Хімічний склад плодів і овочів, їх харчова цінність

1. Вода і сухі речовини

Вода впливає на біохімічні процеси, що відбуваються у фруктах та овочах, їхню якість, здатність до зберігання. Достатній вміст води в тканинах фруктів і овочів сприяє нормальному, інтенсивному перебігу біохімічних та фізичних процесів. Нестача води призводить до порушення цих процесів, внаслідок чого плоди в'януть і втрачають товарний вигляд. Воду харчових продуктів поділяють на вільну і зв'язану. Вільна вода має такі ж властивості, що й чиста. Вважають, що вільна вода у фруктах і овочах становить 80-90 %, і разом з розчиненими у ній харчовими речовинами називається клітинним соком. За теорією академіка п.а. Ребіндера майже вся вода харчових продуктів знаходиться у зв'язаному стані, але утримується тканинами з різною силою, яка визначається енергією, необхідною для витрат на порушення цього зв'язку при видаленні з них вологи. За цією теорією, залежно від форми зв'язку з тканинами і речовинами, воду поділяють на три групи: хімічну (зв'язану у вигляді гідроксильних іонів або у кристалах); фізико-хімічну (адсорбційну зв'язану із силовим полем на зовнішній і внутрішній поверхні міцел колоїдного тіла і осмотична поглинену, яка зв'язана колоїдами з високо полімерною будовою і міцно ними утримується); фізико-механічну (утримується в невизначених співвідношеннях і вільно виділяється з продуктів висушуванням або навіть пресуванням). Фізико-механічно зв'язану воду поділяють на макро- і мікро капілярну. Капілярну воду вважають вільною. Механізм видалення води з різними зв'язками при сушінні продуктів неоднаковий.

Адсорбційна зв'язана вода спочатку перетворюється в пару, осмотична зв'язана - здебільшого переміщується в тканинах у вигляді рідини, капілярна - у вигляді пари і рідини.

Активність води (здатність до фізичних, хімічних, біохімічних реакцій) з різними зв'язками неоднакова.

Зв'язана вода при певних умовах може мати активність. Міцно зв'язана вода не розчиняє інші сполуки, не вступає в реакції і не є каталізатором. Чим більше води перебуває у зв'язаному стані, тим менша її активність.

2. Вуглеводи

Вуглеводи у фруктах і овочах становлять 70-80 % сухих речовин. У фруктах і овочах переважають моносахариди - глюкоза, фруктоза, арабіноза, ксилоза, моноза, рибоза, рамноза; дисахариди -сахароза, трегалоза (тільки у грибах), трисахариди (у дуже малих кількостях у горосі); поліози - крохмаль, інулін, клітковина, геміцелюлоза. Близькі за складом до вуглеводів пектинові речовини, до моносахаридів - шестиатомні спирти маніт і сорбіт.

Кожний вид вуглеводів виконує специфічну біологічну функцію в життєдіяльності людини. Виконуючи пластичну функцію, вуглеводи беруть участь у синтезі важливих для організму речовин -ферментів, нуклеопротеїдів тощо. Клітковина фруктів і овочів сприяє перистальтиці кишечнику та виведенню токсичних речовин із організму.

Основними видами цукрів фруктів та овочів є глюкоза, фруктоза, сахароза, які містяться в них у різних співвідношеннях.

Крохмаль як запасна речовина накопичується тільки в картоплі (до 25 %), зеленому горошку (до 6 %), цукровій кукурудзі (до 10 %). В інших плодах і овочах він міститься в незначних кількостях, дещо більше його в недостиглих фруктах. Наприклад, у яблуках пізніх строків достигання міститься до 2 % крохмалю. При досягненні споживчої стиглості він гідролізується, перетворюючись у глюкозу, і плоди солодшають. У недозрілих грушах міститься до 1,2 % крохмалю, у зелених бананах його дуже багато - до 20 %.

Інулін як запасний вуглевод міститься в топінамбурі - до 20 %, в корінні цикорію - до 17 % і в незначній кількості в артишоках - до 1,9 %. Інулін має солодкуватий смак, добре засвоюється, гідролізується до фруктофуронази і невеликої кількості глюкози.

Клітковина (целюлоза) поруч із геміцелюлозою та лігніном входить до складу клітинних стінок, покривних і механічних тканин фруктів та овочів, зумовлюючи їхню міцність, проникність для газів, води, стійкість проти механічних, мікробіологічних пошкоджень.

Ніжна консистенція вишень, черешень, слив, томатів пояснюється будовою їхніх клітин, тканин і вмістом води. У цих фруктах і овочах мало клітковини (0,6-0,8 %). У буряках, моркві, картоплі, цибулі, капусті, апельсинах, лимонах, які відрізняються більшою твердістю, стійкістю проти впливу різних зовнішніх факторів, клітковини більше (1,3-1,6 %). Багато клітковини у смородині, малині, суницях, обліписі (4,2-5,2 %).

