Страница:
При нагревании до высокой температуры сахар карамелизуется, и полученный таким образом продукт, имеет более горький вкус и худшую окраску. Это согласуется с тем доводом, что при обработке фруктов и овощей должны вывариваться длинные соединения. Другим непременным свойством сахара является действительность, что при обработке сырья и складирования продукции он участвует вместе с аминокислотами в так называемом неферментативном потемнении (Майллордовой реакции) из-за возникновения окрашенных в коричневый цвет продуктов и, соответственно, снижения качества продуктов. Интенсивность этого процесса повышается при нагревании, изменении температуры в области от 65 до 95 oC, с более низким уровнем кислотности и относительно сухой средой.
При высших концентрациях, достигаемых сгущением вещества или добавкой сахара, повышенное осмотическое давление сахарной среды делает продукты негодными для микробов, тем самым сахар оказывает консервирующее действие. Кроме того, он ограничивает проникновение кислорода к продуктам и тем самым замедляет окисление их составных частей, таких, как витамины, красители и ароматические вещества.
Что касается сахаридов, так называемых полисахаридов, то они содержатся в консервированных продуктах преимущественно в виде крахмала и волокон целлюлозы. Крахмал состоит из молекул глюкозы и в отличие от сахара в воде не растворяется. Очень часто встречается в овощах, между тем как во фруктах появляется, главным образом, в незрелой стадии, а при созревании переходит в сахар. Целлюлоза вместе с некоторыми другими веществами производит армирование вещества растительной ткани. Она содержится в консервированных продуктах наряду с другими растительными веществами и является основным волокнистым богатством растений. Целлюлоза играет выдающуюся роль в пищеварении, оказывает значительное содействие продвижению пищи по кишечному тракту.
Белки
Белки и их составные части - аминокислоты, главным источником которых являются животные продукты, такие как мясо, молоко, яйца, содержатся в консервированных продуктах в небольших количествах, около 1-3,5 %. Однако некоторые растения имеют высокое содержание этих веществ, например, зеленый горошек (6,3 %), брюссельская капуста (5,5 %) и чеснок (5,6 %). Все-таки нужно уделить белкам значительное внимание из-за их биологического значения.
Химически белки представляют собой сложные азотистые соединения, просто необходимые для строительства тканей и жизненных функций живых организмов. Аминокислоты можно разделить на заменимые, которые в организме человека могут сами синтезироваться, и незаменимые, которые надо принимать с пищей. Белки, содержащие все незаменимые аминокислоты, классифицируются как полноценные; неполноценными считаются те, у которых некоторые аминокислоты отсутствуют. Дневная потребность в белках для взрослого человека составляет 80-100 г.
Аминокислоты в воде растворяются, тогда как белки в воде дают коллоидные растворы. Нагревание свыше 70 oC приводит к разрушению белков (денатурации) и вызывает помутнение фруктовых соков. Биохимическое и технологическое значение белков в том, что они соединяются с ферментами, ускоряющими химические реакции как в живых растительных клетках, так и в убранном сырье. В консервированных полуфабрикатах и продуктах аминокислоты участвуют вместе с сахаром, как указано выше, в неферментативном потемнении.
Жиры
Жиры представляют собой нерастворимые в воде эфиры глицерина и жирных кислот. Мякоть фруктов и овощей содержит их от 0,5 до 1,5 %, больше жиров содержится в семенах, где накапливаются резервные вещества. Важным качеством жиров является их склонность к окислению, при котором происходит снижение качества продукта. Ввиду низкого содержания жиров в консервируемых продуктах, угроза этого процесса полностью исключается. Так, например, может окислиться масло в семенах помидоров при длительном воздействии нагрева, что приведет к ухудшению их вкусовых качеств. Также добавка масла в некоторые овощные консервы (сельдерей, паприка) может при длительном хранении вызвать горьковатый привкус продукта.
Пектиновые вещества
В растениях встречаются пектиновые вещества с одной стороны в форме нерастворимых пектоцеллюлоз и протопектина, которые заполняют межклеточное пространство растений, а с другой стороны как коллоидные растворы пектинов, содержащихся в клеточном соке. Пектоцеллюлозы бывают причиной твердости незрелых фруктов, а по мере созревания они под действием пектолитических ферментов переходят в протопектины вплоть до самих пектинов, что вызывает размягчение плодов. К такому же расщеплению приводит хранение сырья в кислой среде.
Пектины являются важными веществами в технологии консервирования, потому что при подходящих условиях, т.е. при наличии большого количества сахара и в кислой среде, способны образовать при нагревании прочные желе. Применяются также в естественном виде как сырье или добавка к подобным препаратам, производимым промышленностью. Однако стоит обратить внимание на то, что длинные цепи пектиновых молекул при длительном хранении фруктов могут разорваться и желеобразующие способности пектина снизятся. В произведенном желе пектин снижает проникновение кислорода к продуктам и тем самым сохраняет, подобно сахару в высокой концентрации, ценные вещества, неустойчивые к кислороду. Сырьем для производства пектина являются сушеные яблоки и корки с цитрусовых плодов.
Производимые промышленностью пектины несколько различаются, каждый из них имеет свое специфическое применение. Петоза, пектиновый препарат, предлагаемый на нашем рынке, пригодна для производства фруктовых мармеладов с высокой концентрацией сахара - около 60 %, потому что изделия с низким содержанием сахара при ее употреблении не дают хорошего желе.
В то же время проблема пектина стала предметом многочисленных исследований, как с точки зрения его функции в живых растениях, так и с точки зрения его физиологического значения. Так было, например, установлено, что пектины снижают уровень холестерина в крови, а также хорошо их применять при лечении атеросклероза. В печени они опять активно участвуют при обезвреживании вредных веществ (детоксикации). Пектиновые вещества в мелко нарезанных яблоках помогают также при желудочных расстройствах.
