9.1. Содержание экстенсина и оксипролина в клеточных стенках некоторых растительных продуктов (%)

Продукт	Экстенсии	Оксипролин
Картофель	22,0	1,2
Морковь	12,0	0,6
Свекла	11,9	1,6
Петрушка (корень)	8,8	0,4
Дыня	2,8...5,0	0,08...0,36

ном из кислых полисахаридов (протопектина), играющих роль межклеточного цементирующего вещества, которому иногда со­путствуют протеиновые соединения, а в наиболее старых тка­нях-- лигнин.

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

Из азотистых веществ в клеточных стенках растительной тка­ни обнаружен структурный белок экстенсии — полимер из груп­пы гликопротеидов, белковая часть которого связана с углевода­ми — остатками арабинозы и галактозы. Молекулярная масса белковой части таких макромолекул равна 50 000, экстенсии имеет форму жесткого стержня, на 50 % состоит из оксипролина. В клеточной стенке присутствует несколько фракций белка, раз­личающихся содержанием оксипролина.

Экстенсии в некоторых отношениях напоминает белок кол­лаген, выполняющий аналогичные функции в животных тканях. Содержание экстенсина и оксипролина в клеточных стенках раз­личных овощей и картофеля неодинаково (табл. 9.1). Клеточные стенки картофеля состоят примерно на 1/5 из экстенсина. В кле­точных стенках корнеплодов его содержится в 2 раза меньше, чем в клеточных стенках картофеля; в клеточных стенках дыни содержание экстенсина не превышает 5 %.

Содержание оксипролина в клеточных стенках этих расти­тельных продуктов колеблется в зависимости от вида продукта от сотых долей процента до 1,5 % и более.

Содержание в клеточных стенках экстенсина и оксипролина изменяется в процессе хранения овощей. Особенно заметны эти изменения при повреждении ткани овощей. Так, в дынях при повреждении плодов содержание белков в клеточных стенках возрастает в 3...4 раза, а оксипролина — в 5... 10 раз.

Соотношение углеводов и экстенсина в клеточных стенках зависит от вида растительной ткани. Клеточные стенки многих растительных продуктов состоят примерно на 1/3 из целлюлозы, на 1/3 из гемицеллюлоз и на 1/3 из пектиновых веществ и белка. В клеточных стенках томатов между углеводами и белком суще­ствует другое соотношение —1:1.

Лигнин — природный полимер сложного строения, фор­мирующий клеточные стенки растений. Играет роль инкрусти­рующего вещества, скрепляющего волокна целлюлозы и геми­целлюлоз. Ковалентно связан с полисахаридами гемицеллюлоз (ксиланом), с пектиновыми веществами и белком. Содержание лигнина в тканях растений зависит от их вида и степени одревес­нения. Значительное количество лигнина содержится в клеточ­ных стенках свеклы, моркови, меньше его накапливается в бело­кочанной капусте.

В связи с тем что размягчение картофеля, овощей и плодов, происходящее в процессе их тепловой кулинарной обработки, связывают с деструкцией клеточных стенок, представляется це­лесообразным рассмотреть строение последних.

По современным представлениям, клеточная стенка — это вы­соко специализированный агрегат, состоящий из различных по­лимеров (целлюлозы, гемицеллюлоз, пектиновых веществ, белков и др.), структура которых у разных растений закодирована с той же степенью точности, что и структура молекул белков. На рис. 9.4 представлена модель структуры первичной клеточной стенки.

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

Первичная стенка клетки рассматривается как целая мешко­образная макромолекула, компоненты которой тесно взаимо­связаны. Между мицеллами целлюлозы и ксилоглюканом суще­ствуют многочисленные водородные связи. В свою очередь, кси­логлюкан ковалентно связан с боковыми галактановыми цепями

Рис. 9.4. Структура первичной клеточной стенки (по Альберсхейму):

1 — микрофибрилла целлюлозы: 2 — ксилоглюкан; 3 — главные

рамногалактуроновые цепи пектиновых веществ; 4— боковые

галактановые цепи пектиновых веществ; 5 — структурный белок

с арабинозными тетрасахаридами; 6— арабиногалактан

пектиновых веществ, а пектиновые вещества через арабинога-лактан ковалентно связаны со структурным белком.

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

Вероятность образования солевых мостиков и степень этери-фикации полигалактуроновых кислот связаны обратной зависи­мостью. Солевые мостики способствуют упрочнению клеточных стенок и паренхимной ткани в целом.

