Технология переработки плодов и ягод
Общие вопросы консервирования
§ 1. Пищевая ценность плодов и ягод и продуктов их переработки
Химический состав пищевых продуктов. Пищевые продукты, как свежие, так и переработанные, содержат воду, углеводы, жиры, витамины, азотистые (в частности, белок), минеральные, ароматические, пектиновые, красящие и другие вещества. Во время сушки из продукта испаряется вода и остаются сухие вещества. Количество сухих веществ оказывает большое влияние на выход готовой продукции при переработке методом высушивания или уваривания.
Вода входит в состав всех пищевых продуктов. В свежих плодах и ягодах она обусловливает прохождение физиологических процессов, способствует развитию различных микробиологических процессов, которые приводят к порче продукции. Свойства продуктов зависят не только от количества содержащейся в них воды, но и от формы ее связи с другими веществами. Вода может быть свободной (в макро - и микро-капиллярах), связанной с различными соединениями и кристаллизационной. При сушке плодов и ягод в первую очередь испаряется свободная влага, а затем часть связанной.
При хранении сырья возможно испарение воды, что приводит к снижению лежкости и уменьшению срока его хранения. Обычно в свежем растительном сырье (плодах, ягодах) массовая доля воды составляет 72...96%.
Азотистые вещества. Содержат в своем составе азот. Они представлены белками и продуктами их распада, солями азотной и азотистой кислот и другими соединениями. Некоторые вещества, несмотря на содержание в них азота, не относятся к группе азотистых. Это отдельные гликозиды, фенольные соединения. Их выделяют в отдельные группы. В плодах и ягодах количество азотистых веществ колеблется от 0,2 до 1,5%.
Углеводы. В эту группу входят сахара, крахмал, целлюлоза (клетчатка), пектиновые вещества, гемицеллюлоза. Эти вещества являются основным энергетическим материалом плодов и ягод. Углеводы составляют до 80% сухого вещества растений. Калорийность углеводов невысока, но содержание в плодах и ягодах Сахаров делает их особенно полезными для человека благодаря легкой усвояемости.
Сахара. Из сахаров в плодах и ягодах чаще всего и в большем количестве содержатся глюкоза, фруктоза и сахароза. Общее количество Сахаров зависит от многих факторов: культуры, сорта, зоны выращивания, агротехники, почвенных и погодных условий и т. п. Соотношение же различных Сахаров в основном зависит от вида плодов и ягод (табл. 1).
Таблица 1. Массовая доля сахаров в плодах и ягодах, %
В плодах семечковых культур (айва, груши, яблоки) преобладает фруктоза, косточковых (абрикосы, персики, слива) - сахароза, в других культурах фруктоза и глюкоза содержатся примерно в равных количествах, а на долю сахарозы приходится минимум. Это необходимо учитывать при переработке растительного сырья, так как свойства Сахаров неодинаковы. Сахара хорошо растворимы в воде. Растворимость их значительно увеличивается с повышением температуры. При мойке и обработке в горячей воде (бланшировании) возможны потери всех растворимых в воде веществ, в том числе и сахаров. Поэтому бланшировать сырье лучше паром.
Сахара очень гигроскопичны. В помещении, насыщенном парами воды, фруктоза поглощает до 30% влаги (от массы продукта), глюкоза 15, сахароза 13%. Следовательно, сушеные фрукты с высоким содержанием фруктозы необходимо герметически упаковывать и хранить в помещениях с низкой влажностью воздуха.
При высокой концентрации сахарозы в варенье возможна ее кристаллизация, особенно при понижении температуры. Во время варки часть сахарозы в кислой среде гидролизуется до глюкозы и фруктозы, и варенье не засахаривается. Поэтому сырье для варенья должно быть достаточно кислым. Если кислотность сырья недостаточна, то при варке варенья добавляют лимонную кислоту до нужной концентрации.
При сильном и продолжительном нагревании сахара могут подвергаться карамелизации (частичному распаду) и другим изменениям, что необходимо учитывать при выборе режимов обработки сырья. Особенно неустойчива к нагреванию фруктоза. Температура плавления фруктозы 102°С, глюкозы 146, сахарозы 186°С.
