Особенности химического состава отдельных структурных элементов тканей овощей и плодов

Вакуоли являются наиболее гидратированными элементами тканей овощей и плодов (95–98% воды). В состав сухого остатка клеточного сока входят в том или ином количестве практически все водорастворимые пищевые вещества.

Основная масса Сахаров, содержащихся в овощах и плодах в свободном состоянии, растворимого пектина, органических кислот, водорастворимых витаминов и полифенольных соединений концентрируется в вакуолях.

В клеточном соке содержится примерно 60–80% минеральных веществ от общего их количества в овощах и плодах. Соли одновалентных металлов (калия, натрия и др.) практически полностью концентрируются в клеточном соке. Солей же кальция, железа, меди, магния содержится в нем несколько меньше, так как они входят в состав других элементов тканей овощей и плодов.

Клеточный сок содержит как свободные аминокислоты, так и белки (глобулярные), которые вследствие значительного содержания воды в вакуолях образуют в них растворы относительно слабой концентрации.

В состав цитоплазмы входят в основном белки, ферменты и в небольшом количестве липиды (соотношение белковых веществ и липидов 90:1). По структуре молекул белки цитоплазмы относятся к глобулярным белкам. В цитоплазме, как и в вакуолях, они находятся в виде раствора, но более концентрированного (10%-ного).

Мембраны содержат белки и липиды. Тонопласт и плазмалемма состоят из двух слоев глобулярного белка с бимолекулярной прослойкой липидов. Другие цитоплазматические мембраны, построенные из двух простых мембран, практически не отличаются по химическому составу от последних. Считают, что белковые вещества в мембранах находятся в виде студней.

Пластиды бывают окрашенными и бесцветными. В зависимости от окраски их подразделяют на хлоропласты – зеленые, хромопласты – окрашенные в желтые и красные тона и лейкопласты – бесцветные.

Хлоропласты, состоящие из белков и липидов (в соотношении 40:30), содержат различные пигменты, но в основном хлорофилл, а также каротиноиды. Присутствие этих пигментов в зеленых овощах и некоторых плодах (крыжовник, виноград, слива ренклод и др.) обусловливает различные оттенки их зелено-желтой окраски.

Хромопласты образуются, как правило, из хлоропластов или лейкопластов. В процессе их развития образуются крупные глобулы или кристаллы, содержащие каротиноиды, в том числе и каротины. Каротины обусловливают желто-оранжевую окраску многих овощей и плодов (морковь, абрикосы и др.). Однако не всегда оранжевая окраска указывает на высокое содержание их в плодах и овощах; например, окраска апельсинов, мандаринов обусловлена другим пигментом – криптоксантином. В то же время в зеленых овощах относительно высокое содержание каротина может быть замаскировано хлорофиллом.

В лейкопластах накапливаются запасные вещества, например крахмал в клетках клубня картофеля. Лейкопласты, содержащие крахмал, называются амилопластами. В растительных клетках крахмальные зерна находятся в пространстве, ограниченном оболочкой лейкопласта.

Клеточные стенки составляют 0,7–5% сырой массы овощей и плодов. В состав клеточных оболочек и срединных пластинок входят в основном полисахариды. (80–95%) – клетчатка, гемицел-люлозы и протопектин, поэтому их часто называют «углеводами клеточных стенок». В состав клеточных оболочек входят все перечисленные выше полисахариды. Считают, что срединные пластинки состоят в основном из протопектина.

Кроме углеводов, в клеточных стенках содержатся азотистые вещества, лигнин, липиды, воска, минеральные вещества.

Из азотистых веществ в клеточных стенках растительной ткани обнаружен структурный белок, который в некоторых отношениях напоминает белок коллаген, выполняющий аналогичные функции в животных тканях. Как и коллаген, он отличается высоким содержанием оксипролина: называют его экстенсином. Содержание экстенсина в клеточных стенках различных овощей неодинаково (табл. 5). Клеточные стенки картофеля состоят примерно на 1 г, из экстенсина. В клеточных стенках моркови и свеклы содержание его составляет в среднем от 10 до 12%, дыни – не превышает 5%.

Содержание оксипролина в клеточных стенках этих растительных продуктов тоже неодинаково и колеблется в зависимости от вида продукта от 0,08 до 1,6%.

Содержание в клеточных стенках экстенсина и оксипролина изменяется в процессе хранения овощей. Особенно заметны эти изменения при повреждении ткани овощей. Так, в дынях при повреждении плодов содержание белков в клеточных стенках возрастает в 3–4 раза, а оксипролина – в 5–10 раз.

Соотношение углеводов и экстенсина в клеточных стенках зависит от вида растительной ткани. Клеточные стенки многих растительных продуктов состоят примерно на '/з из целлюлозы, I* из гемицеллюлоз и на '/з из пектиновых веществ и белка. В клеточных стенках томатов между углеводами и белком существует другое соотношение – 1:1.

В связи с тем что размягчение овощей и плодов, происходящее в процессе их тепловой кулинарной обработки, связывают с дест-ру^цией клеточных стенок, представляется целесообразным рассмотреть строение последних.

По современным представлениям, клеточная стенка – это высокоспециализированный агрегат, состоящий из различных полимеров (целлюлозы, гемицеллюлоз, пектиновых веществ, белков), структура которых у разных растений закодирована с той же степенью точности, что и структура молекул белков. На рис. 17 представлена модель структуры первичной клеточной стенки.

Первичная клеточная стенка состоит из волокон (микрофибрилл) целлюлозы, которые занимают менее 20% объема гидратированной стенки. Располагаясь в клеточных стенках параллельно, целлюлозные волокна образуют мицеллы, которые имеют правильную, почти кристаллическую упаковку. Одна мицелла целлюлозы может отстоять от другой на расстоянии, равном ее десяти диаметрам. Пространство между мицеллами целлюлозы заполнено матриксом, состоящим из пектиновых веществ, гемицеллюлоз (ксилоглюкан и арабиногалактан) и структурного белка, связанного с тетрасахаридами.

Первичная стенка клетки рассматривается как целая макромолекула, компоненты которой тесно взаимосвязаны. Между мицеллами целлюлозы и ксилоглюканом имеется значительное количество водородных связей. В свою очередь ксилоглюкан ко валентно связан с пектиновыми веществами через их боковые галактановые цепи. С другой стороны, пектиновые вещества через арабиногалактан ковалентно связаны со структурным белком.

Учитывая, что клеточные стенки многих овощей и плодов отличаются относительно высоким содержанием двухвалентных катионов, в основном Са и Mg (0,5–1%), между полимерами, содержащими свободные карбоксильные группы, могут возникать хелатные связи в виде солевых мостиков.

Ниже представлена схема образования солевого мостика между двумя молекулами пектиновых веществ. Жирной линией изображена цепочка рамногалактуронана.

Вероятность образования солевых мостиков находится в обратной зависимости от степени этерификации полигалактуроновых кислот.