Химический состав и пищевая ценность плодов и овощей. Свежие плоды
Химический состав и пищевая ценность овощей
В химический состав овощей входят органические и неорганические соединения, количественное и качественное соотношение которых определяет их пищевую ценность.
Подбор в ежедневном питании разнообразных овощей и плодов способствует улучшению обмена веществ и влияет на здоровье человека. Правильное развитие и рост детей во многом зависят от обеспечения их организма веществами, содержащимися почти только в плодах и овощах. У людей пожилого возраста, в связи с ухудшением обмена веществ, овощи и фрукты выступают в роли своеобразного стимулятора обмена.
При систематическом потреблении плодоовощной продукции можно регулировать поступление в организм витаминов, минеральных элементов и других биологически активных веществ, тем самым улучшая свое состояние или даже излечивая себя от того или другого заболевания.
Отсутствие овощей в рационе питания во время экспедиции на Север, дальних путешествий еще издавна приводило к нарушению обмена веществ в организме человека, которое выступало в виде цинги, полиневрита, анемии и других заболеваний.
Высокое содержание воды обусловливает сравнительно с другими продуктами низкую энергетическую ценность овощей (за исключением картофеля, богатого крахмалом), концентрация же в овощах биологически активных веществ - витаминов, микроэлементов, антимикробных веществ, лучезащитных антирадиантов, фенольных и других соединений - выделяет овощи в важнейшую группу пищевых продуктов, необходимую для ежедневного питания. Отсутствие или недостаток этих веществ приводит к частым заболеваниям, быстрой утомляемости, вялости и повышенной чувствительности к холоду, ослаблению зрения и другим нарушениям в человеческом организме. Наоборот, наличие овощей в рационе питания улучшает аппетит, усиливает выделение желудочного сока, что способствует лучшему перевариванию пищи.
Овощи, наряду с фруктами, рассматриваются прежде всего как источник витаминов. Наука о биологически ценных овощах широко вошла в быт. Сегодня каждой домашней хозяйке, матери известно, что морковь богата провитамином А - каротином, но далеко не все знают, что этот витамин усваивается почти полностью только при потреблении продукта с жирами.
Селекция овощных культур в настоящее время направляется учеными не только на выведение новых сортов, отличающихся хорошими вкусовыми качествами, высокой урожайностью и морозостойкостью, но и высоким содержанием в них витаминов и других биоактивных веществ.
Перед перерабатывающей промышленностью ставится задача выявить лучшие способы консервирования, создать более "мягкие" технологические режимы, позволяющие сохранить наиболее полно биологически ценные вещества, снизить отходы при промышленной обработке сырья.
Медицина ставит задачу не лечить, а предупреждать заболевания путем рекомендации рационов пищи, в которые бы входили богатые лечебными свойствами овощи, фрукты и ягоды.
Специальными исследованиями давно установлено, что лечебное действие натуральных биологически активных веществ плодоовощей значительно выше, чем готовых медицинских препаратов. Так, чеснок содержит эфирные масла, способные убить вирусы гриппа, и используется населением как профилактическое средство против заболевания. Витамин С усваивается лучше в присутствии Р-витаминных веществ, которые сосредоточены, в основном, в плодоовощной продукции.
Разберем химический состав овощей более конкретно.
Вода составляет в среднем около 85-87% от массы овощей. Нормальное содержание воды обеспечивает сочность овощей, испарение влаги приводит к их увяданию, ухудшению внешнего вида и консистенции. Вода в овощах находится, в основном, в свободном состоянии в виде клеточного сока, в котором растворены ценные питательные вещества; лишь 5% воды связано с белками и другими веществами.
Вода является средой, в которой интенсивно протекают различные гидролитические процессы, играющие важную роль в жизнедеятельности овощей, сохранении их товарного качества. В то же время необходимо отметить, что повышенное содержание воды снижает их энергетическую ценность (калорийность) и процент выхода готового продукта при переработке овощей.
Вода - благоприятная почва для развития микроорганизмов. Ранние сорта овощей, отличающиеся повышенным содержанием воды по сравнению с поздними сортами, легче подвергаются микробиологическим и физиологическим заболеваниям и к длительному хранению не пригодны.
Углеводы составляют около 80% от общего количества сухих веществ, содержащихся в овощах. В картофеле много крахмала (в среднем 18%), в остальных овощах (за исключением бобовых) преобладают легкоусвояемые сахара: сахароза, глюкоза и фруктоза. Их содержание может находиться в значительных пределах: от 1,5-2,5% у картофеля, огурцов, салата и шпината до 6-9,5% у моркови, свеклы, арбузов и дынь.
Наряду с клетчаткой в кожице овощей содержится полуклетчатка или геммицеллюлоза, представляющая собой соединение целлюлозы с сахарами. При гидролизе полуклетчатки образуются свободные сахара, которые могут вовлекаться в процессы дыхания как запасной материал растения. Однако, чем больше геммицеллюлозы, тем грубее консистенция, ниже усвояемость, но лучше сохраняемость, так как наряду с клетчаткой, эти вещества обеспечивают механическую прочность овощей. Содержание полуклетчатки находится в тех же пределах, что и клетчатки, - от 0,5 до 2%.
Гликозиды . Это - сложные соединения Сахаров (глюкозы, рамнозы, галактозы и т.п.) с различными веществами неуглеводной природы: кислотами, спиртами, азотистыми, сернистыми и другими соединениями.
Гликозиды придают овощам специфичный вкус, иногда вяжущий, кислый или горький. Гликозид соланин может накапливаться в позеленевшем картофеле при прорастании клубней, корнеплодов и в других овощах. Содержание соланина в позеленевшем картофеле до 0,02% вызывает сильное отравление, поэтому наличие позеленевших клубней в партии картофеля строго регламентируется (не более 2%). Клубни с позеленением более одной четверти поверхности относятся к отходу.
Гликозиды в жизнедеятельности овощей играют роль запасных веществ, образующиеся при их гидролизе сахара вовлекаются в процессы дыхания. Многие гликозиды обладают антимикробным, то есть бактерицидным действием, подавляя развитие бактерий и грибов. Горечь многих овощей, обусловленная содержанием гликозидов, рассматривается как защитное средство растения от поедания птицами и другими животными. Так, жгучий вкус перца создается гликозидом капсаицином, а хрена и горчицы - синигрином.
Пектиновые вещества . По своей химической природе пектиновые вещества близки к углеводам и представляют собой высокомолекулярные соединения. Входят в срединные пластинки и клеточные стенки, а в растворенном состоянии - в клеточный сок овощей. К этой группе соединений относятся протопектин, пектин, пектиновая и пектовая кислоты.
Протопектин состоит из пектина и целлюлозы. По данным некоторых исследователей, в его состав входит геммицеллюлоза арабан, в которой содержится сахар арабиноза. Протопектин нерастворим в воде и обусловливает жесткость незрелых овощей. При созревании протопектин расщепляется с выделением свободного пектина, легко растворимого в воде, при этом консистенция переходит из жесткой в мягкую, свойственную зрелым овощам; эти изменения, например, легко прослеживаются при созревании помидоров.
Пектин - полигалактуроновая кислота, карбоксильные группы которой насыщены остатками метилового спирта. Гидролиз пектина происходит обычно на стадии перезревания и старения овощей в результате отцепления метоксильных групп и разрыва полигалактуроновой цепи молекулы. При этом вначале образуется пектиновая, затем пектовая кислоты. Клеточная структура овощей разрушается, они приобретают дряблую консистенцию и быстро поражаются болезнями.
Современные представления о роли пектиновых веществ претерпели значительные изменения. Исследования показали, что они весьма важны для поддержания нормального физиологического состояния овощей. Разрушение структуры протопектина и пектина находится в прямой зависимости от качества и сохраняемости овощей.
Для организма человека из балластных (неусвояемых веществ), как считалось раньше, они превратились в вещества, которым отводится роль антитоксикантов и антирадиантов. Пектиновые вещества, связывая соли тяжелых металлов (свинца, никеля и т. п.), осуществляют детоксикацию организма. Особенно важна их роль как защитных антирадиантов, выводящих из организма радиоактивные изотопы стронция, радия и т. п.
В нынешних условиях наличие в пище лучезащитных антирадиантов, которыми являются пектиновые вещества овощей, особенно важно.
Органические кислоты . Они имеют большое вкусовое значение, повышая усвояемость как самих овощей, так и остальной пищи при их совместном употреблении. Играют защитную роль против микробиологических заболеваний самих овощей. Органические кислоты, как более окисленные вещества, легко вовлекаются в процессы дыхания и наряду с сахарами являются важнейшим субстратом растительной клетки. Вот почему во время хранения кислый вкус овощей уменьшается: это особенно заметно в плодах и ягодах.
Многие органические кислоты летучи, создают аромат овощей, обладают фитонцидными, то есть антимикробными свойствами. В овощах преобладает в основном яблочная кислота, щавелевая (в щавеле). Общее содержание кислот колеблется в овощах 0,1-2%.
Интенсивность кислого вкуса зависит от концентрации свободных ионов водорода, обозначаемых знаком рН. В нейтральной среде рН равно 7, в кислой - ниже 7, в щелочной - выше. В овощах рН меньше 7, то есть преобладает кислая среда.
Кислый вкус может нейтрализоваться сахарами, а усиливаться - наличием дубильных (вяжущих) веществ. Показатель рН для многих консервов регламентируется, так как повышенная кислотность свидетельствует о признаках порчи продукта.
