Н он соон н он соо –

Рис. 3 Молекула протопектина.

Количество галактуроновых и полигалактуроновых кислот и дру- гих составляющих молекулы протопектина, а также молекулярная масса его пока неизвестны, так как протопектин не удалось выде- лить из растительных тканей в неизмененном состоянии. При из- влечении протопектина различными способами обычно получают продукты его распада, в частности полигалактуроновые кислоты различной степени полимеризации, галактуроновую кислоту, рам- нозу и др.

Галактан

Галактан

Р

Рисунок 4 - Структура пектиновой молекулы

Молекулы пектина представляют собой цепочки рамногалак- туронана, содержащие от 20 и более остатков галактуроновой кислоты. Пектин обладает желирующими свойствами, которые проявляются тем значительнее, чем больше в его молекуле меток- сильных групп.

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 содержит- ся меньше, чем в овощах (0,2 - 1,5) %. Примерно половину азотис- тых веществ овощей и плодов составляют белки. Кроме белков, овощи и плоды содержат свободные аминокислоты (до 0,5% на сырую массу).

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

Органические кислоты овощей и плодов представлены яблоч- ной, лимонной, щавелевой, винной, фитиновой, янтарной и другими кислотами. Общее содержание органических кислот в овощах и плодах составляет в среднем 1% на сырую массу. Преобладает, как правило, яблочная кислота. Однако в корнеплодах свеклы пре- обладающей является щавелевая кислота, в цитрусовых плодах и черной смородине — лимонная, в винограде винная и яблочная, в персиках и клюкве — яблочная и лимонная кислоты.

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

Овощи и плоды содержат почти все известные в настоящее вре- мя витамины, кроме витаминов В₁₂ и D (кальциферола). К вита- минам, источником которых являются главным образом овощи и плоды, относятся: водорастворимые витамины — С, Р, U и фола- цин; жирорастворимые Е, К и каротиноиды (криптоксантин, а-, )β-, нео- β - и γ-каротины) .

Особое значение имеет термолабильный витамин С (аскорбино- вая кислота). Содержание его в овощах колеблется от 5 (баклажа- ны, морковь) до 250 мг (перец красный сладкий) на 100 г съедоб- ной части продукта. В таких овощах, как картофель, капуста, ко- личество витамина С относительно невелико (20 — б0 мг на 100 г), но поскольку эти овощи занимают значительный удельный вес в питании человека, их можно рассматривать в качестве основного источника витамина С. Из плодов витамином С богаты цитрусо- вые, 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 и хранения овощей и плодов восстановленная форма аскорбиновой кислоты может окис- ляться с помощью соответствующих ферментов или других окисли- тельных агентов и переходить в дегидроформу. Дегидроаскорбино- вая кислота обладает всеми свойствами витамина С, но по сравнению с аскорбиновой кислотой 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 про- цессе их хранения, как правило, уменьшается. Наибольшие потери аскорбиновой кислоты наблюдаются при хранении картофеля, наи- меньшие - цитрусовых.

Витамин Р усиливает биологический эффект витамина С, так как способен задерживать окисление его. Многие овощи и плоды характеризуются достаточ- но высоким содержанием Р- активных соединений. Например, в яб- локах оно достигает 43 - 45 мг на 100 г.

Наиболее богатыми источниками витамина U— антиязвенного фактора, представляющего собой метилсульфоновое производное метионина (сокращенное название S-метилметионин, или SММ), являются листья белокочанной капусты (85 мг на 100 г сухой мас- сы) и побеги спаржи (100 — 160 мг на 100 г сухой массы). Этот витамин был найден также в томатах, стеблях сельдерея, но в меньших количествах.

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 и 110 мкг на 100 г) . Суточная потребность в этом витамине взрос- лого человека (0,2 — 0,4 мг) может быть в значительной степени удовлетворена за счет овощей и плодов.

