Плоды и овощи играют существенную роль в питании человека. Они богаты углеводами, содержат органические кислоты, ароматические, красящие вещества и другие ценные компоненты.

Плоды подразделяют на 7 групп.

1. Семечковые – состоят из кожицы, мясистой камеры и камеры с семенами (яблоки, груши, айва, рябина).
2. Косточковые – состоят из мякоти и семени, которое заключено в твердую деревянистую оболочку (вишня, черешня, абрикосы, персики, сливы и т. д.).
3. Ягоды – отличаются сочной мякотью, в которую погружены семена. Выделяют следующие подгруппы ягод:
   • настоящие – образуются из верхней или нижней завязи (виноград, смородина, облепиха, калина, клюква и т. д.);
   • сложные – развиваются из сросшихся между собой сочных костянок (ежевика, малина, морошка и др.);
   • ложные – формируются из разросшегося цветоложе, семена погружены в мякоть на поверхности плода (клубника, шиповник).
4. Субтропические – разноплодные (хурма, киви, инжир и др.).
5. Цитрусовые – мандарин, апельсин, лимон, грейпфрут и др.
6. Тропические – ананасы, бананы, манго, папайя, финики и др.
7. Орехоплодные – состоят из семени, которое заключено в сухую деревянистую оболочку. Их разделют на подгруппы:
   • настоящие – состоят из скорлупы и ядра (лещина, фундук);
   • костянковые – сверху скорлупа покрыта мясистой оболочкой (грецкий орех, миндаль, фисташки и др.);
   • ложные – отличаются разным строением, являются семенами в шишке (кедровый орех), бобами (арахис), плодами (кокос, кешью).

Овощи подразделяют на плодовые (в пищу используют плоды или семена) и вегетативные (съедобной частью являются корни, клубни, стебель, листья).

Плодовые подразделяют:

• на томатные (томаты, баклажаны, сладкий перец);
• зернобобовые (кукуруза, зеленый горошек, фасоль и др.);
• тыквенные (огурцы, кабачки, тыква, арбузы, дыни).

Вегетативные овощи подразделяют:

• на клубнеплоды (картофель, батат, топинамбур);
• корнеплоды (морковь, свекла, петрушка, сельдерей, редис, редька, брюква и др.);
• капустные (капуста белокочанная, краснокочанная, цветная, брюссельская и др.);
• луковые овощи (лук, чеснок, черемша и др.);
• салатно-шпинатные (различные виды салатов, щавель, шпинат, крапива и др.);
• пряно-вкусовые (хрен, укроп, кориандр, базилик и др.);
• десертные (ревень, спаржа, артишок).

1. Химический состав растительного сырья

Плоды и овощи разнообразны по своему составу. Они содержат воду и сухие вещества – углеводы, белки, жиры, органические кислоты, витамины, минеральные вещества.

Накопление химических соединений происходит в растениях в результате синтеза. Зеленые части растений поглощают солнечную энергию, под действием которой из воды и СО₂ образуются углеводы. Дальнейшее их превращение под влиянием ферментов дает все многообразие химических веществ растений. Азотистые и минеральные вещества поступают в растения через корневую систему из почвы.

Вода преобладает в плодах и овощах. На ее долю приходится 75–95 %. Питательные вещества потребляются клеткой только в том случае, если они растворены в воде и растворы имеют определенную концентрацию. Нарушение этого может привести к гибели клеток.

При промышленной переработке плодов и овощей большую роль играет содержание сухих веществ. В плодах оно составляет 10–20 %, в овощах – от 4 до 10 %, но в некоторых до 24 % (зеленый горошек, сахарная кукуруза). В зависимости от содержания сухих веществ в сырье устанавливают нормы расхода (при производстве концентрированных томатопродуктов, варенья, джема и т. д.). Содержание сухих веществ также влияет на производительность оборудования, продолжительность технологического процесса и др.

1.1. Углеводы

Углеводы являются главной составной частью сухих веществ (до 90 %). Они представлены сахарами, крахмалом, целлюлозой, гемицеллюлозой и пектиновыми веществами.

