Глава 1. КЛАССИФИКАЦИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ
Все растительное сырье подразделяется на четыре группы: овощи, плоды, ягоды и орехи.
По комплексу признаков (ботанических, хозяйственно-ценных, продуктивных) выделяют две группы овощей; вегетативные, у которых объектом потребления и хранения являются различные вегетативные органы — клубни, корни, корневища, стебли, черешки, листья; генеративные — плоды и соцветия.
К вегетативной группе относятся:
· клубнеплоды — картофель, топинамбур (земляная груша), батат (сладкий картофель);
· корнеплоды — морковь, свекла, редька, редис, репа, брюква, петрушка, сельдерей, пастернак, условно к этой группе отнесен хрен, представляющий собой корневище;
· капустные — капуста белокочанная, краснокочанная, цветная, брюссельская, брокколи, кольраби, савойская;
· луковые — лук репчатый, чеснок;
· овощная зелень:
· шпинатные — шпинат, щавель, крапива, мангольд; салатные — салат листовой, кочанный, цикорный; пряные — укроп, эстрагон, майоран, базилик, чабер, кориандр (кинза);
· десертные — ревень, спаржа, артишоки.
К генеративной группе овощей относятся:
· тыквенные — огурцы, кабачки, патиссоны, тыквы, арбузы, дыни;
· томатные — томаты, баклажаны, перец горький и сладкий;
· бобовые — горох, фасоль, бобы, соя;
· зерновые — сахарная кукуруза.
Плоды — это семечковые, косточковые, субтропические, тропические, ягоды и орехи. К ним относятся:
· семечковые — яблоки, груши, айва, рябина, боярышник, мушмула, ирга;
· косточковые — черешня, слива, алыча, терн, чернослив, абрикосы, персики, кизил, вишня.
К субтропическим относятся цитрусовые (мандарины, лимоны, апельсины, грейпфруты), гранаты, инжир, хурма, фейхоа, маслины, финики.
|
К тропическим — бананы, ананасы, манго.
Ягоды
Настоящие ягоды (сложные, образованные из мелких сросшихся плодиков-костянок) — это виноград, смородина, крыжовник, клюква, брусника, черника, голубика.
Ложные ягоды (состоящие из сочного разросшегося плодо-ложа) — малина, ежевика, земляника, клубника, костяника, морошка.
Орехи
Настоящие (состоящие из твердой скорлупы) — фундук, лещина (лесной орех).
Костянковые (покрыты верхней мясистой оболочкой, высыхающей по мере созревания плода)— грецкий, кедровый орех, миндаль, фисташки, каштан, арахис (земляной орех).
Химический состав растительных пищевых продуктов
Несмотря на большое разнообразие, пищевые продукты имеют много общего как в химическом составе, так и в процессах, происходящих во время хранения, транспортирования и технологической обработки. Все эти процессы происходят под влиянием одних и тех же факторов — влаги, температуры, света, воздуха, ферментов самих продуктов и микроорганизмов, в результате чего пищевые продукты могут быстро менять свой состав и свойства. Такие продукты относят к группе скоропортящихся. Многие пищевые продукты потребляются в свежем виде, но они, как правило, не могут долго храниться, да и производство продуктов локализовано. Чтобы предупредить их порчу и увеличить сроки хранения, а также для равномерного распределения между различными регионами продукты подвергают консервированию. Цель консервирования — превратить нестойкое сырье в стойкие пищевые продукты.
В процессе консервирования создаются условия, препятствующие развитию микроорганизмов и деятельности ферментов. При этом обеспечивается безвредность продуктов, сохраняются их пищевая ценность и качество.
|
Вода
Вода является основным компонентом многих пищевых продуктов и оказывает преобладающее влияние на многие показатели качества. Пищевые продукты сильно различаются по содержанию воды. Так, в зерне и муке ее содержится 12-15%, в хлебе — 23-48, в плодах свежих— 75-90, в плодах сушеных— 12-25, в свежих овощах — 65-95%.
Продукты с высоким содержанием воды нестойки при хранении, так как в них быстро развиваются микроорганизмы, ускоряются химические, биохимические и другие процессы. Продукты с малым содержанием воды сохраняются лучше.
Свежие плоды и овощи при значительной потере воды увядают, сморщиваются, отчего их качество резко снижается.
