Особенности химического состава некоторых структурных элементов тканей овощей и плодов

Поскольку свежие овощи и плоды отличаются значительны содержанием воды (от 75 до 95%), все структурные элементы и паренхимной ткани в той или иной степени гидратированы. Способность тканей овощей и плодов сохранять форму и определенную структуру при таком большом содержании воды объясняется наличием в них белков и пектиновых веществ, которые удерживают значительное количество влаги. Это обеспечивает достаточно высокое тургорное давление. Это свойство овощей и плодов учи­тывают при их кулинарной переработке. Так, при механической очистке картофеля и корнеплодов с ослабленным тургором их предварительно замачивают с целью сокращения времени обработ­ки и снижения количества отходов.

Вакуоли являются наиболее гидратированными элементами тканей овощей и плодов (95-98% воды). Жидкость вместе с растворенными в ней пищевыми веществами представляет собой так называемый клеточный сок. В состав его входят в том или ином количестве практически все пищевые вещества (углеводы, азоти­стые и минеральные, органические кислоты, витамины, некоторые пигменты и др.).

Основной составной частью сухого остатка клеточного сока являются углеводы: глюкоза, сахароза и растворимый пектин.

Общее содержание сахаров в овощах колеблется от 1,5% в кар­тофеле до 9% в арбузах, дынях, луке репчатом (на сырую массу съедобной части). Достаточно много их содержится в моркови (6%) и белых кореньях (петрушка— 9,4%, пастернак— 6,5, сельде­рей — 5,5%); в капустных овощах содержится более 4% сахаров. В плодах и ягодах общее содержание сахаров колеблется от 3-4%,в лимонах и клюкве, до 16-19% в винограде и бананах.

Соотношение различных сахаров в овощах и плодах неодина­ково. Например, в картофеле они представлены в основном глюко­зой и сахарозой, фруктозы в нем очень мало; в луке репчатом и моркови — сахарозой и в меньшей степени глюкозой и фруктозой. В белокочанной капусте содержатся в основном глюкоза и фрукто­за, сахарозы в ней в 10 раз меньше, чем моносахаридов. В яблоках, грушах сахара представлены фруктозой и в меньшей степени глю­козой и сахарозой, в винограде и вишне — практически глюкозой и фруктозой. В абрикосах, персиках, апельсинах, мандаринах больше содержится сахарозы, чем моносахаров. В лимонах все три вида сахаров содержатся в равных количествах.

Основная масса сахаров, содержащихся в овощах и плодах в свободном состоянии, концентрируется в вакуолях.

Пектиновых веществ в овощах и плодах содержится значитель­но меньше, чем сахаров (от десятых долей процента до 1,1%). Примерно 1/4 пектиновых веществ представлена растворимой формой — пектином, который входит в состав клеточного сока.

Азотистых веществ в овощах относительно немного: количест­во их не превышает 3% (в пересчете на белок), и только в бобовых (зеленый горошек, фасоль стручковая, бобы и др.) содержание их достигает 4-6%. В плодах и ягодах азотистых веществ содержится меньше, чем в овощах (0,2-1,5%). Примерно половину азотисты веществ овощей и плодов составляют белки.

Белки многих овощей и плодов являются полноценными, так как содержат все незаменимые аминокислоты. Потери или нежелательные изменения белков и аминокислот при кулинарной обработке могут привести к заметному снижению пищевой ценности овощей.

Из небелковых азотистых веществ представляют интерес свободные аминокислоты, хотя содержание их невелико (менее 0,5% на сырую массу). Состав и соотношение аминокислот в ткани овощей и плодов могут оказывать влияние на качество полуфабрикатов и готовых изделий. Например, от содержания тирозина в картофеле зависит степень его потемнения при первичной обработке Изменение окраски овощей в процессе тепловой обработки, происходящее в результате меланоидинообразования, зависит не столько от количества свободных аминокислот, сколько от их качественного состава, так как различные аминокислоты при реакции с сахарами дают темную окраску неодинаковой интенсивности. Например с глюкозой наиболее интенсивное потемнение дает лизин, менее — триптофан и аргинин и наименьшее — глутаминовая кислота и пролин. Регулируя температуру и длительность, можно влиять на цвет и аромат готовых изделий, которые, в свою очередь, зависят от наличия в овощах тех или иных аминокислот.