Сахара – в плодах и овощах содержатся в виде сахарозы (свекловичный сахар), глюкозы (виноградный сахар), фруктозы (плодовый сахар). Наиболее богаты сахарами плоды (до 12 %), виноград (до 25 %). Содержание сахаров в овощах меньше и составляет около 4 %. Наиболее сахаристыми овощами являются морковь, свекла, арбузы, дыни. По степени сладости сахара располагаются в следующем порядке (по степени убывания): фруктоза, сахароза, глюкоза. Сахара хорошо растворяются в воде, легко усваиваются организмом человека и являются основными веществами, которые используют для дыхания.

Сахароза в растворе при нагревании под действием органических кислот распадается на глюкозу и фруктозу. Эта реакция называется инверсия и происходит при созревании плодов:

Сахара придают плодам и овощам сладкий вкус. Однако вкусовые ощущения зависят не только от содержания сахаров, но и от содержания органических кислот и полифенольных соединений. Для оценки вкусовых качеств плодов и овощей существует сахарокислотный индекс – отношение суммарного содержания сахара к общему содержанию преобладающей в плодах кислоте.

Крахмал – полисахарид, состоящий из остатков глюкозы. Содержится в клетках в виде крахмальных зерен, размер и форма которых специфична для каждого вида сырья. Больше всего крахмала содержится в картофеле (13–18 %), много также содержится в фасоли, зеленом горошке, бобах (до 5 %). В плодах крахмала немного – до 1 %.

Целлюлоза (клетчатка) – полисахарид, состоящий из остатков глюкозы, которые собраны в виде нитей, связаны между собой и образуют прочные мицеллы. Это обусловливает высокую прочность клетчатки. Она не растворима в воде, кислотах, щелочах, не переваривается в организме человека. Содержание клетчатки в плодах составляет 0,5–2,0 %, в овощах – до 2,8 %. Больше всего клетчатки содержится в покровных тканях (кожуре).

Гемицеллюлоза (полуклетчатка) – вместе с целлюлозой составляет основную часть клеточных стенок. Состоит из высокомолекулярных полисахаридов: гексозанов и пентозанов. В воде не растворимы, но набухают и образуют клейкие растворы. Количество гемицеллюлоз в плодах и овощах колеблется от 0,2 до 3,5 %. Чем больше клетчатки, тем больше гемицеллюлоз.

Пектиновые вещества – высокомолекулярные соединения. В плодах и овощах встречаются в виде нерастворимого пектина (протопектина) и растворимого (пектина). Протопектин образует комплексы с целлюлозой и гемицеллюлозой. Из него состоят пластинки, соединяющие клетки растительной ткани. В недозрелых плодах почти все пектиновые вещества представлены протопектином, поэтому консистенция у них грубая. По мере созревания плодов протопектин гидролизуется, образуется растворимый пектин и ткани становятся сочнее и нежнее. Этот процесс происходит под действием пектолитических ферментов. Когда весь протопектин гидролизуется, ткани становятся массой разъединенных клеток. Консистенция таких плодов называется сухой или мучнистой. Плоды (яблоки, айва, абрикосы) содержат значительное количество пектиновых веществ (до 1,5 %), в овощах их немного, в некоторых (морковь, свекла) – до 1 %.

1.2. Азотистые вещества

Азотистые вещества играют важную роль в питании человека и в обмене веществ плодов и овощей. Азотистые вещества представлены белковым и небелковым азотом.

В плодах и овощах из азотистых веществ, в основном, содержатся белки. В плодах от 0,2 до 1,5 %, в овощах – 1–2 %. Но некоторые овощи содержат значительное количество белка, например, картофель (до 18 %), зеленый горошек (до 6,5 %). Из белков плодов и овощей наиболее изучен белок картофеля – туберин. Он является полноценным, так как в его состав входят все незаменимые аминокислоты (валин, лизин, лейцин, изолейцин, метионин, треонин, триптофан, фенилаланин). Они не могут синтезироваться в организме человека, а должны поступать с пищей. Полноценными также являются белки бобовых, капустных и шпинатных овощей. В некоторых растительных культурах (кукуруза, морковь) часть незаменимых аминокислот отсутствует. Поэтому недостаток аминокислот в отдельных видах растительного сырья можно компенсировать комбинированием плодов, овощей и злаков при консервировании.