В продуктах растительного и животного происхождения имеются соединения с резко выраженными коллоидными свойствами, способные при набухании воспринимать огромное количество воды. Примером таких соединений могут служить белки. В коллоидном состоянии могут находиться некоторые жироподобные вещества, например лецитины, а также высокомолекулярные углеводы (крахмал, пектиновые и другие вещества), которые тоже могут связывать воду. Скорость набухания и максимум поглощения воды зависят от многих причин – характера коллоидов, их индивидуальной гидрофильности, концентрации, присутствия различных солей.
Различные виды связи воды пищевых продуктов обусловливают механизм удаления этой воды при их сушке. Так, адсорбционно связанная вода, прежде чем будет удалена из продукта, должна быть превращена в пар. Осмотически связанная вода большей частью перемещается внутри материала в виде жидкости. Капиллярная влага перемещается при сушке в материале в виде как пара, так и жидкости.
|
В начале 50-х годов XX в. появилось понятие «активность воды», которая выражает отношение давления паров воды к давлению водяных паров чистой воды при одной и той же температуре.
Активность воды характеризует состояние воды в пищевых продуктах и определяет доступность ее для химических, физических и биологических реакций. Обычно чем больше воды находится в связанных состояниях, тем меньше ее активность. Но даже связанная вода при некоторых условиях может обладать известной активностью. Прочно связанная вода не является растворителем для других соединений, не вступает в реакцию и не служит катализатором.
Зола
Зольность является важным показателем для оценки качества многих пищевых продуктов, в том числе плодов и овощей. В действующих стандартах приводятся допустимые максимальные нормы содержания золы.
Обычно различают два понятия — «общая (сырая) зола» и «чистая зола». Под общей золой подразумевают сумму минеральных элементов или их окислов, входящих в состав пищевых продуктов, а также внесенных в продукт при его производстве или попавших случайно в качестве примесей. Чистая зола — это сумма минеральных элементов или их окислов без примесей.
Около 50% золы пищевых продуктов составляет окись кальция. В более или менее значительных количествах находятся соединения фосфора, кальция, магния, натрия. Из-за преобладания окислов щелочных металлов (калия и натрия) зола плодов и овощей имеет щелочную реакцию. Под щелочностью золы понимают количество миллилитров 0,1 N раствора кислоты, расходуемое на нейтрализацию 1 г золы. Щелочность золы фруктов и плодов, используемых для получения соков, колеблется от 10 до 13. Концентрация минеральных веществ в растворе изменяет температуру его кипения и замерзания. Минеральные вещества оказывают влияние на pH среды и протекание ферментативных процессов в растительной клетке.
Белки
Потребность человека в белке удовлетворяется примерно на 60% за счет зерновых, на 20% за счет картофеля, бобовых культур и на 20% за счет животного белка. Суточная потребность человека в белках — 1,5 г на 1 кг массы.
Плоды и овощи бедны белками по сравнению с продуктами животного происхождения. Так, например, содержание белка в картофеле, моркови, свекле составляет 1-2%, в бобовых (горох, фасоль) – 6-7, в сое – 18-24, в капусте белокочанной – 1,4, в пшенице — от 3 до 9%. Количество азотистых соединений в плодах и ягодах меньше, чем в овощах, и в среднем составляет 0,2-1,5%.
Альбумины и глобулины являются белками растительных и животных клеток. Они содержатся в зернах ржи, бобовых и масляничных культурах. В картофеле преобладает туберин, который относится к глобулинам.
Глютелины и проламины являются растительными белками. В пшенице, кукурузе, рисе преобладают глютелины. Они содержатся в картофеле, бобовых (горох, фасоль, соя) и относятся к полноценным, так как содержат весь необходимый набор аминокислот. А вот, например, в кукурузе нет лизина, в моркови нет триптофана, поэтому эти белки называют неполноценными.
Наличие незаменимых аминокислот в продуктах не является гарантией их поступления в организм человека, так как на сохранность аминокислот влияет режим тепловой обработки продукта.
Как известно, плоды и овощи в технологических процессах подвергаются определенному воздействию кислот, щелочей, тепла. Белки под таким воздействием теряют свои первоначальные (нативные) свойства, что выражается в свертывании белка и выпадении его в осадок. При этом изменяется пространственная структура белка и теряются его биологические свойства. Это явление называется денатурацией.