Органические кислоты
Органические кислоты встречаются, как правило, во фруктах (0,33 - 3,3 %), зато овощи содержат их большее количество, но как исключение (помидоры, ревень). Их присутствие определяется по типичному вкусу фруктов и облегчает пищеварение. Кислый вкус плодов поддается влиянию некоторых других сложных веществ: так, например, сахар подавляет кислый вкус, между тем как дубильные вещества оказывают обратное действие.
Из органических кислот во фруктах преобладают лимонная, а также яблочная, которые в разных фруктах присутствуют в разных количествах. В небольшом количестве фрукты содержат винную кислоту. Очень вредна щавелевая кислота, она связывает кальций до нерастворимых соединений и тем самым обедняет продукты, она является главной кислотой в ревене (целых 8 %), в меньшем количестве она содержится в шпинате (около 3 %), малине, чернике и т.д. Из других многочисленных кислот наиболее известна аскорбиновая кислота, которая известна как витамин C, и о ней будет рассказано в разделе о витаминах.
Присутствие кислот, уже содержащихся в сырье или добавленных при изготовлении некоторых консервных изделий, например, для стерилизации, очень значительно. По шкале кислотности различают продукты кислые, слабокислые и полностью некислые.
Дубильные вещества
Когда содержание этих веществ невелико, они помогают выражению вкуса фруктов. Если же их много, они придают плодам терпкий и вяжущий вкус (рябина, терн, незрелые фрукты). Проявляют себя как составные части ферментов, которые при взаимодействии с кислородом воздуха придают веществу фруктов коричневую окраску. К таким реакциям приходят, например, при обработке фруктов с белой мякотью, при очистке фруктов для выработки соков и прямо во фруктовых соках, где продукты окисления дубильных веществ, смешиваясь, дают темно-коричневую окраску. При взаимодействии с солями железа дубильные вещества придают продуктам неприятную, некрасивую окраску: отсюда следует, что необходимо избегать контакта фруктов с железными предметами.
Растительные пигменты
Пигменты, содержащиеся в растениях, представляют собой очень разнородные химические вещества. Кроме своей явной функции, т.е. придания фруктам и овощам разнообразной и привлекательной окраски, некоторые из них играют и важную биохимическую роль.
Так, зеленый растительный пигмент хлорофилл обуславливает своим присутствием уже ранее упомянутый фотосинтез. Во время тепловой обработки овощного сырья хлорофилл подвергается очень быстрым химическим изменениям и продукт приобретает оливковую окраску. Реакция ускоряется при повышении температуры и кислотности среды и происходит, например, при стерилизации и хранении огурцов, зеленого горошка, фасоли и т.п.
Желтую или оранжевую окраску придают растениям каротиноиды. Некоторые из них, например, B-каротин и другие превращаются в человеческом организме в провитамин А. Богаты содержанием B-каротина морковь, шпинат, абрикосы, светлая черешня, помидоры и другие растения. В некоторых овощных растениях желтые каротиноиды прикрыты хлорофиллом. При технологических вмешательствах каротиноиды бывают сравнительно устойчивы, несколько чувствительны бывают по отношению к окислению. В помидорах и шиповнике вместе каротиноидами содержится и химически подобный ликопин, который под воздействием меди и железа вызывает некрасивую коричневую окраску плодов.
Окраска красных и сине-фиолетовых плодов, таких ягод, как малина, черника, смородина, брусника, чернослив и других плодов, вызывается антоцианами. Окраска антоциана зависит от кислотности среды. Ярко-красная окраска в кислых веществах переходит в щелочных средах через фиолетовую к синей окраске. При тепловой обработке и при хранении фруктов некоторые из антоцианов очень легко подвергаются нежелательным изменениям и продукты приобретают сероватую окраску. Такие изменения бывают у чувствительных антоциановых ягод. Определенной защитой от быстрого разложения антоцианов в готовых продуктах является их хранение при низкой температуре. Разложение этого пигмента также ускоряет витамин С и двуокись серы. Высокая концентрация сахара, наоборот, замедляет разложение. При взаимодействии с оловом антоцианы дают некрасивую фиолетовую окраску, поэтому при стерилизации вышеупомянутых видов фруктов обязательно надо использовать лакированные крышки.
Ароматические вещества.
Характерный вкус и запах придает фруктам и овощам широкая палитра химически разнородных веществ, присутствующих в них в очень малых концентрациях. Среди ароматических веществ во фруктах чаще всего встречаются эфирномасляничные кислоты, альдегиды, спирты и терпеновые вещества. Большинство этих соединений имеют очень низкую точку кипения, что при выпаривании материала приводит к их испарению в первую очередь из водного содержания и фруктовая масса теряет ценные вкусовые качества. В промышленном технологическом процессе сегодня все больше расширяется консервирование ароматических веществ, которые на конечной стадии обработки возвращаются обратно в продукты.
Некоторые технологические способы рекомендуют выпаривать большую часть вещества, а оставшееся количество свежего вещества добавлять перед самым окончанием процесса. Этот способ можно с успехом применять и в домашних условиях, при приготовлении джема и мармелада.
Терпеновые вещества, содержащиеся в большом количестве в цитрусовых фруктах, очень чувствительны к нагреву, при этом они разлагаются на неприятно воспринимающиеся продукты. Большая добавка лимона, особенно с коркой, к некоторым видам компотов может, поэтому сделать горьким вкус и запах продукта.
Среди ароматических веществ овощей встречаются острые вещества в таких продуктах, как лук, чеснок, хрен, редька, горчица и т.п. Некоторые из этих соединений, в основном содержащих серу, принадлежат к так называемым фитоцидам, которые являются в сущности растительными антибиотиками, вредными для некоторых микробов.
