Химический состав растительного сырья

Виды растительной ткани

Отдельные клетки растительной ткани прочно соединены между собой срединными пластинками, состоящими в основном из протопектина. Эти пластинки вместе с клеточными оболочками составляют остов паренхимной ткани. Оболочки клеток пронизаны тончайшими нитями цитоплазмы, которые носят название плазмодесм. Они соединяют между собой протопласты двух соседних клеток.

Промежутки между клетками образуют межклеточные ходы. В этих ходах скапливается воздух, а также диоксид углерода (углекислый газ), который выделяется клетками при дыхании. Количество газов может достигать значительной величины (до 30% об.).

Различают следующие виды растительной ткани:

Первичная меристема—ткань растущих органов растений (стебли, корни). Она состоит из неразвившихся паренхимных клеток, целиком заполненных цитоплазмой. Первичная меристема не содержит газов и не имеет межклеточных ходов.

Основная паренхима—ткань, состоящая из развившихся паренхимных клеток, имеющих вакуоли, заполненные клеточным соком, пластиды к другие включения. Межклеточные пространства и ходы в ткани ясно выражены. Из этой ткани состоят зрелые плоды, а также листья.

Покровная ткань, или эпидермис, — кожица плодов, образующаяся из поверхностного слоя первичной меристемы. На корнях, стеблях, а иногда и на плодах покровный слой содержит клетки, пропитанные суберином. Ткань из таких клеток имеет бурую окраску и носит название перидермы.

Механическая ткань—ткань, придающая прочность органам растений. Она состоит из клеток, имеющих толстостенные оболочки. Механическая ткань из живых прозенхимных клеток с оболочками, утолщенными по боковым стенкам или в углах клеток, называется колленхимой. Механическая ткань, образованная омертвевшими толстостенными прозенхимными клетками, носит название склеренхимы.

Проводящие ткани—ткани, состоящие из прозенхимных клеток значительной длины. Они встречаются преимущественно в стеблях.

В зеленых частях растений из углекислого газа и воды под действием солнечной энергии образуются углеводы. Этот процесс носит название фотосинтеза. Солнечная энергия расходуется на активацию процесса перестройки межмолекулярных связей, протекающего при образовании сложных органических соединений, и повышение свободной энергии системы.

Хлорофилл является фотосенсибилизатором, т. е. веществом, которое поглощает световые лучи и использует поглощенную энергию для проведения фотосинтеза.

В процессе фотосинтеза происходит ряд окислительно-восстановительных реакций, которые идут под действием ферментов. Белки участвуют в этом процессе как первичные акцепторы углекислоты и катализаторы реакции. При фотосинтезе вода расщепляется на водород и кислород. Водород восстанавливает поглощенный хлоропластом углекислый газ, образуя сахар—гексозу. Кислород выделяется в атмосферу.

Первичные продукты фотосинтеза подвергаются дальнейшим превращениям, давая многообразие химических веществ растений. Эти превращения происходят под действием ферментов и не требуют поглощения лучистой энергии солнца. Азотистые и минеральные вещества поступают в растение через корневую систему из почвы.

Вода принимает участие во всех биохимических процессах. Под активностью воды (Aw) понимают отношение упругости паров над продуктом (P₁) к упругости паров над чистой водой (Р_о) при той же температуре:

P₁

Aw = ¾¾.

P₀

Величина Aw меньше единицы.

Сухие вещества. Под содержанием сухих веществ понимают количество всех веществ, кроме воды. О готовности некоторых консервов судят по концентрации сухих веществ. Удельный расход сырья, пара, электроэнергии, холода, затраты рабочей силы, производительность оборудования, длительность производственного цикла, а также качество консервов в значительной мере зависят от исходного содержания сухих веществ и сырье.

В производстве сухие вещества часто определяют при помощи рефрактометра, который показывает процентное содержание только тех веществ, которые растворены в воде.

Количество сухих веществ в фруктах и ягодах большей частью колеблется от 10 до 20%.

Овощи отличаются сравнительно невысоким содержанием сухих веществ (от 4 до 10%). Более богаты ими морковь (в среднем 14%), зеленый горошек (до 20%), кукуруза (свыше 25%).

Содержание сухих веществ зависит от вида и сорта сырья, климатических условий (погоды).

Углеводы. Большую часть (до 90%) сухих веществ, содержащихся в плодах и овощах, составляют углеводы. Средний суточный рацион взрослого человека должен включать около 500 г углеводов, усваиваемых организмом.

К углеводам плодов и овощей относятся сахара, крахмал, целлюлоза, гемицеллюлозы, пектиновые вещества.

