7.1. Хімічний склад плодоовочевої продукції і значення окремих речовин для її зберігання й переробки

Білкові речовини в рослинних організмах містяться в невеликій кількості, але в будові їх відіграють важливу роль, оскільки входять до складу ядра клітини та ферментів, завдяки яким в організмі від­буваються всі процеси синтезу й гідролізу. Білки входять до складу всіх плодів, відіграють значну роль при їх зберіганні і переробці за­вдяки своїм властивостям: зв'язують воду, внаслідок чого продукція менше в'яне; піддаються денатурації при високих та низьких (міну­сових) температурах, що треба враховувати при консервуванні; ста­ріють у процесі зберігання, що зменшує їх гідрофільність; розщеп­люються, що супроводжується появою простих продуктів, наприклад при самозігріванні зеленого горошку утворюється сірководень, який призводить до появи чорного осаду в консервованому зеленому го­рошку.

Вуглеводи та їх метаболіти беруть участь у синтезі амінокис­лот, нуклеїнових кислот та інших речовин. У рослинних клітинах вуглеводи поширені у вигляді клітковини та напівклітковини, кро­хмалю, моно- та дисахаридів, пектинових речовин, глікогену, орга­нічних кислот. Міцність клітини, а отже, плода залежить від вмісту клітковини, товщини клітинних оболонок, розвиненості покривних тканин. Тому чим більше плід містить клітковини, тим менше тра­вмується і має кращу лежкість. Основною запасною речовиною, роз­чиненою чи нерозчиненою у клітинному соці, є вуглеводи — крох­маль і цукри: в картоплі і бататі — крохмаль, а в інших овочах і пло­дах — цукри (переважно моносахариди). Цукри у тканинах розподі­ляються нерівномірно. Як правило, їх більше у тканинах, що знахо­дилися із сонячного боку, та по їх периферії. У плодах цукор вико­ристовується при їх зберіганні на дихання, причому економне його використання корелює з тривалим зберіганням плодів. У процесі зберігання плодів сахароза також використовується для дихання, розкладаючись на моносахариди.

У практиці переробки плодів та овочів використовують або вра­ховують такі властивості цукрів: здатність зброджуватись дріжджа­ми (виноробство) та молочнокислими бактеріями (утворення молоч­ної кислоти при квашенні та солінні овочів і плодів); гігроскопіч­ність сахаридів (сушені ягоди і фрукти потребують герметичного зберігання); висока гігроскопічність фруктози (ця властивість вико­ристовується у харчовій промисловості як позитивне явище — виро­би з фруктозою не так швидко черствіють), взаємодія моноцукрів при температурі вище 30 °С з амінокислотами з утворенням темно-забарвлених речовин — меланоїдів, наявність яких небажана при виготовленні виробів з картоплі та інших крохмалоносіїв; розкла­дання сахарози під дією ферментів на моносахариди (в кондитерсь­кому виробництві інверсію проводять для підвищення солодкості продукції), карамелізація (недостатня кількість кислот) при силь­ному та тривалому нагріванні, коли моносахариди перетворюються на ангідриди з гірким смаком і коричневим забарвленням.

Крохмаль картоплі складається з амілози та амілопектину. Вміст останнього понад 75 %. У воді амілопектин не розчиняється, а набу­хає, утворюючи гель, тоді як амілоза у воді розчиняється, утворюю­чи колоїдний розчин. Ця властивість крохмалю використовується у багатьох виробництвах. У недозрілих овочах та фруктах крохмалю більше, ніж у зрілих, тому що він перетворюється на цукри.

Пектинові речовини у плодах та овочах містяться у вигляді не­розчинного протопектину та розчинних пектину і пектинової кисло­ти. Протопектин міститься в стінках клітин та міжклітинниках і розчиняється під дією високих температур. Пектин і пектинова кис­лота у клітинному соці взаємодіють з важкими металами. Високий вміст протопектину свідчить про потенціальні можливості плодів зберігатися, тобто сприяє збереженню тканиною тургору, підвищує стійкість плодів при зберіганні. Високий вміст пектинових речовин у зерняткових спостерігається у період технічної стиглості. Під час зберігання протопектин перетворюється на пектин, знижуючи міц­ність клітин та їх зв'язаність. У стадії повної фізіологічної стиглості плодоовочевих культур протопектину немає.