Витамины
Витамины являются веществами различного химического строения, которые в незаметных концентрациях производят в живых организмах значительное действие. Являются для человека совершенно незаменимыми, и так как человеческий организм не может сам их синтезировать, он должен их принимать в продуктах - или в готовой форме или как провитамины. В доказательство этого приведена таблица 3, из которой видно, что фрукты и овощи являются их богатыми источниками (исключая витамин D). То обстоятельство, что большая часть веществ чувствительна к окислению, к воздействию высокой температуры и к выщелачиванию, обязывает нас вовремя и очень бережно обрабатывать продукты для консервирования.
Витамины подразделяются на растворимые в масляных растворах, к ним относятся витамины A, D, E и K и на растворимые в воде - витамины группы B и витамин С.
Витамин А (Ретинол)
Во фруктах и овощах большей частью содержится в форме провитамина каротина. Его известными источниками являются, например, шиповник, абрикосы, персики, бананы, черника, а также овощи: морковь, шпинат, горох, капуста, спаржа, перец и другие. При обработке сырья каротин в основном остается, только интенсивно окисляется.
Витамин А является чувствительным к процессу окисления, особенно в присутствии некоторых металлов (железа). Во фруктах и овощах он встречается редко, он содержится в некоторых животных продуктах, в таких как рыбий жир, масло, печень, желток, кровь, мясо некоторых рыб и т.д.
Оптимальная дневная норма витамина А для человека - 5000 международных единиц или двукратная норма каротина. Витамин А проявляется в животных клетках воздействием на рост. Его недостаток проявляется в нарушении роста и в куриной слепоте. При длительном недостатке его в пище происходит высыхание и воспаление, конъюнктивиты и роговицы.
Витамин D (Кальциферол)
Из продуктов для консервирования очень немногие содержат этот витамин, например, грибы, сельдерей, шпинат, капуста и некоторые другие. Его главным источником является рыбий жир, из обычных продуктов это такие, как масло и молоко.
Провитамин D, из которых получается собственно витамин под воздействием облучения, содержится в большом количестве в дрожжах, далее в желтке утиных яиц, мозге, коже и т.д. В отношении нагревания и в отношении окисления витамин D и его провитамины очень устойчивы.
Дневная потребность в витамине D для взрослого человека составляет около 800 МЕ. При его недостатке происходит нарушение метаболизма (обмена веществ) минеральные веществ, в основном кальция и фосфора, от чего кости размягчаются, изгибаются, и возникает болезнь, называемая рахит. Недостаток витамина D в продуктах легко скомпенсировать облучением кожи солнечными лучами или кварцевой лампой. Избыточное потребление витамина D приводит к гипервитаминозу, вследствие этого кальций переходит к другим тканям и одновременно поражается система пищеварения, наступает похудение, невралгия и т.п.
Витамин E (Токоферол)
Витамин E в природе широко распространен главным образом в злаках, арахисе, овощах, масле, молоке, яйцах и т.п. Он термоустойчив (выдерживает длительный нагрев) и не поддается окислению. Принадлежит к хорошо известным антиоксидантам, которые предохраняют от окисления целый ряд важных веществ, таких как каротины, ненасыщенные жирные кислоты и т.п. Дневная потребность взрослого человека составляет около 20 мг. Авитаминоза у людей обнаружено не было, у животных он проявляется в нарушениях в системе размножения.
Витамин K
Встречается очень часто в царстве растений наравне с хлорофиллом, главным образом в шпинате, капусте, помидорах, шиповнике, землянике, в животных продуктах, таких как печень, селезенка, желток, свиное сало и т.п. Является чувствительным к высокому нагреву. Разрушается под влиянием света, кислорода и щелочей. Витамин K синтезируется в достаточном количестве кишечной микрофлорой, так что человеческий организм не зависит от его наличия в продуктах. Дневная потребность взрослого человека около 0,1 мг витамина К. В организме активно влияет на свертываемость крови и его авитаминоз проявляется в подкожных кровотечениях.
Витамин B
Группа растворимых в воде витаминов B содержит в себе согласно некоторым авторам 12, а, по мнению других есть еще больше этих важных веществ, из них каждый оказывает определенное действие в обмене веществ. Их недостаток является причиной разнообразных важных расстройств в человеческом организме. В следующих разделах мы расскажем о значении некоторых из них.
Витамин B1 (Тиамин)
Главным источником тиамина являются дрожжи, злаки, бобовые растения, орехи, желток, мясо, из овощей наиболее богатые брюссельская капуста и горох. Отсутствует или в очень малом количестве в белом хлебе без дрожжей, лущеном рисе, макаронных изделиях, сахаре, крахмале, молоке, жирах и т.д. В кислой среде витамин В1 выдерживает нагрев до 120 oC, зато в нейтральной и щелочной среде быстро разрушается. Поэтому приготовление бобовых принципиально требует нескорой добавки пищевой соды. При консервировании фруктов и овощей происходит его потеря в размере 10-25 %, значительно лучше сохраняется при сушке фруктов на солнце. Важным свойством тиамина является его защитное действие в отношении витамина С.
Дневное потребление витамина В1 составляет 2 мг. Витамин В1 участвует в ряде важных реакций обмена веществ, главным образом в обмене сахаридов и в последней фазе обмена жиров и аминокислот. Авитаминоз приводит к тяжелому заболеванию бери-бери, оно встречается, главным образом, у населения Дальнего Востока, питающегося преимущественно лущенным рисом. Характеризуется рядом поражений нервной системы в соединении с атрофией мышечных тканей, нарушением сердечной активности.
Витамин В2 (рибофлавин)
Некоторые из продуктов для консервирования известны как источники рибофлавина, главным образом шпинат, капуста, горох, фасоль, груша и т.д. В большом количестве, однако, содержится в дрожжах, требухе, сырах и т.д. В отношении вредных влияний, главным образом нагрева, витамин В2 менее чувствительный, чем тиамин, но очень быстро разрушается под воздействием света. Это один из доводов за то, чтобы консервированные продукты хранились в темном месте.
Дневная потребность взрослого человека составляет 1,8 мг рибофлавина. Авитаминоз проявляется в воспалительных изменениях слизистых оболочек и кожи и может привести к нервным расстройствам.
