Растительные ткани состоят из морфологических и функционально однородных клеток, которые соединяются в ткань с помощью срединных пластинок, тяжей протоплазмы — плазмодесм и непрерывной водной фазы. Срединная пластинка состоит из гемицеллюлоз и пектиновых веществ.
Растительные материалы как объекты сушки отличаются от химических, строительных, топливных и других материалов неживой природы клеточным строением с незначительным содержанием свободной влаги. Вода всегда связана с компонентами и образует растворы.
Основной активной частью клетки является протоплазма, состоящая из цитоплазмы и ядра. Протоплазма имеет общую трехслойную наружную клеточную оболочку, а десятки структурных элементов клетки окружены мембранами. Переплетающаяся система мембран делит клетку на замкнутые отдельные объемы водной фазы, и удаление воды из них требует преодоления проницаемости мембран.
Наружные клеточные оболочки включают в себя фибриллы (нити) целлюлозы, цементированные пектинатами кальция и магния. Клеточная оболочка ряда растительных тканей содержит ферменты, способствующие переводу веществ в мембранах из нерастворимого состояния в растворимое. Полупроницаемость мембран и наружной оболочки обеспечивает деятельность клетки как осмотической системы. Клеточные мембраны толщиной около 75 Å отличаются избирательной проницаемостью, замедляют скорость движения молекул в клетку и из нее. Даже для чистой воды проницаемость мембран составляет около 10-6 м/с, что в 100 тыс. раз меньше скорости диффузии слоя воды.
Цитоплазма клетки представляет собой сложный раствор, включающий 70—90% воды, органические и минеральные вещества. Цитоплазма одновременно обладает свойствами жидкости и твердого тела в зависимости от физиологического состояния клетки, что проявляется в способности клетки к вязкому течению и упругой деформации. Вода в клетках образует коллоидные растворы и эмульсии с растворенными веществами.
В клетках паренхимы протопласт заполняется включениями — отложениями белка, крахмала, масел. В растительных клетках больше всего крахмала.
Существует большое разнообразие форм и функций различных клеток в зависимости от их назначения. Морфология клетки меняется с возрастом, физиологическим состоянием и внешними условиями. Клетки молодой развивающейся ткани плотно соприкасаются между собой. По мере созревания в срединной пластинке появляются трещины, между клетками образуются мелкие пустоты. Такие воздушные канальцы образуются во всех уголках клеток, и создается разветвленная сеть воздушных канальцев.
В картофеле, овощах и плодах основная роль принадлежит паренхимным клеткам с округлой или многогранной невытянутой формой. Предохраняющими покровными тканями служат эпидермис и перидерма. Сложная перидерма состоит из одного слоя живых клеток и целлюлозных двойных стенок, наружный слой покрыт суберином и отмирает.
Ткани растительных материалов богаты высокополимерами: белками, углеводами и липидами. Белковые вещества относятся к набухающим коллоидам, способным поглотить до 250% воды. Крахмал при температуре до 50°С является малонабухающим коллоидом, но при нагревании свыше 55 °С он клейстеризуется и становится хорошо набухающим.
При сушке пищевых растительных материалов помимо их общего обезвоживания происходят различные превращения составляющих их компонентов. Для правильного проведения процесса сушки, т. е. при такой организации процесса, когда теряется минимальное количество питательных веществ, необходимо знать биохимический и физико-химический состав сырья, подвергаемого сушке.
Картофель является важнейшим продуктом питания, и производство его в сушеном виде год от года растет.
Клубень картофеля состоит из кожицы, коры, кольца сосудистых пучков и сердцевины. Кожица толщиной от 0,3 до 1 мм и большая часть коры удаляются при подготовке картофеля к сушке. Кора состоит из крупных паренхимных клеток, заполненных крахмальными зернами и белковыми кристаллами.
