Химический состав плодов и овощей

Растения играют исключительно важную роль в питании человека, снабжая организм всеми необходимыми веществами. Практически все многообразие веществ, содержащихся в растениях, образуется из углеводов, которые, в свою очередь, образуются из диоксида углерода и воды под действием солнечной энергии в процессе фотосинтеза. Азотистые и минеральные вещества поступают в растения из почвы.

Отдельные виды плодов и овощей различаются между собой качественным и количественным составом входящих в них химических компонентов, но все они характеризуются незначительным содержанием сухих веществ и, соответственно, высоким содержанием воды, что и определяет их поведение при хранении и переработке. В плодах содержится сухих веществ больше (10...20%), чем в овощах (5...10%). Лишь некоторые виды овощей характеризуются сравнительно высоким содержанием сухих веществ (зеленый горошек - до 20 %, картофель - до 25 %). Особое значение имеют содержащиеся в значительных количе- лвах в плодах и овощах незаменимые компоненты пищи - во до- и жирорастворимые витамины, макро- и микроэлементы и в меньших — незаменимые жирные кислоты и аминокислоты.

Углеводы. В плодах и овощах углеводы составляют 80...90% сухой массы. Для человека углеводы служат основным источником энергии, необходимой для жизнедеятельности всех тканей и органов, а также пластическим материалом.

Из углеводов в плодах и овощах содержатся моносахариды (в основном глюкоза и фруктоза) и полисахариды (полиозы) первого (в основном дисахарид сахароза) и второго (крахмал, целлюлоза, гемицеллюлоза, пектиновые вещества) порядков. Кроме того, в небольших количествах в них содержатся моносахариды манноза, арабиноза, сорбоза, ксилоза, рибоза, галактоза и многоатомные спирты (сорбит и маннит), которые при окислении могут образовывать глюкозу, фруктозу и др.

Моносахариды и полисахариды первого порядка называют просто сахарами. Содержание сахаров в плодах составляет в среднем 8...12%, но в отдельных видах достигает 15...20% (виноград, хурма, бананы). В овощах сахаров содержится в среднем 2...6 %.

Сахара хорошо усваиваются организмом человека и при избыточном потреблении углеводов (особенно сахарозы) приводят к резкому подъему уровня глюкозы в крови. Потребление фруктозы замедляет этот процесс, поэтому она имеет важное значение для питания больных сахарным диабетом, так как в ее обмене принимают участие ферменты, активность которых не зависит от наличия инсулина. Питание продуктами, являющимися источниками фруктозы, предпочтительнее еще и потому, что глюкоза и фруктоза имеют различную степень сладости. Если принять показатель сладости сахарозы за 100, то для фруктозы он будет составлять 173, а для глюкозы 74. Поэтому для получения одного и того же вкуса продукта фруктозы надо значительно меньше, чем глюкозы или сахарозы.

Существует понятие порога ощущения сладости, т. е. минимальной концентрации, при которой ощущается сладкий вкус. Для глюкозы порог ощущения сладости составляет 0,55%, для сахарозы - 038 %, а для фруктозы — 0,25 %. К плодам, в которых фруктоза преобладает над глюкозой, относятся яблоки, груши, арбузы, дыни, черная смородина и др. Из овощей таким источником является земляная груша (топинамбур), содержащая полисахариды инулин (около 14%),синантрин и др., которые при гидролизе дают фруктозу. Так, при гидролизе инулина образуется 94...97 % фруктозы и 3...6 % глюкозы.

Вкус плодов и овощей зависит не только от содержания сахаров, но и от присутствия в них других компонентов — кислот, фенольных соединений, эфирных масел, гликозидов, алкалоидов и других веществ. Существует показатель вкусовых качеств плодов и овощей - сахарокислотный индекс, под которым понимают отношение процентного содержания сахара к процентному содержанию кислоты.

Сахара по сравнению с другими компонентами плодов и овощей, например витаминами, считаются сравнительно стабильными. Но и они претерпевают изменения в процессе технологической переработки. Дисахарид сахароза может подвергаться гидролизу в водных растворах в присутствии кислоты с образованием инвертного сахара — смеси глюкозы и фруктозы.