Витамин В6 (Пиридоксин)
Витамин В6 широко распространен в продуктах. Его больше всего содержится в дрожжах, мясе, печени, овощной зелени, хлебе и т.д. Он устойчив к влиянию кислорода, все разрушающих ультрафиолетовых лучей. Его дневное потребление составляет 2 мг. Витамин В6 поддерживает нормальное функционирование кожи и рост волос, он нужен для нормальной работы скелетной мускулатуры, центральной нервной системы и обновления красных кровяных телец.
Витамин PP (Ниацин)
Ниацин обнаружен как в растениях (шпинате, зеленом горошке, финиках, арахисе, зерновых и т.д.), так и в животных продуктах (печень, почки, мясо), затем в дрожжах и т.д. Имеет значительную устойчивость к высоким температурам, как в кислой, так и в щелочной среде, а также имеет значительную устойчивость к окислению.
Дневная потребность в витамине PP для человека оценивается в 10-20 мг. Авитаминоз приводит к развитию пеллагры, выражающейся в нервных и кожных заболеваниях.
Витамин C (L-аскорбиновая кислота)
Очень важным качеством фруктов и овощей является то, что даже при коротком времени их изъятия из рациона часто обнаруживается недостаток витамина C. Значительное количество витамина C находится в шиповнике, перце, укропе, зелени петрушки, черной смородине, цитрусовых фруктах, ягодах и т.д. Всякий может припомнить, что витамин C очень чувствителен к воздействию высокой температуры и влиянию кислорода. Его окисление ускоряется прямо или косвенно различными ферментами, присутствующими в тканях растений и присутствием некоторых металлов, главным образом железа и меди.
Первые продукты окисления L-аскорбиновой кислоты являются участниками уже ранее упомянутого неферментативного окрашивания, затем продукты этого окисления легко полимеризуются (взаимно соединяются) с образованием равномерно окрашенных продуктов. Дальнейшая связь сырья с водой легко приводит к их выщелачиванию. Витамин С также быстро убывает при хранении фруктов и овощей, особенно при высоких температурах. При значительно низких температурах (-18 oC и ниже) витамин С значительно лучше сохраняется, но уничтожается при медленном размораживании. Сахар в высоких концентрациях (в джемах и мармеладах) помогает его сохранению в объеме до 80-95 %.
Из-за упомянутых причин вытекает необходимость проводить обработку материалов очень бережно. Принципиально консервирование свежего сырья следует проводить быстро и такими методами, чтобы избежать долгого контакта сырья с воздухом, не использовать железную или медную посуду. При выборе теплового режима отдать предпочтение краткому воздействию высоких температур перед длительным прогревом на низкой температуре. Стабильность L-аскорбиновой кислоты является указателем бережливости в обращении с консервированными продуктами в процессе их обработки.
Витамин C является известнейшим веществом из потребляемых живыми организмами. Его дневное потребление оценивается в 100-170 мг. Авитаминоз проявляется в болезни, называемой скорбут (цинга). При дальнейшем недостатке витамина C в пище начинается кровоточивость, утомление, склонность к инфекционным болезням и т.п.
Ферменты
Ферменты - это такие вещества, которые катализируют (т.е. специфически ускоряют) биохимические реакции как в живых организмах, так и в мертвых, например, в собранном урожае. Ферменты складываются из белковых частей (так называемые апоферменты) и функциональных групп (так называемые коферменты). Для оптимального функционирования одних ферментов требуется достаточное содержание воды, для других ферментов обязательная реакционная среда - кислая, нейтральная, щелочная - и соответствующий нагрев. Большинство ферментативных реакций идут при температуре около 45 oC. Все ферменты имеют высшую температуру - обычно выше 60 oC - при которой денатурируют белки. При температурах ниже точки замерзания ингибируют (снижают активность).
Из большого количества ферментов нас будут интересовать только те, которые находятся в сырье для консервирования. К ним принадлежат, прежде всего, ферменты класса оксиредуктаз (L-аскорбиназа, пероксидаза, фенолоксидаза и другие), которые во фруктах и овощах катализируют (ускоряют) окислительно-востановительные реакции. В сырье, собранном для консервирования, дыхательные процессы не прекращаются, а находятся в равновесии, что не дает происходить явным изменениям вещества. Но любое механическое мероприятие, например, резание, чистка, измельчение, помол материала приводят к дезорганизации ферментативной системы, разрушению витамина С и других веществ и вследствие окисления некоторых органических материалов приводят к окрашиванию в коричневый цвет. В некоторых случаях можно предотвратить такие изменения сырья при домашнем консервировании. Так, например, при обработке фруктов с белой мякотью на компот можно замочить готовые плоды в слабом растворе лимонной кислоты, таким вмешательством можно ограничить доступ кислорода к продуктам и тем самым снизить скорость ферментативных реакций. Добавка лимонного сока к тому приводит к предохранению от быстрого окисления витамина С, что могло бы привести к коричневой окраске продуктов. В измельченных фруктах, предназначенных для приготовления мармелада, инактивация (снижение активности) ферментов достигается *своевременным и быстрым нагревом. Окрашивание некоторых видов нарезанных овощей (сельдерея, петрушки), предназначенных для дальнейшей стерилизации или сушки снижается быстрым обвариванием в кипящей воде.
Другая интересная для нас группа ферментов - это пектолитические ферменты, которые постепенно отнимают пектиновые вещества от пектоцеллюлоз и через протопектины переходят собственно в пектин с сокращенной молекулярной цепью. Пектолитические ферменты могут быть опасными, например, при несвоевременной стерилизации сырья, залитого горячей водой. Примерная температура обработки изделий составляет 35-40 oC, что близко к оптимальной для деятельности ферментов. Вследствие этого может произойти быстрое разложение пектиновых веществ, что приведет к нежелательному размягчению фруктов в компоте или стерилизованных овощей. Другие последствия может иметь продление обработки размолотых фруктов, предназначенных для приготовления мармелада. Пектиновые вещества при этом распадаются на пектины с короткой молекулой, которые имеют меньшую желеобразующую способность, что, кроме побурения продуктов, приводит еще к тому, что не будет происходить желеобразование.
