Растения снабжают организм человека всеми пищевыми продуктами прямо при их потреблении и косвенно посредством животных. Всего человечество потребляет в пищу от 1000 до 2000 растений, среди которых 100—200 очень важны, а 15 исключительно важны. К последней группе относятся основные плоды, зерновые культуры, картофель, сахарная свекла и сахарный тростник, арахис и др.
Химический состав отдельных видов растительного сырья определяет их пищевую ценность и стойкость при хранении. Он характеризуется широкой гаммой различных химических компонентов и большим разнообразием их количественного состава в зависимости от вида, сорта, агротехники, климата, физиологической роли органа растения, идущего в пищу, и т. д. Ботаническое строение также оказывает влияние.
Вода является доминирующим химическим компонентом в большинстве видов растительного сырья. Обычно она составляет 70—90% их свежей массы, но может быть и больше 90% (томаты, огурцы, салат). Содержание воды в рисе, пшенице, фасоли, арахисе и орехах не превышает 20%. Для каждого вида и сорта есть характерный минимум содержания воды, который доводит его ткани до состояния тургора, при котором осмотическое давление в клетках достигает нескольких сот кПа.
Углеводы являются основной составной частью сухих веществ плодов, овощей, бобовых и зерновых культур. Их общее содержание может колебаться от 2 (огурцы и арахис) до 30% (крахмалсодержащие продукты). Как правило, углеводы составляют около 75% сухого вещества плодов и овощей. Преобладают моносахариды (преимущественно глюкоза и фруктоза), дисахариды (сахароза), полисахариды (крахмал, целлюлоза, гемицеллюлоза) и пектиновые вещества.
Количественное соотношение между сахарозой и редуцирующими сахарами (глюкоза и фруктоза) зависит от вида ткани и степени зрелости. Общее содержание сахаров в плодах и овощах колеблется от следов (шпинат) до 20% (бананы). Доминируют редуцирующие сахара, но в некоторых овощах (морковь, столовая свекла, лук, сахарная кукуруза, горох, пастернак) и плодах (бананы, ананасы, персики, дыни) преобладает сахароза. Ксилоза, рибоза, манноза, арабиноза, галактоза, мальтоза, сорбоза и целлобиоза обнаруживаются в отдельных видах сырья, но они, как правило, являются промежуточными метаболитами или принимают участие в структуре различных гликозидов. Содержатся также сахарные спирты (глнцерол, сорбитол) и сахарные кислоты (глюкуроновая, глиоксиловая, l-аскорбиновая).
Белки, несмотря на то, что их содержание составляет менее 1% по отношению к свежей массе, играют важную роль как структурные элементы клеточных мембран. Некоторые продукты. богатые крахмалом, содержат 0,5—2% белка на сырую массу и во многих странах служат основным источником белка. Содержание протеинов в плодах изредка превышает 1,5%, причем большая часть этого количества связана с ферментами и мембранными системами. Бобовые зерновые продукты содержат от 3 до 8% белков по отношению к массе плода, соя — свыше 40% сухого вещества. Хотя бананы содержат очень мало протеинов (1—3%), для некоторых стран они являются главным источником белковых веществ.
Многие литературные данные о содержании протеинов в плодах и овощах недостоверны, так как получены с помощью коэффициента 6,25. Это объясняется тем, что при сжигании растительной ткани в золе оказывается не только белковый, но и небелковый азот. Так, например, 2/3 азота в картофеле принадлежат свободным аминокислотам, а в некоторых сортах яблок их содержание доходит до 70%. Кроме аминокислот растительные ткани могут содержать значительные количества аминов (например, глутамина) и других азотистых компонентов (пуринов, пиримидинов, нуклеотидов, бетаниина. алкалоидов, порфиринов, непротенногенных аминокислот, β-аланина, γ-аминомасляной кислоты). В цитрусовых плодах, томатах, красной и белой смородине более 50% азота содержится в виде аминов аспарагиновой и глутаминовой кислот (соответственно аспарагин и глутамин). Амины, обладающие фармакологическими свойствами (серотонин, тирамин, дотамин и эпинефрин) тоже содержатся в некоторых плодах и овощах.
