7.10. Влияние на химический состав плодов и ягод

условий выращивания и режима питания растений.

Влияние внешних условий. Специфика биохимических процессов в созревающих плодах и ягодах определяется тем, что в них происходит накопление сахаров и органических кислот. При более интенсивном фотосинтезе в листьях растений образуется много углеводных продук­тов, которые, поступая в плоды и ягоды, усиливают процессы накоп­ления сахаров. Ослабление работы фотосинтетического аппарата сни­жает поток ассимилятов, поступающих в репродуктивные органы, и в них меньше накапливается сахаров, в результате чего возрастает концентрация органических кислот. Поэтому плоды, выращенные на юге в условиях интенсивного освещения, содержат больше сахаров и, следовательно, более сладкие, чем плоды, выращенные в северных ре­гионах.

Понижение концентрации органических кислот и увеличение коли­чества сахаров в плодах наблюдается также при ухудшении влаго­обеспеченности растений. Поэтому оптимальный режим выращивания плодово-ягодных культур, обеспечивающий получение плодов и ягод с лучшим химическим составом, создается при таких условиях, когда растения на достаточном уровне обеспечены, с одной стороны, свето­вой энергией и теплом, а с другой - необходимым количеством влаги. Содержание в плодах и ягодах аскорбиновой кислоты в зависимости от условий выращивания изменяется так же, как и общее количество ор­ганических кислот.

Оптимизация питания. В связи с тем, что плодово-ягодные куль­туры имеют многолетний период развития, у них при образовании пло­дов не заканчивается жизненный цикл развития и не происходит отми­рания вегетативной массы. Поэтому процессы созревания плодов и на­растания вегетативной массы протекают одновременно и требуют пос­тоянного обеспечения питательными элементами в доступной для рас­тений форме, в связи с чем плодово-ягодные культуры предъявляют повышенные требования к режиму питания.

Недостаток любого питательного элемента вызывает прежде всего ухудшение роста растения и ослабление развития ассимиляционного аппарата, что снижает накопление сахаров в плодах. Опыты показыва­ют, что при сбалансированном внесении азотных, фосфорных и калий­ных удобрений значительно повышается сбор плодов, и в них возрас­тает содержание сахаров и снижается концентрация органических кис­лот, что приводит к заметному увеличению сахаро-кислотного отноше­ния, улучшающего вкусовые качества плодово-ягодной продукции. Действие микроудобрений на качество плодов и ягод также объясняется их влиянием на развитие растений и интенсивность работы фотосинтети-ческого аппарата.

11. Биохимические изменения в плодах и ягодах при хранении

и переработке.

При хранении плодов и ягод за счёт распада сложных углеводов в них возрастает концентрация моносахаридов, а количество сахарозы уменьшается. Изучение динамики различных фракций полисахаридов показало, что при послеуборочном дозревании плодов происходит гидролиз не только крахмала, но и пектиновых веществ, гемицеллюлоз и даже целлюлозы. Особенно активно происходит распад протопектина, вследствие чего доля пектина возрастает.

Обнаружены различия в динамике пектиновых веществ у яблок различных сортов по степени их лёжкоспособности. В яблоках малолёжких сортов доля протопектина в общем количестве пектиновых веществ за 3 месяца хранения снижается в 2 раза, а у сортов с лучшей лёжкоспособностью этот показатель уменьшается значительно меньше.

В связи с повышением концентрации сахаров при хранении усиливается их склонность к меланоидинообразованию при их термической обработке в процессе переработки или сушки. При высокой температуре возможна также карамелизация сахаров. Карамелизации подвергаются сахароза, глюкоза, фруктоза при их нагревании выше температуры плавления, когда инициируется отнятие молекул воды от молекул сахаров и конденсация остатков моносахаридов с образованием высокомолекулярных продуктов (Слайд 115):

С₁₂Н₂₂О₁₁ – Н₂О ¾¾® С₁₂Н₂₀О₁₀

сахароза изосахарозан

2С₁₂Н₂₀О₁₀ – 2Н₂О ¾¾® С₂₄Н₃₆О₁₈

карамелан

С₂₄Н₃₆О₁₈ + С₁₂Н₂₀О₁₀ – 3Н₂О ¾¾® С₃₆Н₅₀О₂₅

карамелен

При карамелизации вначале образуются продукты с приятным запахом (обжаренных овощей), при дальнейшем нагревании они приобретают горький вкус.

Для хранения плодов и ягод широкое применение находит метод их замораживания при температуре –50°С и последующего хранения при температуре –18°С. Однако при размораживании происходит потемнение продукции в результате окисления фенольных соединений ферментом о-дифенолоксидазой. Установлено, что после размораживания (дефроста-ции) яблок, хранившихся в замороженном виде 6 месяцев, активность этого фермента значительно выше, чем в свежих плодах. Увеличение активности указанного фермента связано с нарушением целостности субклеточных структур, с которыми фермент был прочно связан, под действием кристаллов льда.