Крахмал. Является составной частью многих растительных продуктов питания. В плодах и ягодах его количество достигает 1%. Больше всего крахмала содержится в недозрелых яблоках. По мере созревания плодов под воздействием ферментов он гидролизуется с образованием сахаров и других веществ. Чем медленнее идет гидролиз крахмала при хранении плодов, тем дольше они хранятся. Съемную зрелость яблок определяют по содержанию в них крахмала. В холодной воде крахмал не растворяется, но при нагревании до 62...73°С образует клейстер, что усложняет стерилизацию консервов.
Целлюлоза (клетчатка). Это полисахарид, из которого в основном построены оболочки клеток растительных тканей. Клетчатка почти не усваивается организмом человека, но способствует нормальной деятельности кишечника. Содержание ее в плодах и ягодах составляет около 1...2%.
Пектиновые вещества. Высокомолекулярные соединения углеводной природы. В плодах и ягодах встречаются в виде пектина, протопектина и пектовой кислоты. Они имеются в яблоках (0,8...1,3%), сливах (0,9...1,1%), черной смородине (0,5...1,5%), клюкве (0,5...1,3%), малине (0,1...0,7%) и в других плодах. Протопектин содержится в межклеточных пространствах и в оболочках клеток, не растворяется в воде и обусловливает твердость плодов. По мере созревания протопектин расщепляется с образованием пектина и гемицеллюлозы. Такой же процесс идет и при варке плодов, так как при температуре 80...85°С протопектин гидролизуется. Это свойство используют в консервной промышленности при удалении кожицы с плодов.
Пектин в чистом виде - белое вещество, хорошо растворимое в воде. Ценным свойством пектина является его способность в присутствии кислот и сахара при нагревании образовывать желе, содержащее в среднем 60% сахара, 1% кислот, 0,5...1,5% пектина. Поэтому пектин широко применяют в производстве мармелада, джема, желе, повидла и других продуктов. Под действием фермента пектиноэстеразы или слабой щелочи пектин расщепляется на пектовую кислоту и метиловый спирт. Это необходимо помнить, так как метиловый спирт ядовит.
Пектиновые вещества нежелательны при производстве соков. Они ухудшают фильтрацию, при хранении выпадают в осадок, а также вызывают помутнение соков и напитков. Пектиновые вещества в организме человека образуют коллоидные растворы, которые обволакивают язвенные поражения желудка и кишечника и способствуют заживлению ран. Кроме того, они удаляют из организма человека двухвалентные металлы и радиоактивные вещества.
Жиры. Высококалорийный энергетический материал, играет важную роль в обмене веществ в плодах и ягодах. В больших количествах содержатся в ядре орехоплодных культур (%): миндаля 53, фисташек 54, грецкого и лесного ореха 58, кедрового ореха 60, фундука 64. Большое количество жиров находится в семенах семечковых и косточках косточковых плодов. Эти семена и косточки можно использовать для получения масла. В тканях плодов и ягод жиров немного. Например, в яблоках содержится жиров (%): в плодовой мякоти 0,22; кожице 2,0; семенах 13,7. При длительном хранении орехов возможно окисление жиров, в результате чего ухудшаются их вкусовые и питательные свойства. Из живых клеток растений жиры можно экстрагировать (извлекать) некоторыми растворителями эфиром, бензином, бензолом и др.
Воска. Жироподобные вещества, покрывают тонким слоем листья, стебли, плоды, ягоды и защищают их от увядания и поражения грибными болезнями. Однако защитный восковой слой на поверхности плодов неодинаков. Например, яблоки, имеющие крупную сетку на поверхности плодов, почти не содержат воска (Богатырь, Ренет Черненко), а у других слой воска толстый (Пепин шафранный, Славянка). При нагревании в щелочах воска растворяются и на поверхности в восковом слое образуются трещинки, что используют при сушке винограда и слив. После щелочной обработки сушка плодов и ягод идет быстрее.