Сахара хорошо растворяются в воде и обладают гигроскопичностью, особенно фруктоза, что предполагает хранение их в герметичной упаковке или в условиях пониженной влажности воздуха. Потери сахаров вследствие их хорошей растворимости могут возникать при мойке, замочке, бланшировании сырья.

Крахмал в растениях находится в амилопластах клеток в виде крахмальных зерен, которые различаются по химическому составу и свойствам. Крахмальные зерна имеют овальную, сферическую или неправильную форму размером 0,002...0,15 мм. Крахмал накапливается главным образом в клубнях и зернах овощей. В картофеле содержание крахмала составляет в среднем 18%, в зеленом горошке — около 7, в бобах — 6, а в большинстве остальных плодов и овощей - менее 1 %.

Углеводная часть крахмала представлена двумя типами полисахаридов - амилозой (около 20 %) и амилопектином (около 80 %), которые различаются по своему химическому строению и свойствам. Содержание амилозы и амилопектина колеблется в зависимости от сорта и части растения, из которой получен крахмал. Крахмал яблок, например, состоит только из амилозы. При кислотном гидролизе крахмал распадается с присоединением воды, образуя глюкозу:

(С₆Н₁₀О₅) _п + (п-1) Н₂О → п С₆Н₁₂О₆

Амилоза легко растворяется в воде и дает растворы сравнительно невысокой вязкости. Амилопектин растворяется лишь в теплой воде и дает очень вязкие растворы.

При ферментативном гидролизе под действием фермента амилазы крахмал осахаривается с образованием мальтозы. В качестве промежуточных продуктов образуются различные декстрины (амилодекстрин, эритродекстрин и др.), мало чем отличающиеся от крахмала по размерам молекулы и свойствам. Мальтоза под действием фермента мальтазы превращается в глюкозу.

Крахмал в холодной воде нерастворим. С повышением температуры крахмал набухает, образуя вязкий коллоидный раствор. При охлаждении этот раствор дает устойчивый гель, который называется клейстером. Клейстеризация растворов крахмала ухудшает условия теплообмена и влияет на продолжительность технологических процессов, связанных с тепловой обработкой продуктов.

Целлюлоза (клетчатка) - это полисахарид, который является основной составной частью клеточных стенок плодов и овощей. Содержание целлюлозы зависит от вида растений, составляя у большинства плодов и овощей 1..2%, а в бобах, кабачках, огурцах, арбузах, дынях, вишне - всего 0,1...0,5 %.

Целлюлоза нерастворима в воде. При полном кислотном гидролизе целлюлозы образуется практически только глюкоза, при неполном — целлобиоза и другие продукты распада.

Целлюлоза не переваривается ферментами кишечника человека, но играет важную роль в качестве стимулятора перистальтики кишечника. Она входит в комплект веществ, составляющих исключительно важную часть пищи человека — пищевые волокна. Основными компонентами пищевых волокон в плодах и овощах являются полисахариды (целлюлоза, теми целлюлоза, пектиновые вещества) и лигнин. Целлюлоза и другие балластные вещества способствуют связыванию и выведению из организма некоторых метаболитов пиши, например стеринов, в том числе холестерина, нормализации состава микрофлоры кишечника, препятствуют всасыванию ядовитых веществ.

Вместе с тем высокое содержание целлюлозы в пище делает ее грубой и хуже усваиваемой. Сырье для производства детских и диетических консервов подбирают с меньшим содержанием целлюлозы (кабачки, тыква, рис). Высокое содержание целлюлозы мешает также проведению ряда технологических процессов (протиранию, увариванию,стерилизации).

Целлюлоза обладает влагоудерживающей и сорбционной способностью. Продукт частичного гидролиза целлюлозы - микрокристаллическая целлюлоза, состоящая из агрегатов макромолекул, имеющих высокое отношение длины к толщине (длина 1 мкм и толщина 0,0025 мкм), используется для осветления сока цитрусовых, экстракции эфирных масел из растений и др.