Дубильные вещества . Они представляют собой разнообразные фенольные соединения, придающие овощам терпкий, вяжущий вкус; содержатся они преимущественно в незрелых овощах. По мере созревания овощей содержание дубильных веществ уменьшается. Эти соединения растений называются дубильными из-за их свойства дубить кожу.
Фенольные соединения играют важную роль в процессах дыхания и иммунитета картофеля и овощей против микробиологических заболеваний, обладают антимикробными свойствами.
Исследованиями установлена прямая связь между накоплением фенольных соединений и устойчивостью отдельных сортов картофеля и овощей против микробиологических болезней.
Для организма человека некоторые фенольные соединения весьма важны благодаря их Р-витаминной активности (катехины, танины и др.).
Под действием кислорода воздуха фенольные соединения легко окисляются с образованием темноокрашенных веществ - флобафенов.
Эти процессы нежелательны, особенно при сушке и консервировании овощей, так как при этом внешний вид готовой продукции ухудшается. Чтобы предупредить потемнение разрезанных овощей во время переработки, их бланшируют, то есть обрабатывают паром или кипящей водой. При этом разрушаются окислительные ферменты, кроме натурального цвета в овощах лучше сохраняются витамины. Общее содержание фенольных соединений колеблется в значительных пределах - от сотых долей до 1-2%.
Красящие вещества . Многообразная окраска овощей создается в основном четырьмя группами органических соединений: хлорофиллом, каротиноидами, антоцианами и флавоновыми веществами.
Хлорофилл - зеленый пигмент, участвующий в фотосинтезе растений, представляет собой сложный эфир хлорофиллиновой кислоты с двумя спиртами - фитолом и ментолом. В центре сложной молекулы хлорофилла расположен атом магния. При отщеплении магния, что происходит во время варки овощей, образуется феофитин, придающий сваренным овощам сначала желто-коричневую, затем темно-бурую окраску. Это изменение цвета особенно заметно при длительной варке овощной зелени.
По мере созревания овощей количество хлорофилла в них уменьшается, а каротиноидов - увеличивается.
Каротиноиды придают окраску овощам от желтой до оранжево-красной. Основным представителем этой группы пигментов является каротин, свойства которого разобраны в разделе "Витамины". Чем больше двойных связей в углеводородной цепи каротиноидов (7-13), тем ярче окрашены овощи.
Антоцианы относятся к классу гликозидов, состоят из остатка сахара и пигмента антоцианидина, вещества фенольной природы. Окраска овощей в зависимости от вида пигмента и рН среды может быть красной, синей, фиолетовой, с разнообразными промежуточными оттенками. Многие антоцианы обладают Р-витаминной активностью и антимикробными свойствами.
Флавоновые вещества (желто-оранжевые пигменты) объединяют большую группу фенольных соединений, но окраску овощам придают, в основном, флавонолы. По своей химической природе и свойствам флавонолы во многом сходны с антоцианами.
Лейкоантоцианы представляют собой бесцветные предшественники антоцианов и флавонолов. По строению и свойствам они близки к дубильным веществам и могут образовываться путем их ферментативного окисления. При гидролизе с соляной кислотой и созревании овощей лейкоантоцианы переходят из бесцветной формы в окрашенную - антоцианы.
Ароматические вещества . Запах овощей создается большим и разнообразным по химическому составу количеством различных веществ (терпенов, альдегидов, кетонов, спиртов, органических кислот, сложных эфиров и других). Много ароматических веществ содержат пряные овощи - петрушка, пастернак, сельдерей, лук репчатый, чеснок и другие. Общим свойством ароматических веществ является их летучесть. Выделяемые при возгонке, они еще носят название эфирных масел. Многие из них обладают сильным бактерицидным действием и считаются фитонцидами. Так, одной дольки чеснока достаточно, чтобы на сутки стерилизовать полость рта от вируса гриппа. Вот почему потребление лука и чеснока является важнейшим профилактическим средством против этого вида заболеваний.
Азотистые вещества . Они содержатся в овощах в незначительных количествах - от 0,5 до 1-2%, за исключением бобовых (до 5%), цветной капусты (4,5%), чеснока (6,5%), шпината (3,5%). Белки этих овощей весьма ценны по аминокислотному составу. Кроме белков в состав азотистых веществ входят свободные аминокислоты, амиды кислот, аммиачные соединения и другие.
Однако, находясь в незначительных количествах, белки играют важную роль в жизнедеятельности самих овощей. Биосинтез белка лежит в основе иммунитета, то есть устойчивости овощей против микробиологических и физиологических заболеваний. Умея регулировать "биосинтез белка, ученые направляют выведение новых хозяйственно-ботанических сортов овощей с заданными свойствами, обусловливающими высокую урожайность, морозо- и засухоустойчивость, невосприимчивость к микробиологическим заболеваниям, повышенную пищевую ценность.
Особо важную роль в жизнедеятельности овощей играют своеобразные белки - ферменты, регулирующие все биохимические процессы, которые оказывают значительное влияние на качество и сохраняемость картофеля и овощей. Процессы дыхания, изменения химического состава при созревании и старении овощей протекают при участии многообразных ферментов; их инактивация, то есть разрушение, приводит к резким изменениям качества овощной продукции.
Жиры . В овощах содержатся в очень незначительном количестве. Их общее содержание в мякоти овощей не более 1%, у бахчевых овощей - тыквы, арбуза, дыни - жир сосредоточен в семенах.
Витамины . Все витамины принято подразделять по их растворимости на две группы - водорастворимые и жирорастворимые. К первой группе относятся витамины В 1 В 2 , В 3 , В 6 , В 9 (фолиевая кислота), B 12 , B 15 , РР, С (аскорбиновая кислота); ко второй - А, Д, Е, К. Кроме того, ряд веществ составляют группу витаминоподобных соединений.
Овощи особенно богаты такими водорастворимыми витаминами, как аскорбиновая кислота, а также в несколько меньшем количестве - витаминами Р и В 9 ,% капуста - витамином U. Витамины группы В (за исключением В 9), как правило, содержатся в овощах в десятых и сотых долях миллиграмма и существенной роли в витаминном балансе питания не играют.
Из жирорастворимых витаминов в овощах содержится в основном каротин (провитамин А).
Витамин С открыт венгерским биохимиком Сцент-Дъердьи, который назвал его аскорбиновой кислотой, то есть действующей против заболевания скарбутом или цингой.
Характерным признаком появления цинги является общая слабость всего организма со значительным понижением аппетита и работоспособности, при этом десны зубов начинают кровоточить, особенно заметно появляются точечные кровоизлияния под кожей ног, ухудшается деятельность сердца, печени, почек. Многочисленными исследованиями установлено, что витамин С оказывает обезвреживающее действие различных лекарств и ядовитых веществ, подавляя их токсичность, ускоряет заживление ран и костных переломов.
Аскорбиновая кислота частично разрушается под действием металлического оборудования при промышленной переработке, металлической посуды, при кулинарном приготовлении пищи. Поэтому контакт овощной продукции с металлом должен быть сведен к минимуму. Разрушение витаминов ускоряется при длительном воздействии на продукт высоких температур. Зато аскорбиновая кислота хорошо сохраняется в кислой среде, поэтому, например, квашеная капуста является прекрасным источником этого витамина на протяжении длительного периода.
Сохранению витамина С в продукте способствует содержание Сахаров, белков, аминокислот, сернистых соединений, которые подавляют активность фермента аскорбино-ксидазы, разрушающе действующего на аскорбиновую кислоту.
Много витамина С содержится в перце красном сладком - 250 мг на 100 г съедобной части, в перце зеленом - 150, петрушке-зелени - 150, укропе - 100, шпинате - 55, щавеле - 43, капусте белокочанной и кольраби - 50, цветной - 70, луке зеленом (перо) - 30. Наличие витамина С в картофеле сравнительно невелико - от 7 до 20 мг%. Однако при потреблении в день 300 г клубней, даже учитывая разрушение аскорбиновой кислоты при кулинарной обработке на 1 / 4 первоначального содержания, мы получаем из картофеля 30-40% требуемого количества витамина.
Витамин Р. Как и аскорбиновую кислоту, витамин Р впервые открыл ученый Сцент-Дъёрдьи, который в 1936 году выделил из кожуры лимона кристаллический порошок и назвал его цитрином. Под витамином Р объединяется обширная группа веществ полифенольной природы, получившая название биофлавоноидов. Лечебные свойства биофлавоноидов заключаются в их способности нормализовать проницаемость и эластичность кровеносных капилляров. Предполагается, что витамин Р предохраняет от окисления гормон адреналин, от которого зависит целостность кровеносных капилляров. В настоящее время известно более 150 полифенолов, обладающих Р-витаминной активностью. Способствуя расширению сосудов, Р-витаминные вещества оказывают также противовоспалительное и антиаллергическое действие на организм человека. Все эти вещества не только предупреждают склероз кровеносных сосудов, но и снижают кровяное давление, предупреждая кровоизлияние в сердечной мышце и коре головного мозга.
Витамин Р способствует повышенному лечебному действию аскорбиновой кислоты, поэтому он еще называется витамином С 2 . Их совместное использование в профилактике и лечении многих инфекционных, язвенных и других заболеваний наиболее эффективно, чем каждого в отдельности.