1.3. Липиды

Липиды являются полноценным источником энергии. Содержатся в основном в продуктах животного происхождения, а в тканях плодов и овощей они присутствуют в незначительном количестве. Они играют важную роль в обменных процессах, так как входят в состав цитоплазматической мембраны. Накапливаются жиры преимущественно в семенах плодов и овощей, где их количество достигает 20–40 %. В мякоти их содержится мало. Представляют сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высокомолекулярных жирных кислот. При тепловой обработке сырья жиры гидролизуются, повышается кислотное число, и качество сырья ухудшается.

Воски – высокомолекулярные жироподобные вещества, химически устойчивы, не смачиваются водой, плохо растворяются в сильных органических растворителях. Растворяются в растворах щелочей при нагревании. Это используется для ускорения процесса сушки некоторых плодов, имеющих толстый восковой слой, например, слив. Воски покрывают плоды и овощи и выполняют защитную функцию, предохраняя от потери влаги и поражения микроорганизмами.

1.4. Органические кислоты

Органические кислоты содержатся в растительном сырье в свободном виде и в виде солей. Они играют важную роль в обмене веществ, растворяя некоторые нежелательные отложения, например, соли мочевой кислоты и способствуют удалению их из организма. Исключение составляет щавелевая кислота, которая в организме человека образует нерастворимые соли кальция.

Кислоты влияют на вкусовые свойства сырья и технологический процесс его переработки, в частности, на величину температуры стерилизации, жизнедеятельность микроорганизмов при консервировании.

Различают общую и активную кислотность плодов и овощей.

Общая кислотность – процентное содержание всех кислот и кислых солей в пересчете на основную для данного вида сырья кислоту Она не превышает 1 %. Но у такого сырья, как черная смородина, клюква, рябина, кислотность более высокая и составляет от 2 до 4,5 %).

Активная кислотность (рН) характеризует степень диссоциации кислот на ионы и зависит от вида сырья. Почти все плоды (кроме некоторых сортов груш) относят к кислотному сырью, значение рН составляет 2,5–4,5. Большинство овощей (за исключением томатов, щавеля, ревеня) является некислотным сырьем, рН 4,5–6,5. Это свойство учитывают при стерилизации консервов. Чем ниже рН, тем ниже температура и наоборот.

Из кислот в плодах и овощах наиболее распространены следующие:

• яблочная – преобладает в семечковых и косточковых плодах (рябина, яблоки, абрикосы от 3 до 6 %);
• винная – в основном содержится в винограде до 0,7 %;
• лимонная – содержится преимущественно в цитрусовых плодах и клюкве (в лимонах ее содержание достигает 6–8 %), в ягодах этой кислоты больше, чем яблочной;
• щавелевая – обладает жгучим вкусом. Соли ее вредны для человека из-за образования нерастворимых солей кальция, которые трудно выводятся из организма. Этой кислоты много в щавеле, ревене, листьях свеклы. Больше щавелевой кислоты накапливается в старых растениях, поэтому для консервирования используют молодые листья, которые преимущественно содержат яблочную и лимонную кислоты;
• уксусная и молочная – в свежих плодах и овощах содержится незначительное количество, но достаточно много в некоторых продуктах их переработки. Молочная кислота образуется в результате жизнедеятельности молочнокислых бактерий при квашении капусты, солении огурцов, томатов и мочении плодов и ягод. Она предохраняет солено-моченую продукцию от порчи. Уксусную кислоту добавляют при мариновании плодов и овощей как вкусовую добавку и консервант для сохранения качества маринадов.

1.5. Полифенольные соединения

Одной из специфических особенностей растительного сырья является наличие полифенольных веществ. Они являются полимерами фенольной природы, представляют собой сложную смесь близких по составу соединений и обуславливают многие важные свойства растительного сырья, в частности, устойчивость к болезнетворным микроорганизмам, вкусовые и ароматические особенности, окраску. Многие полифенольные соединения, в частности флавоноиды, обладают Р-витаминной активностью. Многие соединения являются антиоксидантами, способствуют связыванию ионов тяжелых металлов и выведению их из организма.