При высших концентрациях, достигаемых сгущением вещества или добавкой сахара, повышенное осмотическое давление сахарной среды делает продукты негодными для микробов, тем самым сахар оказывает консервирующее действие. Кроме того, он ограничивает проникновение кислорода к продуктам и тем самым замедляет окисление их составных частей, таких, как витамины, красители и ароматические вещества.
Что касается сахаридов, так называемых полисахаридов, то они содержатся в консервированных продуктах преимущественно в виде крахмала и волокон целлюлозы. Крахмал состоит из молекул глюкозы и в отличие от сахара в воде не растворяется. Очень часто встречается в овощах, между тем как во фруктах появляется, главным образом, в незрелой стадии, а при созревании переходит в сахар. Целлюлоза вместе с некоторыми другими веществами производит армирование вещества растительной ткани. Она содержится в консервированных продуктах наряду с другими растительными веществами и является основным волокнистым богатством растений. Целлюлоза играет выдающуюся роль в пищеварении, оказывает значительное содействие продвижению пищи по кишечному тракту.
Белки
Белки и их составные части - аминокислоты, главным источником которых являются животные продукты, такие как мясо, молоко, яйца, содержатся в консервированных продуктах в небольших количествах, около 1-3,5 %. Однако некоторые растения имеют высокое содержание этих веществ, например, зеленый горошек (6,3 %), брюссельская капуста (5,5 %) и чеснок (5,6 %). Все-таки нужно уделить белкам значительное внимание из-за их биологического значения.
Химически белки представляют собой сложные азотистые соединения, просто необходимые для строительства тканей и жизненных функций живых организмов. Аминокислоты можно разделить на заменимые, которые в организме человека могут сами синтезироваться, и незаменимые, которые надо принимать с пищей. Белки, содержащие все незаменимые аминокислоты, классифицируются как полноценные; неполноценными считаются те, у которых некоторые аминокислоты отсутствуют. Дневная потребность в белках для взрослого человека составляет 80-100 г.
Аминокислоты в воде растворяются, тогда как белки в воде дают коллоидные растворы. Нагревание свыше 70 oC приводит к разрушению белков (денатурации) и вызывает помутнение фруктовых соков. Биохимическое и технологическое значение белков в том, что они соединяются с ферментами, ускоряющими химические реакции как в живых растительных клетках, так и в убранном сырье. В консервированных полуфабрикатах и продуктах аминокислоты участвуют вместе с сахаром, как указано выше, в неферментативном потемнении.
Жиры
Жиры представляют собой нерастворимые в воде эфиры глицерина и жирных кислот. Мякоть фруктов и овощей содержит их от 0,5 до 1,5 %, больше жиров содержится в семенах, где накапливаются резервные вещества. Важным качеством жиров является их склонность к окислению, при котором происходит снижение качества продукта. Ввиду низкого содержания жиров в консервируемых продуктах, угроза этого процесса полностью исключается. Так, например, может окислиться масло в семенах помидоров при длительном воздействии нагрева, что приведет к ухудшению их вкусовых качеств. Также добавка масла в некоторые овощные консервы (сельдерей, паприка) может при длительном хранении вызвать горьковатый привкус продукта.
Пектиновые вещества
В растениях встречаются пектиновые вещества с одной стороны в форме нерастворимых пектоцеллюлоз и протопектина, которые заполняют межклеточное пространство растений, а с другой стороны как коллоидные растворы пектинов, содержащихся в клеточном соке. Пектоцеллюлозы бывают причиной твердости незрелых фруктов, а по мере созревания они под действием пектолитических ферментов переходят в протопектины вплоть до самих пектинов, что вызывает размягчение плодов. К такому же расщеплению приводит хранение сырья в кислой среде.
Пектины являются важными веществами в технологии консервирования, потому что при подходящих условиях, т.е. при наличии большого количества сахара и в кислой среде, способны образовать при нагревании прочные желе. Применяются также в естественном виде как сырье или добавка к подобным препаратам, производимым промышленностью. Однако стоит обратить внимание на то, что длинные цепи пектиновых молекул при длительном хранении фруктов могут разорваться и желеобразующие способности пектина снизятся. В произведенном желе пектин снижает проникновение кислорода к продуктам и тем самым сохраняет, подобно сахару в высокой концентрации, ценные вещества, неустойчивые к кислороду. Сырьем для производства пектина являются сушеные яблоки и корки с цитрусовых плодов.
Производимые промышленностью пектины несколько различаются, каждый из них имеет свое специфическое применение. Петоза, пектиновый препарат, предлагаемый на нашем рынке, пригодна для производства фруктовых мармеладов с высокой концентрацией сахара - около 60 %, потому что изделия с низким содержанием сахара при ее употреблении не дают хорошего желе.
В то же время проблема пектина стала предметом многочисленных исследований, как с точки зрения его функции в живых растениях, так и с точки зрения его физиологического значения. Так было, например, установлено, что пектины снижают уровень холестерина в крови, а также хорошо их применять при лечении атеросклероза. В печени они опять активно участвуют при обезвреживании вредных веществ (детоксикации). Пектиновые вещества в мелко нарезанных яблоках помогают также при желудочных расстройствах.
Органические кислоты
Органические кислоты встречаются, как правило, во фруктах (0,33 - 3,3 %), зато овощи содержат их большее количество, но как исключение (помидоры, ревень). Их присутствие определяется по типичному вкусу фруктов и облегчает пищеварение. Кислый вкус плодов поддается влиянию некоторых других сложных веществ: так, например, сахар подавляет кислый вкус, между тем как дубильные вещества оказывают обратное действие.
