Детский сад.Ру >> Продукты и их обработка >> Кулинарные рецепты >>

Биохимические превращения

Т. В. Марчевская. «Хранение и переработка плодов, овощей и картофеля»
Волго-Вятское кн. изд., г. Горький, 1971 г.
OCR Detskiysad.Ru
Книга приведена с некоторыми сокращениями

При хранении плодов, овощей и картофеля химический состав их подвергается различным изменениям. Этому способствует большое количество воды и высокая активность ферментов.

В среднем от веса овощей вода составляет 90%. В огурцах, арбузах на ее долю приходится 96% и более, в картофеле в среднем — 75%. Сухих веществ в овощах — 10%, органических соединений — 9,3%, минеральных — 0,7%. Большую часть органических веществ составляют углеводы, затем азотистые соединения, состоящие приблизительно из равных количеств белков и небелковых веществ. Жиры практически в овощах отсутствуют. Исключение составляют семена, находящиеся в плодах.

В процессе жизнедеятельности растений все эти вещества выполняют различную роль: служат строительным материалом для растительных клеток, поставляют им энергию. В состав клетки входит ряд органоидов, которые обладают особым строением и химическим составом. Живая клетка очень чутко реагирует на изменения условий внешней среды, по возможности приспосабливается к ним. Однако такой способностью клетка обладает до тех пор, пока ее структура остается целостной. Самые малейшие нарушения в структуре, которые невозможно обнаружить ни по внешнему виду, ни существующими в настоящее время методами исследования, могут привести к большим потерям урожая. Поэтому хранить плоды, овощи и картофель надо очень бережно.

Вода является средой, в которой происходят все естественные для живого организма химические превращения веществ — процессы накопления (синтеза) и распада (гидролиза). Только в растворенном виде вещества подвижны, легко приходят в соприкосновение друг с другом и дают начало различным реакциям. Однако вода не только среда, в которой происходят реакции, но и участник многих из них.

Биохимические процессы наиболее сильно выражены у тех растений, которые содержат много воды. Если ее мало, то ослабевает деятельность ферментов — например в сухом зерне. Овощи, как и плоды, отличаются низкой калорийностью. Объясняется это большим содержанием воды. Но в то же время благодаря этому обстоятельству питательные вещества их легко усваиваются организмом человека в процессе пищеварения.

Понятно, что плоды и овощи вследствие большого количества воды в них являются хорошим питательным материалом для микроорганизмов и легко поражаются ими. Основной причиной убыли веса овощей при хранении является потеря воды из-за испарения. При этом ослабевает тургор клеток и нарушается нормальный обмен веществ. Чтобы избежать этих отрицательных явлений, нужно, следовательно, предупредить испарение влаги.

На содержание воды в овощах в период вегетации влияет погода, особенно в конце созревания. В холодное и дождливое лето в них больше влаги и меньше сухих веществ, а в солнечное — наоборот. Если перед самой уборкой полить овощи, то количество сухих веществ в них резко снизится и, кроме того, ухудшится транспортабельность и лежкоспособность. Содержание воды в тканях овощей не одинаково: в мякоти ее больше, в кожуре — меньше.

Углеводы служат источником энергии, главным строительным материалом для растительной клетки; некоторые из них входят в состав многих соединений. Углеводы разделяются на три группы: 1) моносахариды — глюкоза, фруктоза; они состоят из одной молекулы простых сахаров; 2) дисахариды (обыкновенный свекловичный сахар) — в их состав входят две молекулы простых сахаров; 3) полисахариды — при распаде (гидролизе) они присоединяют воду и образуют большое количество моносахаридов; к третьей группе относятся клетчатка, крахмал, инулин.

Плоды, картофель и овощи отличаются друг от друга по составу углеводов. Например, в картофеле больше всего крахмала, в зеленом овощном горохе — две равные части крахмала и сахаров. В тканях овощей углеводы распределены неравномерно. В кожице, защищающей мякоть от неблагоприятных условий внешней среды, преобладает клетчатка, которая отличается наибольшей устойчивостью (клетки ее как бы сцементированы друг с другом). В мякоти же — как овощей, так и плодов — больше содержится глюкозы и фруктозы, а из дисахаридов — сахарозы.

Глюкоза — первый продукт фотосинтеза. В растениях она находится как в свободном виде, так и в связанном, образует клетчатку, крахмал и другие органические соединения. Фруктоза — самый сладкий сахар из всех сахаров. При синтезе она дает полисахарид инулин.