Пектинові речовини знаходяться у фруктах і овочах у вигляді нерозчинного протопектину, розчинного пектину, пектинової і пектової кислот.

Протопектин входить до складу стінок клітин і з'єднує їх між собою. Протопектин, який входить до складу серединних пластинок клітин, менш етерифікований, містить більше полівалентних іонів металів. Щільність тканин залежить від вмісту в них іонів кальцію і магнію. Гідроліз протопектину призводить до потоншання і навіть зникнення оболонок стінок клітин, розчинення міжклітинних пластинок. Зв'язок між клітинами слабшає і вони руйнуються; м'якоть стає розсипчастою, маслянистою, обмін речовин між клітинами припиняється (відбувається мацерація тканин). Мацерація відбувається також при багатьох захворюваннях фруктів і овочів, які спричинюють фітопатогенні мікроорганізми.

Збільшення кількості розчинного пектину в клітинному соці, куди він надходить після гідролізу протопектину, посилює його в'язкість.

Желеутворююча здатність пектину окремих видів фруктів залежить від його кількості, наявності метоксильних груп і молекулярної маси. Чим більше пектину у фруктах, тим він більш метоксильований, має більшу молекулярну масу, тим вища його желеутворююча здатність його вища. Велику желеутворюючу здатність мають смородина (містить 1,1 % пектину), яблука (1,0), сливи (0,9), айва (0,9), журавлина (0,7), аґрус (0,7), горобина (0,6), апельсини (0,6), мандарини (0,5). З цих фруктів виготовляють мармелад, пастилу, зефір, желе, джеми, а з відходів переробки яблук, цитрусових плодів -пектин, рідкий пектиновий концентрат, яблучно-пектинову пасту, порошок, апельсинову, мандаринову підварки. Пектин овочів містить менше галактуронової кислоти і вона мало метоксильована. Тільки у буряках міститься багато пектину - 1,1 %, і з них виробляють буряково-пектинову пасту.

Пектинова і пектова кислоти не здатні утворювати желе, вони накопичуються при гідролізі пектину під дією ферменту пектинметилестерази, який зумовлює відщеплення метилового спирту.

Активність пектинметилестерази фруктів значно зростає при досягненні ними споживчої стиглості і при перестиганні. У цей період утворюється найбільше метилового спирту. Тому проба на вміст метилового спирту в плодах може бути критерієм визначення їхнього стану. У фруктових соках, пастах, інших продуктах переробки, виготовлених з перестиглих плодів, є певна кількість метилового спирту.

3. Органічні кислоти

Органічні кислоти водорозчинні і добре засвоюються, беруть участь у процесах обміну організму людини. Наприклад, лимонна та меншою мірою яблучна кислоти, які переважають у фруктах і овочах, впливають на обмін ліпідів, зменшують кількість холестерину і ліпідів у крові та тканинах внутрішніх органів. Кислоти впливають на діяльність харчового каналу, нормалізують склад кишкової мікрофлори, стимулюють виділення травних соків, посилюють перистальтику (хвилеподібний рух стінок) кишок, шлунку внаслідок скорочення їхніх м'язів, що забезпечує пересування їжі. Органічні кислоти беруть участь у біосинтезі амінокислот, ліпідів, складних ефірів, етилену, летких речовин, в окисно-відновних процесах.

Овочі і фрукти є в основному джерелом яблучної та лимонної кислот. Найбільше яблучної кислоти містить обліпиха (2 %), вишня (1,5%), малина (1,4%), журавлина, аґрус (1%), суниці (1,17%), яблука (0,7 %). Багато лимонної кислоти в лимонах (5,7 %), чорній смородині (2 %), апельсинах, мандаринах (1 %). Найбільшим джерелом щавлевої кислоти є шпинат - 1 %, ревінь - 0,8, щавель - 0,5 %, винної - виноград.

У солоно-квашених овочах і плодах міститься від 0,6 до 1,8 % молочної кислоти, яка позитивно впливає на функцію харчового каналу, запобігає процесам гниття у товстій кишці, стимулює розвиток корисної мікрофлори, сприяє збереженню вітаміну с у самих продуктах.

4. Вітаміни

З відомих 30 вітамінів у фруктах і овочах виявлено близько 11, кожний з яких має специфічну, тільки йому притаманну, дію. Фрукти і овочі є важливим джерелом, насамперед, вітамінів с, групи в, а, р, рр, к.