Кольцо сосудистых пучков содержит три отдельные большие группы, между которыми находятся мелкие пучки кольчатых и спиральных сосудов, предназначенных для передачи питательных веществ из листьев в клубень и от середины клубня к глазкам.
Сердцевина клубня состоит из внешней зоны, рыхлых клеток и внутренней звездообразной центральной части в виде полупрозрачной ткани, в клетках которой находится больше воды, чем во всех других частях клубня.
Химический состав картофеля подвержен значительным колебаниям в зависимости от сорта, климатических условий, агротехнических мероприятий и т. д. Общее содержание съедобной части картофеля составляет 75% массы клубней.
В среднем в съедобной части картофеля содержатся (в % к общей массе): вода — 75; белок — 2; жиры — 0,4; моно- и дисахариды — 1,3; крахмал — 16; клетчатка — 1; органические кислоты — 0,11; минеральные вещества — 1,1. В 100 г съедобной части картофеля содержится минеральных веществ, витаминов и аминокислот (в мг): натрия — 28; калия — 568; магния — 23; кальция — 10; фосфора — 58; железа — 0,9; β-каротина — 0,02; B1 — 0,12; В2 — 0,07; РР — 1,3; С — 20; общее количество аминокислот — 1892, в том числе незаменимых: валина — 122; изолейцина — 86; лейцина — 128; лизина — 135; метионина — 26; треонина — 97; триптофана — 28; фенилаланина — 98. Энергетическая ценность картофеля 343 кДж. Активная кислотность клубней pH 5,8—6,2.
Крахмал составляет 70—80% сухого вещества клубней и находится в цитоплазме клеток в виде слоисторасположенных овальных или эллиптических зерен с толстой оболочкой размером от 3 до 120 мкм. Крахмал состоит из двух компонентов: амилозы — линейного полимера глюкозы с небольшим количеством боковых цепей или без них (19—22% крахмала) и амилопектина — разветвленного полимера с боковыми цепями (78—81% всего крахмала). Амилоза не содержит фосфора, хорошо растворима в теплой воде, дает нестойкие растворы невысокой вязкости; реакция на йод — синее окрашивание. Амилопектин содержит в 100 г 50—100 мг фосфора, трудно растворяется в воде, только при длительном нагревании при 120°С получаются вязкие, стойкие растворы; с раствором йода дает красно-фиолетовую окраску. В крахмале амилопектин образует подобие каркаса, в котором распределяются молекулы амилозы.
Содержание сахаров в картофеле колеблется в зависимости от сорта, почвы, климата, условий хранения. При низких положительных температурах хранения количество сахаров в картофеле возрастает и, наоборот, при повышенных температурах хранения количество сахаров уменьшается за счет синтеза их в крахмал. При производстве сушеного картофеля предельное содержание редуцирующих сахаров и общего сахара не должно превышать соответственно 0,4 и 1%, чтобы не произошло потемнения сушеного продукта. Поэтому в зимнее время картофель, доставленный из хранилищ, должен перед переработкой выдерживаться в течение 2—3 недель при температуре 18—20 °С.
Белок картофеля составляет значительную долю в общем балансе веществ и по пищевой ценности превосходит белки других растений, в том числе и пшеницы, отличается хорошей усвояемостью (до 73,9%). Основная масса белков картофеля — туберина состоит из солерастворимых глобулинов и водорастворимых альбуминов. Потемнение нарезанного картофеля связано с окислением тирозина.
Насыпная плотность картофеля 650—730 кг/м3, коэффициенты трения о железо и дерево 0,36, о бетон — 0,39.
Морковь красная отличается повышенной сахаристостью, хорошей перевариваемостью, служит источником каротина, солей кальция, фосфора и железа. Корнеплод состоит из двух слоев: внешнего — коры и внутреннего — древесины. Внешний слой, интенсивно окрашенный, нежный и сладкий, состоит из паренхимных ситовидных трубок. Внутренний слон более светлого оттенка состоит из сосудистых пучков. Поверхность моркови покрыта вторичной корой, или кожицей, в которой размещены чечевички, осуществляющие паро- и газообмен. Красно-оранжевая окраска обусловлена наличием пигмента каротиноида. Лучшими сортами для сушки являются Нантская, Шантане, Несравненная, Юбилейная, Московская зимняя и др.