У процесі консервування плодів та овочів можуть виявлятись та­кі властивості пектинових речовин: у воді пектин під дією ферменту пектинази розщеплюється до галактуронових кислот, тому продук­цію замочувати у воді на тривалий час не можна; пектинові речови­ни в присутності цукру та кислот утворюють драглеподібні речови­ни, якщо молекула пектину має розміри не менше 0,2 мкм; пектин з кальцієм утворює нерозчинні пектати, що використовується для зміцнення шкірки плодів помідорів та ягід суниці (як правило, до­бавляють розчин хлориду кальцію); при високій кислотності пекти­нові речовини руйнуються, тому при виготовленні консервів кислотність продукції знижують добавлянням соди або підвищенням кон­центрації цукру; для збереження пектинових речовин консервувати продукцію слід при температурі не вище 90 °С або виготовляти «си­рі» джеми, забезпечуючи збереженість продукції високою концент­рацією цукру або кислоти.

Органічні кислоти — одні з найважливіших речовин у хімічно­му складі плодів та овочів. У зрілих плодах зерняткових та кісточ­кових переважає яблучна кислота, а в недозрілих — янтарна. Ве­ликий вміст яблучної кислоти в кизилі, горобині, помідорах. Ли­монна кислота переважає в ягодах смородини, малини, суниць, жу­равлини, ожини, в цитрусових, а винна — у винограді та абрикосах. У молодих листках шпинату, щавлю, ревеню містяться яблучна та лимонна кислоти, а в старих — щавлева. Як правило, органічні ки­слоти витрачаються у процесі дихання. Під час зберігання зернят­кових плодів вміст кислот знижується і це часто є ознакою настання того чи іншого ступеня стиглості. Кислоти, як і цукри, добре розчи­няються у воді. Вміст кислот є показником смакової гами продуктів консервування, тому поряд із вмістом цукрів органічні кислоти є показником при розрахунках для визначення рецептури консервів та у виноробстві. Вміст органічних кислот враховують при визна­ченні режиму стерилізації: чим він більший, тим нижча температу­ра стерилізації. При виготовленні консервів біохімічним способом потрібно знати оптимальне значення рН, за якого ферменти актив­но взаємодіють: для амілози рН дорівнює 4,9 - 5,2, для тирозинази 6,5 — 8, пектази 4,3, мальтази дріжджів 6,1 — 6,8.

Смакова кислотність плодів залежить не тільки від загальної їх кислотності, а й від величини рН, оскільки відчуття кислого смаку залежить не тільки від концентрації іонів водню, а і від наявності дубильних речовин. Кислоти у тканинах плодів розповсюджуються нерівномірно: більше їх у внутрішніх тканинах.

Глікозиди — сполуки вуглеводнів із спиртами, альдегідами, фе­нолами, сірчистими чи азотистими сполуками. Містяться переважно у шкірочці і зумовлюють колір та аромат плодів і овочів. Багато глі­козидів токсичні для мікрофлори, наприклад, позеленіла (соланіну > 15 мг%) картопля рідше уражується хворобами. Під дією кислот глікозиди розщеплюються на цукор та аглюкон. Серед глікозидів в овочах і плодах містяться переважно: аллілпропілдисульфіт (в ци­булі 0,01 — 0,02 %), соланін (у плодах родини пасльонових — бакла­жанах, помідорах, особливо недозрілих, та в позеленілих бульбах картоплі), амигдалін (в насінинах кісточкових, особливо гіркого ми­гдалю — 2 - 8 %, абрикоса — 0,5 %). Амигдалін — це сполука диса­хариду гентібіози з аглюконом, який під впливом ферменту емуль­сину розщеплюється на синильну кислоту та бензойний альдегід. У брусниці та журавлині міститься вакцинін, аглюконом якого є бензойна кислота, чим і зумовлюються асептичні властивості журавли­ни, яка не уражується хворобами.

До глікозидів належать також фенольні речовини — антоціани, катехіни, лейкоантоціани, флавоноли, які крім асептичних власти­востей надають плодам забарвлення, зумовлюють Р-вітамінну цін­ність та смакові властивості. Зокрема, жовте забарвлення шкірки та м'якоті плодів пов'язане із вмістом кверцетину (лушпиння цибулі), геспередину (шкірки цитрусових). Червоного та фіолетового забарв­лення плодам надають антоціани, розчинені в клітинному соці. За­лежно від рН середовища колір їх змінюється — у кислому перева­жає червоний, а в лужному — синьо-фіолетовий. Вміст металів у плодах зумовлює під час консервування зміни натурального забар­влення, що псує товарний вигляд продукції. Багато антоціанів змі­нюють забарвлення при зберіганні консервів на світлі. Інші фено­льні речовини, наприклад жиророзчинні ксантофіл та каротин, ві­діграють роль не тільки пігментів, а й активних метаболітів (віта­мінів). До цієї групи речовин належать кофейна та хлорогенова ки­слоти (в каві), хінна (в яблуках і винограді), кверцетин (у чаї).