Липиды, подобно белкам, в растительной ткани связаны с протоплазматическими мембранами или могут присутствовать как запасные материалы. Их содержание в специальных видах пальм составляет 74—81% по отношению к массе свежего сырья, в маслинах 30—70, винограде — 0,2, бананах — 0,1, яблоках — 0,06, арахисе — до 45, орехах — 73%. Запасные жиры содержат триглицериды различных жирных кислот. В растениях, не имеющих запасных жиров, липиды обычно присутствуют в клеточных мембранах как фосфолипиды или гликолипиды. Соя содержит до 8% фосфолипидов, большая часть которых является запасным материалом.
В покровных органах плодов и овощей содержатся воски и кутиновые кислоты.
Ароматобразующие вещества, в частности липофильные, влияют на характерный аромат отдельных видов и сортов растительного сырья и консервов, полученных из них, хотя они к присутствуют в малых количествах, часто в следах. В некоторых случаях они представляют собой растворенные терпеноидные гидрокарбонаты и образуют так называемые эфирные масла, которые могут располагаться в специальных резервуарчиках, находящихся на поверхности корки (у цитрусовых плодов, например). Чаще всего, однако, эти вещества сравнительно равномерно распределены в ткани. Ароматические вещества плодов содержат высококислородные соединения — эфиры, спирты, альдегиды и кетоны. Очень часто в сырье содержится до 100 ароматобразующих компонентов, причем некоторые из них играют основную роль в формировании специфического аромата. В овощах содержится меньше летучих компонентов, чем в плодах. Установлено присутствие специфических кислот, спиртов, альдегидов и кетонов, эфиры обычно отсутствуют.
Нелипидные вещества также способствуют формированию аромата растительной ткани. Капуста, репа, лук и т. и. имеют много серосодержащих компонентов (сульфидов, изотиоцианатов), которые влияют на их специфический аромат.
Причина горького вкуса плодов — присутствие некоторых флавоноидов (нарингин у грейпфрутов, кукурбитацин в огурцах), а также терпеноидов (лимонен в цитрусовых плодах). Многие из ароматических компонентов растениями не синтезируются, но появляются после того, как клетка разрушится и протечет ферментативное расщепление так называемых предшественников. В процессе технологической обработки обычно накапливаются ароматические вещества, которые не содержатся в самих плодах и овощах.
Органические кислоты, в частности большинство алифатических органических кислот, содержатся в растительном сырье в малых количествах и являются промежуточными продуктами основного метаболизма, точнее метаболического цикла трикарбоновых кислот, цикла глищавелевой (глюконовой) и шикимовой кислот. Наиболее широко в пищевых растительных тканях распространены лимонная и яблочная кислоты. Лимонная — основная в цитрусовых плодах, смородине, малине, бруснике, ананасах и грушах, а яблочная — в яблоках, сливах, черешнях, персиках и других косточковых плодах, в огурцах, бананах и ревене. Овощи содержат в основном лимонную кислоту. В винограде основная кислота — винная, в шпинате — щавелевая, в ежевике — изолимонная.
В плодах и овощах содержатся и различные карбоциклические (ароматические) кислоты: хлорогеновая — в картофеле и в большинстве яблочных плодов, бензойная — в бруснике, дигиталиновая и протокатехиновая — в грушах, β-кумариновая — в яблоках и грушах. Ациклические кислоты также очень широко распространены в растительном сырье. Некоторые из ароматических кислот (например, хлорогеновая) являются предшественниками аромата. Многие из них участвуют в процессах ферментативного побурения поврежденных тканей или разрезанных поверхностей плодов и овощей, а также в потемнении картофеля после его очистки и резки.
Минеральные элементы, содержащиеся в растительном сырье, поступают в него из почвы. Количество минеральных веществ обычно выражается через количество золы, которое может колебаться от 0,1 до 4,9% по отношению к массе. Влияние оказывают вид и сорт. Очень мало известно о влиянии агротехники и удобрений на содержание минеральных элементов в плодах и овощах.