Нужно сказать, что сладкий вкус овощей и плодов зависит не только от количества имеющегося в них сахара, но и от присутствия других веществ — дубильных, кислот, эфирных масел. Например, в острых сортах лука больше сахара, чем в сладких. Но в них больше и эфирных масел, которые и придают им острый вкус. Отношение процента сахара к проценту кислоты называется сахаро-кислотным коэффициентом.

В плодах, кроме глюкозы и фруктозы, имеются и другие моносахариды, но в ничтожно малом количестве. Однако, несмотря на это, они крайне важны. Например, моносахарид рибоза является составной частью нуклеиновых кислот, которые играют огромную роль во всех процессах жизнедеятельности растения. Моносахариды и дисахариды хорошо растворяются в воде. Многие из полисахаридов в воде не растворяются. Самый стойкий из них — клетчатка (целлюлоза). Как уже говорилось, из нее состоят стенки клеток; растворяется она только в концентрированных минеральных кислотах. Плохая растворимость обусловлена ее строением: во время одревеснения стенок клеток пустоты, которые имеются между ними, заполняются особым веществом — лигнином. Образуется он в результате ряда окислительных процессов и имеет большое значение для защиты растений от инфекционных заболеваний. Так, раны у картофельных клубней зарубцовываются в присутствии лигнина.

Организмом человека клетчатка не усваивается, но играет важную роль в перистальтике кишечника. В пищеварительном тракте жвачных животных имеются бактерии, которые, выделяя особые ферменты, вызывают распад клетчатки, и она становится доступной для организма скота. Болезнетворным микроорганизмам целлюлоза сильно противостоит, только немногие из них могут ее разрушать и проникать в растительную клетку. Неповрежденная покровная ткань служит надежным защитным барьером от многих микробов.

В клеточных стенках овощей имеются в значительном количестве особые вещества — так называемые гемицеллюлозы, или полуклетчатка. В сравнении с целлюлозой они менее стойки. Представляют собой большую группу полисахаридов, которые при распаде под действием кислот и соответствующих ферментов дают ряд моносахаридов. Пектиновые вещества — сложные соединения полисахаридов и близких к ним. Чаще всего это — коллоиды, образующие в присутствии сахара и кислот студни.

Пектиновые вещества разделяются на две группы: протопектин и пектин. Протопектин находится в стенках клеток, нерастворим в холодной воде. В созревающих плодах и овощах (или при варке несозревших) он переходит в пектин, и ткани размягчаются. Например, в зеленых помидорах общее содержание пектиновых веществ составляет 0,3%, из них на долю протопектина приходится 0,18%, а в красных — соответственно — 0,19 и 0,01%.

Лежкость овощей и плодов во многом зависит от скорости перехода протопектина в растворимую форму — пектин. Если система пектолитических ферментов, вызывающих быстрое превращение нерастворимого протопектина в растворимый пектин, активна, то лежкость, естественно, слабая. Из всех полисахаридов наибольшее значение как пищевой продукт имеет крахмал. Клубни картофеля содержат его в среднем 16%, а зеленый горошек, убранный в технической зрелости, — 6%.

В клетках растений крахмал откладывается в виде зерен различной величины, формы и температуры клейстеризации (крахмал в горячей воде набухает и образует клейстер). Крахмальные зерна на 97% состоят из полисахаридов, амилозы и амилопектина, минеральных веществ и высокомолекулярных жирных кислот (стеариновой, пальметиновой и др.). Амилоза и амилопектин различаются по физическим и химическим свойствам. Во время созревания клубней картофеля в них увеличивается количество амилопектина и уменьшается содержание амилозы. В крахмальных зернах зрелых клубней имеется 78% амилопектина и 22% амилозы.

В период хранения картофеля, плодов и овощей крахмал подвергается различным превращениям, характер и интенсивность которых зависят от биологических особенностей растений. Например, в зеленом горошке сахар очень быстро превращается в крахмал, отчего вкусовые качества продукта сильно ухудшаются. У других овощей при хранении происходит лишь распад крахмала.

Белки представляют собой важнейшие вещества клетки. Они в процессе жизнедеятельности организма, каждого органа и клетки в отдельности выполняют огромную работу. Все биохимические превращения в живой материи происходят под воздействием ферментов, т. е. веществ, состоящих из белков или тесно связанных с белковыми соединениями. В природе существует множество различных белков. При их распаде получаются пептиды, которые в свою очередь разлагаются до аминокислот. Находясь в различном соотношении и расположении, аминокислоты образуют определенные белки, все нужные для организма ферменты, гормоны и т. д.