Каротиноиды содержат многие овощи и плоды. Большая часть их представлена β-каротином, наиболее активной формой по срав- нению с другими каротиноидами. Важным источником этого про- витамина А является морковь, в мякоти которой его в среднем 9 мг на 100 г съедобной части., β -кароти- на в шпинате (4,5 мг на 100 г) и других зеленых овощах (1,0 - 2,0 мг на 100 г). Повышенным содержанием его отличаются шиповник (2,6 мг на 100 г), абрикосы (1,6 мг на 100 г) и облепиха (1,5 мг на 100 г) . Среднесуточная потребность взрослого человека в каротине составляет (3 — 5) мг и легко покрывается за счет потребления ово- щей и плодов.

Окраска овощей и плодов обусловлена присутствием в них раз- личных пигментов — хлорофилла (зеленая), каротиноидов (жел- то-оранжевая) и некоторых полифенольных соединений. К пос- леднее группе пигментов относят антоцианы, флавоны и флавонолы. Антоцианы сообщают плодам и овощам ок- раску от розовой до сине-фиолетовой, флавоны и флавонолы- - желтую.

Кроме того, в плодах и овощах содержатся и другие вещества фенольного характера.— катехины, хлорогеновая кислота, тиро- зин, лейкоантоцианы и др. Эти вещества бесцветные, но при кули- нарной обработке овощей и плодов они могут окислиться и вызы- вать изменение цвета полуфабрикатов и готовых изделий.

Плоды, овощи, плодовые, ягодные культуры занимают значительную долю в рационе питания населения, являясь источником целого ряда необходимых организму веществ, прежде всего витаминов, углеводов и минеральных элементов.

Морковь – одна из основных овощных культур России. Корнеплоды моркови обладают высокой питательной и диетической ценностью. Морковь является источником каротиноидов, многих витаминов, минеральных веществ, сахаров.

Ежедневное употребление моркови укрепляет организм, повышает его сопротивляемость к инфекционным заболеваниям. Вкусовые достоинства обусловлены наличием в ней ароматических и фенольных соединений. В свежей моркови фенольных соединений не много, при хранении и увядании их количество увеличивается, что приводит к появлению горечи.

Свекла в Европу попала с востока. За 2 тыс. лет до н.э. её культивировали в Ассирии, Вавилоне, Иране, Армении, но применяли обычно для лекарственных целей или как листовую овощную культуру. Свекла отличается своеобразным составом азотистых веществ представителями которых являются бетанин (0,6-2,3%) и холин. К биологически активным веществам относят также полифенолы (до 103 мг/100г), пектиновые (до 2,5%) и красящие вещества – различные бетацианы (250 – 400 мг/100г), представленные в основном бетанином. Специфический вкус свекле придают сапонины.

Редька – двухлетнее растение. В Россию его завезли из Азии. Кладовая витаминов, особенно С.

Содержащиеся в редьке йод, эфирные масла действуют на патогенную микрофлору. Эфирные масла (горчичные, аллиловые и др.) придают редьке своеобразный аромат, а гликозиды (синигрин, гликорамнин и др.) – острый привкус.

Редис – однолетнее растение, родом из стран средиземноморья. Редис является разновидностью редьки, содержащей меньше сахара и клетчатки. Вкус и специфический запах редиса обусловлены наличием в нём горчично-масляных гликозидов.

Петрушка, как пряность известна с раннего средневековья. Возделывают листовую и корневую формы . Петрушка богата витаминами, особенно витамином С, используют как душистую и витаминную приправу, а также в качестве общеукрепляющего и противовоспалительного средства.

Сельдерей был известен ещё в Древнем Египте. В античные времена его разводили, как декоративное растение, с XVI века его стали применять в пищу. Листья сельдерея богаты витамином С, каротином, корнеплоды – сахарами, солями кальция, фосфора. В состав эфирного масла сельдерея входят 19 компонентов: лимонен, мирцен, пальмитиновая кислота др.

Капустные овощи, к которым относят кочанные (бело-, краснокочанная, брюссельская, савойская); цветочные (цветная, брокколи); стеблеплодные (кольраби); листовые (китайская капуста), относятся к числу высокоценных овощей. Капустные овощи в питании являются витаминными продуктами. Общее содержание сахаров в савойской капусте достигает 6%, гемицеллюлоз в отдельных видах капустных овощей составляет 1%, пектиновых веществ –(0,3 – 2,4%).