Гемицеллюлозы образуют стенки растительных тканей. В группу гемицеллюлоз входят различные ксиланы, арабинаны, маннаны и галактаны. Содержание гемицеллюлоз в плодах и овощах составляет в среднем 0,1...0,5 %, несколько больше в свекле (0,7 %), винограде (0,6%).

Гемицеллюлозы нерастворимы в воде, но хорошо растворяются в щелочных растворах и гидролизуются в водных растворах кислот. При гидролизе образуют сахара (маннозу, галактозу, арабинозу или ксилозу). Как и целлюлоза, гемицеллюлозы входят в состав пищевых волокон.

Пектиновые вещества содержатся во всех частях растений, входя в состав клеточных стенок и межклеточных образований (срединных пластинок) тканей плодов и овощей. Обнаружены они также в цитоплазме и соке вакуолей растительных клеток. В клеточной стенке пектиновые вещества ассоциированы с целлюлозой, гемицеллюлозами и лигнином. В плодах и овощах содержится в среднем 03 -1 % пектиновых веществ. Больше всего их содержится в яблоках (1,0%), черной смородине (1,1 %), крыжовнике (0,7 %),свекле (1,1 %).

Пектиновые вещества в основном состоят из остатков галактуроновой кислоты, которые образуют длинную молекулярную цепь. В зависимости от степени этерификации пектин может быть высоко- и низ- коэтерифицированным, т. е. представляет собой частично или полностью метоксилированную полигалактуроновую кислоту. Для яблок, например, характерна высокая степень этерификации.

В растениях пектиновые вещества присутствуют в виде нерастворимого протопектина, который представляет собой метоксилированную полигалактуроновую кислоту, связанную с галактаном и арабаном клеточной стенки растения. Протопектин играет роль склеивающего клетки вещества, входя в состав срединных пластинок; в набухшем состоянии предохраняет цитоплазму клетки от обезвоживания. По мере созревания большинства плодов количество протопектина уменьшается и он переходит в растворимый пектин, чем объясняется размягчение ткани плодов.

Как гидрофильный коллоид, растворимый пектин повышает влагоудерживающую способность клетки, состояние ее тургора. Технологические свойства пектина обусловлены его способностью растворяться в воде. Растворимость пектина зависит от степени полимеризации (размера молекулы) и этерификации. Пектин с меньшей молекулярной массой (короткой цепью) и большим количеством метоксильных групп растворяется легче.

Из протопектина под действием фермента протопектиназы или разбавленных кислот образуется растворимый пектин, состоящий из частично метоксилированных остатков полигалактуроновой кислоты. Растворимый пектин в присутствии сахара и кислоты дает студни, благодаря чему его используют в пищевой промышленности для производства желе, повидла, мармелада, конфитюров, конфет.

При щелочном или ферментативном гидролизе растворимый пектин легко теряет почти все метоксильные группы и превращается в свободную пектиновую (полигалактуроновую) кислоту, которая уже практически нерастворима в воде и не способна давать студни в присутствии сахара. При полном деметоксилировании пектины превращаются в полностью нерастворимые пектиновые кислоты.

Пектин обладает важными биологическими свойствами, которые обусловлены наличием свободных карбоксильных групп галактуроновой кислоты, способных связывать тяжелые металлы, в том числе радионуклиды, с образованием нерастворимых комплексов, которые выводятся из организма. Именно эта способность пектиновых веществ адсорбировать тяжелые металлы определяет их ценность в профилактическом и диетическом питании.

Пектиновые вещества регулируют также содержание холестерина, повышают устойчивость к аллергическим факторам. Для изготовления пектинсодержащих продуктов диетического, профилактического и лечебного питания используют различные плоды и ягоды (яблоки, айву, клубнику и др.) с добавлением сухого пектина или пектинового концентрата (яблочного, цитрусового, свекловичного). В то же время наличие пектиновых веществ в плодах затрудняет некоторые технологические процессы, например осветление и фильтрование плодовых соков.