Сахара. Плоды и овощи содержат преимущественно моносахариды (гексозы) глюкозу и фруктозу и дисахарид сахарозу. В небольшом количестве имеются также моносахариды арабиноза, ксилоза, манноза, галактоза, рибоза, рамноза, сорбоза, дисахариды мальтоза, генциобиоза и шестиатомные спирты (маннит и сорбит), близкие по своему строению к сахарам.

Содержание сахаров в плодах в среднем составляет 8—12%, в винограде оно значительно выше (16—18%). В семечковых плодах из сахаров преобладают фруктоза. В меньших количествах в них содержатся глюкоза и сахароза. Черешня, вишня, сливы (венгерка), а также виноград и большинство других ягод богаты глюкозой и почти не содержат сахарозы. В абрикосах и персиках много сахарозы и несколько меньше моносахаридов.

Овощи содержат в среднем 4% сахаров. Более высокой сахаристостью отличаются корнеплоды (морковь, свекла) и особенно бахчевые (арбузы, дыни). В томатах, баклажанах, перце, цветной капусте, моркови преобладают глюкоза и фруктоза, в зеленом горошке—сахароза.

Свойства сахаров и их изменения в процессе переработки оказывают значительное влияние как на выбор технологических режимов, так и на качество готовой продукции.

Крахмал. Крахмал отлагается главным образом в клубнях и зернах. Богаты крахмалом картофель (12—25%), зеленый горошек, сахарная кукуруза. У большинства плодов и овощей содержание крахмала невелико (в пределах 1%).

Целлюлоза (клетчатка). Большинство плодов и овощей содержит 1—2% целлюлозы. Очень бедны ею кабачки, огурцы, арбузы, дыни (0,2—0,5%).

Пектиновые вещества. Пектиновые вещества входят в состав клеточных оболочек и срединных пластинок растительных тканей. Их содержание в яблоках, абрикосах, сливах, клюкве составляет около 1%, айве, крыжовнике, черной смородине—1,5%, в моркови - 2,5%.

Азотистые вещества. Большую часть азотистых веществ овощей и плодов составляют белки, которым обычно сопутствуют аминокислоты и амиды. Кроме того, содержатся и небелковые азотистые вещества: нуклеиновые кислоты, аммиачные соли, нитриты, некоторые витамины, гликозиды.

Главным источником снабжения организма полноценными, содержащими все незаменимые аминокислоты, белками служат продукты животного происхождения. В овощах и плодах содержание белков сравнительно невелико, но растительные продукты занимают большую часть рациона. Кроме того, овощи повышают усвояемость животных белков Содержание азотистых веществ составляет (в %): в бобовых культурах—4,5—5,5; в капусте—2,5—4,5; в шпинате—3,5; в картофеле, моркови, луке—около 2; в томатах и тыкве—около 1. Большинство плодив содержит менее 1% азотистых веществ.

Белки некоторых овощей и картофеля являются полноценными, но белки кукурузы не содержат лизина, в белках моркови триптофан имеется только в виде следов.

Жиры. Жиры, обладая высокой калорийностью, служат ценным энергетическим материалом. Растительные масла должны обязательно входить в рацион, так как они содержат незаменимые линолевую и линоленовую кислоты и хорошо усваиваются организмом. Средняя суточная потребность человека в жире 80—100 г.

Содержание жиров в ткани плодов и овощей очень мало. Однако они имеют большое значение, так как входят в состав протоплазмы растительных клеток и регулируют обмен веществ. Жиры нерастворимы в воде и обладают гидрофобностью, благодаря чему влияют на проницаемость цитоплазмы клетки. Являясь запасными питательными веществами, жиры откладываются в семенах, где их содержание довольно значительно (15—25%).

Растительные масла представляют собой смесь триглицеридов, в состав которых входят преимущественно ненасыщенные жирные кислоты. Подсолнечное масло содержит 39% олеиновой, 46% линолевой и только 9% стеариновой кислоты.

В связи с высоким содержанием ненасыщенных жирных кислот растительные масла при комнатной температуре являются жидкими.

Органические кислоты. Плоды и овощи содержат органические кислоты и их кислые и основные соли. Общая кислотность большинства плодов и овощей не превышает 1 %, но у некоторых сортов абрикоса, вишни, кизила, алычи доходит до 2,5%, а у черной смородины —до 3,5%.

Свежие плоды и овощи всегда имеют кислую реакцию (рН<7). В зависимости от величины рН их делят на кислотные (рН 2,5- 4,2) и некислотные (рН 4,3-6,5).