Из органических кислот во фруктах преобладают лимонная, а также яблочная, которые в разных фруктах присутствуют в разных количествах. В небольшом количестве фрукты содержат винную кислоту. Очень вредна щавелевая кислота, она связывает кальций до нерастворимых соединений и тем самым обедняет продукты, она является главной кислотой в ревене (целых 8 %), в меньшем количестве она содержится в шпинате (около 3 %), малине, чернике и т.д. Из других многочисленных кислот наиболее известна аскорбиновая кислота, которая известна как витамин C, и о ней будет рассказано в разделе о витаминах.
Присутствие кислот, уже содержащихся в сырье или добавленных при изготовлении некоторых консервных изделий, например, для стерилизации, очень значительно. По шкале кислотности различают продукты кислые, слабокислые и полностью некислые.
Дубильные вещества
Когда содержание этих веществ невелико, они помогают выражению вкуса фруктов. Если же их много, они придают плодам терпкий и вяжущий вкус (рябина, терн, незрелые фрукты). Проявляют себя как составные части ферментов, которые при взаимодействии с кислородом воздуха придают веществу фруктов коричневую окраску. К таким реакциям приходят, например, при обработке фруктов с белой мякотью, при очистке фруктов для выработки соков и прямо во фруктовых соках, где продукты окисления дубильных веществ, смешиваясь, дают темно-коричневую окраску. При взаимодействии с солями железа дубильные вещества придают продуктам неприятную, некрасивую окраску: отсюда следует, что необходимо избегать контакта фруктов с железными предметами.
Растительные пигменты
Пигменты, содержащиеся в растениях, представляют собой очень разнородные химические вещества. Кроме своей явной функции, т.е. придания фруктам и овощам разнообразной и привлекательной окраски, некоторые из них играют и важную биохимическую роль.
Так, зеленый растительный пигмент хлорофилл обуславливает своим присутствием уже ранее упомянутый фотосинтез. Во время тепловой обработки овощного сырья хлорофилл подвергается очень быстрым химическим изменениям и продукт приобретает оливковую окраску. Реакция ускоряется при повышении температуры и кислотности среды и происходит, например, при стерилизации и хранении огурцов, зеленого горошка, фасоли и т.п.
Желтую или оранжевую окраску придают растениям каротиноиды. Некоторые из них, например, B-каротин и другие превращаются в человеческом организме в провитамин А. Богаты содержанием B-каротина морковь, шпинат, абрикосы, светлая черешня, помидоры и другие растения. В некоторых овощных растениях желтые каротиноиды прикрыты хлорофиллом. При технологических вмешательствах каротиноиды бывают сравнительно устойчивы, несколько чувствительны бывают по отношению к окислению. В помидорах и шиповнике вместе каротиноидами содержится и химически подобный ликопин, который под воздействием меди и железа вызывает некрасивую коричневую окраску плодов.
Окраска красных и сине-фиолетовых плодов, таких ягод, как малина, черника, смородина, брусника, чернослив и других плодов, вызывается антоцианами. Окраска антоциана зависит от кислотности среды. Ярко-красная окраска в кислых веществах переходит в щелочных средах через фиолетовую к синей окраске. При тепловой обработке и при хранении фруктов некоторые из антоцианов очень легко подвергаются нежелательным изменениям и продукты приобретают сероватую окраску. Такие изменения бывают у чувствительных антоциановых ягод. Определенной защитой от быстрого разложения антоцианов в готовых продуктах является их хранение при низкой температуре. Разложение этого пигмента также ускоряет витамин С и двуокись серы. Высокая концентрация сахара, наоборот, замедляет разложение. При взаимодействии с оловом антоцианы дают некрасивую фиолетовую окраску, поэтому при стерилизации вышеупомянутых видов фруктов обязательно надо использовать лакированные крышки.
Ароматические вещества.
Характерный вкус и запах придает фруктам и овощам широкая палитра химически разнородных веществ, присутствующих в них в очень малых концентрациях. Среди ароматических веществ во фруктах чаще всего встречаются эфирномасляничные кислоты, альдегиды, спирты и терпеновые вещества. Большинство этих соединений имеют очень низкую точку кипения, что при выпаривании материала приводит к их испарению в первую очередь из водного содержания и фруктовая масса теряет ценные вкусовые качества. В промышленном технологическом процессе сегодня все больше расширяется консервирование ароматических веществ, которые на конечной стадии обработки возвращаются обратно в продукты.
Некоторые технологические способы рекомендуют выпаривать большую часть вещества, а оставшееся количество свежего вещества добавлять перед самым окончанием процесса. Этот способ можно с успехом применять и в домашних условиях, при приготовлении джема и мармелада.
Терпеновые вещества, содержащиеся в большом количестве в цитрусовых фруктах, очень чувствительны к нагреву, при этом они разлагаются на неприятно воспринимающиеся продукты. Большая добавка лимона, особенно с коркой, к некоторым видам компотов может, поэтому сделать горьким вкус и запах продукта.
Среди ароматических веществ овощей встречаются острые вещества в таких продуктах, как лук, чеснок, хрен, редька, горчица и т.п. Некоторые из этих соединений, в основном содержащих серу, принадлежат к так называемым фитоцидам, которые являются в сущности растительными антибиотиками, вредными для некоторых микробов.
Витамины
Витамины являются веществами различного химического строения, которые в незаметных концентрациях производят в живых организмах значительное действие. Являются для человека совершенно незаменимыми, и так как человеческий организм не может сам их синтезировать, он должен их принимать в продуктах - или в готовой форме или как провитамины. В доказательство этого приведена таблица 3, из которой видно, что фрукты и овощи являются их богатыми источниками (исключая витамин D). То обстоятельство, что большая часть веществ чувствительна к окислению, к воздействию высокой температуры и к выщелачиванию, обязывает нас вовремя и очень бережно обрабатывать продукты для консервирования.