Покровные ткани клубней картофеля, корнеплодов и других овощей характеризуются пониженной пищевой цен­ностью из-за концентрации в них клетчатки и гемицеллюлоз, поэтому при кулинарной обработке картофеля и большинства овощей эти ткани удаляют.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ПРОИСХОДЯЩИЕ ПРИ КУЛИНАРНОЙ ОБРАБОТКЕ КАРТОФЕЛЯ, ОВОЩЕЙ И ПЛОДОВ

При механической кулинарной обработке картофеля, овощей и плодов (очистка, нарезка, промывание, отжимание сока и др.) частично нарушается целостность их паренхимной ткани, а часть клеток и отдельных клеточных структур разрушается. Это облег­чает переход основных пищевых веществ из разрушенных клеток в окружающую среду, а также смешивание содержимого их кле­точных органелл. В результате масса продуктов и их пищевая ценность изменяются, возникают ферментативные, окислитель­ные и другие процессы, вызывающие изменение органолептиче-ских показателей (цвета, вкуса, консистенции) продукта.

В начальный период тепловой кулинарной обработки картофе­ля, овощей и плодов могут активизироваться все содержащиеся в них ферменты, вызывающие те или иные изменения пищевых ве­ществ. На определенном этапе тепловой обработки ферменты инактивируются, цитоплазма и клеточные мембраны вследствие денатурации белков разрушаются, отдельные компоненты клеточ­ного сока и других структурных элементов клетки получают воз­можность взаимодействовать друг с другом и окружающей средой.

В результате окислительных, гидролитических и других про­цессов изменяются химический состав продуктов, их структурно-механические характеристики и органолептические показатели.

Представляют интерес такие физико-химические процессы, происходящие в картофеле, овощах и плодах при тепловой кули­нарной обработке, которые вызывают изменения механической прочности паренхимной ткани (размягчение), консистенции, массы, содержания основных пищевых веществ, цвета, вкуса и аромата.

Размягчение картофеля, овощей и плодов

Размягчение тканей картофеля, овощей и плодов, как прави­ло, происходит при тепловой кулинарной обработке. Без воздей­ствия теплоты размягчение наблюдается в основном в плодах (яблоки, груши, бананы и др.) и некоторых овощах (томаты) в процессе созревания и хранения технически спелой продукции вследствие процессов, протекающих в них под действием фер­ментов. Частичное размягчение тканей капусты белокочанной наблюдается при квашении, что связано, по-видимому, как с ферментативными процессами, так и с кислотным гидролизом протопектина, которого в клеточных стенках квашеной капусты содержится в 1,5 раза меньше, чем в свежей.

Подвергнутые тепловой кулинарной обработке картофель, овощи и плоды приобретают более мягкую консистенцию, легче раскусываются, разрезаются и протираются. Степень размягчения картофеля, овощей и плодов в процессе тепловой обработки оценивают по механической прочности¹ их тканей. Так, механи­ческая прочность образцов сырого картофеля при испытании их на сжатие составляет около 13 • 10⁵ Па, а вареного — 0,5 ■ 10⁵ Па, образцов сырой свеклы — 29,9 • 10⁵ Па, вареной — 2,9 ■ 10⁵ Па.

Размягчение картофеля, овощей и плодов при тепловой ку­линарной обработке связывают с ослаблением связей между клетками, обусловленным частичной деструкцией клеточных стенок.

Деструкция клеточных стенок

Представленные на рис. 9.5 микрофотографии ткани сырой и вареной свеклы свидетельствуют о том, что клеточные стенки последней отличаются более разрыхленной структурой.

Рис. 9.5. Микрофотографии ткани сырой (а) и вареной (б) свеклы (по Г. М. Харчук)

Однако при доведении овощей и плодов до кулинарной го­товности клеточные стенки не разрываются. Более того, клеточ­ные оболочки вареных овощей не разрываются при протирании и раскусывании, так как обладают достаточной прочностью и эластичностью. В этих случаях ткань разрушается по срединным пластинкам, которые подвергаются деструкции в большей степе­ни, чем клеточные оболочки.

Благодаря этому при разжевывании вареного картофеля не ощущается, например, вкус крахмального студня. Клеточные оболочки не разрушаются даже при очень длительной тепловой обработке овощей и плодов, когда может происходить частичная мацерация их тканей (распад на отдельные клетки).

Установлено, что в процессе тепловой кулинарной обработки картофеля, овощей и плодов глубоким изменениям подвергают­ся нецеллюлозные полисахариды клеточных стенок: пектиновые вещества и гемицеллюлозы, а также структурный белок экстен­сии, в результате чего образуются продукты, обладающие раз­личной растворимостью. Именно степень деструкции полиса­харидов и растворимость продуктов деструкции обусловливают изменение механической прочности клеточных стенок овощей и плодов при тепловой кулинарной обработке. Изменения целлю­лозы в этом случае сводятся главным образом к ее набуханию.

Деструкция протопектина

Известно, что при тепловой кулинарной обработке картофе­ля, овощей, плодов и других растительных продуктов содержа­ние протопектина в них уменьшается. Так, при доведении ово­щей до кулинарной готовности содержание протопектина в них может снижаться на 23...60 % (табл. 9.2).