ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Біохімічна природа фізіологічних функцій плодів і овочів

Основні речовини плодів і овочів та їх зміни під час достигання і зберігання.

· вода

· вуглеводи

· органічні кислоти

· вітаміни

· білки, нуклеїнові кислоти

· фенольні сполуки, ліпіди, пігментні та мінеральні речовини.

Біохімічна природа фізіологічних функцій плодів та овочів.

· Дихальний газообмін

· Біохімія стійкості плодів і овочів до фітопатогенних мікроорганізмів.

Біохімія росту і достигання.

Біохімія спокою картоплі і овочів. Методи зберігання.

Основні речовини плодів і овочів та їх зміни під час достигання і зберігання

У середньому плоди і овочі містять 90% води, 9,5% різних органічних сполук і 0.5% мінеральних речовин. Хімічний склад помітно змінюється залежно від умов вирощування і зберігання плодів і овочів.

Вода

75-95%. Тому плоди і овочі – хороше середовище для розведення фітопатогенних мікроорганізмів.

Також з цим пов’язана висока активність біохімічних процесів, які активно продовжуються в плодах і після відділення їх від рослин.

Більша частина води в овочах і плодах знаходиться у вільній формі і лише незначна її кількість міцно зв’язана клітинними колоїдами (»5%). З цієї причини легко висушити плоди до 10-12% вологості. Далі – складно. Те ж саме спостерігається при заморожуванні. Плоди, що ростуть, безперервно випаровують воду, захищаючи себе від перегріву, але під час зберігання це досягається не шляхом випаровування, а тепловим випромінюванням.

Для захисту плодів і овочів від в’ялості в сховищах підтримують високу відносну вологість (85-95%). В той же час небажане зволоження поверхні овочів. Ефективний засіб при цьому – активна вентиляція.

Сухих речовин 25-5%. Більша частина їх - ВВ (виключення маслини). Навіть у багатьох видів плодів і овочів виявлено певне співвідношення між сухими речовинами і ВВ (крохмаль в картоплі, цукри в томатах).

В картоплі це приблизно 5.75 (різниця між сухими речовинами і крохмалем). На основі цього розроблений простий метод визначення крохмалю в бульбах по масовій частці. Це має велике значення в промисловості, де підвищення рівня сухих речовин на 1% у томатах дає більше готової продукції (пюре, пасти) на 15%.

Дослідженнями встановлено, що обробка рослин під час цвітіння розчином 2,2-дихлорфеноксиоцтовою кислотою збільшує кількість сухих речовин приблизно на один відсоток (при цьому 60% плодів одержують без насіння або з малою його кількістю, тобто пластичні речовини не затрачуються на утворення насіння.)

Вуглеводи

Окремі види плодів і овочів дуже відрізняються по їх складу. В окремих тканинах плодів теж склад різний. Наприклад в шкірці плодів більшість ВВ – клітковина і пектинові речовини (протопектин – це сполука метокси-полігалактуронової кислоти, галактану і арабану).

Таблиця. Середній вміст вуглеводів в різних плодах і овочах

(в % на сировину)

З вмістом і перетворенням ВВ пов’язані найважливіші властивості плодів – смак, консистенція, стійкість при зберіганні.

Так з розміром крохмальних зерен пов’язана консистенція картоплі і розсипчастість після варіння. При нагріванні зерна крохмалю набухають, округляються і легше відділяються одне від одного. Чим більше набухають при переварюванні, тим більший розрив клітин (чим менші зерна крохмалю) і картопля при варінні дає рідку масу.

В період дозрівання і при подальшому зберіганні вміст крохмалю зменшується, а цукрів збільшується у більшості плодів. Так в зелених бананах 20% крохмалю і 1% цукру, в зрілих 1% і 18% відповідно. Більша частина цукрів – сахароза. Але при оптимальній зрілості у багатьох плодів рівні долі сахарози, фруктози і глюкози.

Є велика група плодів і овочів, в яких крохмаль відсутній, але збільшення цукрів під час зберігання відбувається за рахунок гідролізу не лише крохмалю, а також і пектинових речовин, геміцелюлози і навіть целюлози.