Клеточный сок содержит как свободные аминокислоты, так белки (глобулярные), которые вследствие значительного содержания воды в вакуолях образуют в них растворы относительно слабо концентрации.

Количество минеральных веществ (золы) в овощах и плодах составляет в среднем 0,5% и не превышает 1,5%. Минеральные вещества входят в состав овощей и плодов в виде солей органических неорганических кислот. В основном это калий, натрий, магний, фосфор и др., а из микроэлементов — железо, медь, марганец и др.

В клеточном соке содержится примерно 60-80% минеральных веществ от общего их количества в овощах и плодах, причем соли одновалентных металлов (калия, натрия и др.) практически полностью концентрируются в клеточном соке. Солей же кальция, железа, меди, магния содержится в нем несколько меньше, так как он входят в состав других элементов тканей овощей и плодов.

Органические кислоты овощей и плодов входят в основном состав клеточного сока и представлены яблочной, лимонной, щавелевой, винной, фитиновой, янтарной и другими кислотами. Преобладающей кислотой является, как правило, яблочная. Однако в корнеплодах свеклы такой кислотой является щавелевая, в цитрусовых плодах и черной смородине — лимонная; в винограде пре­обладающими являются винная и яблочная кислоты; в персиках и клюкве — яблочная и лимонная кислоты.

Органические кислоты находятся в свободном или связанном состоянии. Количество кислот, связанных с различными катиона­ми, значительно превышает количество свободных кислот.

Овощи и плоды содержат почти все известные в настоящее время витамины, кроме витаминов B12 и D (кальциферола). К вита­минам, источником которых являются главным образом овощи и плоды, относятся: из водорастворимых— витамины С, Р, U и фолацин; из жирорастворимых — витамины Е, К и провитамин А — каротин.

Кроме того, в состав овощей и плодов входят и такие витами­ны, как тиамин (B1), рибофлавин (В2), пиридоксин (В6), пантеоновая кислота (В3), ниацин (РР), биотин (Н).

В состав клеточного сока входят водорастворимые витамины. Особое значение имеет термолабильный витамин С (аскорбиновая кислота). Содержание его в овощах колеблется от 5 мг (баклажаны, морковь) до 250 мг (перец красный сладкий) на 100 г съедобной части продукта. В таких овощах, как картофель, капуста, количество витамина С относительно невелико (20-60 мг на 100 г), но по­скольку они в питании человека занимают значительный удельный вес, эти овощи можно рассматривать в качестве основного источ­ника витамина С. Из плодов витамином С богаты цитрусовые, чер­ная смородина и шиповник (соответственно 38, 200 и 470 мг на 100 г).

Аскорбиновая кислота в овощах и плодах находится в трех формах — восстановленной, окисленной (дегидроформа) и связан­ной (аскорбиген). В процессе созревания, хранения и переработки овощей и плодов восстановленная форма аскорбиновой кислоты может окисляться с помощью соответствующих ферментов или других окислительных агентов и переходить в дегидроформу. Де­гидроаскорбиновая кислота обладает всеми свойствами витамина, но по сравнению с ним менее устойчива к действию внешних факторов и быстро разрушается.

Аскорбиген может подвергаться гидролизу, вследствие чего высвобождается свободная аскорбиновая кислота.

Содержание аскорбиновой кислоты в овощах и плодах в про­цессе их хранения, как правило, уменьшается. Наибольшие потери аскорбиновой кислоты наблюдаются при хранении картофеля, наименьшие — цитрусовых.