Витамин В 9 в литературе чаще упоминается под названием фолиевой кислоты. При недостатке его в крови резко уменьшается количество гемоглобина и появляется анемия или белокровие. Снижение процента количества гемоглобина в крови замедляет также ее свертывание, что приводит к внутренним кровоизлияниям. Установлено, что фолиевая кислота способствует лучшему усвоению в желудочно-кишечном тракте витамина B 12 .
Эти витамины, действуя совместно, обеспечивают процессы нормального кровообращения. Синергизм, то есть совместное лечебное влияние фолиевой кислоты и витамина Р, рекомендуется при профилактике и лечении лучевой болезни, атеросклероза, заболеваний печени и ожирения.
Много фолиевой кислоты в лиственных овощах. При термической обработке овощей она легко разрушается, поэтому зелень, как источник витаминов, лучше потреблять в сыром виде, особенно салаты из зелени.
Витамин U. Выделен из сока белокочанной капусты; является важным источником метильных групп, используемых организмом в процессах обмена веществ. Он оказывает лечебное действие при гастритах и других желудочно-кишечных заболеваниях.
Наряду с белокочанной капустой витамина U содержится много в овощной зелени: петрушке, укропе, луке (перо), шпинате, салате; имеется он и в других овощах - картофеле, томатах, огурцах.
Витамин А - витамин роста, необходим особенно детям; еще его называют аксерофтолом, способствующим предупреждению глазной болезни ксерофталмии. При слабом освещении ослабевает зрение вплоть до полной утраты его в сумерках, по-простонародному "куриной слепоты". Роговая оболочка глаз подвергается высыханию (ксероз - по лат. "высыхание"), при этом нарушаются защитные функции слезных желез и глаза легко поражаются болезнетворными микроорганизмами. При недостатке витамина А происходит также воспаление слизистой оболочки дыхательных органов, при этом повышается опасность заболевания воспалением легких, туберкулезом, корью. Экспериментально установлено, что витамин А оказывает влияние на окислительно-восстановительные процессы дыхания, белковый и углеводный обмен, на функции желез внутренней секреции.
Однако следует учесть, что излишнее потребление витамина А не желательно, так как это может привести к отравлению организма - гипервитаминозу.
В отличие от продуктов животного происхождения - мяса, молока, содержащих непосредственно витамин А, в овощах имеется его провитамин - каротин. Каротин является пигментом, придающим овощам желто-оранжевую окраску.
Наиболее богаты каротином (в мг на 100 г съедобной части): морковь - 9; шпинат - 4,5; щавель - 2,5; салат - 2,75; лук зеленый (перо) - 2; перец красный сладкий - 2; перец зеленый сладкий - 1; зелень петрушки - 1,7; тыква - 1,5.
Витамин К (нафтохинон) способствует нормальному свертыванию крови (К - от слова "коагуляция" или свертывание).
Недостаток этого витамина может привести к снижению свертывания крови и внутренним кровоизлияниям.
Кроме того, витамин К оказывает положительное действие при лечении заболеваний печени и кишечного тракта.
Витамина К много содержится в салатно-шпинатных овощах и другой зелени, а также в картофеле, капусте белокочанной.
Микроэлементы . Минеральные вещества в овощах содержатся в пределах от 0,5 до 1,5%. В зависимости от количественного содержания в продуктах питания они делятся на две группы - макро- и микроэлементы. К макроэлементам относятся калий, натрий, фосфор, сера, магний, содержащиеся в овощах в десятых и сотых долях процента. Человек получает эти элементы в достаточном количестве также из хлебных и других злаков и пищи животного происхождения, поэтому не испытывает их дефицита в питании. Микроэлементы же содержатся в овощах в тысячных и миллионных долях процента, но для человеческого организма каждый из них имеет наиважнейшее значение.
Исследования академика В. И. Вернадского о тесной взаимосвязи химического состава органического мира и минеральных веществ окружающей среды послужили основой для всестороннего изучения биологической роли микроэлементов. Еще в 1916 году ученый отмечал, что жизнь каждого живого организма теснейшим образом связана ее строением земной коры.
Всего в организме человека выявлено около 70 химических элементов, из них 14 микроэлементов в настоящее время считаются незаменимыми. Это - железо, йод, медь, цинк, марганец, молибден, селен, хром, никель, олово, кремний, фтор, ванадий, кобальт. Некоторые из них обнаружены в ничтожно малом количестве, в виде следов.
Овощи, извлекая через корневую систему микроэлементы из глубинных слоев почвы, накапливают их во всех частях растения, являясь важнейшим источником этих веществ в питании.
Многочисленными исследованиями советских ученых установлено, что в процессе кровообращения наибольшей активностью обладают железо, кобальт, никель, медь, марганец и другие микроэлементы.
Около 200 ферментов (1 / 4 от известных видов) активизируются металлами.
Железо - самый распространенный микроэлемент (в организме человека его содержится 4-5 г), регулирует процессы кровообращения, роста, дыхания, жировой и минеральный обмен, входя в состав ряда ферментов. Сравнительно много железа в шпинате, щавеле, петрушке, укропе, чесноке, томате, моркови, свекле, цветной капусте.
Кобальт (организм взрослого человека содержит 1,5 г) входит в состав витамина В 12 , который способствует синтезу гемоглобина. Кобальт содержится в печени и почках, играет важную роль в процессах роста, углеводного и жирового обмена. Наличие кобальта способствует накоплению в овощах многих витаминов.
Никель участвует в сложных биохимических процессах, происходящих в организме, и колебание его содержания в крови является их отражением. Например, снижение концентрации никеля в крови отмечено у больных кардиосклерозом, циррозом печени и т. д. Это весьма токсичный элемент (вызывает повреждение легочной ткани).
Из овощей заметное количество никеля найдено в картофеле, капусте белокочанной, моркови, арбузе, чесноке, луке зеленом, салате, шпинате, укропе.
Медь (в организме человека ее около 100 мг) входит в состав многих ферментов, регулирующих окислительно-восстановительные процессы дыхания, кроветворный элемент, особенно эффективное действие оказывает вместе с железом. Выявлено, что многие заболевания у детей связаны с дефицитом меди в организме, у взрослого человека недостаточность этого элемента почти не проявляется. Доза потребления меди выше нормы (более 2 мг в день) весьма токсична.
При консервировании в овощах количество меди во время контакта продукта с оборудованием может увеличиться, поэтому содержание ее строго ограничено (не более 5-30 мг на 1 кг продукта).
Медью богаты помидоры, баклажаны, шпинат, зеленый горошек, брюква, которые рекомендуются в рационе питания при злокачественной анемии.
Цинк (у взрослого человека содержится около 2,5 г). Биологическая роль не до конца изучена, хотя это жизненно необходимый микроэлемент. Роль его двояка. С одной стороны, без него невозможна жизнедеятельность, так как он входит в состав кроветворных и других металлоферментов, с другой - соединения цинка весьма токсичны (1 г сульфата цинка вызывает тяжелое отравление, поэтому содержание этого металла в консервах строго регламентируют).
Марганца в организме взрослого человека установлено около 12 мг. Он ускоряет образование хлорофилла в зеленых растениях, входит в состав окислительно-восстановительных ферментов. Отсутствие марганца в пище вызывает снижение роста, жизненного тонуса. Содержится во всех зеленых овощах, капусте, клубнях картофеля.
Йод (в организме человека содержится 10 мг) распространен в весьма малых дозах в почве, речной и, особенно, морской воде.
Заболевание щитовидной железы (развитие зоба) связано с недостатком в пище йода, Он участвует в усвоении организмом кальция и фосфора.
Богатым источником йода является морская капуста, а также свекла.
Фтор (в теле взрослого человека 2,6 г). Повышает прочность скелета и эмали зубов. Недостаток фтора вызывает кариес, а избыток - острое заболевание флуороз (пятнистая зубная эмаль).
Фитонциды . Название "фитонциды" состоит из двух частей: "фито" - растение, частица слова "циды" означает, что они ядовитые. - Но это целебные яды растений, - так о них сказал основоположник учения о фитонцидах профессор Ленинградского университета Б. П. Токин. Дело в том, что ядовитое действие фитонциды оказывают на микроорганизмы, поражающие растения, и на микрофлору, патогенную для организма человека.
Очень убедительные опыты можно провести на фитонцидное действие свежего лука или чеснока: луковицу растирают и полученную кашицу помещают рядом с каплей жидкости, в которой находятся какие-либо подвижные болезнетворные микробы. В течение минуты обнаруживается, что движение бактерий останавливается. Если минут через 10 сделать посев этих бактерий на питательную среду, они не будут размножаться: их убили летучие вещества, выделяемые из лука.
Фитонциды представляют собой не одно, а множество самых разнообразных веществ, способных губительно действовать на микроорганизмы в едва уловимых дозах. Но фитонцидными свойствами обладают и не летучие вещества, например, красящие пигменты - антоцианы, флавоны, органические кислоты и другие соединения.
Использование в пищу в сыром виде овощей, богатых фитонцидами, предупреждает желудочно-кишечные заболевания.
Фитонциды овощной пищи оказывают свое стерилизующее действие в верхних отделах дыхательных путей, предупреждая развитие ангины, бронхита и т. д.
Хотя химический состав фитонцидов лука и. чеснока точно еще не известен, но из луковиц чеснока, в частности, выделено вещество аллиин, которое в разведении 1:250000 оказывает подавляющее действие на развитие болезнетворных бактерий и используется как лечебный препарат. Но аллиин - это лишь один из компонентов сложного комплекса веществ чеснока, являющихся фитонцидами.