Белки и другие азотистые вещества. В плодах и овощах содержится сравнительно небольшое количество белков. Биологическая ценность белков определяется наличием в их составе незаменимых аминокислот, которые не синтезируются в организме и должны поступать с пищей. Из 20 природных аминокислот незаменимыми являются восемь: лизин, метионин, триптофан, фенилаланин, лейцин, изолейцин, треонин, валин. В настоящее время к ним причислены также гистидин и аргинин, которые не синтезируются в детском организме.

Наряду с белками в плодах и овощах содержатся свободные аминокислоты, нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК), гликозиды, аммиачные соли и другие небелковые азотистые вещества. Содержание последних в овощах выше (в среднем 2...5 %), чем в плодах (менее 1 %). Сравнительно много белков в бобах (6 %), зеленом горошке (5), брюссельской капусте (4,8), петрушке (зелень 3,7%). Белки во многих овощах содержат все незаменимые аминокислоты.

Строение и физико-химические свойства белков влияют на технологические процессы переработки плодов и овощей. Являясь высокомолекулярными гидрофильными соединениями и амфотерными электролитами, белки образуют стойкие коллоидные растворы, затрудняя процессы получения и осветления соков. Разрушение коллоидной системы белков можно вызвать действием факторов, способствующих дегидратации белковых глобул и нейтрализации зарядов на их поверхности. Для этого применяют нагрев, обработку кислотами, солями, спиртом, таннином, электрическим током и др.

Липиды. Содержание липидов (жиров) в плодах и овощах в отличие от продуктов животного происхождения незначительно, поэтому они не могут считаться источником этих веществ для человека. Вместе с тем липиды выполняют ряд важнейших функций в организме: являются источниками энергии и растворителями витаминов A, D, Е, К, способствуя их усвоению.

Жиры накапливаются в больших количествах в семенах растений, которые используются для получения растительных масел. Растительные масла содержат до 99,7 % жира, обладают низкой температурой плавления, поэтому легкоусвояемы (97...98 %).

Органические кислоты. В плодах и овощах органические кислоты находятся в свободном виде или в виде солей, придавая им специфический вкус и способствуя лучшей усвояемости. Кислый вкус продукта зависит не только от общего содержания кислот, но и от степени их диссоциации, т. е. от значения pH (активной кислотности), который для большинства плодов и ягод составляет в среднем около 3—4, для овощей - 4—6,5. В зависимости от величины pH свежие плоды и овощи делят на кислотные (pH 2,5—4,2) и некислотные (pH 43-6,5).

Кислотность плодов и овощей влияет на проведение ряда технологических процессов - выбор режима стерилизации консервов, варку желе, производство соков и др. Например, консервы из некислотного сырья, в которых могут развиваться бациллы и клостридии, необходимо стерилизовать при температуре выше 100 °С.

Кислотность — один "из показателей доброкачественности плодов и овощей. От значения этого показателя зависит гармоничный вкус продукта, его сахарокислотный индекс (отношение процентного содержания сахара к процентному содержанию кислоты). В организме человека кислоты, кроме щавелевой, растворяют нежелательные соли и выводят их из организма.

В плодах и овощах чаще всего встречаются яблочная, лимонная и винная кислоты, в меньших количествах присутствуют щавелевая, янтарная, салициловая, бензойная и др. Яблочная кислота преобладает в косточковых и семечковых плодах (0,4...13%); из овощей наибольшее количество ее содержится в томатах (0,24%). Лимонной кислоты много в цитрусовых, особенно в лимонах (5,7%), черной смородине и клюкве (1...2%). Винная кислота содержится в большом количестве в винограде (до 1,7 %). Щавелевой кислоты много в щавеле, ревене, шпинате и незначительное количество ее обнаружено в томатах, черной смородине, луке, моркови.

Большинство из перечисленных кислот и их солей хорошо растворяются в воде. Плохо растворимы в воде средняя кальциевая соль лимонной кислоты и кислый гидротартрат калия (винный камень); кальциевая соль щавелевой кислоты (оксалат кальция) нерастворима в воде, поэтому она может выпадать в осадок, образуя камни (оксалаты). Из летучих кислое в плодах и овощах в небольших количествах обнаружены уксусная и муравьиная.

