азотсодержащие вещества и др.), от которых зависят свойства гликозидов. Некоторые из агликонов сильно токсичны.

Гликозиды растворимы в воде и спирте. При гидролизе в кислой среде или с участием ферментов они расщепляются на сахар и соответствующий агликон. Многие из гликозидов имеют горький вкус или специфический аромат. В плодах и овощах гликозиды чаще всего находятся в кожице и семенах, реже в мякоти.

Известны следующие гликозиды: амигдалин (в семенах косточковых и семечковых плодов), гесперидин и нарингин (в мякоти и кожуре цитрусовых), соланин (в картофеле, баклажанах, томатах) , вакцинин (в бруснике, клюкве) , апиин (в петрушке), глюкоянтарная кислота (в крыжовнике, яблоках, сливах, вишне и др.). К гликозидам относятся также дубильные (гидролизуемые) и красящие вещества плодов - антоцианы.

Амигдалин(С 20 Н 27 NO 11) является одним из наиболее токсичных представителей гликозидов. Ядовитые свойства амигдалина проявляются после его кислотного или ферментативного гидролиза (с участием эмульсина, содержащегося в семенах) и образования синильной кислоты. Для предотвращения отравления амигдалином необходимо ограничить потребление ядер косточек в сыром виде или подвергать их тепловой обработке.

Соланины (глюкоалкалоиды) - это гликозиды, содержащие агликон стероидной природы. В состав соланинов картофеля (С 45 Н 71 NO 15) входит один и тот же агликон соланидин, а сахара могут быть разными (остатки глюкозы, галактозы или рамнозы).

Гесперидин - флаваноновый глюкозид - обусловливает очень высокую Р-витаминную активность цитрусовых плодов. Нарингин придает плодам цитрусовых, особенно недозрелым, горечь. Удалить горечь можно нагреванием плодов в кислой среде. В результате гидролиза нарингина образуется аглюкон нарингенин, не имеющий горького вкуса.

Ароматообразующие вещества. Из таких веществ в растениях чаще всего присутствуют кислородсодержащие производные терпенов - альдегиды и спирты, а также другие летучие соединения, которые составляют так называемые эфирные масла. Они образуются и выделяются главным образом в железистых волосках (чешуйках) кожицы плодов, придавая им характерный аромат.

Эфирные масла в большинстве случаев нерастворимы в воде, но растворяются в органических растворителях. Они летучи и поэтому могут теряться при тепловой обработке сырья.

Наиболее распространены следующие эфирные масла: лимонен (цитрусовые плоды, укроп), карвон (тмин, петрушка, укроп), линалоол (цитрусовые, кориандр). Некоторые эфирные масла обладают бактерицидными свойствами и образуются лишь после механического повреждения тканей (аллицин чеснока и лука). До этого они находятся в виде гликозидов и физиологически неактивны. После повреждения клеток ранее разобщенные гликозиды и гидролитические ферменты вступают в контакт, в результате чего и освобождаются эфирные масла.

Минеральные вещества. Плоды и овощи являются существенным источником минеральных веществ в питании человека. Многие элементы входят в состав живой материи в качестве пластического материала, принимают участие в кроветворении, являются составными частями ряда витаминов, ферментов и гормонов.

Все минеральные вещества в зависимости от содержания в организме и потребности в них подразделяют на макро- и микроэлементы. Потребность в макроэлементах (натрий, калий, кальций, магний, фосфор, хлор, сера и др.) исчисляется в граммах, а в микроэлементах (железо, кобальт, цинк, йод, фтор, медь, марганец и др.) - в миллиграммах или микрограммах в сутки. Содержание микроэлементов в плодах и овощах находится в пределах тысячных долей процента.

Минеральные вещества в плодах и овощах находятся в форме, легкоусвояемой организмом человека. Содержание минеральных веществ в плодах и овощах определяют по количеству золы, образующейся после их сжигания. Оно колеблется от 0,2 до 2,3%- Из овощей больше всего золы дают укроп (2,3 %) и шпинат (13%).

Витамины. Плоды и овощи являются поставщиками витаминов для человека. Витамины представляют собой группу органических веществ разного химического строения, различающихся по биологической активности.

По растворимости витамины подразделяются на водорастворимые и жирорастворимые. Из водорастворимых в плодах и овощах содержатся витамины С, B 1 , В 2 , В 3 , В 5 (витамин РР), В 6 , В с (фолиевая кислота), Н (биотин); из жирорастворимых-А, Е, К; из витаминоподобных веществ - витамины Р (цитрин), В 4 (холин), В 8 (инозит), U (метилметионин сульфоний).

Витамин С (аскорбиновая кислота) принимает участие в процессах обмена веществ как переносчик водорода, легко превращаясь из гидроформы в дегидроформу (дегидроаскорбиновую кислоту). Процесс этот обратимый и обе формы физиологически активны. Но дегидроаскорбиновая кислота менее стойка и при дальнейшем окислении превращается в дикетогулоновую кислоту, которая физиологически неактивна.