Фитонцидные свойства растений находят широкое применение в сельском хозяйстве и практике хранения овощной продукции. Выявлены как благоприятные, так и отрицательные факты взаимодействия овощей друг на друга. Например, посадка помидоров в междурядьях кустов крыжовника предупреждает поражение последнего сельскохозяйственными вредителями. Водные настои чешуи лука или чеснока моментально убивают споры грибка фитофторы, поражающей клубни картофеля. Опрыскивание такой вытяжкой песка, используемого при хранении для переслойки моркови, сдерживает поражение корнеплодов грибком (белой гнилью). Такое же антимикробное действие оказывают редька и хрен, находясь по соседству.
Высоким фитонцидным действием, кроме луковых, обладают пряные овощи - укроп, петрушка, пастернак, сельдерей и другие, богатые эфирными маслами.
В состав фруктов и овощей входят разнообразные органические и неорганические вещества - вода, минеральные вещества, углеводы, органические кислоты, витамины, ферменты, азотистые, дубильные, пектиновые вещества и другие.
Вода
Свежие фрукты и овощи содержат 72-95 % воды, исключение составляют орехи (5-8 %). Вследствие высокого содержания воды свежие фрукты и овощи имеют невысокую калорийность, но в то же время обладают высокой биологической ценностью, так как вещества, растворенные в воде, хорошо усваиваются организмом. Высокое содержание воды определяет сочность, свежесть фруктов и овощей. Кроме того, вода является средой, в которой протекают основные биохимические процессы, характерные для фруктов и овощей. В некоторых биохимических процессах вода сама принимает непосредственное участие. При потере 5…7 % воды многие фрукты и овощи увядают, теряют свежесть и товарный вид. Некоторые овощи (листовые) увядают при потере 2…3 % воды.
Сухие вещества
Сухие вещества подразделяют на нерастворимые и растворимые в воде.
К нерастворимым веществам относятся целлюлозаи сопутствующие ей гемицеллюлозаи протопектин, нерастворимые в воде азотистые соединения, крахмал, жирорастворимые пигменты. Все эти вещества определяют главным образом механическую прочность тканей, их консистенцию, иногда цвет кожицы. Содержание нерастворимых сухих веществ в овощах и фруктах невелико, в среднем 2…5 %. Количество растворимых сухих веществ в овощах и фруктах колеблется от 5 до 18 %. К ним относят растворимые углеводы, азотистые вещества, кислоты, дубильные и другие вещества фенольной природы, растворимые формы пектинов и витаминов, ферменты, минеральные соли. Большая часть этой группы соединений представлена углеводами – главным образом, сахарами.
Важность плодоовощной продукции определяется не только присутствием в ней сахаров, поскольку она ценится не за калорийность и питательные вещества, а за высокоароматические свойства, наличие витаминов, минеральных и других веществ которых либо нет в других пищевых продуктах, либо их значительно меньше, чем в овощах и фруктах.
Углеводы
Углеводы фруктов и овощей довольно разнообразны как по своим физико-химическим свойствам, так и по значимости для человека. Наиболее часто встречаются следующие виды углеводов: сахара, крахмал, инулин, клетчатка и пектиновые вещества.
Количество углеводов в свежих фруктах и овощах изменяется в зависимости от почвенных и климатических условий их выращивания, агротехнических приемов, частоты полива, условий и сроков уборки, степени зрелости, условий перевозки, хранения и т.д. Например, в картофеле при хранении в условиях низкой температуры (0 °С) увеличивается содержание сахара (иногда до 6 %) и уменьшается количество крахмала; в яблоках в процессе созревания на дереве сначала происходит увеличение количества крахмала, а затем в период дозревания – увеличение сахара.
Сахара - это углеводы, наиболее распространенные в фруктах и овощах. Различают моносахариды (глюкоза, фруктоза) и дисахариды (сахароза).
Глюкоза, или виноградный сахар, находится в свободном виде во фруктах и овощах. Фруктоза, или фруктовый сахар, из всех сахаров наиболее сладкая на вкус, хорошо растворяется в воде. Остатки молекул глюкозы и фруктозы образуют одну молекулу сахарозы.
Из дисахаридов в плодах и овощах наиболее распространена сахароза - основной сахар, содержащийся в корнеплодах сахарной свеклы и стеблях сахарного тростника. Сахароза, или свекловичный сахар, содержится в сахарной свекле (12-24 %), сахарном тростнике (14-26 %), яблоках (2-6 %) и других фруктах и овощах: хорошо растворяется в воде и под воздействием фермента сахаразы или кислот расщепляется с образованием равных количеств глюкозы и фруктозы, т.е. инвертного сахара.
Полисахариды в сочной продукции представлены крахмалом, инулином, целлюлозой (клетчаткой ), гемицеллюлозой, лигнином, пектиновыми веществами.
Крахмал находится в картофеле, овощах и фруктах в виде мелких зерен различной формы и величины, видимых под микроскопом. В значительном количестве он содержится в картофеле (15-25 %), батате (до 20 %), зеленом горошке (до 6 %), сахарной кукурузе (до 10 %). В зрелых фруктах, за некоторыми исключениями (орехи до 3,5 %, бананы до 2 %), крахмал практически отсутствует, так как по мере созревания и хранения фруктов крахмал подвергается ферментативному осахариванию и постепенно гидролизуется. В фасоли, зеленом горошке, бобах количество крахмала может возрастать до нескольких процентов, причем особенно резко при их перезревании. Одновременно сокращается количество сахаров, продукт огрубевает, вкус его ухудшается. По темпам убывания крахмала можно судить о созревании яблок: в недозрелых плодах зимних сортов яблок и груш его может быть 4-5 %, а при полной зрелости – менее 1 %. Кулинарные свойства картофеля во многом определяются содержанием в нем крахмала: чем его больше, тем лучше развариваемость клубней.
Инулин является близким к крахмалу веществом, состоящим из остатков молекул фруктозы, растворяется в воде; в земляной груше (топинамбуре) его 11-13% и корнях цикория - до 17 %. Крахмал и инулин играют роль запасных веществ растительной ткани.
Клетчатка (целлюлоза) содержится в овощах в количестве от 0,2 до 2,8 %, фруктах - от 0,5 до 2,0 %. Она нерастворима в воде, органических растворителях, слабых кислотах и щелочах. Организмом человека клетчатка не усваивается, но она усиливает перистальтику кишечника и тем самым способствует лучшему усвоению пищи. Повышенное содержание целлюлозы связывают с механической прочностью тканей, транспортабельностью и лежкостью фруктов и овощей.
Гемицеллюлоза (или полуклетчатка) участвует в построении тканей наряду с клетчаткой и являются запасными веществами фруктов и овощей. В овощах и фруктах содержится от 0,2 до 3% гемицеллюлоз. Общее содержание гемицеллюлозы в овощах и фруктах, как правило, тем выше, чем больше в них клетчатки.
Пектиновые вещества, относящиеся к высокомолекулярным соединениям, находятся в овощах и фруктах в пределах от 0,8 до 2,5 %. Они содержатся в яблоках (0,82-1,3%), сливе (0,96-1,14 %), черной смородине (0,5-1,52 %), клюкве (0,5-1,3 %), абрикосах (1,03 %), моркови (2,5 %), ревене (0,8-2,0 %) и других фруктах и овощах. В пектиновом комплексе различают пектин и протопектин. Протопектин содержится в межклеточных пространствах и в клеточных стенках, не растворяется в воде и определяет твердость незрелых фруктов и овощей. Пектин является продуктом расщепления протопектина и составляет основную массу пектиновых веществ, содержащихся в зрелых фруктах и овощах. Он растворяется в холодной воде и входит в состав клеточного сока фруктов и овощей. Пектин обладает способностью образовывать желе в присутствии сахара и кислоты, благодаря чему его широко используют в производстве мармелада, джема, фруктовых карамельных начинок, пастилы и т. п.
Азотистые вещества
К ним относятся белки, аминокислоты, амиды, нитраты, нитриты и другие азотсодержащие вещества. Большинство фруктов содержит до 1 % азотистых веществ и только некоторые (виноград, абрикосы, вишни, малина, смородина, гранаты, бананы) - до 1,5 %; исключение составляют орехи (18-20 %), маслины (6 %), финики (до 3%). В овощах обычно содержится азотистых веществ больше, чем во фруктах: в бобовых - 4,5-5,5 %, шпинатных - 2,7-3,7 %, капустных - 2,5-4,5 %, чесноке - 6,5 %, картофеле, моркови, луке - 1,5-2 %, тыквенных и томатных - 0,5-1,3 %. Большую часть азотистых веществ фруктов и овощей составляют белки. Белки многих растительных продуктов не могут считаться полноценными с точки зрения аминокислотного состава. Во время хранения и при переработке плодов и овощей комплекс азотистых веществ подвергается существенным изменениям.
Особую группу азотистых веществ белковой природы, регулирующих обмен веществ в живых клетках, составляют ферменты. Они играют важную роль в процессах, протекающих во время хранения и переработки продукции, и часто определяют ее качество.