Термическая денатурация имеет важное практическое значение при обработке плодов и овощей, так как при этом разрушаются ферменты и продукты могут храниться значительно дольше. Кислотная денатурация приводит к разрушению ионных и водородных связей, что ведет к разрыхлению структуры и изменению формы белка.
Независимо от вида воздействия на белок денатурация сопровождается нарушением его нативной структуры, происходит развертывание полипептидных цепей молекулы белка из состояния плотно упакованного клубка сначала до рыхлого состояния, а затем до образования отдельных нитей. Поэтому растворы белка образуют коллоидную систему, что влияет на скорость прогревания этой системы, а также на ее проницаемость (например, при варке варенья и т. д.).
Растворимость белков значительно зависит от температуры среды: одни белки лучше растворяются при низких температурах, другие – при более высоких. Несмотря на то, что плодовые соки содержат белки в незначительных количествах, однако и они образуют коллоидные системы, которые придают мутность соку.
Усвояемость разных белков неодинакова. Если усвояемость белков молока принять за 100%, то усвояемость белков мяса составит 90, картофеля— 80, пшеницы— 50, белков некоторых овощей — более 25%. Растительные белки усваиваются хуже, чем животные, потому что в клетках растений они защищены клетчаткой и другими соединениями.
Углеводы
Углеводы – это органические вещества, в состав которых входят углерод, водород, кислород. Углеводы являются наиболее распространенными органическими соединениями, чаще встречаются в продуктах растительного происхождения. Углеводы являются полигидроксиальдегидами или полигидроксикетонами, либо образуют эти вещества в процессе гидролиза.
Различают три основных класса углеводов: моносахариды, олигосахариды и полисахариды. К моносахаридам относятся соединения, имеющие в молекуле не менее трех атомов углерода. В зависимости от количества атомов углерода их называют триозами, тетрозами, пентозами, гексозами и гептозами.
Моносахариды и олигосахариды имеют сладкий вкус, поэтому их называют сахарами.
Моносахариды – бесцветные, твердые, кристаллические вещества, которые легко растворяются в воде, но нерастворимы в неполярных растворителях. Основу моносахаридов составляет неразветвленная цепочка углеродных атомов, соединенных между собой одинарными связями. Один из атомов углерода связан двойной связью с атомом кислорода, образуя карбонильную группу. Ко всем остальным атомам углерода присоединены гидроксильные группы. Если карбонильная группа расположена в конце углеродной цепи, то моносахарид является альдегидом и носит название альдозы. Если карбонильная группа находится в любом другом положении, то моносахарид является кетоном и носит название кетозы.
Моносахариды в растворах существуют в виде замкнутых циклических структур.
Моносахариды легко восстанавливают такие окислители, как ферроцианид, перекись водорода и др., поэтому их называют восстанавливающими (редуцирующими) сахарами.
Пентозы. Содержатся в растительных продуктах в свободном виде, но чаще в форме высокомолекулярных полисахаридов пентозанов.
Арабиноза входит в состав полисахарида арабана, который встречается в слизях, пектиновых веществах, гемицеллюлозах. Арабан содержится в зерне пшеницы, свекле, плодах и др. Арабиноза образуется при кислотном гидролизе из свекловичного жома, получаемого при переработке сахарной свеклы.
Ксилоза (древесный сахар) содержится в виде ксилана в древесине, кукурузных початках и других растительных материалах. Она получается при гидролизе слабыми кислотами кукурузных початков, соломы или древесины. На растворах ксилозы хорошо развиваются некоторые дрожжи.
Гексозы. Наибольшее значение имеют глюкоза, фруктоза, галактоза. Глюкоза и галактоза являются альдозами, а фруктоза – кетозой. Все гексозы обладают восстанавливающими свойствами.
Глюкоза (декстроза, виноградный сахар) широко распространена в природе. В свободном состоянии встречается в растительных продуктах: листьях, плодах, овощах, семенах растений и др. Остатки глюкозы входят также в состав многих молекул более сложных соединений— сахарозы, крахмала, клетчатки, гликозидов, гликопротеидов и др.
Фруктоза (левулеза, плодовый сахар) распространена так же широко, как и глюкоза. Около 30% фруктозы содержится в меде. Фруктоза входит в состав инулина, являющего запасным полисахаридом цикория, топинамбура, чеснока и др. Фруктоза обладает высокими гигроскопическими свойствами, поэтому ее применяют там, где надо поддержать продукт во влажном состоянии. От других сахаров отличается большей сладостью: слаще глюкозы в 2,2 раза и сахарозы — в 1,5.