До поліфенольних сполук належать дубильні речовини (катехіни та ін.). Серед них є такі, які під дією ферментів і кислот окислюють­ся, утворюючи темнозабарвлені продукти. Отже, при підготовці до консервування нарізані плоди залишати на повітрі не можна. Кате­хіни утворюють чорно-зелене забарвлення з солями заліза, тому пристосування для подрібнювання та апаратуру виготовляють тіль­ки з нержавіючої сталі. Здійснюють також обкурювання різаних плодів, призначених для сушіння. Катехіни під дією ферментів не окислюються.

До фенольних речовин належать також фітоалексини, що утво­рюються після травмування тканин картоплі.

Плодоовочеві культури багаті на вітаміни, зокрема на аскорбі­нову кислоту, яка легко окислюється на повітрі, тому при подріб­ненні продукції значна частина її окислюється. Одні плоди містять більше вітаміну С в недозрілому (смородина, зелена цибуля та ін.), інші — в дозрілому (суниці, яблука, груші, кісточкові та ін.) стані. Інші вітаміни (А, D, Е, К, групи В) стійкіші й добре зберігаються у консервованій продукції.

У плодах та овочах є невелика кількість ліпідів — жирів, восків, терпеноїдних фосфатидних сполук та деяких ефірних олій і масел. Вони відіграють важливу роль в обміні речовин, входять до струк­тури клітинних мембран, зумовлюючи їх вибіркову проникність, виявляють захисну роль проти мікроорганізмів, беруть участь у ре­гулюванні активності ферментів, сповільнюють процеси обміну під час зберігання (період спокою бульб, цибулин), коли зовнішній шар протоплазми насичений ліпідним шаром.

Вміст жиру у внутрішніх тканинах невеликий (до 1 %), а в зов­нішніх (кутикулі) — значно більший. Найбільше жиру в насінинах плодів та овочів. Жироподібні речовини, або воски, — хімічно стійкі сполуки, які погано розчиняються в сильних розчинниках і не змо­чуються водою. Віск покриває кутикулу і разом з нею відіграє роль мембрани з вибірковою проникністю. Отже, воскокутикулярний шар визначає характер та інтенсивність дихання плодів та овочів, а то­вщина і склад його впливають на збереженість їх, яка зумовлена здатністю протидіяти мікрофлорі. До складу кутикули входять пе­реважно терпени, стероїди, стерини.

Під час зберігання товщина кутикулярного шару збільшується, склад його змінюється, у зв'язку з чим змінюється здатність шкірних покривів протистояти хворобам. Отже, воскоподібні речовини поліп­шують збереженість продукції. Однак при переробці продукції, на­приклад сушінні, вони перешкоджають випаровуванню вологи. Тому плоди, призначені для сушіння, обробляють розчином лугу, який розчиняє віск, внаслідок чого на плодах утворюється так звана «сітка» і вони швидко сушаться. Деякі плоди (цитрусові, часник), навпаки, покривають шаром воску для більш тривалого їх зберігання.

Крім органічних, плоди та овочі містять багато мінеральних речо­вин, які відіграють важливу роль не тільки у водному, мінеральному, а й у білковому, жировому та вуглеводному обмінах, оскільки входять до складу білків, ферментів, вітамінів. Вміст мінеральних речовин становить від 0,5 до 1,5 % з переважанням лужних іонів. Велике зна­чення для зберігання має наявність у клітинах плодів і овочів каль­цію. При його низькому вмісті спостерігаються підвищення інтенсив­ності дихання та швидке старіння плодів, зокрема зерняткових. Фос­фор, знаходячись у певному співвідношенні з калієм та натрієм, зу­мовлює буферність клітинного розчину. Іони калію та натрію втри­мують у клітинах зв'язану воду. Магній входить до складу хлорофілу, молібден сприяє засвоєнню азотистих речовин. Недостатній вміст міді та бору викликає захворюваність плодів при зберіганні. Марганець, мідь, цинк беруть участь у регулюванні окисно-відновних процесів, залізо та магній поліпшують хімічний склад плодів.

Органічні і мінеральні речовини становлять невелику частку в хімічному складі більшості плодоовочевої продукції (10 — 20 %, а в огірках, редисці та листяних 3-7 %), решта — вода (80 - 97 %). Це зумовлює високий рівень процесів життєдіяльності плодів та овочів, що призводить при зберіганні до великих втрат запасних речовин. Зв'язаної води у плодах мало, тому вони швидко в'януть, випарову­ючи вільну вологу при низькій відносній вологості повітря. Велика обводненість викликає травмованість плодів, а наявні у клітинному соці легкорозчинні речовини є середовищем, на якому швидко роз­виваються мікроорганізми, спричинюючи гниття, що робить плоди непридатними для використання.