Представителями полифенольных соединений растительного сырья являются дубильные вещества. Их много в плодах и ягодах (в рябине до 1 %), в овощах – мало. Они придают сырью терпкий и вяжущий вкус. С солями железа дают черно-синее и черно-зеленое окрашивание. Этим объясняется появление черно-синего цвета при использовании стальных ножей для резки. Дубильные вещества могут осаждать белки и другие коллоиды из растворов, поэтому их присутствие способствует осветлению соков, так как они образуют с белками нерастворимые соединения – танаты. Дубильные вещества легко окисляются, при этом образуются темноокрашенные соединения. Поэтому при измельчении сырья с высоким содержанием дубильных веществ (например, яблок) наблюдается их потемнение. Чтобы этого не происходило, яблоки подвергают кратковременной тепловой обработке или перед сушкой окуривают серой.

1.6. Красящие вещества

Красящие вещества характеризуют различную окраску плодов и овощей, относятся к разным группам.

Хлорофиллы – пигменты липидного происхождения, придают растительному сырью зеленую окраску. При созревании плодов их количество уменьшается и увеличивается количество каротиноидов. Этим объясняется изменение окраски при созревании яблок и груш от зеленой до желтой. Отбеливание некоторых овощей (например, капусты белокочанной) при хранении объясняется разрушением хлорофилла, при этом снижается их устойчивость к микроорганизмам. Цвет хлорофилла изменяется также при консервировании в присутствии ионов металлов: при наличии железа цвет становится коричневым, алюминия – серым, меди – ярко-зеленым. При нагревании в кислой среде магний, который входит в состав молекулы хлорофилла, замещается водородом и образуется феофитин бурого цвета.

Каротиноиды придают плодам и овощам окраску от желтой до красной. В воде не растворимы, но растворимы в жирах. Чувствительны к действию окислителей, кислот, но стойки к щелочам. Из каротиноидов наиболее распространены:

• каротин – имеет оранжевую окраску, от него зависит окраска моркови, персиков, абрикосов, тыквы;
• ликопин – красный пигмент томатов;
• ксантофилл – желтый пигмент, содержится в кожуре цитрусовых, кукурузе.

К красящим веществам плодов относятся также антоцианы, по своей природе – фенольные соединения, придают окраску плодам от розового до фиолетового. Их содержанием обусловлен цвет вишни, брусники, сливы, краснокочанной капусты.

1.7. Эфирные масла

Эфирные масла – летучие вещества с сильным ароматом. Концентрируются в основном в кожуре плодов и овощей. Растворимы в жирах и органических растворителях. Эфирные масла обладают антисептическим действием, различны по составу и свойствам. По химической природе это смесь альдегидов, терпенов, кетонов, спиртов, сложных эфиров и других соединений.

Количество эфирных масел в плодах и овощах невелико, но именно от них зависит аромат. Особенно богаты ими пряные овощи (петрушка, сельдерей, укроп) и цитрусовые плоды.

1.8. Минеральные вещества

Содержащиеся в плодах и овощах минеральные вещества частично связаны с высокомолекулярными органическими соединениями, а частично находятся в виде солей различных кислот. Количество минеральных веществ составляет в плодах 0,5–1,5 %, в овощах 0,5–2,5 %. Они необходимы для питания, так как принимают участие в обмене веществ. Если в рационе питания наблюдается недостаток плодов и овощей, то нарушается обмен веществ, ослабляется иммунитет и работоспособность.

Наибольшее значение для организма человека имеют макроэлементы кальций, фосфор, калий, натрий, железо.

Кальций и фосфор необходимы для образования костной ткани (содержатся в томатах, петрушке, хурме).

Калий – участвует в регулировании водного обмена. При большом потреблении плодов и овощей, содержащих этот элемент (сельдерей, шпинат, щавель, черника, черная смородина), увеличивается выделение воды организмом и облегчается работа сердца.

Железо – входит в состав гемоглобина, больше всего содержится в петрушке, шпинате, айве, персиках, хурме, яблоках.

Йод – регулирует деятельность щитовидной железы, содержится в бананах, клубнике, хурме.

Кроме макроэлементов, в плодах и овощах содержатся в незначительном количестве микроэлементы, но их роль также велика.

Магний – входит в состав хлорофилла, содержится в зеленом горошке, капусте, шпинате, щавеле.

Медь, цинк, молибден – участвуют в регулировании окислительновосстановительных процессов, присутствуют в абрикосах, бобовых.