Галактоза в свободном виде в природе не встречается, она входит в состав олигосахаридов — лактозы, рафинозы, а также высокомолекулярных полисахаридов— агар-агара, различных гуми и слизей, гемицеллюлоз, пектиновых веществ.
Манноза содержится во фруктах.
Олигосахариды. К ним относят дисахариды и трисахариды.
Мальтоза (солодовый сахар) в свободном виде в природе не встречается, а образуется в качестве промежуточного продукта при ферментативном или кислотном гидролизе крахмала. Мальтоза интенсивно образуется из крахмала при прорастании зерна, при этом и зерне накапливается фермент амилаза, под действием которого осахаривается богатое крахмалом сырье (картофель, зерно). Зерно проращивают специально для получения солода, применяемого при производстве пива, этилового спирта, браги, кваса и других продуктов.
Мальтоза относится к восстанавливающим сахарам, поскольку она содержит одну потенциально свободную карбонильную группу (так называемый полуацетальный гидроксил), которая может быть окислена.
Сахароза (свекловичный или тростниковый сахар) — дисахарид, состоящий из глюкозы и фруктозы. В отличие от мальтозы и лактозы у сахарозы нет свободной карбонильной группы, поскольку обе свободные карбонильные группы (полуацетальный гидроксил глюкозы и полуацетальный гидроксил фруктозы) связаны друг с другом, поэтому сахароза не является восстанавливающим сахаром.
Сахарозу синтезируют многие растения, причем в некоторых она может накапливаться в больших количествах. Так, в сахарной свекле сахарозы до 24%, в сахарном тростнике — до 26, в бананах — до 13, в сливах — до 9, в дынях — до 8,5, в яблоках — до 5,5, в моркови — до 6,4%.
Сахароза в процессе технологической обработки может подвергаться кислотному и ферментативному гидролизу с образованием равных количеств глюкозы и фруктозы. Сахароза не сбраживается непосредственно дрожжами, но под действием ферментов превращается в глюкозу и фруктозу, которые сбраживаются.
Сахароза обладает наибольшей сладостью по сравнению с другими дисахаридами и глюкозой (табл. 1).
Таблица 1. Сладость некоторых Сахаров и сахарина
Относительная сладость | Относительная сладость | ||
Сахароза | Мальтоза | ||
Глюкоза | Лактоза | ||
Фруктоза | Сахарин |
Трегалоза (грибной сахар) содержится в пекарских дрожжах, грибах, некоторых водорослях. Она состоит из двух остатков глюкозы, связанных 1,1-гликозидной связью. В этом случае обе молекулы теряют свои свободные полуацетальные гидроксилы, поэтому трегалоза не является восстанавливающим сахаром. Трегалоза сбраживается большинством дрожжей.
Целлобиоза – дисахарид, который образуется как промежуточный продукт при гидролизе целлюлозы (клетчатки). Целлобиоза построена из остатков ß-глюкозы.
Трисахариды. Из трисахаридов в растительных продуктах встречается раффиноза.
Раффиноза (мелитриоза) находится во многих растениях: в сахарной свекле, семенах хлопчатника, сои, гороха и др. При производстве свекловичного сахара раффиноза переходит в побочный продукт, называемый мелассой. В процессе хранения свеклы содержание в ней раффинозы увеличивается.
При кислотном гидролизе раффинозы образуются глюкоза, фруктоза и галактоза. Раффиноза не имеет потенциально свободной карбонильной группы, поэтому не относится к восстанавливающим сахарам.
Под действием фермента сахаразы от раффинозы отщепляется фруктоза и образуется мелибиоза.
Полисахариды – это высокомолекулярные соединения, представляющие собой длинные цепи, образованные сотнями или тысячами моносахаридных единиц. Различают гомо- и гетерополисахариды. Гомополисахариды представляют собой цепи моносахаридов одного вида, соединенных между собой гликозидными связями (например, крахмал, целлюлоза). Гетерополисахариды состоят из различных моносахаридов или имеют в своем составе, кроме углеводов и их производных, другие вещества (азотистые основания, органические кислоты и др.).