Полифенольные соединения. В плодах и овощах содержатся разнообразные полифенольные вещества, в том числе мономерные (флавоноиды, производные коричной и фенол карбоновой кислот) и полимерные (дубильные вещества).

Ф л а в о ноиды, которые включнот ряд производных флавана (катехины, лейкоантоцианы, антоцианы, флавоны, флавонолы, флаваноны), содержатся в плодах и ягодах. Полимерные формы флавоноидов, а также низкомолекулярные соединения, обладающие терпким вяжущим вкусом. В технической биохимии и технологии их часто называют дубильными веществами. Содержание дубильных веществ в большинстве плодов и ягод 0,05...0,2 %, в овощах их еще меньше. Много дубильных веществ находится в терне (до 1,7%), айве (до 1), кизиле (до 0,6), черной смородине (03-0,4%), в плодах дикорастущих яблонь и груш.

Дубильные вещества подразделяются на гидролизуемые и конденсированные. Гидролизуемые дубильные вещества в кислой среде распадаются до более простых соединений. Например, галлотаннин расщепляется на глюкозу и галловую кислоту. Конденсированные дубильные вещества изучены недостаточно. В отличие от гидролизуемых дубильных веществ они не гидролизуются, при нагревании в кислой среде подвергаются дальнейшему уплотнению, являются производными катехинов или лейкоантоцианов.

Наиболее полно изучены катехины. Их характерная особенность- присоединение остатков галловой кислоты, большая P-активность. В большом количестве катехины обнаружены в чайном листе, много их также в яблоках, боярышнике, клюкве, чернике.

Дубильные вещества, несмотря на сравнительно небольшое содержание в плодах и ягодах, существенно влияют на их технологические особенности. Они легко окисляются при участии полифенол оксид аз в присутствии кислорода воздуха с образованием сначала хинонов, а затем темноокрашенных веществ — флобафенов. Чтобы предотвратить это нежелательное явление, необходима инактивировать ферментные системы плодов, изолировать их от кислорода воздуха или обработать диоксидом серы.

Потемнение мякоти плодов или сока может быть также следствием взаимодействия дубильных веществ с солями железа, оловом, цинком, медью и другими металлами. При длительном нагревании дубильные вещества могут конденсироваться с образованием соединений красного цвета. Способность дубильных веществ давать с белками нерастворимые соединения и осаждать их используется при производстве соков.

Пигменты. В составе плодов и овощей содержатся различные пигменты, придающие им окраску (красящие вещества), особенно наружным слоям и покровным тканям. Многие пигменты относятся к флавоноидам и хорошо растворяются в воде (антоцианы, флавоны, флавонолы).

Антоцианы — красящие вещества растений, придающие им окраску от розовой до черно-фиолетовой. В отличие от хлорофилла они сосредоточены не в пластидах, а в вакуолях клеток, присутствуют в тканях в виде гликозидов, которые при гидролизе дают сахар и окрашенные агликоны — антоциацидины.

Из этой группы красящих веществ известны цианидин, входящий в состав яблок, слив, вишен, винограда, краснокочанной капусты, керацианин — вишен и черешни, энин — винограда, идеин — брусники, бетаин — свеклы. Антоцианидины обладают амфотерными свойствами и чувствительны к pH: чем ниже pH среды, тем лучше сохраняется натуральный цвет перерабатываемых плодов.

На окраску антоцианов влияют некоторые металлы: под действием олова вишни, сливы, черешни приобретают фиолетовый оттенок; железо, олово, медь, никель изменяют окраску винограда. Длительный нагрев плодов также может привести к разрушению антоцианов и потере цвета (земляника, черешня).

Флавоны и флавонолы — желтые красящие вещества, образуют много различных гликозидов, которые при гидролизе дают окрашенные агликоны: апигенин (петрушка, апельсин), кверцитрин (виноград), кверцитрин (лук) и др.