При переработке плодов и ягод так же, как и при переработке овощей, применяется обычная и асептическая стерилизация, различные ферментные препараты, вызывающие гидролиз веществ и осветление соков. Наиболее распространены концентрированные пектолитические ферментные препараты, обладающие не только пектолитической, но и протеазной, целлюлазной и гемицеллюлазной активностью.

В процессе хранения плодов и ягод понижается содержание аскорбиновой кислоты. Однако в цитрусовых плодах количество аскорбиновой кислоты при хранении почти не снижается. Как правило, чем ниже температура хранения, тем меньше теряется аскорбиновой кислоты. Потери витамина Р при хранении и переработке плодов обычно составляют 15-20%, это значительно меньше, чем аскорбиновой кислоты в тех же условиях. Однако во время хранения консервированных плодов потери Р-витаминной активности достигают больших величин. Так, в компотах из персиков после 18 месяцев хранения Р-витаминная активность снижается на 80-90%. При стерилизации фруктово-ягодных соков теряется около 10% каротина.

При хранении яблок наблюдается также побурение плодов вследствие окисления сесквитерпена a-фарнезена, который синтезируется в клетках эпидермиса и откладывается в кутикулу. Для предотвращения побурения яблоки перед закладкой на хранение обрабатывают препаратами антиоксидантов.

Во время хранения плодов происходит размягчение их мякоти, переход свободных дубильных веществ в связанное состояние и исчезновение терпкого вкуса плодов. Аналогичное явление наблюдается при сушке плодов.

При хранении плодов на фоне общего расходования органических кислот выявляются различия в скорости потребления индивидуальных кислот. Так, в яблоках содержание яблочной кислоты уменьшается с наибольшей скоростью, убыль лимонной кислоты происходит медленней. Концентрация же янтарной кислоты при неблагоприятных условиях хранения (низкая температура, высокое содержание диоксида углерода в окружающей среде) может возрасти до токсической концентрации. У генотипов, чувствительных к низкой температуре, замедляется обмен щавелевоуксусной кислоты, в результате её концентрация увеличивается в несколько раз, ингибируя реакции цикла Кребса.

Всё это показывает, что при выборе режима хранения плодов и ягод необходимо учитывать влияние факторов внешней среды на обмен органических кислот.

Вопросы для повторения:

1. Каковы содержание и состав белков в плодах и ягодах? 2. Какова

биологическая ценность белковых фракций и суммарного белка плодово-ягодной продукции? 3. Какие другие азотистые вещества содержатся в плодах и ягодах? 4. Сколько сахаров накапливается в различных фруктах? 5. Чем определяются вкусовые свойства плодов и ягод? 6. Какие применяются приёмы для повышения накопления в плодах и ягодах сахаров, азотистых веществ и витаминов? 7. Как влияют на качество плодов и ягод другие углеводы, кроме сахаров? 8. Как изменяется состав углеводов в плодово-ягодной продукции в зависимости от условий выращивания растений? 9. В чём состоят биохимические особенности синтеза азотистых веществ в плодах и ягодах? 10. Какие другие химические вещества, кроме азотистых веществ и углеводов, определяют питательную ценность фруктов? 11. Как изменяя-ется содержание витаминов при созревании плодов и ягод? 12. Каковы особенности формирования липидного комплекса в созревающих плодах и ягодах? 13. Какие превращения органических кислот происходят в процессе созревания плодов и ягод? 14. Как влияет режим питания растений на формирование технологических свойств плодово-ягодной продукции? 15. Какие специфические вещества и в каком количестве содержатся в плодах и ягодах? 16. Какие биохимические изменения происходят в плодово-ягодной продукции при хранении? 17. Каково со-держание в плодах и ягодах органических кислот? 18. Источником каких минеральных веществ служат плоды и ягоды для питания человека? 19. Как изменяется химический состав плодово-ягодной продукции под влиянием природно-климатических условий? 20. Какие требования по химическому составу предъявляются к плодам и ягодам, предназначенным для переработки? 21. Какие происходят биохимические изменения в плодах и ягодах в процессе их переработки? 22. Какие биохимические превращения происходят в плодах и ягодах при их созревании? 23. Какую роль играют сахара, органические кислоты, азотистые вещества, витамины при оценке питательных и вкусовых свойств плодово-ягодной продукции? 24. Как изменяется содержание в плодах и ягодах сахаров и органических кислот в зависимости от условий выращивания?

Резюме по модульной единице 11.

Плодово-ягодные культуры выращивают с целью получения плодов и ягод, богатых сахарами, органическими кислотами, пектиновыми и минеральными ве­ществами, витаминами и другими полезными химическими соединениями, определяющими питательную и биологическую ценность плодово-ягодной продукции.

Наиболее высокая активность биосинтетических процессов в созревающих плодах наблюдается в период максимальной активизации дыхания, которое называют климактерическим подъёмом дыхания. После прохождения климактерической фазы созревания начинается уже период старения плодов.

На ранних стадиях образования плодов в них много синтезируется структурных углеводов - пектиновых веществ, гемицеллюлоз, клетчатки, а у некоторых культур образуется крахмал. При переходе плодово-ягодных культур к стадии созревания плодов в них активизируются процессы превращения полисахаридов в сахара.