Тот или иной минеральный элемент распределяется неравномерно в отдельных частях плода. Так, в сердцевине яблок содержится в несколько раз больше Са, К, Mg и Р, чем в мякоти. В горохе фосфор находится в большей концентрации в семядоле, чем зародыше, а для кальция действительна обратная зависимость.
В растительном сырье больше всего содержится К, Са, Mg, Fe, Р, S и N, затем Na, Al, Si и в меньших количествах Cu, Mn, Zn, Ba, Mo, Cl, которые присутствуют только в следах, т. е. являются микроэлементами. Наиболее распространен К, концентрация которого колеблется от 0,06 до 0,6% по отношению к свежей массе, а в петрушке достигает 1%. Многие из этих элементов содержатся в растениях в виде солей органических кислот. pH плодов и овощей тесно связан с балансом между калием и органическими кислотами. Часть Ca2+ связана с пектиновыми веществами и компонентами клеточных стенок. Некоторые из элементов являются компонентами ферментных групп; Mg присутствует в молекуле хлорофилла, фосфор — в АТФ и АДФ, а также в фосфолипидах, нуклеиновых кислотах и др.
Ферменты, содержащиеся в плодах и овощах, предопределяют их биохимический состав, оказывают влияние на их состояние во время хранения (например, при 0°С), на качество перерабатываемого сырья. По отношению к деятельности ферментов существует концепция о так называемом каталитическом контроле, согласно которой данный фермент контролирует определенный биохимический процесс в растительных тканях.
Пигменты, содержащиеся в плодах и овощах, претерпевают различные изменения при хранении и переработке сырья. Основные пигменты — это хлорофилл, каротиноиды и флавоноиды. Их разновидность и количество в плодах и овощах зависят от вида, сорта, степени зрелости, условий роста и т. д. самих растений.
Хлорофиллы а и b содержатся в зеленых листьях и локализованы в хлоропластах. Концентрация их достигает 0,1% по отношению к свежей массе. Каротиноиды, которые могут быть желтого, оранжевого или красного цвета в зависимости от их строения, содержатся в концентрации 0,005—0,008% по отношению к свежей массе. Они сопутствуют хлорофиллу, а кроме того, могут встречаться в листьях и других органах, не содержащих хлорофиллов, где они находятся в виде мелких кристалликов в цитоплазме или в ограниченных мембранами хромопластах. Когда каротиноиды не локализованы в хромопластах, при специфических условиях они могут накапливаться — концентрация их может достигнуть 0,1% по отношению к свежей массе. Они являются источниками желто-красной окраски многих овощей и плодов (моркови, сладкого картофеля, цитрусовых плодов, дынь, томатов, красного перца и др.).
Водорастворимые антоцианы, которых известно около 170 структур, определяют характерные оттенки оранжевого, синего, малинового, пурпурного и красного цвета плодов (клубника, малина, вишня, черешня, сливы, персики, груши, яблоки и т. д.) и некоторых овощей (красная капуста, редиска, баклажаны и т. д.). Флавоноидные компоненты и связанные с ними вещества, не обладающие замкнутой флавоноидной структурой, могут влиять на консистенцию (лигнин и полимеризованные антоцианы), ферментативное побурение (катехины, лейкоантоцианы) и вкус (терпкие танины, горькие вещества) сырья.
Витамины, содержащиеся в растительных пищевых продуктах, имеют различный качественный и количественный состав даже в рамках одного вида. Большое влияние оказывают сорт, условия выращивания, степень зрелости, послеуборочная обработка, условия хранения. Обычно витамины распределены в растительных тканях неравномерно (например, тиамин и аскорбиновая кислота в больших количествах содержатся под кожицей) и претерпевают значительные изменения при технологической обработке сырья.
Источник: Б.Л. Флауменбаум, С.С. Танчев, М.А. Гришин. Основы консервирования пищевых продуктов. Агропромиздат. Москва. 1986