Под влиянием повышенной температуры, кислот, щелочей, солей тяжелых металлов белки свертываются. Иначе говоря, происходит их денатурация, ведущая к потере биологической активности ферментов и других веществ. При незначительном изменении связей процесс этот является обратимым (т. е. биологическая активность белка восстанавливается). В овощах содержится около 2,5% белка, за исключением зеленого горошка — в среднем 7%.

При хранении овощей, плодов и картофеля часть белков может распасться и содержание свободных аминокислот возрастет. Это обстоятельство необходимо учитывать, потому что даже незначительные изменения могут ухудшить качество продукта. К небелковым азотистым веществам относятся свободные аминокислоты, нуклеиновые кислоты, амиды, аммиак, некоторые витамины и другие соединения. Количество их минимально, а роль во всех процессах жизнедеятельности клетки огромна.

Нуклеиновые кислоты являются регуляторами синтеза белка. Будучи активными физиологическими веществами, они участвуют в процессе деления клеток, в образовании тканей и органов. Содержание нуклеиновых кислот исчисляется в тысячных долях миллиграмма и зависит от вида и сорта растений, а также от вида ткани. Например, в ростках луковицы их в 20—30 раз больше, чем в мясистых ее чешуях.

Витамины — это органические соединения, без которых невозможна жизнь человека, животных, высших растений и микроорганизмов. Важное значение их объясняется тем, что они сами по себе или в соединении с другими веществами являются активной группой ряда ферментов. Так, витамин B12 входит в состав ферментов, участвующих в обмене нуклеиновых кислот. Отсутствие или недостаток витаминов может задержать или приостановить образование важнейших для организма ферментов, вызвать нарушение обмена веществ, а следовательно, и различные заболевания.

Наукой установлено, что достаточное количество витаминов способствует лучшей физической и умственной работе человека, а также устойчивости организма ко всякого рода неблагоприятным воздействиям и инфекционным заболеваниям. Например, для защиты человека от цинги достаточно 50 мг витамина С в сутки. Некоторые витамины (в том числе витамин С) не задерживаются в организме. Поэтому они должны поступать в него систематически.

Накапливаются (синтезируются) витамины в зеленом растении. Овощи, как и плоды, являются ценнейшим их источником. В овощах, например, обнаружены известные в настоящее время витамины, за исключением D и B12, которых нет в зеленых растениях. Кроме того, отсутствует витамин А, но он успешно заменяется желто-красным пигментом каротином — провитамином А. В организме человека и животных он на 50% превращается в витамин А. Витамин D в растениях заменяет провитамин D (эргостерол).

Овощи заметно отличаются друг от друга по содержанию тех или других витаминов. Так, каротином наиболее богаты шпинат, морковь, помидоры; витамином С (аскорбиновой кислотой) — капуста, перец, укроп, кресс-салат. Это обстоятельство указывает на необходимость использовать широкий ассортимент овощей.

В тканях растений витамины распределены неравномерно. По мере роста и развития растений количество витаминов в них увеличивается до определенного максимума, а затем начинает уменьшаться. У многих овощей на последнем этапе их созревания содержание витамина С несколько возрастает, реже — убывает. Значительно меньше его в перезревших плодах. Необходимо подчеркнуть, что в собранных овощах, в зависимости от их вида, сорта и особенностей, количество витамина С убывает. Его лучшей сохранности способствует нормальный обмен веществ.

Органические кислоты. Они во многом обуславливают вкус плодов и овощей. Наиболее распространены в овощах яблочная, лимонная и щавелевая кислоты. Богаты ими помидоры — 0,6%. Очень мало их в моркови — 0,08%, почти совсем их нет в зеленом горошке. В плодах и овощах обычно содержится несколько органических кислот, но преобладает какая-либо одна — присущая данному виду. Общее количество их определяется по преобладающей кислоте (яблочной, лимонной и др.).

Кислый вкус овощей и плодов обусловлен свободными водородными ионами: чем их больше, тем кислее тот или иной плод или овощ. Кислый вкус, кроме того, зависит, как уже говорилось, и от соотношения сахаров и кислот. Многие плоды по мере созревания становятся сладкими не столько за счет уменьшения кислот, сколько за счет накопления сахаров.

К концу хранения содержание органических кислот в значительной степени уменьшается, и плоды теряют свойственные им вкусовые качества. Объясняется это тем, что при низкой температуре на дыхание расходуется больше кислот, чем сахаров. Другими словами, для того чтобы плоды не потеряли своих вкусовых достоинств, необходим режим хранения, обеспечивающий одинаковый расход кислот и сахаров на процесс дыхания.