Ферменты. В овощах и фруктах находятся особые белковые вещества, которые участвуют во всех биологических процессах, происходящих в организме. Эти вещества получили название ферментов или энзимов . Дыхание и созревание фруктов и овощей, прорастание семян – ферментативные процессы. В ряде случаев ферменты могут играть отрицательную роль, например под действием ферментов происходит перезревание и разрыхление тканей, скисание вина, порча консервов. Каждый фермент действует только на определенное вещество или группу веществ. Такое свойство ферментов называется специфичностью действия. Все ферменты проявляют свою активность даже в малых концентрациях. Высокая активность каждого фермента проявляется при определенных условиях внешней среды. Для большинства ферментов оптимальная температура находится в пределах от 20 до 50 °С, при температуре 60-70 °С ферменты инактивируются. При охлаждении продуктов до 0 °С активность ферментативных процессов сильно снижается, поэтому фрукты и овощи хранят при температурах, близких к 0 °С.
Воски и жиры - это соединения, покрывающие поверхность фруктов, листьев. Они выполняют защитную роль: предохраняют органы растений от испарения влаги, внедрения болезнетворных организмов, проникновения излишнего количества воды.
Воски - жироподобные вещества; они покрывают кожицу яблок, ягод винограда, листья капусты и другие органы сочной продукции. Все воски химически устойчивы и плохо растворимы. Они растворяются в щелочах при нагревании. Это учитывается при подготовке к сушке слив, винограда. Продукт, обработанный в горячей щелочи, быстрее высыхает, так как нарушается целостность воскового налета, на кожице образуются трещинки, так называемая сеточка, благодаря чему влага испаряется быстрее.
Жиров во фруктах и овощах очень мало, они в основном сопутствуют воскам, покрывающим поверхность. В значительном количестве жиры присутствуют в семенах, например в косточковых и бахчевых культур. Поэтому семена таких культур используют для получения масел. Особый интерес представляет облепиховое масло. В плодах облепихи его от 2,5 до 8 %, в семенах - от 10 до 12 %. В мякоти других фруктов и овощей жира содержится до 1 %, а в семенах – от 4 до 51 %. Богаты жиром орехи (50-68 %), ядро абрикосов (30-58 %), мякоть маслин (до 55 %).
Органические кислоты
Вкусовые свойства фруктов, некоторых овощей и продуктов их переработки в значительной степени определяются соотношением сахаров и органических кислот, которые содержатся в них как в свободном виде, так и в виде солей. Кислоты оказывают существенное влияние на степень сладости фруктов и овощей, которую выражают как отношение общего количества сахара к общему количеству кислот. Большинство овощей, за исключением томатов, щавеля и ревеня, содержат меньше органических кислот, чем фрукты. В некоторых фруктах содержится до 2,5 % кислот (вишне, кизиле), в черной смородине - до 3,5 %, лимонах - до 8 %. Наиболее часто в овощах и фруктах встречаются яблочная, лимонная и винная кислоты, реже щавелевая, бензойная, муравьиная, янтарная, салициловая.
Яблочная кислота содержится почти во всех фруктах. Она преобладает в семечковых и косточковых. Хорошо растворима в воде, безвредна для организма человека, ее широко применяют при изготовлении сладких вод и кондитерских изделий. Много ее в рябине садовой (до 2,2 %), в черноплодной (до 1,3 %), кизиле (до 2 %) и облепихе (до 2 %), а также в ревене (до 1 %), томатах (до 0,5 %). Вкус имеет слабокислый.
Лимонная кислота обычно встречается во фруктах вместе с яблочной и иногда с винной кислотами. Содержится главным образом в цитрусовых плодах (в лимоне – до 6 %, в других цитрусовых 1…2 %) и клюкве (3 %). Вкус имеет мягкокислый.
Винная кислота содержится в винограде (0,3-1,7 %), где она находится в виде кислой калиевой соли, называемой винным камнем, а также в небольшом количестве в свободном состоянии. В других фруктах и ягодах ее или мало (крыжовник, брусника, земляника, черешня, слива), или она совсем отсутствует.
Бензойная кислота содержится в ягодах клюквы (до 0,01 %) и брусники. Свободная бензойная кислота является антисептиком, и поэтому брусника и клюква хорошо сохраняются в свежем виде.
Щавелевая кислота встречается во многих фруктах и овощах, но в малых количествах. Много ее в щавеле (до 0,7 %) и ревене (до 0,2 %), шпинате (до 0,2 %), землянике содовой (до 0,01 %), чернике (0,06 %) где она содержится большей частью в виде щавелевокислого калия. Щавелевая кислота, будучи сильной кислотой, даже в небольших концентрациях в растворах раздражает слизистые оболочки в организме человека.
Янтарная кислота содержится в очень небольшом количестве в незрелой вишне, (в зрелой отсутствует), красной смородине, крыжовнике, винограде, яблоках, черешне. Янтарная кислота, даже в виде 3 %-ного раствора, не оказывает раздражающего действия на слизистую оболочку желудка, но имеет неприятный вкус.
Салициловая кислота обнаружена в землянике (0,0001 %) и малине (0,00011 %), обладает жаропонижающими свойствами. Культурные сорта этих ягод содержат больше салициловой кислоты, чем дикорастущие.
В состав плодоовощной продукции в незначительных количествах входят также кофейная, хинная и хлорогеновая кислоты.
Витамины
Фрукты и овощи, особенно при потреблении их в свежем виде, - важный источник витаминов, а в отношении витаминов С, Р, фолиевой кислоты (витамин В 9) - единственный источник, что дает основание считать фрукты и овощи необходимой и незаменимой частью пищевого рациона человека.
Витамины подразделяются на водорастворимые и жирорастворимые.
Водорастворимые витамины. Витамин В 1 (тиамин) в небольшом количестве содержится в овощах и фруктах (0,01-0,34 мг на 100 г), тепловая обработка вызывает незначительное разрушение этого витамина.
Витамин В 2 (рибофлавин) в основном поступает в организм человека с продуктами животного происхождения. В плодоовощной продукции этот витамин содержится в грушах (0,05 мг на 100 г), персиках (0,02 мг на 100 г), томатах (0,04 мг на 100 г), моркови (0,02-0,07 мг на 100 г), свекле (0,04 мг на 100 г) и других фруктах и овощах. Рибофлавин очень чувствителен к воздействию ультрафиолетовых лучей, поэтому продукты следует хранить в защищенном от прямого солнечного света месте.
Основным источником витамина С (аскорбиновой кислоты) являются овощи, фрукты и ягоды. Наиболее богаты этим витамином шиповник свежий (до 650 мг на 100 г, сушеный до 2000 мг на 100 г), сладкий перец (зеленый 150 мг на 100 г, красный 250 мг на 100 г), черная смородина (250 мг на 100 г), облепиха (60 мг на 100 г), лимон (40 мг на 100 г), петрушка зелень (150 мг на 100 г), укроп (100 мг на 100 г) и др. На содержание витамина С в пищевых продуктах значительное влияние оказывают продолжительность их хранения и вид кулинарной обработки. При различных способах стерилизации плодоовощной продукции значительное количество витамина С разрушается, особенно в присутствии кислорода и на свету. Данному разрушению способствует наличие металлов. По этой причине при консервировании не следует использовать металлическую и не покрытую лаком посуду. Особенно велики потери витамина при сушке – до 70 %. Лучше сохраняется витамин при быстром замораживании и последующем хранении плодов, овощей и ягод при отрицательной температуре. В таких продуктах сохраняется до 90 % первоначального содержания витамина С.
Жирорастворимые витамины. В растениях содержится провитамин А (ретинол) – пигмент каротин. Богаты каротином морковь 8 мг на 100 г, абрикосы и персики 1,7…9,0 мг на 100 г, тыква (1,5 мг на 100 г), шиповник свежий (2,6 мг на 100 г), петрушка (5,7 мг на 100 г), укроп (1,0 мг на 100 г). Каротин довольно термоустойчив и хорошо сохраняется при консервировании продуктов.
Витамином D (калъциферол) называют несколько соединений, близких по химической структуре (витамины D 2 , D 3). Во фруктах и овощах витаминов группы D очень мало, но присутствуют их провитамины - стеролы или стерины.
Витамин Е (токоферол) - это группа, состоящая из семи витаминов. Важным источником витамина Е являются растительные масла, облепиха, салат и другие зеленные и капустные овощи. Токоферолы обладают высокой устойчивостью и не разрушаются при нагревании и под действием ультрафиолетовых лучей.
Существуют и другие незаменимые органические вещества, поступающие с пищей и обладающие специфическим биологическим действием. К числу таких веществ относятся витамин К, витамин Р, витамин F. В настоящее время их принято называть витаминоподобными веществами.
Минеральные вещества
Количество минеральных веществ определяют по содержанию золы, остающейся после сжигания навески сырья. Большинство фруктов и овощей имеет зольность от 0,25 до 2,50 %. Специфическая особенность минеральных веществ фруктов и овощей – щелочная реакция, в то время как минеральные вещества зерновых и животных продуктов питания отличаются кислой реакцией.
В овощах и фруктах содержится от 0,5 до 2 % минеральных веществ. Все они делятся на макроэлементы - составляют калий, кальций, натрий, магний, фосфор, сера, хлор; микроэлементы - составляют железо, йод, фтор, хром, бром, марганец, цинк, никель, кобальт, селен, медь и др.; ультрамикроэлементы - золото, свинец, ртуть, серебро, радий, рубий. Макроэлементы содержатся в сравнительно больших количествах, измеряются в долях процента или миллиграммах на 100 г продукта.