Средний химический состав съедобной части моркови (в % к общей массе): вода — 88,5; белки — 1,3; жиры — 0,1; моно- и дисахариды — 7; крахмал — 0,1; клетчатка — 1,2; органические кислоты — 0,13; зола — 1. Среди сахаров преобладает сахароза, в меньшей степени содержатся глюкоза и фруктоза. В 100 г съедобной части моркови содержится минеральных веществ и витаминов (в мг): натрия — 21; калия — 200; кальция — 51; магния — 38; фосфора — 55; железа — 0,7; β-каротина — 9; В1 — 0,07; РР — 1; С — 5; Е — 0,63. Активная кислотность моркови 5,8—6,3.
Плотность моркови 970—1000 кг/м3, насыпная плотность 650 кг/м3, энергетическая ценность 100 г составляет 137 кДж.
Столовая свекла сортов Бордо, Египетская, Несравненная, используемых в основном для сушки, имеет плоскую и плоско-округлую форму, темно-красный цвет мякоти без белых колец.
Корень включает в себя концентрические кольца, состоящие из паренхимы и погруженных в нее сосудистых пучков. Каждый пучок состоит из вертикальных рядов ситевидных трубок.
Средний химический состав съедобной части (в % к общей массе): вода — 86,5; белки — 1,5; моно- и дисахариды — 9; крахмал — 0,1; клетчатка — 0,9; органические кислоты — 0,15; зола — 1,0.
В свекле находится особое белковое вещество — бетаин в количестве 0,02—0,14%, который является источником холина.
Из сахаров в свекле преобладает сахароза (83%). Пектиновые вещества свеклы в количестве 0,7—2% на общую массу имеют малую желеобразующую способность.
Средний состав минеральных веществ и витаминов (в мг на 100 г съедобной части): натрий — 86; калий — 288; кальций — 37; магний — 43; фосфор — 43; железо — 1,4; β-каротин — 0,1; B1 — 0,02; В2 — 0,04; РР — 0,2; С — 10. Съедобная часть свеклы составляет 75—80%; энергетическая ценность 100 г съедобной части 172 кДж. Насыпная плотность свеклы 650—780 кг/м3, средняя плотность 1016 кг/м3.
Цикорий, являющийся ценным сырьем кофецикорной промышленности, служит добавкой в натуральный кофе, чайный и кофейный напитки, улучшающей вкус, аромат, усиливающей интенсивность окраски, повышающей содержание экстрактивных веществ.
Корень цикория белого цвета сильно развит, имеет коническую, цилиндрическую и веретенообразную форму. Внутренняя часть корня состоит из паренхимных клеток камбия, расположенного между вертикальными ситовидными трубками.
Средний химический состав (в % к общей массе): вода — 75—77; углеводы — 17—21 (в том числе инулин — 14—18); азотистые вещества — 1,2; жиры — 0,6; клетчатка — 1,7; зола — 1,0.
Важнейшей составной частью цикория является инулин (C6H10O5)3 — высокомолекулярный полисахарид, состоящий из 28 остатков фруктозы. Растворим в воде, под действием фермента ннулазы и разбавленных кислот гидролизуется до фруктозы. Глюкозид интибин придает цикорию специфический горький вкус.
Белокочанная капуста состоит из листьев и кочерыжки—твердого утолщенного стебля. Листья капусты состоят из эпидермиса с устьичным аппаратом, полисадной и губчатой тканей, сосудистопроводящих пучков и водоносных клеток. Съедобная часть белокочанной капусты составляет 80%.