К луковым овощам относят лук репчатый, чеснок и зелёные виды лука – порей, батун, шалот, шнитт. Лук – выходец из горных районов средней Азии, его ценят за вкусовые и лекарственные (фитонцидные и бактерицидные) свойства. Основное эфирное масло лука – аллилпропилдисульфид.

К томатным овощам относят: томаты, перец овощной, баклажаны. Томаты или помидоры (итал. pomodoro – «золотое яблоко»).происходят из Южной Америки, относятся к семейству паслёновых. Основные сахара томатов – глюкоза, фруктоза, пектиновые вещества С, В1, В2, РР, каротин, органические кислоты; минеральные вещества – калий, натрий, кальций, железо, фосфор, магний и др. Оранжево-красная окраска плодов обусловлена пигментами ликопином, каротином, ксантофиллом.

Перец овощной превосходит все овощи по содержанию витаминов (в 100 г плодов красного свежего перца может содержаться более 250 мг витамина С, 300 – 500 мг витамина Р, витамины В1, В2, В3, каротин, сахара, летучие эфирные масла.

Баклажаны – самые теплолюбивые из томатных овощей, завезены из Индии, обладают ценными диетическими вкусовыми качествами, богаты солями железа, фосфора, калия, магния, содержат сахара, пектиновые и дубильные вещества.

К тыквенным овощам относят огурцы, кабачки, патиссоны, дыни, арбузы, тыквы. Огурцы, патиссоны, кабачки употребляют в пищу в недозрелом виде, бахчевые культуры – арбузы, дыни и тыквы - только в зрелом виде.

Огурцы отличаются повышенным содержанием влаги и низким сахаров, ценятся за приятный аромат, содержат минеральные вещества (калий, железо, фосфор, йод и др.), небольшое количество витаминов В1, В2, В6, РР, С.

В арбузах много легко растворимых сахаров, в основном фруктозы, пигментов – ликопина и каротина, повышеное содержание солей железа.

Дыня содержит до 19% сахаров, в основном сахарозу, органические кислоты и небольшое количество витамина С и каротина, а также повышенное содержание солей железа.

Тыкву завезли в Россию после открытия Америки. В плодах тыквы (8-10)% сахаров, витамины С, В1, В2, каротин, азотистые соединения, пектиновые вещества, соли железа и фосфора.

В сравнении с тыквой, в плодах кабачков меньше сахаров, но больше минеральных веществ и витамина С.

4.1.4 Химический состав структурных элементов растительной ткани

Вакуоли являются наиболее гидратированными элементами тканей овощей и плодов (95 — 98)% воды. В состав сухого остатка клеточного сока входят в том или ином количестве практически все водорастворимые пищевые вещества.

Сахара, содержащиеся в овощах и плодах в свободном состоянии, растворимый пектин, органические кислоты, водорастворимые витамины и полифенольные соединения кон- центрируется в вакуолях.

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

Клеточный сок содержит как свободные аминокислоты, так и белки (глобулярные), которые вследствие значительного содержа- ния воды в вакуолях образуют в них растворы относительно сла- бой концентрации.

В состав цитоплазмы входят в основном белки, ферменты и в небольшом количестве липиды (соотношение белковых веществ и липидов 90:1). По структуре молекул белки цитоплазмы относятся к глобулярным белкам. В цитоплазме, как и в вакуолях, они находятся в виде раствора, но более концентрированного (10%-ного). Мембраны содержат белки и липиды. Тонопласт и плазма лемма состоят из двух слоев глобулярного белка с бимолекуляр- ной прослойкой липидов. Другие цитоплазматические мембраны, построенные из двух простых мембран, практически не отличаются по химическому составу от последних. Белковые ве- щества в мембранах находятся в виде студней.

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

Хлоропласты, состоящие из белков и липидов (в соотношении 40:30), содержат различные пигменты, но в основном хлорофилл, а также каротиноиды.