Витамины. Жизненно необходимые и незаменимые вещества, регулирующие процессы обмена в живых организмах. Потребность человека в них незначительна - 0,05...150 мг в сутки, но при длительном отсутствии в пище того или иного витамина наступает авитаминоз, а при недостатке витаминов - гиповитаминоз. Основной источник многих витаминов - растительная пища (плоды, ягоды, овощи). Витамины бывают растворимыми в воде (витамины Н, С, Р, группа В) и растворимыми в жирах (витамины A, D, Е, К, F).
Витамин С (аскорбиновая кислота) широко распространен в плодах и ягодах. Для человека является одним из наиболее важных. Суточная потребность взрослого человека в витамине С - 70...100 мг. Аскорбиновая кислота легко разрушается на воздухе, на свету и при нагревании. Поэтому для уменьшения потерь витамина С применяют вакуумную варку и бланширование сырья паром для разрушения ферментов, расщепляющих аскорбиновую кислоту. В быстрозамороженных плодах и ягодах сохраняется до 90% витамина С.
Небольшие примеси солей металлов, особенно меди и железа, полностью разрушают витамин С. Поэтому аппаратуру для теплового консервирования плодов и ягод изготавливают из нержавеющей стали. Разрушение витамина С может произойти и от. солей железа, находящихся в воде, используемой для переработки сырья. Потери витамина С при соблюдении всех мер, обеспечивающих лучшую его сохранность при консервировании, могут быть снижены до 10%.
Витамин B1 (тиамин) хорошо растворим в воде, неустойчив к нагреванию. Потребность взрослого человека в витамине B1 - 2...3 мг в сутки. Содержится в основном в овощах, горохе, хлебе из муки грубого помола.
В плодах и ягодах содержатся витамины В2, В6, В12, Bc, Р, В5 (РР) и другие. Витамин В2 является регулятором роста, В6 - регулирует обмен белков, B5 (РР)- защищает организм человека от воспаления кожи (пеллагры), Р - укрепляет капилляры кровеносной системы, B12 - способствует образованию красных кровяных телец. Суточная потребность человека в витамине В2 - 3 мг, В6 - 2, В5 - 25, Р - 50, В12 - 0,001 мг.
Из жирорастворимых витаминов особое значение имеет витамин А, который образуется в организме человека из каротина. Каротин (провитамин А) имеет желтую окраску, хорошо растворим в жирах, значительно разрушается при солнечной сушке плодов. Термоустойчив, при нагревании без доступа воздуха разрушается незначительно. Содержится в абрикосах, персиках, рябине, шиповнике. Суточная потребность человека в витамине А - 2,5 мг, витамин повышает устойчивость ко многим болезням, улучшает зрение.
Витамин F содержится в растительных маслах: подсолнечном, ореховом. Способствует усвоению жиров и предотвращает избыточное отложение холестерина в тканях человека. Суточная потребность человека в этом витамине - 1000 мг.
Минеральные вещества. Важнейшими являются соли кальция, калия, хлориды, фосфаты и др. Минеральные вещества животного происхождения, как правило, имеют кислый характер, а растительного - щелочной. Поэтому в рационе питания человека все должно быть сбалансировано. Суточная потребность человека в калии - 2...3 г, кальции - 0,8, фосфоре - 1,6, хлоре - 6 г. В плодах и ягодах в расчете на сухую массу содержится 0,3...1,8% минеральных соединений.
Органические кислоты. Содержатся во многих пищевых продуктах. Кислоты оказывают существенное влияние на вкусовые свойства плодов, ягод и продуктов их переработки, на технологию переработки. Например, массовая доля кислот в сырье оказывает влияние на режим стерилизации: чем выше кислотность сырья, тем быстрее погибают в нем микроорганизмы при прогревании консервов.
В плодах и ягодах чаще всего встречаются яблочная, винная и лимонная кислоты. Яблочная кислота имеется почти во всех плодах. Особенно ее много в кизиле и барбарисе (до 6%). Лимонная кислота содержится главным образом в лимонах (до 7%), клюкве и гранатах. В винограде преобладает винная кислота (0,3...2,1%).