Полисахариды по их локализации в растительной клетке можно подразделить на запасные – крахмал, инулин, гликоген и структурные (образующие опорные ткани) — клетчатку (целлюлозу), гсмициллюлозы, слизи, гуми, пектиновые вещества.
Крахмал — главный резервный полисахарид растений, который находится в них в виде крахмальных зерен, различающихся по свойствам и химическому составу как в одном и том же, так и в разных растениях.
Крахмальное зерно — сложное биологическое образование, отдельные элементы которого объединены между собой различными типами связей. Крахмальные зерна имеют обычно овальную форму, диаметр их колеблется от 0,002 до 0,15 мм; наибольший размер имеют зерна картофельного крахмала, наименьший – рисового.
Наиболее богаты крахмалом зерна злаковых. Так, содержание крахмала в пшенице достигает 70%, во ржи — 65, в кукурузе — 75, к рисе — 80, в горохе — 60, в картофеле — 24%.
Крахмал неоднороден по составу углеводной части и представляет собой смесь двух полимеров глюкозы: амилозы и амилопектина, которые различаются по строению, физическим и химическим свойствам. Амилоза состоит из длинных, неразветвленных цепей, содержащих 1000-1600 остатков глюкозы, соединенных друг с другом а-1,4-гликозидными связями. Молекулярная масса таких цепей колеблется от нескольких тысяч до 500 000. Амилопектин также имеет высокую молекулярную массу, но в отличие от амилозы его цепи сильно разветвлены. В неразветвленных участках амилопектина остатки глюкозы соединены друг с другом, связями а-1,4-, а в участках ветвления цепи — а-1,6-гликозидными связями.
Благодаря а-1,4-связям молекулы амилозы и амилопектина приобретают форму компактной спирали, в которой многие гидроксильные группы обращены наружу, обусловливая гидрофильность крахмала и его способность к набуханию (крахмал может поглощать влаги до 30% собственной массы).
Различия в строении молекул крахмальных полисахаридов сильно сказываются на их свойствах. Низкомолекулярная, или так называемая легкая, амилоза способна растворяться в холодной воде, а высокомолекулярная (до известного предела) — в горячей, образуя малоконцентрированные растворы (менее 1%). В отличие от амилозы амилопектин не растворяется в холодной воде, а в горячей образует структурированные дисперсные (коллоидные) системы, свойства которых зависят от вида крахмала.
Крахмальные зерна на 96,1-97,6% состоят из крахмальных полисахаридов, содержат до 0,7% минеральных веществ (главным образом фосфорную кислоту) и до 0,6% жирных кислот, адсорбированных на углеводной части крахмала.
Инулин является запасным полисахаридом некоторых растений (топинамбура, георгина, цикория, одуванчика, портулака, скорцонера, чеснока и других), содержится в основном в клубнях и корнях. Так, в клубнях топинамбура (земляной груши) его 16-20%, в клубнях георгина— 18, в корнях цикория— 15-17, в корнях одуванчика— 17%.
Инулин представляет собой полифруктозан, состоящий из 20-30 остатков фруктозы, соединенных между собой ß-1,2-гликозидными связями с одной глюкозной единицей на конце цепи; легко растворяется в теплой воде, образуя при этом коллоидные растворы. При кислотном гидролизе или под действием фермента инулазы инулин расщепляется до фруктозы.
Среди структурных полисахаридов наиболее важными с технологической точки зрения, оказывающими большое влияние на прочность тканей плодов и овощей и их размягчение при технологической обработке, являются целлюлоза, гемицеллюлозы и пектиновые вещества.
Целлюлоза (клетчатка) – наиболее распространенный структурный полисахарид, представляет собой прочное, волокнистое, нерастворимое в воде и других растворителях вещество и является главнейшей структурной частью клеточных стенок растений.
Целлюлоза является линейным, неразветвленным гомополисахаридом, состоящим из 10 000 и более остатков глюкозы, в этом отношении она сходна с амилозой. Но между этими полисахаридами существует одно очень важное различие — в целлюлозе глюкоза соединена не α-1,4-, а β-1,4-связями. Это, казалось бы, незначительное различие в строении целлюлозы и амилозы приводит к весьма существенным различиям в их свойствах.
В пищеварительном тракте человека не вырабатываются ферменты, способные гидролизовать целлюлозу, поэтому она практически не усваивается. Только микрофлора толстого кишечника выделяет фермент целлюлазу, частично расщепляющую нежную клетчатку картофеля, капусты, шпината, щавеля, салата и других продуктов до усвояемых организмом соединений.