Особлива група (по характеру ВВ обміну) це овочі: горох, квасоля, цукрова кукурудза. При їх дозріванні, зберіганні відбувається перетворення цукру в крохмаль (у мозкових сортах гороху цей процес повільніший і тому він використовується в консервній промисловості). В бульбах картоплі відбувається і те і інше. Інтенсивність процесів залежить від температури і особливостей сорту.

Так при зменшенні температури з 20 до 0⁰ С, швидкість реакції зменшується таким чином: крохмаль®цукор – на1/3; цукор®крохмаль в 20 раз; вживання цукру при диханні знижується в 3 рази.

З підвищенням температури, швидкість реакції синтезу крохмалю біль сильніша за інших, тому саме вона відповідає за зникнення цукрів в картоплі при витримці бульб в теплі після холоду. Різна швидкість реакцій пояснюється тим, що вони каталізуються ферментами, температурний оптимум дії яких різний. Також при зниженні рН, що відбувається при зниженні t⁰ – швидше розпадається крохмаль (рН зменшується так як розчинність СО₂ у воді в 2р збільшується при 0⁰С, ніж при 20⁰С і утворена вуглекислота розчиняється в клітинному соці), а із збільшенням рН – посилюється синтез крохмалю.

Крім цього, із-за великого накопичення в бульбах дихального субстрату (цукрів) активність дихання більша при 1⁰С, ніж при 4⁰С.

Із-за порушень обміну речовин одночасно дуже послаблюється стійкість до фізіологічних і інфекційних захворювань.

На швидкість перетворення цукру в крохмаль впливає не лише t⁰, а й час, протягом якого зберігається продукт. Чим довше-тим більше часу необхідно на відновлення крохмалю. при t 20⁰ – більше тижня відновлюється картопля, яка зберігалася 7-8 місяців при 0⁰С (може зіпсуватися). Змінюється і якість – більше стає малих крохмальних зерен, що знижує розварювання.

Розпад крохмалю може відбуватися двома шляхами – гідролітично з участю амілази ( в стані спокою майже неактивна) і фосфолітично – з участю фосфорилази. Другий шлях є основним. Але після виходу із стану спокою і проростання різко зростає активність амілази.

Уридінфосфати як і аденінфосфати беруть участь в реакціях синтезу і перетворення ВВ.

Схема синтезу і розпаду сахарози

Сахароза

Інвертаза УДФ-глюкоза-фруктоза-

глюкозіл-трансфераза

глюкоза + фруктоза УДФ-глюкоза

АТФ гексокіназа УТФ уріділ-трансфераза

Глюкозо-6-фосфат ⇆ глюкозо-1-фосфат

Фосфоглюкомутаза

Розглянуті дані дозволяють вибрати температурний режим зберігання. t 10⁰C – виключає накопичення цукрів, але є втрати. t 4⁰C оптимальна, плюс активна вентиляція (утворюється незначна кількість цукрів від яких позбавляються короткочасним зберіганням при t 15-20⁰С) Але для попередження проростання при такій t⁰ необхідні додаткові заходи хімічної обробки.

Органічні кислоти

Визначають характерний смак, властивий багатьом плодам. Хоча зовнішній вигляд мало змінюється в процесі зберігання, але плоди стають несмачними із-за зменшення органічних кислот. Вони знаходяться у вільному вигляді і у складі солей і ефірів. Так метиловий ефір мурашиної кислоти і метиловий ефір масляної кислоти складають основну частину летких речовин, що визначають аромат яблук.

У плодах і овочах – більше вільних кислот (виключення виноград). В листях – зв’язаних. Переважають в плодах, як і в яблуках: 70%- яблучна, 20%- лимонна, 7%- янтарна, 3%- всі інші.

Яблучна кислота переважає в овочах; кісточкових, насіннєвих плодах, більшості ягід. В цитрусових – лимонна, у винограді – винна.