Витамины подразделяются на растворимые в масляных растворах, к ним относятся витамины A, D, E и K и на растворимые в воде - витамины группы B и витамин С.
Витамин А (Ретинол)
Во фруктах и овощах большей частью содержится в форме провитамина каротина. Его известными источниками являются, например, шиповник, абрикосы, персики, бананы, черника, а также овощи: морковь, шпинат, горох, капуста, спаржа, перец и другие. При обработке сырья каротин в основном остается, только интенсивно окисляется.
Витамин А является чувствительным к процессу окисления, особенно в присутствии некоторых металлов (железа). Во фруктах и овощах он встречается редко, он содержится в некоторых животных продуктах, в таких как рыбий жир, масло, печень, желток, кровь, мясо некоторых рыб и т.д.
Оптимальная дневная норма витамина А для человека - 5000 международных единиц или двукратная норма каротина. Витамин А проявляется в животных клетках воздействием на рост. Его недостаток проявляется в нарушении роста и в куриной слепоте. При длительном недостатке его в пище происходит высыхание и воспаление, конъюнктивиты и роговицы.
Витамин D (Кальциферол)
Из продуктов для консервирования очень немногие содержат этот витамин, например, грибы, сельдерей, шпинат, капуста и некоторые другие. Его главным источником является рыбий жир, из обычных продуктов это такие, как масло и молоко.
Провитамин D, из которых получается собственно витамин под воздействием облучения, содержится в большом количестве в дрожжах, далее в желтке утиных яиц, мозге, коже и т.д. В отношении нагревания и в отношении окисления витамин D и его провитамины очень устойчивы.
Дневная потребность в витамине D для взрослого человека составляет около 800 МЕ. При его недостатке происходит нарушение метаболизма (обмена веществ) минеральные веществ, в основном кальция и фосфора, от чего кости размягчаются, изгибаются, и возникает болезнь, называемая рахит. Недостаток витамина D в продуктах легко скомпенсировать облучением кожи солнечными лучами или кварцевой лампой. Избыточное потребление витамина D приводит к гипервитаминозу, вследствие этого кальций переходит к другим тканям и одновременно поражается система пищеварения, наступает похудение, невралгия и т.п.
Витамин E (Токоферол)
Витамин E в природе широко распространен главным образом в злаках, арахисе, овощах, масле, молоке, яйцах и т.п. Он термоустойчив (выдерживает длительный нагрев) и не поддается окислению. Принадлежит к хорошо известным антиоксидантам, которые предохраняют от окисления целый ряд важных веществ, таких как каротины, ненасыщенные жирные кислоты и т.п. Дневная потребность взрослого человека составляет около 20 мг. Авитаминоза у людей обнаружено не было, у животных он проявляется в нарушениях в системе размножения.
Витамин K
Встречается очень часто в царстве растений наравне с хлорофиллом, главным образом в шпинате, капусте, помидорах, шиповнике, землянике, в животных продуктах, таких как печень, селезенка, желток, свиное сало и т.п. Является чувствительным к высокому нагреву. Разрушается под влиянием света, кислорода и щелочей. Витамин K синтезируется в достаточном количестве кишечной микрофлорой, так что человеческий организм не зависит от его наличия в продуктах. Дневная потребность взрослого человека около 0,1 мг витамина К. В организме активно влияет на свертываемость крови и его авитаминоз проявляется в подкожных кровотечениях.
Витамин B
Группа растворимых в воде витаминов B содержит в себе согласно некоторым авторам 12, а, по мнению других есть еще больше этих важных веществ, из них каждый оказывает определенное действие в обмене веществ. Их недостаток является причиной разнообразных важных расстройств в человеческом организме. В следующих разделах мы расскажем о значении некоторых из них.
Витамин B1 (Тиамин)
Главным источником тиамина являются дрожжи, злаки, бобовые растения, орехи, желток, мясо, из овощей наиболее богатые брюссельская капуста и горох. Отсутствует или в очень малом количестве в белом хлебе без дрожжей, лущеном рисе, макаронных изделиях, сахаре, крахмале, молоке, жирах и т.д. В кислой среде витамин В1 выдерживает нагрев до 120 oC, зато в нейтральной и щелочной среде быстро разрушается. Поэтому приготовление бобовых принципиально требует нескорой добавки пищевой соды. При консервировании фруктов и овощей происходит его потеря в размере 10-25 %, значительно лучше сохраняется при сушке фруктов на солнце. Важным свойством тиамина является его защитное действие в отношении витамина С.
Дневное потребление витамина В1 составляет 2 мг. Витамин В1 участвует в ряде важных реакций обмена веществ, главным образом в обмене сахаридов и в последней фазе обмена жиров и аминокислот. Авитаминоз приводит к тяжелому заболеванию бери-бери, оно встречается, главным образом, у населения Дальнего Востока, питающегося преимущественно лущенным рисом. Характеризуется рядом поражений нервной системы в соединении с атрофией мышечных тканей, нарушением сердечной активности.
Витамин В2 (рибофлавин)
Некоторые из продуктов для консервирования известны как источники рибофлавина, главным образом шпинат, капуста, горох, фасоль, груша и т.д. В большом количестве, однако, содержится в дрожжах, требухе, сырах и т.д. В отношении вредных влияний, главным образом нагрева, витамин В2 менее чувствительный, чем тиамин, но очень быстро разрушается под воздействием света. Это один из доводов за то, чтобы консервированные продукты хранились в темном месте.
Дневная потребность взрослого человека составляет 1,8 мг рибофлавина. Авитаминоз проявляется в воспалительных изменениях слизистых оболочек и кожи и может привести к нервным расстройствам.
Витамин В6 (Пиридоксин)
Витамин В6 широко распространен в продуктах. Его больше всего содержится в дрожжах, мясе, печени, овощной зелени, хлебе и т.д. Он устойчив к влиянию кислорода, все разрушающих ультрафиолетовых лучей. Его дневное потребление составляет 2 мг. Витамин В6 поддерживает нормальное функционирование кожи и рост волос, он нужен для нормальной работы скелетной мускулатуры, центральной нервной системы и обновления красных кровяных телец.