Гемицеллюлозы (полуклетчатка) объединяют большую группу высокомолекулярных полисахаридов, нерастворимых в воде, но растворимых в слабых растворах щелочей и легко гидролизующихся иод влиянием слабых кислот.
Из гемицеллюлоз наибольшее значение имеют ксилоглюканы. Это – цепочки остатков глюкозы, у которых от шестого углеродного атома отходят боковые цепи, главным образом из остатков ксилозы и частично галактозы и фруктозы.
Гемицеллюлозы сопутствуют клетчатке и находятся в семенах орехов, кожице плодов и овощей, оболочках зерна и т.д.
Пектиновые вещества — это полимерные соединения углеводного типа, в отличие крахмала, целлюлозы и других полисахаридов они построены из остатков галактуроновой кислоты, являющейся продуктом окисления галактозы (гидроксильная -ОН группа у шестого углеродного атома галактозы окислилась до карбоксильной группы -СООН).
Пектиновые вещества неоднородны и встречаются в виде растворимого пектина, протопектина, пектиновой и пектовой кислот.
Пектиновые вещества играют очень важную роль в качестве регуляторов водного обмена в растениях, обладая большой гидрофильностъю, способностью к набуханию и ярко выраженными коллоидными свойствами своих растворов.
Растворимый пектин является сложным эфиром метилового спирта и пектиновой кислоты. Молекулы пектиновой кислоты содержат мало метоксильных групп, а молекулы пектовой кислоты не содержат их вовсе. От степени этерифицирования (метоксилирования) сильно зависят такие свойства пектиновых веществ, как растворимость, набухаемость, способность к желированию (гелеобразованию).
Чем выше степень этерификации, тем ниже растворимость пектиновых веществ, а способность к застудневанию (гелеобразованию) – выше. Следовательно, наилучшей способностью к желированию обладает растворимый пектин, представляющий собой цепочки полигалактуроновых кислот различной степени полимеризации, частично этерифицированный метиловым спиртом. Молекулярная масса пектина может достигать 200 000. Желирующие свойства пектина проявляются тем значительнее, чем больше в его молекуле метоксильных групп.
Протопектин, как и растворимый пектин, содержит полигалактуроновые кислоты, частично этерифицированные метиловым спиртом. Количество полигалактуроновых кислот, входящих в молекулу протопектина, и его молекулярная масса в настоящее время неизвестны, так как протопектин пока не удалось выделить из растительных тканей в неизменном состоянии. При извлечении протопектина различными способами получают продукты его распада, в частности полигалактуроновые кислоты различной степени полимеризации или галактуроновую кислоту.
Целлюлоза, гемицеллюлозы, пектины (протопектин) и лигнин (пищевые волокна) являются компонентами исключительно растительной пищи. Они составляют структурную основу клеточных стенок и оболочек плодов.
Липиды
Липидами называют природные органические вещества, нерастворимые в воде и хорошо растворимые в органических растворителях – хлороформе, ацетоне, бензине, спирте, толуоле и др. Липиды состоят из пяти основных элементов: углерода, водорода, кислорода и в некоторых случаях фосфора и азота. Липиды делятся на структурные и запасные. Структурные липиды входят в состав мембран, а запасные концентрируются в клетках.
Значение имеют запасные липиды растений, которые локализуются в семенах растений и затем выделяются в технологических процессах в виде растительных масел.
Молекулу жира в общем виде можно рассматривать следующим образом:
Следовательно, липиды можно рассматривать как эфиры жирных кислот насыщенных и ненасыщенных и трехатомного спирта — глицерина. Данная смесь носит название триглицеридов. Моно- и диглицериды встречаются только в составе промежуточных продуктов обмена веществ.
Важнейшее биологическое свойство ненасыщенных жирных кислот – их влияние на обмен холестерина. Холестерин выполняет в организме жизненно важные функции, поэтому является физиологически необходимым веществом. Однако наряду с этим он является и основным веществом, ответственным за развитие атеросклероза. В развитии атеросклероза имеет значение не столько холестерин пищи, сколько те нарушения, которые возникают в самом организме и влекут за собой изменения липидного и холестеринового обмена.