При рості і достиганні кількість кислот збільшується, хоч на останніх етапах процентний вміст зменшується за рахунок швидкого збільшення інших речовин (здебільшого цукрів). З часу збору рівень кислот безперервно зменшується і причому швидше від цукрів (цим пояснюється збільшення солодкого смаку при зберіганні за рахунок зменшення рівня кислот, а не збільшення рівня цукрів).

При зберіганні цитрусових при t»0⁰С, органічні кислоти використовуються для дихання краще, ніж цукри (більш окиснені сполуки легше окиснюються при нестачі кисню).

Накопичення якоїсь кислоти може обумовлюватись можливими порушеннями перетворень в циклі Кребса. Наприклад, утворення ацетальдегіду (в результаті декарбоксилювання яблучної кислоти) приводить до функціональних розладів ( засмага яблук, утворення плям на цитрусових). Потемніння тканин може бути наслідком накопичення кетокислот (a-кетоглутарової, щавлевооцтової, піровиноградної), яке відбувається при низькій температурі зберігання (так зване низькотемпературне захворювання плодів). Мабуть, при низьких температурах вміст О₂ в клітині набагато більший, ніж потреба в ньому. Тобто як тільки вміст ацетальдегіду в плодах збільшується, то порушується ланцюг окисно-відновних процесів. В результаті накопичення окиснювальних продуктів – кетокислот, темнозабарвлених продуктів окиснення фенолів, розвивається побуріння (фізіологічні захворювання). Процес декарбоксилювання яблучної кислоти (утворення ацетальдегіду) може бути уповільнений при збільшенні в повітрі вуглекислоти.

Висновки: Для регулювання в плодах обміну органічних кислот першочергове значення має не лише відповідна температура, але і визначений газовий склад. На цьому і базується метод зберігання в регульованому газовому середовищі.

Вітаміни

В плодах і овочах знайдені всі відомі вітаміни, крім В₁₂ і D.

Але вони не багаті на такі, як В₁ (тіамін), В₂ (рибофлавін), РР (нікотинова кислота), В₆ (піридоксин), Н (біотин), пантотенова кислота (СоА). Більше всього їх міститься в хлібі і крупах, м’ясі, молоці та яйцях.

Плоди і овочі є важливим джерелом вітамінів С, В₉, Р, В₁₅, U; А (провітамін-каротин), Е, К.

Вітамін С

Аскорбінова кислота в плодах і овочах існує у вигляді як відновленої так і дегідроформи. Крім того в них міститься ще і третя форма, яка називається аскорбіногеном , оскільки вона міцно зв’язана з іншими компонентами клітини. Дегідроформи значно менше, але нерідко до 50% і вона менш стійка, ніж відновлена, а значить, більше витрачається при переробці.

Кількість аскорбінової кислоти різна в окремих сортах одного виду плодів. Її значно більше в покривних тканинах, наприклад:

Мандарини — 130мг% і 38мг%

Лимони — 140мг% і 65мг%

Апельсини 170мг% - в шкірці і 55мг% - в м’якоті

Таблиця. Вміст вітаміну С в їстівній частині плодів

Дуже змінюється кількість віт. С в процесі дозрівання. В перці при почервонінні – подвоюється з 100 до 250мг%. Грецькі горіхи навпаки, містять500 2000мг%- в зеленій шкірці а 5-10мг%-стиглі. Але у більшості плодів збільшується не більше, ніж на 50% (відновлена форма). Рівень дегідроформи зменшується.

При зберіганні кількість віт. С зменшується. Так в картоплі від 40 до 5мг%, в цитрусових втрати відбуваються у шкірці, а в плодах не зменшується. Всі інші плоди займають проміжне положення.

Таблиця. Вміст вітаміну С в їстівній частині овочів

.

Великий вплив на цей процес при зберіганні відіграє газовий склад повітря. Більші втрати вітаміну С при зменшенні вмісту кисню. Значні втрати при консервуванні плодів і овочів. Попередження великих втрат – стерилізація в умовах якомога більш високих температур (до 130⁰С), при яких відбувається швидка інактивація окиснювальних ферментів і максимальне видалення О₂ з банок перед їх герметизацією. Помічено, що в плодових консервах, які зберігалися при температурі 20⁰С, втрати аскорбінової кислоти в 2 рази більші, ніж при 6-8⁰ С.