Витамин PP (Ниацин)
Ниацин обнаружен как в растениях (шпинате, зеленом горошке, финиках, арахисе, зерновых и т.д.), так и в животных продуктах (печень, почки, мясо), затем в дрожжах и т.д. Имеет значительную устойчивость к высоким температурам, как в кислой, так и в щелочной среде, а также имеет значительную устойчивость к окислению.
Дневная потребность в витамине PP для человека оценивается в 10-20 мг. Авитаминоз приводит к развитию пеллагры, выражающейся в нервных и кожных заболеваниях.
Витамин C (L-аскорбиновая кислота)
Очень важным качеством фруктов и овощей является то, что даже при коротком времени их изъятия из рациона часто обнаруживается недостаток витамина C. Значительное количество витамина C находится в шиповнике, перце, укропе, зелени петрушки, черной смородине, цитрусовых фруктах, ягодах и т.д. Всякий может припомнить, что витамин C очень чувствителен к воздействию высокой температуры и влиянию кислорода. Его окисление ускоряется прямо или косвенно различными ферментами, присутствующими в тканях растений и присутствием некоторых металлов, главным образом железа и меди.
Первые продукты окисления L-аскорбиновой кислоты являются участниками уже ранее упомянутого неферментативного окрашивания, затем продукты этого окисления легко полимеризуются (взаимно соединяются) с образованием равномерно окрашенных продуктов. Дальнейшая связь сырья с водой легко приводит к их выщелачиванию. Витамин С также быстро убывает при хранении фруктов и овощей, особенно при высоких температурах. При значительно низких температурах (-18 oC и ниже) витамин С значительно лучше сохраняется, но уничтожается при медленном размораживании. Сахар в высоких концентрациях (в джемах и мармеладах) помогает его сохранению в объеме до 80-95 %.
Из-за упомянутых причин вытекает необходимость проводить обработку материалов очень бережно. Принципиально консервирование свежего сырья следует проводить быстро и такими методами, чтобы избежать долгого контакта сырья с воздухом, не использовать железную или медную посуду. При выборе теплового режима отдать предпочтение краткому воздействию высоких температур перед длительным прогревом на низкой температуре. Стабильность L-аскорбиновой кислоты является указателем бережливости в обращении с консервированными продуктами в процессе их обработки.
Витамин C является известнейшим веществом из потребляемых живыми организмами. Его дневное потребление оценивается в 100-170 мг. Авитаминоз проявляется в болезни, называемой скорбут (цинга). При дальнейшем недостатке витамина C в пище начинается кровоточивость, утомление, склонность к инфекционным болезням и т.п.
Ферменты
Ферменты - это такие вещества, которые катализируют (т.е. специфически ускоряют) биохимические реакции как в живых организмах, так и в мертвых, например, в собранном урожае. Ферменты складываются из белковых частей (так называемые апоферменты) и функциональных групп (так называемые коферменты). Для оптимального функционирования одних ферментов требуется достаточное содержание воды, для других ферментов обязательная реакционная среда - кислая, нейтральная, щелочная - и соответствующий нагрев. Большинство ферментативных реакций идут при температуре около 45 oC. Все ферменты имеют высшую температуру - обычно выше 60 oC - при которой денатурируют белки. При температурах ниже точки замерзания ингибируют (снижают активность).
Из большого количества ферментов нас будут интересовать только те, которые находятся в сырье для консервирования. К ним принадлежат, прежде всего, ферменты класса оксиредуктаз (L-аскорбиназа, пероксидаза, фенолоксидаза и другие), которые во фруктах и овощах катализируют (ускоряют) окислительно-востановительные реакции. В сырье, собранном для консервирования, дыхательные процессы не прекращаются, а находятся в равновесии, что не дает происходить явным изменениям вещества. Но любое механическое мероприятие, например, резание, чистка, измельчение, помол материала приводят к дезорганизации ферментативной системы, разрушению витамина С и других веществ и вследствие окисления некоторых органических материалов приводят к окрашиванию в коричневый цвет. В некоторых случаях можно предотвратить такие изменения сырья при домашнем консервировании. Так, например, при обработке фруктов с белой мякотью на компот можно замочить готовые плоды в слабом растворе лимонной кислоты, таким вмешательством можно ограничить доступ кислорода к продуктам и тем самым снизить скорость ферментативных реакций. Добавка лимонного сока к тому приводит к предохранению от быстрого окисления витамина С, что могло бы привести к коричневой окраске продуктов. В измельченных фруктах, предназначенных для приготовления мармелада, инактивация (снижение активности) ферментов достигается *своевременным и быстрым нагревом. Окрашивание некоторых видов нарезанных овощей (сельдерея, петрушки), предназначенных для дальнейшей стерилизации или сушки снижается быстрым обвариванием в кипящей воде.
Другая интересная для нас группа ферментов - это пектолитические ферменты, которые постепенно отнимают пектиновые вещества от пектоцеллюлоз и через протопектины переходят собственно в пектин с сокращенной молекулярной цепью. Пектолитические ферменты могут быть опасными, например, при несвоевременной стерилизации сырья, залитого горячей водой. Примерная температура обработки изделий составляет 35-40 oC, что близко к оптимальной для деятельности ферментов. Вследствие этого может произойти быстрое разложение пектиновых веществ, что приведет к нежелательному размягчению фруктов в компоте или стерилизованных овощей. Другие последствия может иметь продление обработки размолотых фруктов, предназначенных для приготовления мармелада. Пектиновые вещества при этом распадаются на пектины с короткой молекулой, которые имеют меньшую желеобразующую способность, что, кроме побурения продуктов, приводит еще к тому, что не будет происходить желеобразование.