Кислотная среда благоприятна для плесеней и дрожжей, но большинство термостойких бактерий в ней не развивается. Так как (плесени и дрожжи при нагревании сравнительно легко погибают, то консервы из кислотных плодов и овощей обычно пастеризуют или стерилизуют при температуре 80—100°С; для консервов из некислого сырья, в которых хорошо развиваются бактерии, применяют более высокую температуру стерилизации (112—130°С).

Кислоты способствуют инверсии сахарозы, необходимы в известных пределах для хорошего желирования. Они придают консервам определенные вкусовые качества и играют важную роль в обмене веществ. В организме человека кислоты растворяют некоторые нежелательные отложения, например соли мочевой кислоты, которые затем легко выводятся из организма. Исключение составляет щавелевая кислота, образующая в организме нерастворимые соли (щавелевокислый кальций).

Кислотными являются семечковые плоды (кроме некоторых сортов груш), косточковые плоды, ягоды, цитрусовые плоды, а из овощей — щавель, ревень. Большинство видов овощей — некислотные (бобовые, культуры, кукуруза, шпинат, капустные овощи, корнеплоды, баклажаны, перец, тыквенные овощи, спаржа). Томаты и груши находятся на грани между кислотными и некислотными.

В плодах и овощах наиболее распространены яблочная, лимонная и винная кислоты. В небольшом количестве встречаются щавелевая, янтарная, бензойная, салициловая и некоторые другие кислоты. Яблочная кислота преобладает в семечковых плодах, кизиле, абрикосах, персиках, томатах, ягодах, барбарисе. В цитрусовых плодах и клюкве яблочной кислоты нет.

Лимонной кислоты много в цитрусовых плодах, гранатах, клюкве, которые других кислот не содержат. В некоторых ягодах, семечковых и косточковых плодах, а также в томатах она находится наряду с яблочной кислотой.

Винная кислота и ее кислая калиевая соль, или винный камень, содержатся в винограде.

Щавелевая кислота встречается во многих овощах, плодах и ягодах, но большей частью в крайне малых количествах. Богаты ею щавель и ревень.

Яблочная кислота и ее соли, лимонная, винная и щавелевая кислоты, калиевые и натриевые соли лимонной кислоты растворимы в воде. Средняя кальциевая соль лимонной кислоты трудно растворяется в холодной воде и легко—в горячей. Растворимость кислого виннокислого калия (винного камня) в воде небольшая. Калиевые и натриевые соли щавелевой кислоты растворимы в воде, а щавелевокислый кальций нерастворим.

Плоды и овощи содержат в очень малых количествах летучие кислоты. Муравьиная кислота найдена в яблоках и малине, уксусная—в яблоках. Появление значительных количеств летучих кислот связано с микробиологическими процессами распада химических компонентов плодов и овощей.

Дубильные вещества. Дубильные вещества придают плодам терпкий вяжущий вкус. Ими богаты терн (до 1,6%), айва (до 1%), кизил (до 0,6%), плоды диких яблонь и груш. Большинство же плодов и ягод содержит 0,1—0,2% дубильных веществ. Еще меньше их в овощах. Дубильные вещества содержатся преимущественно в кожице плодов и обладают бактерицидными свойствами.

Каротиноиды. К каротиноидам — пигментам, придающим плодам и овощам цвет от желтого до красного, относятся каротин, ликопин, ксантофилл.

Каротин имеет оранжевую окраску, содержится в моркови, рябине, томатах, абрикосах, персиках, цитрусовых плодах, зеленных овощах.

Ликопин—красное красящее вещество—находится в томатах, шиповнике.

Ксантофилл имеет желтую окраску. Он сопутствует каротину и содержится в листьях и некоторых плодах (желтые томаты).

Каротин, который встречается в виде изомеров a, b, g, и ликопин, являющийся изомером каротина, относятся к непредельным углеводородам и имеют формулу С₄₀Н₅₆. Различие между изомерами заключается в положении двойных связей и в характере углеродных колец на концах молекулы. Ксантофилл (С₄₀Н₅₆О₂) является диоксипроизводным каротина.

Каротиноиды нерастворимы в воде, но растворяются в жирах. Они очень чувствительны к окислителям, а также кислотам и стойки к щелочам.

Каротин в организме человека переходит в витамин А. Витаминозные свойства каротина обусловлены наличием в его молекуле b-иононового кольца

b-каротин содержит два таких кольца, а a-каротин и g-каротин — только по одному, поэтому молекула b-каротина дает две, а a-каротина и g-каротина — по одной молекуле витамина А.

Ликопин не содержит р-иононового кольца и витаминозной активностью не обладает.

Дата добавления: 2013-12-12