Плоды и овощи содержат растворимые и нерастворимые в воде вещества, большинство из которых очень важны в питании человека.

Рассмотрим основные из этих веществ.

Углеводы.

В плодах и овощах содержатся сахара: глюкоза, фруктоза, сахароза и др.

Глюкоза (С₆Н₁₂О₆) содержится во многих плодах и овощах. Большое количество глюкозы в винограде, поэтому ее именуют еще виноградный сахар.

Фруктоза имеет такую же химическую формулу, как и глюкоза, содержится во многих плодах, в связи с чем и имеет такое название или ее именуют плодовый сахар.

Сахароза (С₁₂Н₂₂О₁₁) содержится также во многих плодах и овощах, но особенно ценно ее содержание в сахарных свекле и тростнике.

Особенность сахарозы та, что при воздействии фермента инвертазы она расщепляется на фруктозу и глюкозу, что происходит в водных кислых растворах при нагревании. Такой процесс называется инверсией, а полученная смесь растворов фруктозы и глюкозы - инвертным сахаром, - все это протекает по химическому уравнению

С₁₂Н₂₂О₁₁ (сахароза) + Н₂О (вода) = C₆H₁₂О₆ (фруктоза) + С₆Н₁₂О₆(глюкоза).

Ощущение сладости у сахаров различное. Если принять сладость сахарозы за 1, то сладость фруктозы больше - 1,73, а глюкозы меньше - 0,54, их смеси (инвертного сахара) - около 1,3, а например, сладость сахарина, совершенно не питательного вещества - 400.

Еще одна важная для консервного производства особенность сахаров - это вступать в реакцию с некоторыми составными частями белков - аминокислотами, с образованием так называемых меланоидинов, которые придают продуктам переработки плодов и овощей бурую непривлекательную окраску. При продолжительных процессах варки томатного пюре или пасты, варке варенья, сушке, а также при хранении их в теплых помещениях наблюдается ухудшение цветности.

В некоторых плодах и овощах содержатся в небольших количествах (близких к сахарам) сахароспирты, такие, как маннит, сорбит и др.

При квашении капусты некоторые микроорганизмы образуют маннит. Сорбит содержится во многих косточковых и семечковых плодах, особенно в рябине. При производстве синтетического витамина С сорбит является промежуточным продуктом (после глюкозы и сорбозы). Обладая сладким вкусом, он может использоваться для выработки диетических консервов, поскольку он не оказывает вредного действия для больных диабетом.

В числе углеводов в плодах и овощах существенное значение имеет крахмал. Это сложное химическое соединение, состоящее из многих комплексных групп, поэтому ему придается обобщающая формула (С₆Н₁₀О₅)_n. Картофель содержит до 25% крахмала, поэтому он может быть отнесен к важным энергетическим продуктам питания.

В растительных клетках крахмал находится в виде зерен, которые состоят из амилозы и амилопектина. Первая растворима в горячей воде, второй набухает и образует клейстер. В холодной воде крахмал нерастворим.

Удельный вес крахмала 1,5-1,6, что позволяет из разрушенных механически клеток картофеля, кукурузы, риса и т. п. в водной среде выделять и осаждать его. Этим и пользуются при промышленном производстве крахмала.

При кипячении крахмала с кислотами он расщепляется или, как принято говорить, осахаривается с образованием глюкозы. В промышленности этим пользуются при производстве патоки и чистой глюкозы.

В плодах и овощах крахмал под действием ферментов может осахариваться, так как для окислительных процессов жизни растений требуются сахара. Примером может служить очень охлажденный или замороженный свежий картофель. В этом случае ферменты осахаривают крахмал, но сахара не используются, так как жизненные процессы прекращаются. В результате этого картофель приобретает сладкий вкус.

Оболочка клеток растительных тканей, в основном, состоит из клетчатки (целлюлозы), химический состав которой такой же, как и крахмала (С₆Н₁₀О₅)_n, но имеет другое структурное строение. Клетчатка не усваивается организмом человека, так как она нерастворима в воде и желудочном соке.