Хлорофиллы — пигменты, нерастворимые в воде, но растворяющиеся в жирах. Хлорофиллы играют исключительно важную роль в процессе фотосинтеза, придают зеленую окраску растениям, сосредоточены в пластидах (хлоропластах) клеток. Содержание хлорофилла достигает 0,1 %. У высших растений и зеленых водорослей найдены два вида хлорофилла — хлорофилл а и хлорофилл в.

Превращение хлорофиллов при консервировании плодов и овощей также может влиять на изменение их цвета. При нагревании в кислой среде магний хлорофилла замешается водородом с образованием фео- фитина, имеющего зелено-бурую окраску. При нагревании в щелочной среде образуются хпорофиллиды интенсивного зеленого цвета. Аналогично действуют ионы металлов: железо придает хлорофиллу коричневую окраску, олово и алюминий — серую, медь - ярко-зеленую.

Каротиноиды — это пигменты, придающие плодам и овощам желтую, оранжевую и красную окраску. К ним относятся прежде всего каротин, ликопин и ксантофилл. Содержание каротиноидов в плодах и овощах различно: в зрелых томатах в среднем 0,002...0,008 %, среди них преобладает ликопин красного цвета. Много каротиноидов в моркови, абрикосах, персиках, лиственных овощах, где они маскируются хлорофиллом. Ксантофилл обнаружен в кожуре цитрусовых, кукурузе.

В растениях каротиноиды сопутствуют хлорофиллу и защищают его от разрушения. Энергия, поглощаемая каротиноидами, используется для фотосинтеза. Для каротина характерно наличие в молекуле β-иононового кольца, обусловливающего его витаминные свойства. В организме человека каротин превращается в витамин А.

Гликозиды. В растениях гликозиды представляют собой соединения типа простых эфиров, образованных моносахаридами за счет соединения своего гликозидного гидроксила со спиртом неуглеводной природы (агликоном). В качестве агликона могут быть самые разнообразные соединения (спирты, альдегиды, фенолы, серо- и азотсодержащие вещества и др.), от которых зависят свойства гликозидов. Некоторые из агликонов сильно токсичны.

Гликозиды растворимы в воде и спирте. При гидролизе в кислой среде или с участием ферментов они расщепляются на сахар и соответствующий агликон. Многие из гликозидов имеют горький вкус или специфический аромат. В плодах и овощах гликозиды чаще всего находятся в кожице и семенах, реже в мякоти.

Известны следующие гликозиды: амигдалин (в семенах косточковых и семечковых плодов), гесперидин и нарингин (в мякоти и кожуре цитрусовых), соланин (в картофеле, баклажанах, томатах), вакцинин (в бруснике, клюкве), апиин (в петрушке), глюкоянтарная кислота (в крыжовнике, яблоках, сливах, вишне и др.). К гликозидам относятся также дубильные (гидролизуемые) и красящие вещества плодов - антоцианы.

Амигдалин(С₂₀Н₂₇NO₁₁) является одним из наиболее токсичных представителей гликозидов. Ядовитые свойства амигдалина проявляются после его кислотного или ферментативного гидролиза (с участием эмульсина, содержащегося в семенах) и образования синильной кислоты. Для предотвращения отравления амигдалином необходимо ограничить потребление ядер косточек в сыром виде или подвергать их тепловой обработке.

Соланины (глюкоалкалоиды) — это гликозиды, содержащие агликон стероидной природы. В состав соланинов картофеля (С₄₅Н₇₁NO₁₅) входит один и тот же агликон соланидин, а сахара могут быть разными (остатки глюкозы, галактозы или рамнозы).

Содержание соланинов в картофеле часто может увеличиваться при хранении недозрелых клубней на свету. Эти вещества придают картофелю и баклажанам горький привкус. Соланины могут быть причиной интоксикации человека и животных, вызывая желудочно-кишечные и неврологические нарушения.

Гесперидин — флаваноновый глюкозид — обусловливает очень высокую Р-витаминную активность цитрусовых плодов. Нарингин придает плодам цитрусовых, особенно недозрелым, горечь. Удалить горечь можно нагреванием плодов в кислой среде. В результате гидролиза нарингина образуется аглюкон нарингенин, не имеющий горького вкуса.