Азотистые вещества плодов и ягод на 60-70% состоят из белков, основная масса которых представлена лег­корастворимыми формами - альбуминами и глобулинами, обладающими высокой биологической ценностью. Фракция небелковых азотистых ве­ществ также обладает значительной питательной ценностью, так как содержит в том или ином количестве незаменимые аминокислоты.

В созревающих плодах и ягодах постоянно происходит синтез ор­ганических кислот, однако их концентрация в тканях плодов не воз­растает, так как эти вещества обладают очень высокой метаболи­ческой активностью и легко подвергаются превращениям. Больше всего органических кислот содержится в незрелых плодах, а в процессе созревания плодов их концентрация снижается и одновременно наблю­дается увеличение количества сахаров, вследствие чего возрастает сахаро-кислотное отношение (сахара/кислоты) и плоды становятся более сладкими.

Паренхимные ткани мякоти плодов и ягод содержат 0,1-0,2% сырого жира, а семенах его накапливается значительно больше – 10-15%. Поверхность плодов и ягод покрыта слоем воска, который защищает их от проникновения инфекции. При повреждении воскового слоя плодов и ягод они быстрее заболевают при хранении и подвергаются порче.

Из витаминов в плодах и ягодах в наибольшем коли­честве содержатся аскорбиновая кислота, каротин, фолиевая кислота, цитрин. Плоды и ягоды – важные источники минеральных веществ в питании человека. Общее количество золы в них со-ставляет 0,4-0,7%.

Специфический аромат плодов и ягод зависит от содержания в них легколетучих веществ с характерным запахом, называемых эфирными маслами. В плодовой мякоти содержание эфирных масел обычно составляет сотые или даже тысячные доли процента, в кожуре плодов их накапливается до 0,1-0,2 %, а в кожуре цитрусовых – 1,2-2,5 %.

В косточках, семенах и в небольшом количестве в мякоти сливы, вишни, персика, горького миндаля содержится цианогенный гликозид амигдалин, а в плодах черёмухи – пруназин. В кожуре апельсинов и мандаринов присутствует флаваноновый гликозид гесперидин, имеющий Р-витаминную активность. Во многих плодах и ягодах присутствуют флавоноловые гликозиды, важнейшим из которых является рутин, который обладает Р-витаминной активностью.

Характерный терпкий и вяжущий вкус плодов обусловлен наличием в них конденсированных форм дубильных веществ, которые являются полимерами и сополимерами катехинов и лейкоантоцианов.. Кроме дубильных веществ, в плодах и ягодах содержатся свободные флавоноидные соединения – катехины, обладающие Р-витаминной активностью.

Оптимальный режим выращивания плодово-ягодных культур, обеспечивающий получение плодов и ягод с лучшим химическим составом, создается при таких условиях, когда растения на достаточном уровне обеспечены, с одной стороны, свето­вой энергией и теплом, а с другой - необходимым количеством влаги. Содержание в плодах и ягодах аскорбиновой кислоты в зависимости от условий выращивания изменяется так же, как и общее количество ор­ганических кислот.

При сбалансированном внесении азотных, фосфорных и калий­ных удобрений значительно повышается сбор плодов, в них возрас­тает содержание сахаров и снижается концентрация органических кис­лот, что приводит к заметному увеличению сахаро-кислотного отноше­ния, улучшающего вкусовые качества плодово-ягодной продукции.

При хранении плодов и ягод за счёт распада сложных углеводов в них возрастает концентрация моносахаридов, а количество сахарозы уменьшается. Изучение динамики различных фракций полисахаридов показало, что при послеуборочном дозревании плодов происходит гидролиз не только крахмала, но и пектиновых веществ, гемицеллюлоз и даже целлюлозы. Особенно активно происходит распад протопектина, вследствие чего доля пектина возрастает.

В связи повышением концентрации сахаров при хранении усиливается их склонность к меланоидинообразованию при их термической обработке в процессе переработки или сушки. При высокой температуре возможна также карамелизация сахаров. При карамелизации вначале образуются продукты с приятным запахом (обжаренных овощей), при дальнейшем нагревании они приобретают горький вкус.

При переработке плодов и ягод так же, как и при переработке овощей, применяется обычная и асептическая стерилизация, различные ферментные препараты, вызывающие гидролиз веществ и осветление соков. Наиболее распространены концентрированные пектолитические ферментные препараты, обладающие не только пектолитической, но и протеазной, целлюлазной и гемицеллюлазной активностью.

В процессе хранения плодов и ягод понижается содержание аскорбиновой кислоты. Однако в цитрусовых плодах количество аскорбиновой кислоты при хранении почти не снижается. Как правило, чем ниже температура хранения, тем меньше теряется аскорбиновой кислоты. Потери витамина Р при хранении и переработке плодов значительно меньше, чем аскорбиновой кислоты в тех же условиях. Однако во время хранения консервированных плодов потери Р-витаминной активности достигают больших величин. Во время хранения плодов происходит размягчение их мякоти, переход свободных дубильных веществ в связанное состояние и исчезновение терпкого вкуса плодов. Аналогичное явление наблюдается при сушке плодов.