Дубильные вещества вызывают вяжущий вкус и потемнение растительной ткани. Некоторые из них обладают фунготоксическим действием и повышают устойчивость растений к болезнетворным микроорганизмам. Все дубильные вещества легко окисляются. Содержание их в плодах и овощах определяется десятыми и сотыми долями процента (к сырому весу). Тем не менее, даже незначительные изменения в их составе могут оказать влияние на вкусовые и технические качества овощей и плодов, а также на лежкость. Большая часть дубильных веществ находится в покровных тканях. Это одна из причин более высокой устойчивости кожицы к болезнетворным микробам.

Глюкозиды придают горький вкус картофелю, плодам и овощам. Основной составной частью их является глюкоза. Она находится в соединениях с белками и др. К глюкозидам относятся также красящие вещества (антоцианы). В овощах имеется ряд глюкозидов, характеризующихся определенной степенью горечи. Большинство из них содержится в семенах и кожице овощей, некоторые — в мякоти плодов.

Глюкозид картофеля — соланин. Больше его в кожице клубней — 20—65 мг%, в мякоти в 10—15 раз меньше; в проростках, сформировавшихся на свету,— 400— 700 мг%. По мере пробуждения глазков количество глюкозида возрастает особенно сильно, если клубни хранят на свету. Например, после 4 недель хранения картофеля на свету содержание соланина увеличилось с 6,4 до 23,6 мг%. В зрелых клубнях его меньше, чем в незрелых. Употребление в пищу картофеля, содержащего более 20 мг% соланина, может вызвать сильное отравление. Такие клубни горьковаты на вкус и вызывают чувство першения в горле.

Чем больше соланина, тем устойчивее картофель к болезнетворным микробам. Поэтому семенные клубни, чтобы предупредить различные их заболевания, выдерживают перед хранением в течение 10—15 дней на свету. В них накапливается много глюкозида, и они гораздо меньше болеют. Но продовольственный и фуражный картофель держать на свету нельзя ни в коем случае: соланин — сильный яд для человека и животных.

Минеральные вещества (зольные элементы) входят в состав всех клеток и тканей плодов, овощей и картофеля. В настоящее время ученые придают особенно важное значение фосфору. Они ставят его в один ряд с углеродом, азотом, кислородом и водородом, т. е. с элементами, без которых нет жизни. Во всех живых организмах фосфор участвует в разнообразных химических превращениях, в усвоении зелеными листьями солнечной энергии, в процессе дыхания, в различных реакциях.

Фосфор в живом организме находится в виде фосфорной кислоты и неорганических солей — фосфатов. Фосфорная кислота содержится во всех клетках и тканях. Она может входить в состав белков, жиров, углеводов, витаминов, усиливая их способность к реакциям. Например, глюкоза, в которой имеется фосфор, более активна, чем без него. Сера — составная часть белков. Влияет на энергетический обмен клетки. Железо, медь, кобальт находятся в ряде ферментов. Кальций и магний вместе с пектиновой кислотой являются основой, склеивающей стенки клеток. Калий в значительной степени повышает водоудерживающую способность протоплазмы.

Магний — обязательная составная часть хлорофилла. В присутствии этого элемента активизируется деятельность ферментов, регулируются распад и превращение углеводов. Отсутствие или недостаток того или иного минерального вещества приводит к чрезвычайно серьезным последствиям — к нарушениям важнейших физиологических функций во всех живых организмах (как животного, так и растительного происхождения).

Овощи, плоды и картофель являются главнейшим поставщиком минеральных веществ организму человека. Большинство этих веществ (в отличие от мяса, белого хлеба) поддерживают щелочность крови, что весьма важно. Кроме того, они находятся в легко усвояемой для человека форме.

Количество минеральных веществ — 0,2—1,5%. Наиболее ими богаты шпинат, овощной горох, белокочанная и цветная капуста. Более половины золы приходится на долю калия. Так, в золе картофеля, содержащей 1 % минеральных веществ, удельный вес калия составляет 0,57%, фосфора — 0,05%, кальция — 0,01 %. В салате, шпинате, зеленом луке много кальция, в зеленом горошке, шпинате — магния. Содержание минеральных веществ мало изменяется в процессе хранения продукции.

См. далее продолжение: Жизнь овощей, плодов и картофеля во время хранения >>