Ароматообразующие вещества. Из таких веществ в растениях чаще всего присутствуют кислородсодержащие производные терпенов — альдегиды и спирты, а также другие летучие соединения, которые составляют так называемые эфирные масла. Они образуются и выделяются главным образом в железистых волосках (чешуйках) кожицы плодов, придавая им характерный аромат.

Содержание эфирных масел в большинстве плодов и овощей не превышает 0,001 %. Богаты эфирными маслами кожура цитрусовых — 1,5…2,5 %, пряные овощи (укроп 03, сельдерей 0,1), чеснок — до 0,1 %.

Эфирные масла в большинстве случаев нерастворимы в воде, но растворяются в органических растворителях. Они летучи и поэтому могут теряться при тепловой обработке сырья.

Наиболее распространены следующие эфирные масла: лимонен (цитрусовые плоды, укроп), карвон (тмин, петрушка, укроп), линалоол (цитрусовые, кориандр). Некоторые эфирные масла обладают бактерицидными свойствами и образуются лишь после механического повреждения тканей (аллицин чеснока и лука). До этого они находятся в виде гликозидов и физиологически неактивны. После повреждения клеток ранее разобщенные гликозиды и гидролитические ферменты вступают в контакт, в результате чего и освобождаются эфирные масла.

Минеральные вещества. Плоды и овощи являются существенным источником минеральных веществ в питании человека. Многие элементы входят в состав живой материи в качестве пластического материала, принимают участие в кроветворении, являются составными частями ряда витаминов, ферментов и гормонов.

Все минеральные вещества в зависимости от содержания в организме и потребности в них подразделяют на макро- и микроэлементы. Потребность в макроэлементах (натрий, калий, кальций, магний, фосфор, хлор, сера и др.) исчисляется в граммах, а в микроэлементах (железо, кобальт, цинк, йод, фтор, медь, марганец и др.) — в миллиграммах или микрограммах в сутки. Содержание микроэлементов в плодах и овощах находится в пределах тысячных долей процента.

Минеральные вещества в плодах и овощах находятся в форме, легкоусвояемой организмом человека. Содержание минеральных веществ в плодах и овощах определяют по количеству золы, образующейся после их сжигания. Оно колеблется от 0,2 до 2,3%- Из овощей больше всего золы дают укроп (2,3 %) и шпинат (13%).

Витамины. Плоды и овощи являются поставщиками витаминов для человека. Витамины представляют собой группу органических веществ разного химического строения, различающихся по биологической активности.

По растворимости витамины подразделяются на водорастворимые и жирорастворимые. Из водорастворимых в плодах и овощах содержатся витамины С, B₁, В₂, В₃, В₅ (витамин РР), В₆, В_с (фолиевая кислота), Н (биотин); из жирорастворимых—А, Е, К; из витаминоподобных веществ - витамины Р (цитрин), В₄ (холин), В₈ (инозит), U (метилметионин сульфоний).

Витамин С (аскорбиновая кислота) принимает участие в процессах обмена веществ как переносчик водорода, легко превращаясь из гидроформы в дегидроформу (дегидроаскорбиновую кислоту). Процесс этот обратимый и обе формы физиологически активны. Но дегидроаскорбиновая кислота менее стойка и при дальнейшем окислении превращается в дикетогулоновую кислоту, которая физиологически неактивна.

Аскорбиновая кислота предупреждает заболевание цингой, способствует окислению холестерина, укреплению иммунной системы организма. Содержание витамина С в большинстве плодов и овощей составляет в среднем 20...40 мг/100 г. Особенно много его в перце сладком (150...250 мг/100 г), черной смородине (до 200 мг/100 г). Богаты витамином С петрушка (зелень), капуста, цитрусовые, земляника (садовая), бедны — корнеплоды, бахчевые.

Витамин С очень лабилен и легко разрушается в результате окисления, особенно в щелочной среде, при нагревании, сушке, на свету; окисление ускоряется в присутствии железа, меди, а также с участием окислительных ферментов, в частности при измельчении сырья, способствующего высвобождению ферментов.