Плодоовощная продукция содержит соли калия (тыква, кабачок, арбуз, яблоко), кобальта (свекла, клубника, красная смородина), йода (фейхоа), железа (зеленные и капустные овощи (0,6…1,4 мг на 100 г), томаты (0,9 мг на 100 г), земляника (1,2 мг на 100 г).
Лигнин и кутин
Лигнин и кутин очень распространены в растениях. Лигнин – сложное вещество, пропитывающее клеточные стенки и способствующее их одревеснению. Иногда лигнин накапливается в мякоти фруктов и овощей, делая ее грубой, например в одревесневших корнеплодах, каменистых грануляциях мякоти некоторых груш и айвы. Кутин относится к воскообразным веществам, покрывающим поверхность фруктов и овощей. Такой восковой налет предохраняет их от увядания, от действия микроорганизмов и от смачивания водой.
Дубильные вещества
В овощах и фруктах дубильные вещества встречаются очень часто, но в небольших количествах. Богаты этими веществами терн, алыча и хурма, в которых содержание их достигает 2 %; много дубильных веществ в айве, кизиле и рябине (до 0,6 %). Однако, несмотря на незначительное содержание, дубильные вещества придают вяжущий вкус фруктам (особенно при содержании свыше 0,5 %). В незрелых фруктах обычно содержится больше дубильных веществ, но по мере созревания фруктов количество их уменьшается, так как они расходуются на дыхание наряду с сахарами и кислотами. Под действием ферментов в присутствии кислорода дубильные вещества легко окисляются, и при этом образуются темноокрашенные соединения – флобафены. Этой реакцией объясняется потемнение мякоти яблок, груш, айвы и других фруктов, а также картофеля при разрезании.
Гликозиды
Содержатся гликозиды в овощах и фруктах в очень малых количествах, например в картофеле от 0,002 до 0,1 %. Они безвредны в небольших дозах, по опасны в больших количествах. Многие гликозиды придают фруктам и овощам горький привкус или специфический аромат. Гликозиды могут быть локализованы в кожице, мякоти или семенах фруктов и овощей. Наиболее часто в овощах и фруктах встречаются следующие гликозиды:
· амигдалин – гликозид, содержащийся в семенах косточковых и семечковых плодов.
· вакциниин - гликозид, содержащийся в бруснике и клюкве, вместе с бензойной кислотой обусловливает высокую устойчивость этих ягод к действию микроорганизмов: брусничный и клюквенный соки не сбраживаются.
· гесперидин содержится в кожице цитрусовых фруктов, обладает свойствами витамина Р.
· соланины содержатся в картофеле, баклажанах, томатах. В картофеле они находятся главным образом в кожице и наружных слоях, которые удаляются при очистке.
· синигрин содержится в хрене и в семенах черной горчицы. В семенах белой горчицы содержится глюкозид синальбин .
Из других глюкозидов следует отметить глюконастурцин , находящийся в репе, а также капсаицин , придающий жгучий вкус перцу.
Красящие вещества
Красящие вещества (пигменты) придают фруктам и овощам различных видов и сортов ту или иную окраску. По окраске можно определить зрелость фруктов и некоторых овощей, например цвет томатов по мере созревания изменяется от зеленого до красного, цвет яблок - от зеленого до желтого разных оттенков. Различают несколько групп растительных пигментов.
Хлорофилл - зеленый пигмент растений, придающий многим фруктам и овощам зеленую окраску; играет большую роль в процессе усвоения зеленым растением углекислого газа из воздуха под действием солнечного света. Этот процесс получил название фотосинтеза.
Каротиноиды - группа пигментов, придающих фруктам и овощам оранжевую, желтую, иногда красную окраску. К каротиноидам относятся: каротин, ликопин, ксантофилл и др.
Каротин придает оранжевую окраску моркови и абрикосам; находится в томатах, персиках, цитрусовых плодах, а также в овощной зелени, но в ней цвет каротина маскируется хлорофиллом.
Ликопин представляет собой изомер каротина; он обусловливает красную окраску зрелых томатов, но витаминной активностью не обладает.
Ксантофилл - желтый пигмент, но светлее каротина. Ксантофилл совместно с хлорофиллом и каротином содержится в зеленых овощах и вместе с каротином и ликопином - в томатах.
Антоцианы - это красящие вещества, придающие фруктам, овощам, лепесткам цветов самую различную окраску - от розовой до черно-фиолетовой. Они находятся либо в кожице фруктов (виноград), либо в кожице и мякоти одновременно (малина, черника, смородина, некоторые сорта винограда, свекла и др.). В овощах и фруктах наиболее распространены следующие антоцианы: энин (красно-коричневый цвет) (виноград), идеин (брусника), керацианин (вишня), бетаин (свекла). Антоцианы хорошо растворяются в воде; при длительном нагревании разрушаются. Накопление антоцианов во фруктах может служить одним из признаков спелости.
Флавоны и флавонолы - вещества, обеспечивающие желтой окраской фрукты и овощи, встречаются в виде гликозидов. К флавонолам относится апигенин, который содержится в петрушке, плодах апельсина. К флавонолам относится, например, кверцетин - красящее вещество сухих чешуй лука.
Эфирные масла
Жирорастворимые летучие вещества, придающие аромат фруктам и овощам. Содержание эфирных масел возрастает по мере роста и созревания плодов растений. Многие фрукты и овощи, в том числе цитрусовые (лимоны, мандарины) и пряные овощи (лук, чеснок, редька, сельдерей, петрушка, укроп, хрен и др.), содержат значительное количество эфирных масел. Эфирные масла пряных растений не только обусловливают специфический вкус и аромат солено-квашеных и маринованных продуктов, но и препятствуют развитию процессов гниения при молочнокислом брожении, а также при мариновании.
Наиболее богаты эфирными маслами цитрусовые плоды (от 1,2 до 2,%), пряные овощи (зелень петрушки, сельдерея, укропа - в среднем 0,05-0,%), а также чеснок (0,01 %) и хрен (0,0%).
Фитонциды
Само название означает, во-первых, что это вещества растительного происхождения, а во-вторых, что они обладают губительными для других организмов свойствами. Фитонцидными свойствами обладают многие растения. Одни растения выделяют в окружающую среду большое количество летучих, токсических для многих микроорганизмов веществ, а другие выделяют ничтожное количество фитонцидов, но часто их тканевые соки обладают очень сильными бактерицидными свойствами. Наибольшими фитонцидными свойствами обладают лук и чеснок. Однако многие микроорганизмы приспособились к фитонцидной среде и поэтому могут вызывать заболевания растений.
С давних времён овощи используют не только в качестве пищи, но и как лечебное и диетическое средство. При этом растительная пища занимает одно из первых мест в питании большинства, а для некоторых она является основной.
Если правильно подобрать разнообразные растения, то можно обеспечить свой организм не только углеводами, жирами, витаминами и минералами, но и белками, содержащими необходимые аминокислоты. Правда, очень сложно сбалансировать свой рацион с помощью овощей, фруктов, орехов и бобов.
С овощами человеческий организм получает довольно большое количество витаминов, минералов, углеводов, органических кислот, азотистых и дубильных веществ.
Овощи возбуждают аппетит : при употреблении овощей с мясом, творогом, рыбой и другой белковой пищей вдвое увеличивается отделение желудочного сока. При этом намного лучше усваивается белок. Какие витамины в овощах содержатся, рассмотрим далее.
Химический состав овощей
В зависимости от вида, сорта и зрелости химический состав овощей очень разнообразен: витамины в овощах способны предотвратить авитаминоз. Единственное, что общего среди всех видов - это высокое содержание воды - от 70 до 95%. Именно вода придаёт тканям сочность и упругость.
Минеральные вещества присутствуют в овощах в виде солей органических и минеральных кислот. Доминирующее место занимают калий, железо, медь, кальций, натрий и фосфор.
Железом богаты: салат, зелень петрушки, фасоль, горох, помидоры.
Медь можно отыскать в капусте, картофеле, баклажанах, зелёном горошке, шпинате, петрушке, кабачках, брюкве, моркови. Медь очень важна при малокровии и для беременных, так как она является постоянной составляющей частью крови.
Кальций и его соли в достаточном количестве содержатся в петрушке, зелёном луке, луке-порее, салате, кабачках, репе, капусте, моркови. Этот элемент необходим для сложных процессов свёртывания крови, поддержания равновесия между возбуждением и торможением в центральной нервной системе.
90% веществ, содержащихся в овощах, составляют углеводы, крахмал, сахара, клетчатка и пектиновые вещества.
Сахара представлены глюкозой, фруктозой и сахарозой. Например, в арбузах преобладает фруктоза, в моркови и дыне - глюкоза, в сахарной свекле - сахароза.
Клетчатка представляет собой основной материал растительных клеток. Наибольшее количество клетчатки содержится в укропе (до 3,5%) и в хрене (до 2,8%). Клетчатка, набухая в кишечнике, впитывает в себя аммиак, желчные пигменты. Недостаток клетчатки в организме может привести к различным заболеваниям ЖКТ, атеросклерозу и сахарному диабету.
Пектиновые вещества в в достаточном количестве содержатся в тыкве, кабачках, моркови, свекле, фасоли и редьке. Пектиновые соединения сорбируют в кишечнике избыток холестерина, ядовитые и токсичные вещества, выводя их из нашего организма.