Витамин Р усиливает биологический эффект витамина С, так как способен задерживать окисление аскорбиновой кислоты. Р-ви­таминной активностью обладают многие вещества фенольной природы (некоторые катехины, антоцианы) и фенолгликозиды (рутин, гесперидин и нарингин). Средняя суточная потребность в витамине Р (рутине) составляет 25 мг. Многие овощи и плоды обладаю достаточно высоким содержанием Р-активных соединений. Например, в яблоках она достигает 43-45 мг на 100 г.

Наиболее богатыми источниками витамина U — антиязвенного фактора, представляющего собой метилсульфоновое производное метионина (сокращенное название — S-метилметионин или SMMM являются листья белокочанной капусты (85 мг на 100 г сухой массы) и побеги спаржи (100-160 мг на 100 г сухой массы). Этот витамин был найден также в томатах, стеблях сельдерея, но в мениших, количествах. Суточная потребность в этом витамине для здорового человека не определена.

Фолацин (фолиевая кислота) содержится в овощах и плодах в относительно больших количествах (от 1 до 30 мкг на 100 г). Особенно богаты им зеленые овощи: капуста брюссельская, фасоль стручковая, шпинат и зелень петрушки (соответственно 31, 36, 80, 110 мкг на 100 г). Суточная потребность в этом витамине взрослого человека (0,2-0,4 мкг) может быть в значительной степени обеспечена за счет овощей и плодов.

Из пигментов в клеточном соке овощей и плодов содержатся основном различные полифенольные соединения— антоциан-флавоны, флавонолы. Антоцианы сообщают плодам и овоща фиолетовый цвет, флавоны и флавонолы— желтый. В свекле содержится пигмент бетанин.

Кроме того, в плодах и овощах содержатся и другие вещества фенольного характера — катехины, хлорогеновая кислота, тирозин, лейкоантоцианы и др. Эти вещества бесцветные, но при кулинарной обработке плодов и овощей могут окисляться и вызывать изменение цвета полуфабрикатов и готовых изделий.

Содержание полифенолов зависит от видовых и сортовых различий плодов и овощей. Как правило, в овощах их содержите; меньше, чем в плодах. В картофеле, например, содержится от 8 до 30 мг% веществ фенольного характера, в основном тирозина и хлорогеновой кислоты. Распределение полифенолов в различных частях клубня неодинаково: в клетках, расположенных непосредственно под кожицей, их накапливается примерно в 15-20 раз больше, чем собственно в мякоти.

От содержания и характера превращений полифенолов зависит не только окраска плодов и овощей, но также вкус и аромат.

В состав цитоплазмы в основном входят белки, ферменты и в небольшом количестве липиды (соотношение белковых веществ липидов 90:1). По структуре молекул белки цитоплазмы относят к глобулярным белкам. В цитоплазме, как и в вакуолях, они находят­ся в виде раствора, но более концентрированного (10%-го).

Мембраны содержат в своем составе белки и липиды. Тонопласт и плазмолемма состоят из двух слоев глобулярных белков с бимолекулярной прослойкой липидов. Другие цитоплазматические мембраны, построенные из двух простых мембран, практически не отличаются по химическому составу от последних. Считают, что белковые вещества в мембранах находятся в виде студней.

Пластиды бывают окрашенными и бесцветными. В зависимо­сти от окраски их подразделяют на хлоропласты — зеленые, хро­мопласты— окрашенные в желтые и красные тона и лейкопласты — бесцветные.

Хлоропласты, состоящие из белков и липидов (при соотноше­нии 40:30), содержат в своем составе различные пигменты — в ос­новном хлорофилл, а также каротин и ксантофилл. Присутствие этих пигментов в зеленых овощах и некоторых плодах (крыжовник, виноград, слива ренклод и др.) обусловливает различные оттенки их зелено-желтой окраски.

Хромопласты образуются, как правило, из хлоропластов или лейкопластов. В процессе их развития происходит образование крупных глобул, или кристаллов, содержащих каротиноиды.

Важное значение имеют каротины. Каротины (а, ß, у) содержат многие овощи и плоды.