Вітамін с (аскорбінова кислота) у фруктах і овочах міститься в трьох формах: власне аскорбінова (відновлена), дегідроаскорбінова (окиснена) і аскорбіген (зв'язана). Відновлена і окиснена аскорбінові кислоти с-вітаміноактивні. Дегідроаскорбінова кислота дуже нестійка і може переходити в сполуки, які не мають властивостей вітаміну с. Ці кислоти добре засвоюються. Аскорбіген, з'єднаний з білками, нуклеїновими кислотами, біофлавоноїдами, засвоюється погано. Біологічна роль аскорбігену не з'ясована. При його гідролізі виділяється вільна аскорбінова кислота.

5. Мінеральні речовини

Мінеральні речовини входять до складу фруктів і овочів у різних кількостях і не мають енергетичної цінності. Загальна кількість золи становить 0,2-2,3 %. Кожен вид, помологічний сорт фруктів, ботанічний сорт овочів містить макро- і мікроелементи, характерні для них. Тому окремі види та сорти плодів і овочів за вмістом мінеральних речовин нерівноцінні.

Калій міститься переважно всередині клітин і перебуває в динамічній рівновазі з неклітинним іоном натрію, підтримуючи нормальний осмотичний тиск і водообмін. Він також забезпечує збереження кислотно-лужної рівноваги, активізує близько 20 ферментів, які беруть участь у реакціях синтезу і гідролізу адезинтри-фосфату. Тому калій підвищує тонус м'язів серця, сприяє виділенню рідини з організму, бере участь у процесах обміну і збудження нервової системи. Загальна кількість калію в організмі 170-250 г, добова потреба в ньому - 2,5-5 г, і завдяки споживанню фруктів і овочів вона задовольняється на 30 %. Калій становить більш як половину всіх мінеральних речовин фруктів і овочів.

Особливо багаті на калій шпинат - 774 мг/100 г, пастернак (корінь) - 529, хрін - 579, картопля - 508, щавель - 500, селера (зелень) - 430, персики - 363, чорна смородина - 350, порічки білі і червоні - 275, яблука - 278 мг/100 г.

Кальцій бере участь у процесах збудження нервової тканини, скорочення м'язів, зсідання крові. У тілі людини міститься 1,5-2 % кальцію від маси тіла, у тому числі 1% - в плазмі крові та інших рідинах. Він впливає на дію багатьох ферментів і гормонів, має "лужну" і протизапальну дію, зменшує алергію.

Кальцій вважають найбільш важкозасвоюваним елементом. Він краще засвоюється при певному співвідношенні кальцію і фосфору (1:1,5) і співвідношенні кальцію і магнію (1:0,5). Тому в продуктах харчування добового раціону повинно бути (мг/100 г): кальцію -1380, натрію - 4000-6000 (з додаванням кухонної солі), магнію - 540. Надлишок калію погіршує всмоктування кальцію. Вітамін d посилює всмоктування кальцію з кишок і сприяє відкладенню його в кістковій тканині (кальцій міститься в основному в кістках і зубах людини).

Фрукти і овочі містять значно менше кальцію, ніж калію - від 8 мг/100 г (у перці солодкому) до 245 мг/100 г (у зелені петрушки). Багато кальцію у кропі - 223 мг/100 г, хурмі - 127, хроні - 119, шпинаті - 106, цибулі зеленій - 100 мг/100 г. Дуже мало його у кабачках, баклажанах - 15 мг, картоплі і гранатах - 10 мг, томатах і кавунах - 14 мг, яблуках - 16, огірках - 17 мг. Добова потреба організму в кальції - 800-1000 мг.

Фосфор. В організмі дорослої людини міститься 600-700 г фосфору, а добова потреба в ньому становить 1,0-1,5 г. Для утворення кісток використовується 80-90 % фосфору, а решта його (10-20 %) бере участь у різних процесах обміну. Фосфор регулює обмін жирів і білків, функцію нервової тканини, м'язів, печінки, нирок, ферментів, гормонів, активних форм вітамінів групи в, бере участь в обміні енергії адезинтрифосфорної кислоти, створенні кислотно-лужної рівноваги в організмі. Фосфорна кислота входить до складу фосфоропротеїдів, лецитинів, а фосфор - до складу нуклеїнових кислот - носіїв спадковості.

Багато фосфору містять овочі (мг/100 г): хрін - 130, горошок зелений - 122, шпинат - 100, петрушка (зелень) - 95. У фруктах набагато менше фосфору, ніж в овочах - 8-33 мг/100 г. Найбільше його в черешнях - 42 мг/100 г і малині - 37 мг/100 г.

Магній. У тілі людини міститься близько 25 г магнію, з яких 70 % - у сполуках з кальцієм і фосфором, утворюючи основу кісткової тканини. Добова потреба організму в магнії - 0,3-0,5 г.