Из других органических кислот в плодах и ягодах встречается бензойная (в клюкве и бруснике до 0,01%), салициловая (в землянике и малине), янтарная. Бензойная и салициловая кислоты относятся к фенольным соединениям и обладают фунгитоксическими свойствами, поэтому клюква и брусника хорошо сохраняются в свежем виде. Общая кислотность плодов и ягод колеблется от 0,4 до 7%: яблоки 0,2...1,6, груши 0,1...0,5, абрикосы 0,2...2,6, вишня 1,4...2,2, малина 1,0...2,0, черная смородина 2,5...3,7, слива 0,4...3,5, лимоны 5...7%.
Дубильные вещества. Широко распространены в плодах и ягодах. Они встречаются во всех частях растений (кожице, мякоти, семенах, листьях и т. д.), легко растворимы в воде, с солями трехвалентного железа дают черно-синее или черно-зеленое окрашивание. При переработке нельзя допускать контакта сырья с железом и другими металлами, так как изменится окраска продукции и уменьшится количество витамина С. Подобное явление наблюдается и при содержании солей железа в воде, применяемой для мойки сырья и приготовления сиропов и заливок.
Дубильные вещества легко окисляются под воздействием полифенолоксидаз. Чтобы предотвратить потемнение продукции при переработке, особенно сушке, сырье бланшируют, обрабатывают диоксидом серы или выдерживают в сернистой кислоте. При этом полифенолоксидазы разрушаются. Если нарезанные плоды держать изолированными от доступа воздуха, например в воде, сырье также не потемнеет.
В местах нажима мякоть яблок потемнеет в результате нарушения окислительно-восстановительных процессов, при потемнении образуются флобафены - вещества коричневой окраски. Поэтому при съеме плодов нельзя допускать механических повреждений.
Дубильные вещества способствуют коагуляции (свертыванию) и выпадению в осадок белковых веществ, что широко используют при осветлении соков и вин.
Значительное количество дубильных веществ содержат айва, кизил, дикие яблоки - до 0,6%, терн - до 1,6%; остальные плоды - до 0,1...0,2%. Дубильные вещества обладают терпким вкусом и вяжущими свойствами, поэтому от их количества зависит вкус плодов и ягод. При замораживании плодов и ягод дубильные вещества разрушаются и вкус продукции улучшается.
Эфирные масла. Это жирорастворимые летучие вещества. Обусловливают аромат плодов и ягод и продуктов, приготовленных из них. Количество эфирных масел зависит от культуры и степени зрелости плодов и ягод: чем более спелые плоды, тем больше в них масел. Эфирные масла задерживают рост микроорганизмов. В наибольшем количестве (1,5...2,5%) содержатся в кожуре лимонов и мандаринов, в других плодах и ягодах - в тысячных долях процента. Для промышленных целей эфирные масла получают прессованием из кожуры цитрусовые плодов.
Ферменты. Белковые вещества, катализирующие (ускоряющие) распад и синтез веществ в животных и растительных организмах. Имеют большое значение при хранении и переработке продукции. Ферменты обладают специфичностью действия (сахараза расщепляет только сахарозу) и высокой каталитической активностью, которая в значительной степени зависит от условий среды. На активность ферментов влияют температура, влажность, концентрация веществ и другие факторы. Для большинства ферментов оптимальная температура 20...50°С. При температуре свыше 60°С ферменты разрушаются, при 0°С сильно снижается их активность.
Ферменты во время переработки плодов и ягод играют и положительную и отрицательную роль. Например, для увеличения выхода сока из ягод проводят ферментативную обработку сырья; при высокой активности полифенолоксидазы нарезанные плоды темнеют. Поэтому, чтобы плоды при сушке или выдержке перед консервированием не темнели, их обрабатывают паром или диоксидом серы для разрушения ферментов.
Высокая активность ферментов при хранении сырья нежелательна, так как быстро разрушаются различные вещества, лежкость снижается, качество плодов и ягод ухудшается.