В крепких неорганических кислотах клетчатка может при нагревании расщепляться до глюкозы.

Клетчатка (целлюлоза) древесины - это массовое сырье бумажного производства. Содержание клетчатки: в овощах от 0,2 до 3%, в плодах от 0,5 до 2%.

В производстве джема, желе, повидла, мармелада и многих кондитерских изделий важную роль играют пектиновые вещества плодов, овощей и других растений.

При варке многих фруктов и ягод или пюре из них с сахаром при наличии природной кислоты в этом сырье и при дальнейшем охлаждении готового продукта образуется вязкая студнеобразная масса, что и является одним из показателей качества этой продукции. Желирующие свойства пектина проявляются только при наличии его в количестве 0,5-1,5%, не менее 50% сахара и примерно 1 % или более кислоты.

Необходимо отметить, что пектиновые вещества состоят из протопектина, нерастворимого в воде. Он содержится в значительных количествах в недозрелых плодах, прочно соединяет отдельные клетки тканей плодов и придает последним свойственную плотность и жесткость. По мере созревания плодов, протопектин под действием фермента пектозиназы расщепляется с образованием растворимого пектина, и плоды теряют плотность и жесткость. Однако и пектин может под действием других ферментов расщепляться и в конечном итоге потерять свои желирующие свойства.

Расщепление (гидролиз) протопектина происходит и при нагревании его в горячей кислой воде. При промышленном использовании яблочных выжимок, вытерок и т. п. в свежем или сушеном виде из них вначале экстрагируют холодной водой растворимые побочные вещества (сахар, минеральные соли, кислоты и т. п.), а затем горячей водой пектин и гидролизованный при этом процессе протопектин.

После очистки раствор концентрируют до экстракта или на распылительных сушилках получают порошок пектина. Хорошего качества пектин получают из кожицы цитрусовых плодов. На заводе в г. Нальчике освоено производство пектина из корзинок подсолнечника. До 1,5% пектина содержится в яблоках (особенно в антоновке), некоторых сортах груш, сливы, крыжовника, черной смородины; меньше в абрикосах, красной смородине и почти в 2 раза меньше в вишне, землянике и малине.

Органические кислоты. Такие кислоты содержатся во всех фруктах и ягодах, а также в томатах и ревене. Другие овощи, картофель, корнеплоды содержат их в крайне незначительных количествах и органолептически они не ощутимы. Некоторые виды растительного сырья содержат преимущественные кислоты. Так, например, в щавеле от 0,5 до 1% щавелевой кислоты. В черенках ревеня кислотность составляет до 1,5-2%, в том числе 25-30% также щавелевой кислоты. В винограде основная кислота - винная. В яблоках и других плодах преобладает яблочная кислота, а в лимонах - лимонная (до 6-8%).

При консервировании плодов и овощей важное значение имеет активная кислотность - рН, т. е. концентрация водородных ионов. Обычно рН в фруктах и ягодах бывает от 2,5 до 5, в овощах от 5,3 до 6,9, за исключением томатов, у которых рН = 4,1-4,8.

Дубильные вещества (танниды). Содержатся во многих фруктах (яблоках, айве, сливе), ягодах (в некоторых овощах), в листьях и коре многих деревьев лиственных пород (дубе, иве, осине и т. п.), а также в чайном листе.

Плоды, содержащие дубильные вещества, при соприкосновении с производственным инвентарем, изготовленным из железа, приобретают синий или зелено-черный цвет. Поэтому для чистки и резки плодов и овощей следует применять ножи из нержавеющей стали. Детали оборудования, соприкасающиеся с продуктом, изготовляют из нержавеющей стали или эмалированные. Дубильные вещества при измельчении плодов под действием фермента пероксидазы окисляются кислородом воздуха, поэтому плоды темнеют и приобретают непривлекательный вид.

Чтобы этого избежать, многие резаные плоды и овощи промежуточно хранят в воде, добавляя в нее органическую кислоту или поваренную соль, или бланшируют в горячей воде с тем, чтобы на поверхности кусочков разрушить окислительный фермент.