Для снижения потерь витамина С при консервировании сырье подвергают бланшированию, проводят обработку под вакуумом, кратковременную стерилизацию токами высокой частоты, сульфитацию. Большой эффект дает замораживание сырья и хранение при отрицательной температуре, обеспечивающее сохранение около 90 % витамина С.

Витамин U (противоязвенный фактор) также чувствителен к длительной тепловой обработке. Богаты витамином U соки из сырых овощей, особенно капусты (16,4...20,7 мг/100 г), а также соки из плодов.

Содержание других витаминов в плодах и овощах значительно ниже, чем витамина С, и составляет в среднем десятые, сотые и даже тысячные доли (витамин В_с, Н). Они характеризуются сравнительно высокой стойкостью при хранении и переработке сырья.

Витамин А (ретинол) влияет на рост организма, зрительную функцию глаза, содержится в плодах и овощах в виде провитаминов- каротиноидов. Из нескольких изомеров каротина (α, β, γ) физиологической активностью обладает β-каротин. β-Каротином богаты оранжевые или красные овощи, плоды и ягоды (морковь, абрикосы, томаты, тыква, смородина), а также зелень петрушки, зеленый горошек, шпинат и др.

При консервировании сырья 0-каротин сравнительно термоустойчив, однако чувствителен к окислению, особенно при нагревании и действии света; неустойчив в кислой среде. Так как β-каротин не растворяется в воде, то он практически не теряется при мойке и бланшировании сырья.

Витамины группы В и витамин К более устойчивы к нагреванию, действию кислорода воздуха, но разрушаются в щелочной среде. Витамин В₃ (пантотеновая кислота) стабилен в нейтральной среде, но быстро разрушается в горячих кислых и щелочных растворах. Витамины В₂, В₆, В_с (фолиевая кислота), К разрушаются при длительном воздействии света, витамины В₂ и Е чувствительны к ультрафиолетовому облучению.

Для максимального сохранения витаминов при переработке растительного сырья сокращают длительность высокотемпературного воздействия на продукт, удаляют воздух из продукта, предотвращают контакт продукта с металлами, катализирующими процесс окисления (медь, железо), инактивируют ферменты, создают соответствующую реакцию среды (pH), применяют стабилизаторы витаминов, антиокислители, сульфитацию, сокращают технологический цикл производства. Каждый из этих приемов реализуется в зависимости от вида сырья и конечного продукта. Особенно эффективен способ сохранения витаминов путем замораживания сырья и хранения его при низких температурах.

Большинство витаминов плодов и овощей, являясь источниками пектиновых веществ, калия и др., также выступают в роли защитных компонентов, обеспечивающих функции барьерных тканей (витамины А, С, Р, группы В, Е, U), в качестве компонентов, проявляющих антиканцерогенный эффект (витамины (С, А, Е, К), в качестве веществ, улучшающих функцию печени (витамины B₁, В₂, С Р, РР). Основными источниками защитных компонентов являются морковь, свекла, тыква, капуста, листовые овощи, черная смородина, крыжовник, шиповник, цитрусовые, другие фрукты.

Ферменты. Эти соединения представляют собой биологические катализаторы, регулирующие жизненные процессы в живых организмах. Наряду с белком в состав многих ферментов входит небелковая часть (кофермент). В качестве коферментов выступают многие витамины, (С, В₁, В₂, В₆, Е и др.).

В плодах и овощах содержатся ферменты, которые играют положительную роль, например, при созревании плодов. Но есть и такие, которые при хранении и переработке сырья могут вызывать ухудшение качества или порчу продукта, разрушение витаминов. Так, некоторые окислительные ферменты (аскорбиноксидаза, полифенолоксидаза и др.) выступают как антивитамины для аскорбиновой кислоты, особенно при измельчении сырья. Фермент полифенолоксидаза действует на полифенолы, тирозин, в результате чего образуются темноокрашенные соединения, продукт темнеет и т. д. Очевидно, каталитическую активность ферментов, которая приводит к ухудшению качества продуктов, необходимо подавлять, применяя для этого различные технологические приемы (нагревание, изменение pH и др.).