Вітамін В₉ (фолієва кислота)

Потреба для дорослої людини складає 0.1-0.5 мг в день.

Багаті на фолієву кислоту малина - 0.25 мг %, вишня – 0.15 мг %, а також суниці – 0.17 мг % ,які корисні при малокрів’ї.

Вітамін Р

Р-вітамінною активністю володіє ряд речовин – рутин, геспередін, нарингін. Оцінку Р-вітамінної активності плодів можна дати по вмісту катехінів і антоціанів. Вітамін Р відповідає за крихкість капілярів. Багато його в тих продуктах, де високий вміст вітаміну С, але є він і в яблуках, де низький вміст вітаміну С. Немає точних відомостей про хімічну природу і тому мало досліджений.

Вітамін В₁₅ (пангамова кислота)

Був знайдений в екстракті абрикосових кісточок. Активізує кисневий обмін, є джерелом метильних груп, послаблює токсичну дію ліків і продуктів метаболізму в організмі.

Вітамін U

Являється антивиразковим фактором. Вперше знайдений в капусті.

Вітамін А

Активність вітаміну А в 2 рази більша, ніж каротину, тож добова потреба для дорослої людини складає 3-5 мг % - каротину, а вітаміну А 1.5-2.5 мг %.

Найбільше вітаміну А в моркві, перці, петрушці, щавлеві, обліписі, горобині. В моркві чим менша серцевина, тим більше вітаміну А, також вміст його корелює з забарвленням. Але забарвлення апельсинів і мандаринів обумовлене криптоксантином.

Крім того високий вміст каротину може бути замаскований іншими пігментами, як в шпинаті, щавлеві. Під час зберігання змінюється мало.

Таблиця. Вміст вітаміну А в плодах і овочах

Вітамін Е (токоферол)

Добова потреба людини складає 2-6 мг. Міститься в зелених овочах, обліписі – 2.9-9.6мг %, горобині – 0.6-2 мг % та персиках.

Білки

Низький вміст порівняно з іншими продуктами. Більше всього в зеленому горошку – 5%, квасолі – 4%, шпинаті – 2.9%, цвітній капусті – 2.5%, картоплі – 2%, бананах – 1.5%. Під час зберігання мало змінюються, лише в час виходу із спокою у вічках бульб інтенсивно накопичується білковий азот.

Потемніння серцевини картоплі може бути визване накопиченням тирозину, за рахунок розпаду білків.

При т/о — реакція Маярда.(меланоідиноутворення; цукри+амінокислоти)

Нуклеїнові кислоти

Основні зміни в насінні відбуваються в період розвитку плодів на дереві. З часу дозрівання плоду (насіння переходить в стан спокою) і до кінця зберігання вміст нуклеїнових кислот не змінюється. Момент закінчення спокою характеризується появою ди- і трифосфатів нуклеотидів (аденіну, урацилу, цитозину, гуаніну), які являються як джерелом енергії, так і вихідними сполуками для біосинтезу нуклеїнових кислот. Зростає вміст ДНК і РНК при проростанні.

Фенольні сполуки

Більше їх міститься в плодах. Терпкий смак зелених плодів пов’язаний з високим вмістом фенолів. Хурма містить від 0.02 до 2.35% лейкоантоціанів. При дозріванні їх кількість зменшується. Поліфенолам належить важлива роль в стійкості до патогенних мікроорганізмів, а також в явищах спокою і переходу до активного росту. Багато поліфенолфів володіє властивостями вітаміну Р, про який вже відмічалося.