При недостатке в пище полиненасыщенных жирных кислот холестерин в значительной степени этерифицируется с насыщенными жирными кислотами. Образующиеся эфиры имеют относительно высокие температуры плавления (75-80,5°С) и меньшую растворимость в водной среде. Увеличение содержания в сыворотке крови насыщенных эфиров ведет к общему увеличению холестерина и его отложению на стенках сосудов с последующим развитием атеросклероза и тромбозов.
В растительных жирах преобладают ненасыщенные жирные кислоты, а в животных — насыщенные.
Свойства триглицеридов в основном обусловлены свойствами жирных кислот. Так, преобладание насыщенных или ненасыщенных жирных кислот оказывает существенное влияние на температуру плавления жиров. Она повышается с увеличением числа и длины насыщенных жирных кислот. Значит, чем больше в жире непредельных (ненасыщенных) кислот и чем больше степень непредельности (число двойных связей), тем ниже температура плавления жира, поэтому растительные масла остаются жидкими даже при температурах, близких к 0° и ниже. Чем выше температура плавления жира, тем он труднее усваивается.
Общее содержание жиров в плодах и овощах невелико и обычно составляет десятые доли процента. Из продуктов растительного происхождения наиболее богаты жирами семена растений подсолнуха, ядра грецких орехов.
Воска. Это группа жироподобных веществ, представляющая собой по химическому строению сложные эфиры высших жирных кислот и высокомолекулярных одноатомных спиртов. Все воска в обычных условиях твердые и растворяются, как и жиры, в органических растворителях.
Воска в растениях выполняют главным образом защитную функцию и покрывают тонким слоем листья, стебли, плоды, предохраняя их от смачивания, проникновения микроорганизмов и испарения влаги.
Органические кислоты
Практически во всех растительных продуктах содержатся кислоты или их кислые и средние соли. В продукты переработки кислоты переходят из сырья, их часто добавляют в процессе производства или они образуются при брожении. Кислоты придают продуктам специфический вкус и способствуют их лучшему усвоению.
В растительных продуктах чаще всего встречаются органические кислоты — яблочная, лимонная, винная, щавелевая, пировиноградная, молочная. Благодаря наличию свободных кислот и кислых солей многие продукты и их водные вытяжки обладают кислой реакцией.
При переработке и хранении растительных продуктов кислотность может изменяться. Так, кислотность капусты, огурцов, яблок и некоторых других овощей и плодов увеличивается в процесс квашения в результате новообразования кислот. Кислотность имеет большое значение для оценки качества пищевых продуктов. Повышенная кислотность может характеризовать их несвежесть недоброкачественность, свидетельствующие о нарушениях технологического процесса. Поэтому в стандартах на большинство продуктов консервного производства указывают нормы содержания кислот.
Лимонную, виннокаменную, яблочную, молочную и уксусную кислоты в небольших количествах используют в консервировании плодов и овощей для улучшения вкуса продукта. Уксусную, сорбиновую, молочную и бензойную кислоты добавляют к некоторым продуктам в качестве консерванта.
Определяют общую (титруемую) кислотность путем титрования раствором щелочи. Результаты титрования выражают в градусах кислотности или в процентах.
Под градусом кислотности понимают выраженное в миллиграммах количество 1 или 0,1 н раствора щелочи, необходимое для нейтрализации кислот или кислых солей в 100 г или 100 мл испытуемого продукта.
Кислотность также выражают в процентах по преобладающей продукте кислоте. Поскольку в лимонах преобладает лимонная кислота, то их кислотность рассчитывают по лимонной кислоте, кислотность винограда – по винной, яблок, груш, слив и томатов – по яблочной, квашеной капусты – по молочной.
В пищевых продуктах наряду с нелетучими могут находиться летучие кислоты — уксусная, муравьиная, масляная и др., которые перегоняются с парами воды. По количеству летучих кислот можно судить о качестве таких продуктов, как плодово-ягодные и овощные соки, пюре и др. Допускаемые стандартами нормы летучих кислот должны соответствовать тем количествам, которые могут получиться в продукте из полноценного сырья и при нормальном ходе технологического процесса.
Некоторые органические кислоты способны подавлять развитие микроорганизмов за счет концентрации водородных ионов или за счет токсичности недиссоциированных молекул или анионов. Если токсическое действие неорганических кислот связано главным образом с концентрацией водородных ионов, то токсичность органических кислот не пропорциональна степени их диссоциации и обусловлена в основном действием недиссоциированных молекул или анионов.