Средний химический состав съедобной части (в % к общей массе): вода — 90; белок — 1,8; жиры — 0,1; моно- и дисахариды — 4,6; крахмал — 0,1; клетчатка — 1; органические кислоты — 0,26; зола — 0,7.
В капусте содержатся все незаменимые аминокислоты. Она богата микроэлементами, такими, как кобальт, фтор, йод, бор, содержит значительное количество (0,03—0,44%) органической серы.
В 100 г съедобной части капусты содержится минеральных веществ и витаминов (в мг): натрия — 13; калия — 185; кальция — 48; фосфора — 31; магния — 16; железа — 0,06; витамина С — 45; В1 — 0,03; В2 — 0,04; РР — 0,14; Е — 0,06.
Энергетическая ценность 100 г капусты составляет 133 кДж, температура замерзания минус 2—3 °С; насыпная плотность кочанов 650 кг/м3.
Лук репчатый состоит из чешуи. Наружный слой — сухие чешуи, под ними — чешуи в виде мясистых, видоизмененных оснований листьев, служащих местом отложения запаса питательных веществ. Чешуи охватывают одна другую кольцевидными несросшимися слоями и развиваются на укороченном стебле — донце. Нижняя отмирающая часть донца — пятка сильно разрастается, образуя ветвистые мозолистые утолщения. В зависимости от сорта форма луковиц может быть плоской, округлой, овальной. Для сушки применяют острые сорта лука с белым цветом внутренних чешуй.
Средний химический состав репчатого лука (в % к общей массе): вода — 86; белки — 1,4; моно- и дисахариды — 9; крахмал — 0,1; органические кислоты — 0,14; клетчатка — 0,7; зола — 1,0. Активная кислотность лука pH 5,4—5,9, титруемая кислотность 0,15%. Среди сахаров преобладает сахароза. Лук богат азотистыми веществами, из них больше половины приходится на белковый азот, в котором находятся все незаменимые аминокислоты и витамины. Минеральные вещества и витамины (в мг на 100 г лука) представлены: натрием — 18; калием — 175; кальцием — 31; магнием — 14; фосфором — 58; железом — 0,8; B1 — 0,05; В2 — 0,02; РР — 0,2; С — 10; Е — 0,2. Энергетическая ценность 100 г лука составляет 172 кДж.
Лук обладает фитонцидной активностью; в 100 г лука содержится до 60 мг эфирного масла, которое придает ему специфический резкий вкус и запах.
Зеленый горошек, используемый для сушки, должен находиться в технической стадии зрелости. Применяют недозрелые мелкосеменные мозговые и гладкозерные лущильные сорта гороха. В каждом бобе содержится 6—8 семян. Семена мозговых сортов имеют угловато-квадратную форму, сдавленную с боков, с морщинистой поверхностью, нежной консистенцией, светло-зеленого либо темно-зеленого цвета. Гладкозерные семена имеют гладкие, округлые зерна. Мозговые сорта ценятся выше гладкозерных из-за большего содержания в них витаминов, сахаров и более нежного вкуса.
Средний химический состав съедобной части (в % к общей массе): вода — 80; белки — 5; моно- и дисахариды — 6; крахмал — 6,8; клетчатка — 1; органические кислоты — 0,1; зола — 0,8. По мере созревания гороха количество крахмала в нем возрастает, а сахара соответственно уменьшается, появляется грубый вкус.
Зеленый горошек богат азотистыми веществами, в том числе незаменимыми аминокислотами.
В состав минеральных веществ и витаминов входят (в мг на 100 г): натрий — 2; калий — 285; фосфор — 122; магний — 38; кальций — 26; железо — 0,7; β-каротин — 0,4; B1 — 0,34; В2 — 0,19; РР — 2; С — 25; Е — 2,6.
Энергетическая ценность 100 г составляет 301 кДж.
Плотность зерен гороха 1020—1040 мг/м3, насыпная плотность в бобах колеблется от 364 до 650 кг/м3.