Магній входить до складу хлорофілу, і тому бере участь у фотосинтезі рослин, а також до складу кальцій-магній пектату. Він регулює рівень фосфору у крові, нормалізує діяльність м'язів серця, стимулює рушійну функцію кишок, виділення жовчі і холестерину.

На магній багаті кавуни - 224 мг/100 г, петрушка (зелень) і щавель - 85, шпинат - 82, кріп - 70, хурма - 56, чорна смородина і обліпиха - 31 мг/100 г.

Натрій бере участь у внутрішньо- і міжклітинному обміні, утворенні буферних систем крові, водно-сольовому обміні, регулюванні кров'яного тиску, функцій нервової системи та м'язових тканин. У тілі людини міститься близько 115 г натрію, 1/3 якого - в кістковій тканині. Добова потреба організму в натрії - 4-6 г (з продуктами харчування - близько 0,8 г, решта - з кухонною сіллю). Надлишок кухонної солі призводить до затримання води в організмі, розвитку гіпертонічної хвороби, збільшує навантаження на нирки та серце.

Вміст натрію у фруктах і овочах незначний. Більше натрію містять овочі (мг/100 г): хрін - 100, буряки - 86, часник - 80, петрушка (зелень) - 79, шпинат - 62, у фруктах його менше. Найбільше натрію у персиках і чорній смородині - 32 мг/100 г, винограді та яблуках - 26, вишнях - 24, аґрусі - 23 мг/100 г.

6. Фенольні сполуки

Фенольні сполуки - це речовини, похідні від ароматичного спирту - фенолу (с₆н₅-он). Якщо фенольні сполуки мають у ароматичному кільці більше від однієї гідроксильної групи, їх називають поліфенолами.

Поліфеноли відіграють важливу роль у фотосинтезі, диханні, рості рослин, стійкості фруктів і овочів проти інфекційних захворювань. Від них залежать забарвлення, аромат, смак, потемніння тканин плодів та їхня р-вітамінна цінність. Поліфеноли рутин, гесперидин, нарингін, катехіни, антоціани мають властивість вітаміну р.

Залежно від кількості ароматичних кілець поліфенольні сполуки поділяють на три групи: з одним, з двома бензольними кільцями та полімерні.

. Барвні речовини

Найбільше барвних речовин у листі (петрушка, салат, шпинат, щавель, кріп, селера, цибуля зелена та ін.), стеблах (ревінь, кольрабі) і покривних тканинах плодів. Під час росту і зберігання барвні речовини надають фруктам і овочам забарвлення. Наприклад, яблука різних сортів можуть бути одно- і багатокольорові (мають основне забарвлення і допоміжне). Недостиглі плоди мають інше забарвлення, ніж достиглі.

Каротиноїди включають близько 100 різних речовин, які мають жовтий або оранжевий колір. Найголовніші з них - каротин, лікопин, ксантофіли.

Каротин знаходиться у фруктах і овочах в трьох ізомерах - а-, р-, і у-каротинів. Найбільш високу провітамінну активність має р-каротин (він розкладається на дві молекули вітаміну а, а інші ізомери - тільки на одну молекулу). Каротини зумовлюють забарвлення абрикосів, персиків, динь, моркви та інших фруктів і овочів. Каротини при зберіганні свіжих, перероблених фруктів та овочів внаслідок приєднання водню (відновлення) знебарвлюються, чим пояснюється зміна кольору деяких продуктів переробки фруктів і овочів.

Лікопин належить до каротиноїдів, але має оранжево-червоний колір, чим зумовлює забарвлення томатів, хурми, шипшини та інших овочів і фруктів.

Ксантофіли (лютеїн, кріпоксантин, рубіксантин, капсантин) -це окиснені каротиноїди, які надають фруктам і овочам оранжевого забарвлення. Вони містяться у зелених, стиглих плодах, і разом з іншими пігментами формують їхнє забарвлення. Капсорубін і капсантин зумовлюють забарвлення перцю, рубіксантин - шипшини, кріпоксантин - мандаринів.

Каротини беруть участь в окисно-відновних процесах і фотосинтезі. При зберіганні фруктів і овочів кількість каротиноїдів зменшується. У деяких овочів (морква) при зберіганні кількість каротиноїдів може збільшуватись внаслідок його біосинтезу, а також при загоюванні ран (раневий біосинтез) і проростанні (ростовий біосинтез) овочів при виході із стану спокою.

Хлорофіли забарвлюють фрукти і овочі у зелений колір (хлорофіл а має синьо-зелений, хлорофіл б - жовто-зелений колір). Хлорофіли містяться у хлоропластах (75 % а-хлорофілу). Фотосинтетичну активність має тільки я-хлорофіл.

При достиганні фруктів і овочів хлорофіл здебільшого руйнується і переходить у хромопласти.

Необхідно виконати тестові завдання. Оберіть одну відповідь, яку ви вважаєте правильною.