Нарезанный картофель темнеет от ферментативного окисления тирозином, при этом образуется меланин, придающий темную окраску.

В число некоторых дубильных веществ (катехинов) входит и витамин Р.

Красящие вещества. Одно из самых распространенных в органической природе красящих веществ это хлорофилл - зеленый пигмент растений. В воде он нерастворим, а при нагревании в кислой среде протекает обменная реакция замещения магния на водород, получается новое вещество - феофин, имеющее буро-оливковый цвет. Это наблюдается при консервировании огурцов, когда они и добавленная зелень меняют цветность при прогревании в уксусной заливке.

Большое распространение в природе имеют и красящие вещества - каротиноиды: каротин, ликопин, ксантофилл и др. Каротин (провитамин А) содержится в моркови, абрикосах, рябине, крапиве и т. п. При производстве чистого каротина из моркови выход его составляет всего лишь 30-40 г из 1 т сырья. В зеленых частях растений присутствуют каротин (оранжевый цвет) и ксантофилл (желтый цвет), они не заметны благодаря интенсивному зеленому цвету хлорофилла. Осенью, когда рост растений прекращается, хлорофилл в листьях разрушается и тогда указанные желто-красные пигменты придают осенним листьям свойственный им цвет.

Красный цвет томатов зависит от содержания в них в основном ликопина (красный цвет) и в меньшей степени от каротина.

К красящим веществам относятся такие, как антоцианы, - от красного до темно-синего цвета. Они содержатся в цветном крыжовнике, малине, землянике, вишне, чернике, окрашенном винограде и т. п. При консервировании в жестяной или стеклянной таре с жестяными крышками антоцианы ягод и плодов соединяются с оловом и придают продукту не свойственный синий или фиолетовый оттенок. Поэтому для таких продуктов рекомендуется применять лакированную жестяную тару или лакированные крышки для стеклянной тары. Эти красящие вещества обладают также бактерицидными свойствами. При переработке плодов и овощей они в достаточной мере способствуют гибели дрожжей и плесеней.

Часто в растениях встречаются и желтые пигменты - флавоны. К производным флавона относится и красящее вещество лука (особенно его шелухи), называемое кверцетин.

Глюкозиды. Эти вещества встречаются во многих плодах и овощах. Глюкозиды - эфирообразные соединения сахаров со спиртами, альдегидами, фенолами и т. п. Они обладают обычно горьким вкусом. Особое значение имеет глюкозид, содержащийся в картофеле (большое его содержание в проросших или позеленевших клубнях может вызвать признаки отравления). Глюкозид амигдалин содержится во многих семенах плодов. Особенно его много в косточках горького миндаля, абрикосов и вишни. Амигдалин может расщепляться с образованием синильной кислоты, которая очень вредна.

Азотистые вещества. К азотистым веществам плодов и овощей относятся белки и их составные части - аминокислоты, амины и другие азотистые вещества, но их содержание в плодах и овощах очень незначительно и они не могут обеспечивать в должных количествах полноценность питания (по белкам).

Кроме того, многие белковые вещества растительных продуктов не могут дать должного для питания человека состава аминокислот. Так, например, в белках моркови отсутствует триптофан, а в кукурузе - лизин, т. е. эти белки неполноценные. Основной белок картофеля - туберин - содержит все необходимые для человека аминокислоты, но его малое содержание (до 1,5%) требует ежедневного потребления картофеля в количестве 5-6 кг, что трудно осуществимо (избыточная баластность клетчатки для человека).

Эфирные масла. Многие плоды и овощи обладают специфическим ароматом благодаря содержанию в кожице, листьях или семенах свойственного им эфирного масла.

Они придают аромат и вкус кулинарным изделиям и консервам. Эфирные масла содержатся в очень небольших количествах (десятые и сотые доли процента), но их ароматическая активность очень высокая. Эфирные масла лука и чеснока обладают бактерицидными свойствами. В цитрусовых плодах клетки кожицы наполнены эфирным маслом, в таких плодах эфирного масла содержится от 1 до 2,5%, а в яблоках только 0,0007-0,0013% и, несмотря на такое незначительное количество, все же аромат их весьма ощутим.

