К органическим веществам, обуславливающим химический состав плодов и овощей относятся: белки, жиры, углеводы, витамины, ферменты, ароматические вещества и другие. Органические вещества делят на нерастворимые и растворимые в воде (рисунок 3).

 

Рис. 3. Классификация органических веществ

 

Углеводы – это органические вещества, состоящие их углерода, водорода и кислорода. Почти во всех углеводах водород и кислород содержатся в соотношении 2:1 (как в воде), поэтому они и получили название углеводов.

Углеводы являются основным источником энергии и строительным материалом растительной ткани. В плоды углеводы поступают из листьев (часть углеводов синтезируется в зеленых плодах).

Классификация углеводов представлена на рисунке 4.

 

Рис. 4. Классификация углеводов плодов и овощей

Моносахариды (простые сахара) встречаются в плодах и овощах в виде глюкозы (виноградный сахар), фруктозы (фруктовый сахар). Обладают высокой гигроскопичностью, а соответственно легко сбраживаются и превращаются в спирт и углекислый газ. Это их свойство используют при производстве спирта, вина.

Дисахариды – состоят из 2 молекул моносахаридов – сахароза (свекловичный или тростниковый сахар), мальтоза (солодовый сахар) и трегалоза (грибной сахар) – под действием ферментов или кислот гидролизуются, т.е. распадаются на простые сахара.

Сахароза распадается на равное количество глюкозы и фруктозы – это процесс инверсии, а полученный продукт называют инвертным сахаром.

Моносахариды и дисахариды носят общее название сахаров – имеют сладкий вкус, хорошо растворяются в воде.

Различные виды плодов и овощей отличаются и составом углеводов. В семечковых преобладает фруктоза, меньше содержание глюкозы и еще меньше – сахарозы; в абрикосах и сливах основными сахарами являются глюкоза и сахароза, а ягоды характеризуются одинаковым содержанием глюкозы и фруктозы и малым содержанием сахарозы. Глюкоза преобладает в моркови, дынях, фруктоза – в арбузах.

Сладость сахаров неодинакова: более сладким углеводом является фруктоза, затем сахароза и глюкоза. Если степень сладости глюкозы взять за 100%, то для сахарозы она составит 145%, а фруктозы – 220%. Зная количественный и качественный состав углеводов, можно легко рассчитать степень их сладости, умножив их содержание на вышеуказанные цифры с последующим суммированием и разделением на общее количество кислот. Полученный результат называется сахарокислотным коэффициентом.

Полисахариды (несахароподобные углеводы) – сложные углеводы, состоящие из большого числа молекул простых сахаров – не обладают сладким вкусом.

Под действием ферментов или кислот происходит их гидролиз, т.е. расщепление до простых сахаров. К наиболее часто встречающимся полисахаридам плодов и овощей относятся: крахмал, гликоген, инулин, клетчатка и пектиновые вещества.

Крахмал – накапливается в некоторых видах плодов и овощей как резервное вещество. Много крахмала в картофеле (14-25%), зеленом горошке (5-6%). Незрелые яблоки зимних сортов содержат 4-5% крахмала, а в период съемной зрелости 1.5-2.0%. По мере созревания количество крахмала в плодах уменьшается за счет его гидролиза, и к моменту потребительской зрелости плодов он превращается в сахар.

Организмом человека крахмал усваивается медленно.

Процесс расщепления крахмала называют осахариванием и применяют в пищевой промышленности при производстве пива, спирта.

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.

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 металлами), 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.

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.

Азотистые вещества плодов и овощей представлены белками и соединениями небелкового азота (аминокислоты, амиды кислот, аммиачные соединения и др.) в количестве всегда меньшем 1%, за исключением картофеля, в котором содержится около 2% белка туберина, полноценного по своему аминокислотному составу.

Более высоким содержанием азотистых веществ характеризуются овощи. Так, в бобовых их содержится 2.4-6.5%, в капустных 1.8-4.8, в шпинате 2-4, в салатах – 0.6-2.9, в картофеле 1.5-2.6%.

Важная роль в различных жизненных процессах плодов и овощей принадлежит нуклеиновым кислотам – рибонуклеиновой (РНК) и дезоксирибонуклеиновой (ДНК), хотя они содержатся в малых количествах.

Ферменты– это белковые вещества, которые вырабатываются только живыми клетками и ускоряют реакции в организмах, т.е. являются биокатализаторами.

Роль ферментов для организма человека велика, так как под их действием происходят все жизненные процессы – дыхание, пищеварение, образование тканей, обмен веществ и т.д.

Ферменты находятся в плодах и овощах, которые не подверглись термической обработке. Известно более 1000 видов ферментов, но их действие избирательно, т.е. каждый фермент действует только на вещества определенного структурного характера или катализирует строго определенную реакцию, поэтому названия ферментов часто отличаются от названий веществ, на которые они действуют, только окончанием слова. По современной классификации все ферменты делят на шесть классов: оксидоредуктазы, трансферазы, гидролазы, лиазы, изомеразы, лигазы. Для плодов и овощей существенную роль играют оксидоредуктазы и гидролазы, поскольку первые – катализируют окислительно-восстановительные реакции, происходящие в живых организмах, а вторые катализируют гидролиз, а иногда и синтез органических соединений при участии воды.

Например, фермент сахароза расщепляет сахарозу на глюкозу и фруктозу, фермент липаза вызывает расщепление жира на жирные кислоты и глицерин.

При производстве и хранении плодов и овощей ферменты играют большую роль. Например, на действии ферментов основано производство спирта, вина, пива, квашенной капусты и др. или именно под действием ферментов происходит дозревание яблок, бананов, томатов.

Однако ферменты могут вызывать потемнение плодов во время сушки плодов, окисление жиров и т.д.

Жиры (липиды) - также как и углеводы состоят из водорода, углерода и кислорода, но по химической природе они являются соединениями трехатомного спирта глицерина и жирных кислот.

В плодах и овощах содержание липидов невелико. Так в облепихе и орехоплодных их до 8%, в морошке – 6%. Основная масса их сосредоточена в перидермных частях плодов и овощей – в кожице (виноград, яблоки) и в семенах (косточках) - в семенах абрикосов находится 29-51%, яблок – 20-22, арбузов – 31%.

Входят липиды в состав противоплазмы клеток овощей и плодов (до 1%) и участвуют в обмене веществ.