Яблоки состоят из кожицы, мякоти, семенного гнезда и чашечки с семенами. Внутри семенного гнезда имеется пять семенных камер с пергаментовидными стенками. Мякоть плода характеризуется большими паренхимными клетками и межклеточными пространствами. Сорта яблок различаются по консистенции мякоти, вкусу, аромату, состоянию и цвету кожицы. Для сушки используют кислые и кисло-сладкие плоды летних, осенних и зимних сортов.
Средний химический состав яблок (в % к общей массе): вода — 86,5; белки — 0,4; моно- и дисахариды — 3; крахмал — 0,8; клетчатка — 0,6; органические кислоты — 0,7; зола — 0,5.
Среднее содержание минеральных веществ и витаминов (в мг на 100 г съедобной части): натрий — 26; калий — 248; кальций — 16; магний — 9; фосфор — 11; железо — 0,6; β-каротин — 0,3; B1 — 0,03; В2 — 0,02; РР — 0,3; С — 16. Плотность 660—860 кг/м3, насыпная плотность 585—650 кг/м3.
Груши состоят из кожицы, мякоти, семенного гнезда, семенных камер и семян. Семенное гнездо слабо очерчено сосудисто-волокнистыми пучками — прожилками и отделяется слоем одревеневших клеток — зернышек. В мякоти находятся каменистые склеренхимные клетки, служащие опорными элементами для паренхимных клеток мякоти плода. Средний химический состав съедобной части (в % к общей массе): вода — 87,5; белки — 0,4; моно- и дисахариды — 9; крахмал — 0,5; клетчатка — 0,6; органические кислоты — 0,3; зола — 0,7. Активная кислотность pH 4,4.
В состав минеральных веществ и витаминов входят (в мг на 100 г): калий — 155; натрий — 14; кальций — 19; фосфор — 16; магний — 12; железо — 0,45; β-каротин — 0,01; B1 — 0,02; В2 — 0,03; РР — 0,1; С — 5; Е — 0,36.
Айва, как и яблоко, состоит из кожицы, мякоти, семенного гнезда, семенных камер и семян. Различают айву по толщине, цвету и степени опушенности кожицы, цвету и консистенции мякоти, форме и размеру семенных гнезд.
Средний химический состав (в % к общей массе): вода — 86,5; общее количество углеводов — 12,3 (в том числе фруктоза 6,3, глюкоза 2,2, сахароза 1,0, пектиновые вещества 1,1, клетчатка 1,7); минеральные вещества — 0,6; белок — 0,6. В айве содержится от 0,13 до 1,83% дубильных веществ, 18 мг на 100 г аскорбиновой кислоты. Ароматическое вещество айвы состоит в основном из энантово-этилового и пеларгеново-этилового эфиров, устойчивых к теплу.
В 100 г съедобной части айвы содержится (в мг): калия — 144; кальция — 23; магния — 14; фосфора — 24; железа — 3,0.
Абрикосы состоят из кожицы, мякоти и гладкой твердой косточки с ядром. В зависимости от сорта различают абрикосы по форме плодов, цвету и степени опушенности кожицы, консистенции мякоти. Мякоть составляет более 85% массы плода. Для сушки рекомендуются плоды в технической стадии зрелости с яркой оранжевой окраской, плотной хрящеватой мякотью.
Средний химический состав абрикосов (в % к общей массе): вода — 86; белки — 0,9; моно- и дисахариды — 9; клетчатка — 0,8; органические кислоты — 1,3; зола — 0,7. Минеральные вещества и витамины (в мг на 100 г съедобной части) представлены: натрием — 30; калием — 305; кальцием — 28; магнием — 19; фосфором — 26; железом — 0,65; β-каротином — 1,6; B1 — 0,03; В2 — 0,06; РР — 0,7; С — 10; Е — 0,95.
Источник: Б.Л. Флауменбаум, С.С. Танчев, М.А. Гришин. Основы консервирования пищевых продуктов. Агропромиздат. Москва. 1986