Аскорбиновая кислота предупреждает заболевание цингой, способствует окислению холестерина, укреплению иммунной системы организма. Содержание витамина С в большинстве плодов и овощей составляет в среднем 20...40 мг/100 г. Особенно много его в перце сладком (150...250 мг/100 г), черной смородине (до 200 мг/100 г). Богаты витамином С петрушка (зелень), капуста, цитрусовые, земляника (садовая), бедны - корнеплоды, бахчевые.

Витамин С очень лабилен и легко разрушается в результате окисления, особенно в щелочной среде, при нагревании, сушке, на свету; окисление ускоряется в присутствии железа, меди, а также с участием окислительных ферментов, в частности при измельчении сырья, способствующего высвобождению ферментов.

Для снижения потерь витамина С при консервировании сырье подвергают бланшированию, проводят обработку под вакуумом, кратковременную стерилизацию токами высокой частоты, сульфитацию. Большой эффект дает замораживание сырья и хранение при отрицательной температуре, обеспечивающее сохранение около 90 % витамина С.

Витамин U (противоязвенный фактор) также чувствителен к длительной тепловой обработке. Богаты витамином U соки из сырых овощей, особенно капусты (16,4...20,7 мг/100 г), а также соки из плодов.

Витамин А (ретинол) влияет на рост организма, зрительную функцию глаза, содержится в плодах и овощах в виде провитаминов- каротиноидов. Из нескольких изомеров каротина (α, β, γ) физиологической активностью обладает β-каротин. β-Каротином богаты оранжевые или красные овощи, плоды и ягоды (морковь, абрикосы, томаты, тыква, смородина), а также зелень петрушки, зеленый горошек, шпинат и др.

При консервировании сырья 0-каротин сравнительно термоустойчив, однако чувствителен к окислению, особенно при нагревании и действии света; неустойчив в кислой среде. Так как β-каротин не растворяется в воде, то он практически не теряется при мойке и бланшировании сырья.

Витамины группы В и витамин К более устойчивы к нагреванию, действию кислорода воздуха, но разрушаются в щелочной среде. Витамин В 3 (пантотеновая кислота) стабилен в нейтральной среде, но быстро разрушается в горячих кислых и щелочных растворах. Витамины В 2 , В 6 , В с (фолиевая кислота), К разрушаются при длительном воздействии света, витамины В 2 и Е чувствительны к ультрафиолетовому облучению.

Для максимального сохранения витаминов при переработке растительного сырья сокращают длительность высокотемпературного воздействия на продукт, удаляют воздух из продукта, предотвращают контакт продукта с металлами, катализирующими процесс окисления (медь, железо), инактивируют ферменты, создают соответствующую реакцию среды (pH), применяют стабилизаторы витаминов, антиокислители, сульфитацию, сокращают технологический цикл производства. Каждый из этих приемов реализуется в зависимости от вида сырья и конечного продукта. Особенно эффективен способ сохранения витаминов путем замораживания сырья и хранения его при низких температурах.

Большинство витаминов плодов и овощей, являясь источниками пектиновых веществ, калия и др., также выступают в роли защитных компонентов, обеспечивающих функции барьерных тканей (витамины А, С, Р, группы В, Е, U) , в качестве компонентов, проявляющих антиканцерогенный эффект (витамины (С, А, Е, К), в качестве веществ, улучшающих функцию печени (витамины B 1 , В 2 , С Р, РР). Основными источниками защитных компонентов являются морковь, свекла, тыква, капуста, листовые овощи, черная смородина, крыжовник, шиповник, цитрусовые, другие фрукты.

Ферменты. Эти соединения представляют собой биологические катализаторы, регулирующие жизненные процессы в живых организмах. Наряду с белком в состав многих ферментов входит небелковая часть (кофермент). В качестве коферментов выступают многие витамины, (С, В 1 , В 2 , В 6 , Е и др.).

В плодах и овощах содержатся ферменты, которые играют положительную роль, например, при созревании плодов. Но есть и такие, которые при хранении и переработке сырья могут вызывать ухудшение качества или порчу продукта, разрушение витаминов. Так, некоторые окислительные ферменты (аскорбиноксидаза, полифенолоксидаза и др.) выступают как антивитамины для аскорбиновой кислоты, особенно при измельчении сырья. Фермент полифенолоксидаза действует на полифенолы, тирозин, в результате чего образуются темноокрашенные соединения, продукт темнеет и т. д. Очевидно, каталитическую активность ферментов, которая приводит к ухудшению качества продуктов, необходимо подавлять, применяя для этого различные технологические приемы (нагревание, изменение pH и др.).

Вещества, входящие в состав плодов и овощей подразделяются на неорганические - вода, минеральные вещества и органические - белки, жиры, углеводы, витамины, ферменты, ароматические вещества (рисунок 2).

		Химический состав плодов и овощей
Неорганические вещества					Органические вещества
			Минеральные вещества		Азотистые вещества (белки)
Свободная			Макроэлементы		Углеводы
Связанная			Микроэлементы		Витамины
			Ультрамикроэлементы		Ферменты
					Ароматические вещества
					Полифенолы и другие

Рис. 2. Классификация веществ, обуславливающих химический состав плодов и овощей

К неорганическим веществам относятся вода и минеральные вещества.