1.9. Витамины

Витамины – органические вещества с высокой биологической активностью. Необходимы для нормальной жизнедеятельности организма, так как регулируют обмен веществ, входят в состав ферментов. Недостаток витаминов (гиповитаминоз) ведет к понижению работоспособности, а их отсутствие (авитаминоз) – к тяжелым заболеваниям. Растения сами синтезируют витамины, а многие плоды и овощи являются источником их получения.

Витамины подразделяют на водорастворимые (С, РР, В₁, В₂, В₆ и др.) и жирорастворимые (А, Д, Е, К).

• Витамин С (аскорбиновая кислота) – принимает участие в окислительно-восстановительных процессах, предотвращает заболевание цингой. Богаты этим витамином плоды шиповника, зеленые грецкие орехи (до 3000 мг/100 г), стручковый перец, черная смородина (до 400 мг/100 г). Распределен витамин С в плодах и овощах неравномерно: в семечковых большая часть его содержится в кожуре, в капусте – в кочерыге. Витамин С быстро окисляется, разрушается при нагревании, в присутствии железа и меди. Хорошо сохраняется в квашеной капусте и быстрозамороженных плодах и овощах.
• Витамин В₁ (тиамин) – отсутствие его вызывает расстройство нервной системы. Витамин В₁ выдерживает тепловую обработку в кислой среде, в щелочной – разрушается. Содержится в большинстве видов плодов и овощей в количестве 0,1–0,2 мг/100 г, в бобовых – до 0,8 мг/100 г.
• Витамин В₂ (рибофлавин) – недостаток витамина приводит к общей слабости, потере массы, заболеваниям кожи и слизистой оболочки рта. Витамин В₂ устойчив к повышенным температурам, солнечному свету, щелочной среде. Источником витамина В₂ являются бобовые и шпинатные овощи (0,15–0,25 мг/100 г), шиповник (0,3 мг/100 г).
• Витамин В₃ (пантотеновая кислота) – необходим для нормального углеводного обмена в организме человека, хорошо сохраняется при нагревании. Наиболее богаты этим витамином капустные овощи, морковь, томаты, тыква (0,1–0,3 мг/100 г).
• Витамин В₆ (пиридоксин) – обеспечивает нормальный белковый обмен и синтез жиров в организме. Источниками среди плодов и овощей являются бобовые и картофель (0,6–0,3 мг/100 г).
• Витамин В₉ (фолиевая кислота) – является фактором роста, разрушается при тепловой обработке, действии света. Источники фолиевой кислоты – петрушка, шпинат, щавель (100–50 мкг/100 г).
• Витамин РР (никотиновая кислота) – содержится во многих плодах и овощах в количестве от 0,1 до 1 мг/100 г. Отсутствие ее в пище вызывает нарушение деятельности желудочно-кишечного тракта, поражается кожа, наступает психическое расстройство. Хорошо сохраняется при нагревании.
• Витамин А (ретинол) – предохраняет от поражения роговицы глаз и заболевания куриной слепотой. Синтезируется в организме из каротина, которым богаты морковь, абрикосы, томаты, цитрусовые (до 10 мг/100 г).
• Витамин Е (токоферол) – является фактором размножения, находится в зеленых частях растений и в зародышах злаков (от 2 до 15 мг/100 г). Витамин Е устойчив к нагреванию, но разрушается под действием ультрафиолетовых лучей.
• Витамин Д – регулирует содержание кальция и фосфора в крови, участвует в минерализации костей. При тепловой обработке не разрушается. В растительном сырье содержатся стеролы, с помощью которых в организме синтезируется витамин Д.
• Витамин К – способствует нормальному свертыванию крови.

Основные источники витамина К – укроп, шпинат, капуста.

Количество витаминов в консервированной продукции определяется их содержанием в исходном сырье, но большинство витаминов в той или иной степени разрушаются при переработке растительного сырья.

Водорастворимые витамины могут быть потеряны при мойке плодов и овощей. Многие витамины (С, А, В₁) разрушаются при действии кислорода, витамины С и В₆ – нестойки к действию солнечного света, повышенным температурам.

Тяжелые металлы разрушают витамины. Сернистый ангидрид, который используется для консервирования, предохраняет витамин С от окисления, но одновременно разрушает витамин В1.

Кроме этого, в плодах и овощах содержатся катализаторы распада витаминов (ферменты) и стабилизаторы, способствующие их сохранению (белки, жиры, углеводы).