Кислоты в овощах представлены щавелевой, яблочной, лимонной - они придают овощам характерный кислый вкус. Высоким содержание кислот обладает ревень, щавель, томаты. В сочетании с пектинами кислоты подавляют гнилостные процессы в кишечнике, а в сочетании с клетчаткой помогают кишечнику опорожняться.
Азотистые вещества входят в состав в виде аминокислот, белков и других соединений. Особенно много азотистых веществ в бобовых, капусте, шпинате, картофеле и в различных салатах.
Терпкий (вяжущий) вкус овощам придают дубильные вещества (но их немного - всего 0,1 - 0,2%).
Цвет овощам придают красящие вещества . Так, синюю и красную окраску овощам придают антоцианы, оранжевую и жёлтую окраску - каротиноиды, а хлорофилл окрашивает овощи в зелёный цвет.
Ещё овощи могут похвастаться содержанием особого вещества - тартроновой кислоты , которая является отличным средство от ожирения - она сдерживает процесс превращения углеводов в жиры в нашем организме.
Эфирные масла придают овощам различный специфический запах. Эфирные масла в небольших количествах возбуждают аппетит, повышают секрецию пищеварительных желез. А вот в больших количествах могут нанести вред - они раздражают стенки желудка, почки и кишечник.
Некоторым овощам антибактериальные свойства придают фитонциды . Эти вещества содержатся в чесноке, луке, хрене, редьке, пряной зелени. Недаром эти растения называют природными целителями.
Овощи являются богатым источником витаминов С (капуста, картофель, огурцы, томаты), Р (белокочанная капуста), А (морковь, тыква, листовые овощи), В1 (капуста, картофель, морковь, шпинат), В2 (шпинат). Витамины в овощах легче усваиваются, чем их аналоги в лекарственной форме.
Овощи необходимо включать в наш рацион ежедневно, но также нужно учитывать их свойства при составлении лечебных диет и правил питания.
Современная наука о питании рассматривает овощи и плоды как жизненно необходимые продукты, поскольку они являются основным источником многих витаминов, минеральных солей, органических кислот, ароматических веществ и легко усвояемых углеводов. Химический состав плодов и овощей зависит от многих факторов: условий выращивания, агротехники, климатических условий, зоны выращивания и т.д. Вещества, входящие в состав плодов и овощей подразделяются на неорганические – вода, минеральные вещества и органические – белки, жиры, углеводы, витамины, ферменты, ароматические вещества.
Вода
По содержанию воды различные виды плодов и овощей заметно отличаются: от 75% в картофеле, до 97% в огурцах, особо следует выделить орехоплодные - до 7-8%.
Способность сохранять определенную форму при высоком содержании воды объясняется присутствием белков и пектиновых веществ, способных удерживать большое количество воды. Содержащаяся вода в плодах и овощах неравномерно распределяется по тканям: в покровных тканях ее меньше, чем в мякоти. Большая часть воды в плодах и овощах находится в свободном состоянии, и лишь незначительная часть - в связанном. По этой причине легко высушить плоды и овощи до 10-12% влажности. Дальнейшее удаление каждого процента сопряжено с определенными трудностями и может быть достигнуто с помощью специальных методов сушки. Плоды и овощи испаряют воду как на материнском растении, так и после уборки урожая. Однако на материнском растении потеря влаги компенсируется корневой системой, а после уборки - не компенсируется. Поэтому испарение влаги во время хранения может оказать самое неблагоприятное влияние на нормальное течение процессов обмена веществ. Испарение влаги вызывает ослабление тургора клеток, увядание тканей, усиление расхода питательных веществ, является основной причиной уменьшения их массы при хранении. Для успешного хранения нужна эффективная защита плодов и овощей от увядания, поэтому в хранилищах необходимо поддерживать высокую относительную влажность воздуха -85-95%.
В воде растворены многие химические вещества: углеводы, часть минеральных веществ, витаминов, кислоты, дубильные вещества. Они составляют растворимые сухие вещества и определяются рефрактометром. При среднем содержании влаги в различных плодах и овощах от 75 до 95% воды на долю сухих веществ приходится от 5 до 25%, большая часть их представлена углеводами. Содержание сухих веществ зависит от сорта, климатических условий (в жаркое лето их больше чем в дождливое), степени зрелости (в незрелых меньше, чем в зрелых).
Углеводы - это важнейшая составная часть плодов и овощей. На долю углеводов приходится около 90% от общего содержания сухих веществ. В плодах и овощах содержатся сахара, крахмал, клетчатка (от 0,3 до 4%). При созревании и перезревании некоторых овощей (фасоль, редис, бобы, огурцы) количество клетчатки увеличивается, что и придает им деревянистый вкус.
Белки – это органические высокомолекулярные соединения, состоящие из аминокислот. В молекуле белка аминокислоты соединены между собой пептидными связями. Разнообразие белков определяется последовательностью размещения остатков аминокислот в полипептидной цепи (первичная структура белка). Кроме того, существуют вторичная структура белка, характеризующая тип укладки полипептидных цепей (правая α-спираль, α-структура и β-изгиб), третичная структура белка, характеризующая расположение его полипептидной цепи в пространстве, и четвертичная структура, характеризующая белки, в состав которых входит несколько полипептидных цепей, связанных между собой нековалентными связями. Бобовые культуры содержат белков в зерне значительно больше, чем зерновые, но уступают им по количеству крахмала.
Крахмал накапливается в плодах и овощах во время их роста (в зеленом горохе, картофеле, сахарной кукурузе). По мере созревания массовая доля крахмала в плодах снижается, в овощах - увеличивается. Процесс расщепления крахмала называют осахариванием и применяют в пищевой промышленности при производстве пива, спирта.
Гликоген (животный крахмал) близок по строению к амилопектину, содержится в различных тканях грибов, зерне кукурузы. Гликоген растворяется в теплой воде, образуя коллоидный опалесцирующий раствор. При гидролизе превращается сначала в декстрины, затем в мальтозу и глюкозу.
Сахара
Из моносахаров встречаются в плодах и овощах пектозы (арабиноза и ксилоза), гексозы - (глюкоза, фруктоза). Глюкоза (виноградный сахар) содержится в винограде, черешне, вишне, малине, смородине (в сочетании с фруктозой), фруктоза преобладает в семечковых плодах. Из дисахаридов в плодах и овощах содержится сахароза, она преобладает в абрикосах, персиках, сливах. В плодах и ягодах довольно высокое содержание Сахаров -от 19 до 30% в винограде, от 3,2 до 12,8% - в плодах. В овощах содержание Сахаров ниже, но многие из них богаты сахарами: дыни - 7-17%, арбузы - 6-10%, свекла - 6-8%. В грибах содержится - трегалоза. Все сахара растворимы в воде, сладкие на вкус, сбраживаются дрожжами и молочнокислыми бактериями, при сильном и продолжительном нагревании карамелизуются, с аминокислотами и белками образуют меланоидины, что является причиной потемнения плодов и овощей при хранении. Сахара имеют большое значение в обмене веществ в плодах и овощах. Они затрачиваются на дыхание, дают энергию и большое количество промежуточных продуктов, которые используются в послеуборочном дозревании плодов, определяют устойчивость к микроорганизмам.
Близки к сахарам и сахароспирты: сорбит - в рябине, абрикосах, сливе, яблоках; маннит - в ананасах, моркови, грушах, грибах. При их окислении образуются сахара.
Витамины
Плоды и овощи содержат почти все известные в настоящее время витамины. Витамин С (аскорбиновая кислота) содержится в перце овощном, в зелени петрушки; черной смородине, шиповнике и др. По мере созревания плодов и овощей количество витамина С увеличивается, при хранении - уменьшается. Каротин (провитамин А) - каротином богаты морковь, томаты, листовые и зеленые овощи (салат, петрушка, лук-порей), абрикосы, дыни, персики. Витамин В1 (тиамин) содержится в бобовых и зерновых растениях. Витамин В2 (рибофлавин) - в зерновых, бобовых и относительно богаты им капустные овощи. Фолиевая кислота - наиболее богата фолиевой кислотой земляника. Фолиевая кислота участвует в кроветворении.
Минеральные вещества
Количество минеральных веществ колеблется в овощах и плодах от 0,25 до 2%. Овощи и плоды являются ценным источником минеральных веществ в рационе питания. Овощи и плоды содержат кальций, железо, магний, серу, фосфор, калий, цинк, а также йод, кобальт, мышьяк, медь и другие микроэлементы.
Общее содержание и качественный состав минеральных веществ овощей и плодов неодинаков. Так, например, яблоки содержат около 0,3%, абрикосы - 0,7, картофель - 1,0% минеральных веществ. Капустные, листовые овощи, морковь богаты солями кальция. Йод содержится в наибольших количествах в хурме, фейхоа, апельсинах, бананах, зеленом горошке. Медью богаты бананы, маслины, ежевика, айва, вишня.
Красящие вещества
Окраска овощей и плодов зависит от хлорофилла, антоцианов и каратиноидов.