Общее количество органических кислот недостаточно характеризует вкусовую кислотность продуктов. Кислый вкус зависит главным образом от степени диссоциации кислот, т. е. от активной кислотности, которая выражается в значениях pH среды (pH — отрицательный логарифм количества ионов водорода, pH = log[H+]).
Растворы различных кислот одинаковой нормальности и, следовательно, с одинаковой титруемой кислотностью могут иметь разную активную кислотность в зависимости от степени диссоциации кислот.
Различные кислоты обладают неодинаковым вкусом. Лимонная и адипиновая кислоты имеют чисто кислый, приятный, без привкуса, невяжущий вкус; винная — кислый, вяжущий; молочная кислота — чисто кислый, невяжущий, но на вкус этой кислоты оказывают влияние примеси и особенно содержание ангидридов; яблочная кислота имеет вкус кислый, мягкий, с очень слабым посторонним привкусом; уксусная — резко кислый; янтарная кислота отличается очень неприятным вкусом, вследствие чего она не используется при производстве пищевых продуктов.
Кислый вкус продуктов несколько изменяется под влиянием сахаров, дубильных веществ и поваренной соли. Сахара маскируют кислый вкус, и при достижении известного предела их содержания наступает преобладание ощущения сладкого вкуса над кислым. Дубильные вещества и поваренная соль усиливают кислый вкус.
Муравьиная кислота (Н-СООН) содержится в небольших количествах в малине, черешне, обладает сильными антисептическим свойствами, поэтому в зарубежных странах используется для кон сервирования фруктовых соков и пюре в количестве 0,15-0,25% массы. В России муравьиную кислоту в консервировании не применяют, так как она вызывает раздражение почечного эпителия.
Уксусная кислота СН3СООН широко используется в консервной промышленности. Слабый раствор уксусной кислоты (уксус) используется для приготовления маринадов, пресервов и других продуктов. Содержание уксусной кислоты в маринадах не должно превышать 600-800 мг/кг. В повышенных количествах она раздражает слизистую оболочку пищеварительного тракта.
Эта кислота образуется также при уксуснокислом брожении, вызываемом уксуснокислыми бактериями, в небольших количествах она присутствует в продуктах квашения.
Яблочная кислота СООН-СНОН-СН2-СООН известна в трех стереоизомерах. D-яблочная кислота распространена в растениях, особенно в плодах; она отсутствует только в цитрусовых и клюкве.
Винная кислота СООН-СНОН-СНОН-СООН встречается природе в четырех стереоизомерах: правая, левая, виноградная мезовинная. В растениях находится преимущественно d-винная кислота в виде кислой калиевой соли СООН-СНОН-СНОН-СОО называемой винным камнем. В основном винная кислота и ее соли содержатся в винограде в количестве 0,3-1,7%.
Молочная кислота СН3-СНОН-СООН широко распространена в пищевых продуктах. В малых количествах она благоприятен влияет на их качество и не раздражает слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта. В квашеных плодах и овощах молочная кислота накапливается в процессе брожения.
В квашеных, соленых и моченых продуктах во время молочнокислого брожения молочная кислота может накапливаться в следующих количествах (%): в квашеной капусте — 0,7-2,0, в соленых огурцах — 0,6-1,2.
Молочная кислота обладает, бактерицидным действием и в повышенных концентрациях подавляет жизнедеятельность гнилостных бактерий.
Щавелевая кислота СООН-СООН встречается в щавеле, шпинате, ревене и других растениях. В растительных продуктах щавелевая кислота находится обычно в виде средних и кислых солей кальция и калия. Соли кальция щавелевой кислоты нерастворимы в воде и в слабых растворах органических кислот.
Щавелевая кислота действует раздражающе и прижигающе на слизистую оболочку даже в небольших концентрациях. В значительных количествах щавелевая кислота ядовита, смертельная доза для человека — 5 г.
Янтарная кислота СООН-СН2-СН2СООН содержится во многих плодах и овощах, особенно ее много в недозрелых крыжовнике, вишне, винограде, красной смородине, в свекле и др. Небольшое количество янтарной кислоты образуется при спиртовом брожении.
Лимонная кислота является трехосновной:
СН2СООН НООС-А-ОН
СН2СООН