Минеральные вещества. Плоды и овощи весьма богаты минеральными веществами, особенно солями калия. О необходимости в питании иметь должный комплекс минеральных веществ указано в главе I. Здесь же отметим, что солями железа богаты зеленые овощи, фасоль и горошек, огурцы, капуста, редька, цитрусовые плоды и ягоды. Кальций содержится в зеленых овощах, капусте, цитрусовых и других плодах, а также овощах. Фосфором богаты капуста, огурцы, зеленый горошек, картофель и др.

Фитонциды. Установлено, что соки и летучие вещества многих растений оказывают бактерицидное действие на некоторые микроорганизмы. Такие вещества названы фитонцидами. Эти свойства проявляются в отдельных случаях при нагревании соков, иногда они действуют только на одни виды микроорганизмов. Бактерицидные действия оказывают свежеотжатые холодные соки, иногда только в нагретом состоянии. Например, фитонциды баклажанов или укропа обладают бактерицидным свойством только в нагретом виде. Важно и то, что не все ароматические вещества растений являются фитанцидами. Кроме того, замечено, что при нагревании растительных продуктов ускоряется переход спор в вегетативные микроорганизмы, а на последние активно действуют фитонциды.

Красящие вещества - антоцианы интенсивных красно-синих тонов - в ягодах и фруктах также обладают фитонцидными свойствами.

Высокие фитонцидные свойства, особенно при нагревании, проявляют: морковь, томаты, репчатый лук, хрен, перец, укроп, чеснок и т. п. Поэтому при изготовлении овощных закусочных консервов с томатным соусом, а также с фаршем из моркови и лука обсемененность их микрофлорой значительно снижается. Это дало возможность пересмотреть режимы стерилизации в сторону сокращения для многих консервов, содержащих фитонцидное сырье.

Ферменты. Это сложные органические вещества белковой структуры. Они носят также название энзимы. Содержание их в консервируемом свежем сырье крайне небольшое, но они создают и направляют биохимические процессы в живых клетках, как таковых, в единичных микроорганизмах и в сложных живых организмах (растения, животные).

В консервном производстве нет нужды определять в сырье количество этих ферментов, так как они не характеризуют вкуса или питательности продукта, но их свойства следует все же учитывать, так как они могут ухудшить качество сырья и тем самым готовых консервов. Однако не всегда это так, - напротив, многие ферменты создают возможность эффективно проводить важные технологические процессы, например осветление плодовых соков.

От действия ферментов в значительной степени изменяется химический состав плодов и овощей при их созревании. Даже после уборки урожая действие ферментов еще продолжается.

Активность ферментов особенно интенсивна в пределах 30-40°. При более низкой температуре она замедляется, а при более высокой - повышается. При температуре коагуляции белков при жизнедеятельных клетках, т. е. при температуре 65-70°, их действие вначале снижается и далее прекращается. Этот процесс прекращения действия ферментов носит название инактивизация. Это очень важный фактор, который следует учитывать при производстве консервов из плодов и овощей. Значительную роль в действии ферментов играет и активная кислотность продукта, т. е. рН среды.

Все виды ферментов, имеющих значение в консервном производстве, нет возможности перечислить; многие из них указаны в соответствующих главах. Здесь отметим наиболее значительные. Окислительно-восстановительные ферменты в ряде случаев способствуют перемещению водорода от одних органических соединений к другим, при этом если удаление водорода связано с воздействием кислорода воздуха, то такие ферменты называются оксидазами; они очень часто вызывают потемнение свежего чищеного сырья, например картофеля, свеклы, яблок, груш и т. п.

В растительных тканях имеются и другие ферменты, например пектаза, которая расщепляет пектин с образованием метилового спирта и некоторых органических кислот, что очень важно при осветлении плодовых соков, и ряд других ферментов, имеющих значение в переработке консервного сырья.