Хлорофилл окрашивает овощи и плоды в зеленый цвет. Хлорофилл может образовываться только на свету. Высоким содержанием хлорофилла отличаются листья шпината и крапивы. Антоцианы окрашивают овощи и плоды от красного до темно-синего цвета. Они накапливаются в овощах и плодах по мере их созревания. Антоцианы обладают антибиотическими свойствами и защищают овощи и плоды от повреждения их микроорганизмами. Каратиноиды - пигменты окрашивают овощи и плоды в желтый и оранжевый цвета. В организме человека каратиноиды играют важную роль, там как являются исходными веществами, из которых образуются витамины группы А. Дубильные вещества имеют вяжущий, терпкий и чуть горьковатый вкус. Высокое содержание дубильных веществ в рябине, хурме, кизиле, терне (свыше 0,5%). Некоторые дубильные вещества обладают антибиотическими свойствами.
Пектиновые вещества
В овощах и плодах встречаются в виде протопектина (нерастворимое в воде вещество) и пектина (растворимое в воде). Пектин обладает коллоидными свойствами: при нагревании с сахаром и кислотой образует желе (гель). Наибольшей желирующей способностью обладает черная смородина, крыжовник, некоторые сорта яблок, цитрусовые, сливы. Желирующие свойства пектина широко используются в кондитерском производстве для получения мармелада, желе, джема, пастилы. Содержание пектина в овощах и плодах колеблется от 0,5 до 2,5%.
Пектиновые вещества (пектин, протопектин, пектиновая кислота) содержатся в плодах, ягодах и по своему составу близки к углеводам. По своей химической природе – это метиловый эфир полигалактуроновой кислоты. Пектин находится в клеточном соке плодов, ягод в виде коллоидного раствора. В присутствии сахара и кислоты пектин способен образовывать желе. Это его свойство используют при производстве кондитерских изделий: желе, мармелада и т.д. Разные продукты содержат разное количество пектина, а соответственно обладают разной желирующей способностью (наибольшей, г/100г – яблоки – 1,0, крыжовник – 0,7, черная смородина – 1,1, меньшей – вишня – 0,4, груша - 0,6).
Пектиновые вещества соков взаимодействуют с полифенольными и другими веществами клетки, образуя осадки.
Добавление ферментов, вызывающих распад пектиновых веществ до галактуроновой кислоты, предотвращает помутнение соков и вин. Пектин не усваивается организмом человека, однако, имеются данные об его благоприятной роли при отравлении человека токсичными веществами, радиоактивном облучении (при этом он выступает в качестве антидота, от латинского «anthidotum metalborum» – противоядие при отравлениях ме-таллами), в подавлении развития гнилостных бактерий. В незрелых плодах содержится протопектин, представляющий собой соединение пектина и целлюлозы, поэтому незрелые плоды имеют жесткую консистенцию. По мере созревания плодов протопектин переходит в пектин, а соответственно плоды становятся мягче. Протопектин в воде не растворяется. Пектиновая кислота образуется в перезревших плодах. С сахаром и кислотами желе не образует.
Клетчатка (целлюлоза) и полуклетчатка (гемицеллюлоза) – содержится в основном в стенках клеток растений. Содержание их значительно колеблется в хрене, укропе, шиповнике, орехах, малине, смородине, облепихе (2.5-55%), меньше – в огурцах, кабачках, патиссонах, салате, зеленом луке, вишнях, яблоках, сливах (0.5-0.8%). В воде не растворяется, организмом не усваивается, поэтому пищевой ценности не имеет (а, следовательно, уменьшает питательную ценность продукта), но способствует работе кишечника. Чем меньше ее в продукте, тем более нежная его консистенция. При гидролизе образуются простые сахара. Инулин содержится в клубнях и корнях некоторых растений: в чесноке (15-20%), топинамбуре (13-20%) и артишоках (1.9%), заменяя в них крахмал. Инулин легко растворяется в теплой воде, образуя при этом коллоидные растворы. При гидролизе инулина образуется фруктоза.
Вещества, входящие в состав плодов и овощей подразделяются на неорганические - вода, минеральные вещества и органические - белки, жиры, углеводы, витамины, ферменты, ароматические вещества (рисунок 2).
Химический состав плодов и овощей |
||||||
Неорганические вещества |
Органические вещества |
|||||
Минеральные вещества |
Азотистые вещества (белки) |
|||||
Свободная |
Макроэлементы |
Углеводы |
||||
Связанная |
Микроэлементы |
Витамины |
||||
Ультрамикроэлементы |
Ферменты |
|||||
Ароматические вещества |
||||||
Полифенолы и другие |
||||||
Рис. 2. Классификация веществ, обуславливающих химический состав плодов и овощей
К неорганическим веществам относятся вода и минеральные вещества.
Вода - необходимая составная часть животных и растительных организмов. Она составляет в среднем 2/3 массы человеческого тела и участвует в процессе обмена веществ. Поэтому вода в питании имеет исключительное значение. Потребность организма человека в воде составляет 1,75-2,2 л в сутки.
Вода содержится во всех плодах и овощах, но в различных количествах и разных состояниях:
-свободном - клеточный сок между клетками, макрокапиллярах и на поверхности продукта (легко удаляется при высушивании и замораживании), ее количество достигает 85%;
-связанном - в соединении с веществами продуктов (клеточными коллоидами) и почти не удаляется при высушивании), на ее долю приходится около 10-12%.
Свежие плоды и овощи отличаются высоким содержанием воды, которая выполняет различные функции. Она придает растительным тканям сочность, упругость, является растворителем основной массы сухих веществ и создает благоприятную среду для высокой активности различных биохимических процессов в плодах и овощах как в период их роста, так и при хранении. В тоже время большое содержание воды способствует развитию микроорганизмов. Высокая теплоемкость воды обеспечивает лучшую сохраняемость плодов и овощей при колебании температуры.
С высоким содержанием свободной воды (90-98%) - огурцы, арбузы, тыква;
Со средним содержанием свободной воды (82-89%) - картофель, свекла, апельсины;
Количество воды, содержащееся в продуктах, существенно влияет на сроки их хранения и питательную ценность. Чем больше в продуктах воды (свободной), тем ниже их питательная ценность и меньше срок хранения.
Это связано с тем, что вода входит в состав клеточного сока, при высушивании она удаляется, соответственно плоды и овощи теряют свою свежесть, т.е. качество плодоовощных товаров связано с насыщенностью клеток водой (с тургорным состоянием). Тургор - напряженное состояние клеток - поддерживается осмотическим давлением воды, вызванным растворенными в клеточном соке веществами.
Минеральные вещества - человек с пищей получает различные минеральные вещества, которые находятся в ней в виде солей органических и минеральных кислот, а также в составе органических соединений.
О количестве минеральных веществ судят по количеству золы, оставшейся после полного сжигания продукта. Общее содержание минеральных веществ в плодах и овощах колеблется от 0.2 до 2%.
Минеральные вещества необходимы человеку, так как они входят в состав тканей организма (костей, нервных тканей, крови и т.д.) и принимают активное участие в обмене веществ. Потребность человека в минеральных веществах невелика, она исчисляется граммами и миллиграммами, но полное их отсутствие может вызвать тяжелые заболевания.
В зависимости от количественного содержания в пищевых продуктах минеральные вещества подразделяются на 3 группы: макроэлементы, микроэлементы и ультрамикроэлементы.
Макроэлементы, т.е. это минеральные вещества, которые содержатся в
плодах и овощах в сравнительно больших количествах. Например, кальций, магний, фосфор, железо, калий, железо.
Микроэлементы, т.е. минеральные вещества, содержатся в плодах и овощах в ничтожно малых количествах, однако их роль в питании человека очень велика, так как они участвуют в обмене веществ, входят в состав крови, регулируют деятельность различных органов. Это - медь, цинк, йод, кобальт и т.д.
Самое минимальное количество в плодах и овощах составляют уран, радий, мышьяк, т.е. это ультрамикроэлементы. Они содержатся в очень малых дозах или в виде следов.
Фосфор. Его содержание в плодах и овощах невелико - 16-59мг%, лишь сушеные грибы содержат до 600 мг%.
В живом организме фосфор участвует в фотосинтезе, дыхании и многих биохимических реакциях; соли фосфорной кислоты нормализуют рН клеточного сока. Содержание его косвенно влияет на сохраняемость овощей. Например, зрелая, лежкоспособная морковь содержит больше фосфора, чем незрелая.
Магний находится в плодах и овощах в относительно небольших количества - 10-40мг%. Больше всего его найдено в зеленых овощах, моркови, свекле. Магний входит в состав хлорофилла, участвующего в фотосинтезе, а также кальций-магний-пектат со всеми функциями, присущими пектинам. Ему принадлежит важная роль в активизации ферментов регулирующих распад и превращение углеводов Он увеличивает вязкость цитоплазмы.
Железо содержится в плодах и овощах в малых количествах - 05-6.5мг%; входит в состав ферментов, участвующих в процессах дыхания, фотосинтеза, образовании хлорофилла. Как источники железа представляют интерес грибы, шиповник, абрикосы и т.д.
Марганец содержатся в значительных количествах в бобовых и орехах, а также дикорастущих ягодах (брусника, черника, красника). Он активизирует многие ферменты. В растениях марганец усиливает фотосинтез и образование аскорбиновой кислоты. В организме человека он участвует в формировании костей, кроветворении, влияет на метаболизм инсулина и стимулирует рост.
Медь содержится в плодах и ягодах в ультрамикроколичествах - 0.01-4.1мг/кг. В растениях медь усиливает окислительные процессы, ускоряет рост и повышает урожайность многой плодоовощной продукции. Медь входит в состав ряда ферментов. Дефицит меди приводит к анемии и нарушению роста.