Хромопласты образуются, как правило, из хлоропластов или лейкопластов. В процессе их развития образуются крупные гло- булы или кристаллы, содержащие каротиноиды. - Обусловливающий желто-оранжевую окраску мно- гих овощей и плодов (морковь, абрикосы и др.). Однако не всегда оранжевая окраска указывает на высокое содержание их 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.

В лейкопластах накапливаются запасные вещества, например крахмал в клетках клубня картофеля. Лейкопласты, содержащие крахмал, называются амилопластами. В растительных клетках крахмальные зерна находятся в пространстве, ограниченном обо- лочкой лейкопласта.

Клеточные стенки составляют (0,7 — 5)% сырой массы овощей и плодов. В состав клеточных оболочек и срединных пластинок вхо- дят в основном полисахариды (80 — 95)%, клетчатка, гемицел- люлозы и протопектин, поэтому их часто называют «углеводами клеточных стенок». В состав клеточных оболочек входят все пере- численные выше полисахариды. Считают, что срединные пластинки состоят в основном из протопектина.

Кроме углеводов, в клеточных стенках содержатся азотистые вещества, лигнин, липиды, воска, минеральные вещества.

Из азотистых веществ в клеточных стенках растительной ткани обнаружен структурный белок экстенсин, который в некоторых отношениях напоминает белок коллаген, выполняющий аналогичные функции в животных тканях. Содержание экстенсина в клеточных стенках различных овощей неодинаково. Клеточные стенки картофеля состоит примерно на 1/5 из экстенсина. В клеточных стенках моркови и свеклы содержание его составляет в среднем от 10 до 12%, дыни – не превышает 5%.

Размягчение овощей и плодов, происходящее в процессе их тепловой обработки, связывают с деструкцией клеточных стенок. Клеточная стенка состоит из различных полимеров (целлюлозы, гемицеллюлоз, пектиновых веществ, белков).

Первичная клеточная стенка состоит из волокон (микрофибрилл) целлюлозы, которые занимают менее 20% объема гидратированной стенки. Располагаясь в клеточных стенках параллельно, целлюлозные волокна образуют мицеллы, которые имеют правильную почти кристаллическую упаковку. Одна мицелла целлюлозы может отстоять от другой на расстоянии, равном ее десяти диаметрам. Пространство между мицеллами целлюлозы заполнено матриксом, состоящим из пектиновых веществ, гемицеллюлоз (ксилоглюкан и арабиногалактан) и структурного белка, связанного с тетрасахаридами.

Первичная стенка клетки рассматривается как целая макромолекула, компоненты которой тесно взаимосвязаны (рис 5.). Между мицеллами целлюлозы и ксилоглюканом имеется значительное количество водородных связей. В свою очередь ксилоглюкан ковалентно связан с пектиновыми веществами через их боковые галактановые цепи. С другой стороны, пектиновые вещества через арабиногалактан ковалентно связаны со структурным белком.

Рисунок 5 - Структура первичной клеточной стенки (по Альберсхейму):

1 – микрофибрила целлюлозы; 2 – ксилоглюкан; 3 – главные рамногалактуроновые цепи пектиновых веществ; 4 – боковые галактановые цепи пектиновых веществ; 5 - структурный белок с арабинозными тетрасахаридами; 6 – арабиногалактан.

Учитывая, что клеточные стенки многих овощей и плодов отличаются относительно высоким содержанием двухвалентных катионов, в основном Са и Мg (0,5 – 1%), между полимерами, содержащими свободные карбоксильные группы, могут возникать хелатные связи в виде солевых мостиков.

Ниже представлена схема образования солевого мостика между двумя молекулами пектиновых веществ. Жирной линией изображена цепочка рамногалактурона.

СОО ^- СОО

+ Са⁺⁺ (Мg⁺⁺ ) СА (Мg)

СОО ^- СОО

Вероятность образования солевых мостиков находится в обратной зависимости от степени этерификации полигалактуроновых кислот.