Вода - необходимая составная часть животных и растительных организмов. Она составляет в среднем 2/3 массы человеческого тела и участвует в процессе обмена веществ. Поэтому вода в питании имеет исключительное значение. Потребность организма человека в воде составляет 1,75-2,2 л в сутки.

Вода содержится во всех плодах и овощах, но в различных количествах и разных состояниях:

-свободном - клеточный сок между клетками, макрокапиллярах и на поверхности продукта (легко удаляется при высушивании и замораживании), ее количество достигает 85%;

-связанном - в соединении с веществами продуктов (клеточными коллоидами) и почти не удаляется при высушивании), на ее долю приходится около 10-12%.

Свежие плоды и овощи отличаются высоким содержанием воды, которая выполняет различные функции. Она придает растительным тканям сочность, упругость, является растворителем основной массы сухих веществ и создает благоприятную среду для высокой активности различных биохимических процессов в плодах и овощах как в период их роста, так и при хранении. В тоже время большое содержание воды способствует развитию микроорганизмов. Высокая теплоемкость воды обеспечивает лучшую сохраняемость плодов и овощей при колебании температуры.

С высоким содержанием свободной воды (90-98%) - огурцы, арбузы, тыква;

Со средним содержанием свободной воды (82-89%) - картофель, свекла, апельсины;

Количество воды, содержащееся в продуктах, существенно влияет на сроки их хранения и питательную ценность. Чем больше в продуктах воды (свободной), тем ниже их питательная ценность и меньше срок хранения.

Это связано с тем, что вода входит в состав клеточного сока, при высушивании она удаляется, соответственно плоды и овощи теряют свою свежесть, т.е. качество плодоовощных товаров связано с насыщенностью клеток водой (с тургорным состоянием). Тургор - напряженное состояние клеток - поддерживается осмотическим давлением воды, вызванным растворенными в клеточном соке веществами.

Минеральные вещества - человек с пищей получает различные минеральные вещества, которые находятся в ней в виде солей органических и минеральных кислот, а также в составе органических соединений.

О количестве минеральных веществ судят по количеству золы, оставшейся после полного сжигания продукта. Общее содержание минеральных веществ в плодах и овощах колеблется от 0.2 до 2%.

Минеральные вещества необходимы человеку, так как они входят в состав тканей организма (костей, нервных тканей, крови и т.д.) и принимают активное участие в обмене веществ. Потребность человека в минеральных веществах невелика, она исчисляется граммами и миллиграммами, но полное их отсутствие может вызвать тяжелые заболевания.

В зависимости от количественного содержания в пищевых продуктах минеральные вещества подразделяются на 3 группы: макроэлементы, микроэлементы и ультрамикроэлементы.

Макроэлементы, т.е. это минеральные вещества, которые содержатся в

плодах и овощах в сравнительно больших количествах. Например, кальций, магний, фосфор, железо, калий, железо.

Микроэлементы, т.е. минеральные вещества, содержатся в плодах и овощах в ничтожно малых количествах, однако их роль в питании человека очень велика, так как они участвуют в обмене веществ, входят в состав крови, регулируют деятельность различных органов. Это - медь, цинк, йод, кобальт и т.д.

Самое минимальное количество в плодах и овощах составляют уран, радий, мышьяк, т.е. это ультрамикроэлементы. Они содержатся в очень малых дозах или в виде следов.

Фосфор. Его содержание в плодах и овощах невелико - 16-59мг%, лишь сушеные грибы содержат до 600 мг%.

В живом организме фосфор участвует в фотосинтезе, дыхании и многих биохимических реакциях; соли фосфорной кислоты нормализуют рН клеточного сока. Содержание его косвенно влияет на сохраняемость овощей. Например, зрелая, лежкоспособная морковь содержит больше фосфора, чем незрелая.

Магний находится в плодах и овощах в относительно небольших количества - 10-40мг%. Больше всего его найдено в зеленых овощах, моркови, свекле. Магний входит в состав хлорофилла, участвующего в фотосинтезе, а также кальций-магний-пектат со всеми функциями, присущими пектинам. Ему принадлежит важная роль в активизации ферментов регулирующих распад и превращение углеводов Он увеличивает вязкость цитоплазмы.

Железо содержится в плодах и овощах в малых количествах - 05-6.5мг%; входит в состав ферментов, участвующих в процессах дыхания, фотосинтеза, образовании хлорофилла. Как источники железа представляют интерес грибы, шиповник, абрикосы и т.д.

Марганец содержатся в значительных количествах в бобовых и орехах, а также дикорастущих ягодах (брусника, черника, красника). Он активизирует многие ферменты. В растениях марганец усиливает фотосинтез и образование аскорбиновой кислоты. В организме человека он участвует в формировании костей, кроветворении, влияет на метаболизм инсулина и стимулирует рост.

Медь содержится в плодах и ягодах в ультрамикроколичествах - 0.01-4.1мг/кг. В растениях медь усиливает окислительные процессы, ускоряет рост и повышает урожайность многой плодоовощной продукции. Медь входит в состав ряда ферментов. Дефицит меди приводит к анемии и нарушению роста.