Характер їх перетворення визначає переробка продуктів. Поліфеноли містяться у вакуолях і відділені тонопластом, через який у цитоплазму поступає обмежена їх кількість і перетворюється окиснюючись. При порушенні цілісності клітини поліфеноли швидко піддаються в цитоплазмі ферментативному окисненню, утворюючи темно-коричневі і червоні аморфні речовини – флобафени. При переробці плодів і овочів основним захистом від потемніння м’якоті є інактивація окиснювальних ферментів Для цього застосовують високі температури, або обробку сірчистим ангідридом (виноград при виробництві вина, сульфітація очищеної картоплі), який блокує активну групу поліфенолоксидази. Картоплю зберігаючи у воді позбавляємо доступу кисню.

Ліпіди

Маслини містять їх 50-60% сирої ваги. В інших плодах - десяті, соті долі % Виключення становить кутикула – зовнішньоклітинна мембрана, що покриває стінки епідермісу і регулює газообмін. Вона малопроникна для води і погано нею змочується. В ліпідах кутикули розчиняються різні органічні речовини, які використовуються як інсектициди і фунгіциди для обробки рослин. Кутикула складається з кутіну (основа: триоксистеаринова і диоксипальмітинова жирні кислоти), воскових речовин і тритерпенових сполук.

Пігментні речовини

Синій, фіолетовий і червоний кольори обумовлені антоціанами (фенольні сполуки). На інтенсивність кольору впливає величина рН: в кислому середовищі це червоний, в лужному – голубий, дуже лужному – зеленуватий. Приблизно 1/3 всіх антоціанів, які були знайдені у винограді припадає на мальвідін, а також там міститься петунідін, дельфінідін, пеонідін. Хлорофіл - зелений, лікопін – червоний в томатах, ідеїн – червоний в яблуках, каротин (морква, абрикос), криптоксантин – оранжевий в цитрусових капсантин – в перці, його інтенсивність в 10 раз більша, ніж інших каротиноїдів (в червоному перці його в 35 більше, ніж в зеленому). Кількість каротиноїдів зростає з дозріванням плодів і овочів.

Мінеральні речовини

В овочах і плодах це солі основного (лужного) характеру, що дуже важливо для підтримання лужності крові. Всього їх 0.2-1.5%. Найбільш багаті шпинат, овочевий горох, капуста білокачанна і цвітна. Мінеральний склад залежить від грунту.

67-70% - К, потім Р+Cl (15%), Mg+Ca (6%). Зменшення вмісту одного елемента визиває збільшення кількості іншого.

Біохімічна природа фізіологічних функцій плодів і овочів

2.1. Взаємодія плодів і овочів з навколишнім середовищем. Основна форма – дихальний газообмін.

Найбільш висока дихальна активність (виділення СО₂) на перших етапах росту, потім зменшується приблизно до 1/5 попередньої величини. Далі наступає підйом, названий клімактеричним підйомом дихання (настає перелом, який веде до перезрівання, і подальшого старіння і відмирання клітин).

На відміну від плодів, дихання яких в кінці зберігання нижче, ніж при зборі, дихання овочів (двохрічні вегетативні рослини) – росте. Це пов’язано з закінченням періоду спокою і переходом до генеративної стадії розвитку. Із збільшенням температури зберігання, дихання посилюється. Виділене при диханні плодів тепло, сприяє підвищенню температури в сховищах і можливості самозігрівання.

Зберігання плодів в регульованому газовому середовищі грунтується на тому, що збільшення концентрації СО₂ і зниження О₂ може подовшити час дозрівання і клімактеричного підйому дихання. Але немає прямої залежності між рівнем дихального газообміну і лежкістю плодів. Тобто інтенсивність дихання не характеризує стійкість. Наприклад, ступінь стійкості видів цитрусових проти зараження грибом Penicillium корелює не з активністю дихання здорових плодів (більше у мандарин, менше у лимонів), а з їх потенційною здатністю активізувати дихання в момент інфекції (у лимонів воно зростає на 100%, апельсинів – на 50%, мандарин – на 20%).

Для пізнання біохімічної природи лежкості плодів, необхідно знати, на що використовується енергія, на які процеси і речовини, якими в кінцевому випадку визначається стійкість проти патогенних мікроорганізмів або стан спокою і перехід до активного росту.