Присутствие каротинов обусловливает желто-оранжевую окра­ску многих овощей и плодов (морковь, абрикосы и др.). Однако не всегда оранжевая окраска указывает на высокое содержание каро­тина в плодах и овощах (например, окраска апельсинов, мандари­нов обусловлена другим пигментом — криптоксантином). В то же время в зеленых овощах относительно высокое содержание каро­тина может быть замаскировано хлорофиллом.

Среднесуточная потребность взрослого человека в каротине со­ставляет 3-5 мг и легко покрывается за счет потребления овощей и плодов.

В лейкопластах, встречающихся чаще всего в запасающих тка­нях, накапливаются запасные вещества (например, крахмал в клет­ках клубня картофеля). Лейкопласты, содержащие крахмал, назы­вают амилопластами. Считают, что в растительных клетках крах­мальные зерна находятся в пространстве, ограниченном оболочкой лейкопласта.

Содержание крахмала в картофеле составляет в среднем 16% на сырую массу съедобной части. Из других овощей относительно высоким содержанием крахмала отличаются зеленый горошек (6,8%), бобы овощные (6%), пастернак (4%), фасоль стручков (2%). В остальных овощах содержание его не превышает десятые долей процента. У большинства плодов и ягод крахмал отсутству­ет; в небольших количествах он содержится лишь в бананах, ябло­ках, грушах и айве.

Клеточные стенки составляют 0,7-5% сырой массы овощей плодов. В состав клеточных оболочек и срединных пластинок входят в основном полисахариды — клетчатка, гемицеллюлозы и нерастворимые пектиновые вещества (протопектин), поэтому их часто называют «углеводы клеточных стенок». В состав клеточных оболочек входят все перечисленные полисахариды. Считают, что срединные пластинки состоят в основном из протопектина. Кроме углеводов, в клеточных стенках содержатся азотистые вещества, лигнин, липиды, воска и др.

Содержание клетчатки в овощах и плодах колеблется от 0,3 до 1,4% на сырую массу съедобной части. Повышенным содержание ее отличаются пастернак (2,4%), хрен (2,8%), укроп (3,5%), а также некоторые ягоды — малина (5,1%), облепиха (4,7%).

Гемицеллюлоз в овощах и плодах содержится значительно меньше, чем клетчатки (от 0,1 до 0,7% на сырую массу съедобно части). Клетчатка и гемицеллюлозы в большей степени концентрируются в покровных тканях овощей и плодов и в меньшей — в мякоти.

Количество протопектина в овощах и плодах составляет примерно 75% общего содержания пектиновых веществ и колеблется пределах десятых долей процента на сырую массу съедобной части.

Из азотистых веществ в клеточных стенках обнаружен структурный белок, который напоминает белок коллаген, выполняющий аналогичные функции в животных тканях. Как и коллаген, он отличается высоким содержанием оксипролина. Называют его экстенсином.

Содержание экстенсина в клеточных стенках различных растений, а также овощей и плодов неодинаково (табл. 2). Клеточные стенки картофеля, хлопчатника состоят примерно на 1/5 из экстенсина. В клеточных стенках моркови содержание его 10-12%, дыни — не выше 5%. Содержание оксипролина в клеточных стенках этих растительных продуктов тоже неодинаково и колеблется в зависимости от вида продукта от 0,08 до 2%.

Количество экстенсина и оксипролина в клеточных стенках изменяется в процессе хранения овощей и плодов. Особенно заметны эти изменения, если ткань овощей и плодов повреждена. В дынях при повреждении плодов содержание белков в клеточных стенках возрастает в 3-4 раза, а оксипролина — в 5-10 раз.

Таблица 2 – Содержание экстенсина и оксипролина в клеточных стенках некоторых растений (в %)

Соотношение углеводов и экстенсина в клеточных стенках зависит от вида растительной ткани. Клеточные стенки многих рас­тительных продуктов имеют следующий состав: 1/3 — целлюлоза, 1/3 — гемицеллюлозы и 1/3 — пектиновые вещества и белок. В клеточных стенках томатов соотношение углеводов и белков со­ставляет 1:1.