Материал: Рогожин В.В., Рогожина Т.В. Биохимия сельскохозяйственной продукции

17.7. Овощные культуры

ра — 26,9, кальция — 16,2, магния — 15,6, натрия — 1,8, железа — 0,4 мг%. Количество витаминов в плодах следующее (в мг%): витамин С — 6,0, каротин — 0,2, витамин РР — 0,6.

Перцы имеют широкий, гладкий, мясистый плод-стручок, внутри которого располагаются семена. Острый вкус плодам перца придает алкалоид капсаицин, действующий раздражающе на слизистые оболочки рта и желудка. Больше всего капсаицина накапливается на внутренней стенке плода и около семени.

Самой распространенной овощной культурой является лук. Он используется практически в течение года. Весной чаще всего потребляют его зеленое перо, а в остальное время года — луковицы. Последние содержат воды до 86,0%, углеводов — 10,5, белков — 1,7, целлюлозы — 0,6, липидов — 0,3 %. Кроме того, в луковице содержится калия — 173 мг%, фосфора — 51,9, магния — 27,6 мг%. Количество витамина С в луковице составляет 9,0 мг%, а в зеленых перьях лука — 24 мг%. В перьях содержится калия до 210 мг% и каротина до 6 мг%. Луковицы лука богаты фитонцидами, т. е. веществами, убивающими возбудителей опасных заболеваний.

В пищевом производстве используются луковицы чеснока, содержащие воды 61,4 %, углеводов — 29,1, белков — 6,3, целлюлозы — 1,8 %, а также калия — 992 мг%, фосфора — 178,6, натрия — 3,0, железа — 2,7 мг%. В луковице чеснока количество эфирных масел может составлять 158 мг%, что определяет наличие у него своеобразного резкого запаха.

17.7.3. Биохимические процессы в созревающих овощах

Овощи можно отнести к специализированным культурам, которые в процессе созревания синтезируют определенные биогенные соединения. Накопление основных биогенных соединений в овощах идет в период созревания. В этот период происходит активное деление клеток, возрастают скорости синтетических процессов и поступление воды. Процессы созревания для каждого вида овощей имеют свои индивидуальные сроки и особенности протекания. Характеризуются они активным метаболизмом клеток, увеличением размеров меристематических и паренхиматозных тканей. При этом разные виды овощей могут сильно различаться по содержанию нуклеиновых кислот, которые составляют основу системы управления биохимическими процессами клеток. Причем отмечается увеличение нуклеиновых кислот в самых молодых клетках, способных в дальнейшем к активному делению. Кроме того, в тканях увеличивается содержание нуклеозидтрифосфатов (АТФ, УТФ, ГТФ и ЦТФ), образование которых необходимо для стимулирования метаболических процессов и определения их направленности.

353

Глава 17. Биохимия растительных продуктов

Созревание овощей сопровождается протеканием в клетках и тканях биохимических процессов, которые обусловлены многокаскадными механизмами взаимных превращений биогенных молекул. В результате протекания биохимических процессов образуются метаболиты, используемые на создание сложных структурных образований, элементов мембран клеток и среды.

Основными элементами биохимических процессов являются ферменты, синтез и активность которых будут определять возможности синтеза биогенных соединений в клетках созревающих овощей. Каталитическая активность многих ферментов зависит от наличия коферментов и микроэлементов, входящих в состав их активных центров. Направленность действия ферментативных систем может изменяться в зависимости от стадии созревания овощей, что во многом определяется индивидуальным составом биогенных молекул в тот или иной период времени.

Показателем метаболической активности клеток при созревании овощей служит уровень окислительного фосфорилирования, который способствует накоплению в клетках нуклеозидтрифосфатов. Содержание АТФ в этот период отражает возрастание дыхательной активности митохондрий. Максимальный подъем дыхания свидетельствует о завершении процесса созревания овощей и начале их старения. В процессе созревания овощей увеличивается содержание органических кислот, которые являются промежуточными метаболитами ферментов цикла трикарбоновых кислот и гликолиза. Органические кислоты в дальнейшем метаболизируются в другие биогенные молекулы (аминокислоты, спирты, альдегиды и др.). При этом происходит переключение дыхания с аэробного типа на анаэробный. Одной из причин возрастания анаэробного типа дыхания при созревании овощей является ослабление доступа кислорода из-за уплотнения их поверхностных покровов.

По мере формирования покровных тканей овощей в них накапливаются различные биогенные соединения, в частности аскорбиновая кислота. Причем уровень витамина может сильно измениться в процессе созревания овощей. Больше всего эти изменения выражены в перцах. Так,

взеленых перцах содержится в среднем 100 мг% аскорбиновой кислоты,

втех же перцах, плоды которых оставлены на растении до покраснения, ее количество может возрасти в 2 раза. При созревании зеленого горошка

впериод молочно-восковой стадии, общее содержание аскорбиновой кислоты изменяется от 35 до 30 мг%. При этом содержание дегидроаскорбиновой кислоты в этот период может резко понизиться с 13 до 3 мг%. В стадии восковой зрелости, характеризующейся высоким содержанием крахмала, общее количество аскорбиновой кислоты снижается вдвое.

Содержание каротина в созревающих овощах коррелирует с окраской корнеплода. Во время роста в моркови активизируются процессы синтеза

354

17.7. Овощные культуры

каротинов и корнеплод окрашивается в соответствующий цвет. Причем количество каротинов может различаться во время созревания. Так, на последних этапах созревания моркови содержание α-каротина мало изменяется, тогда как количество β-каротина может продолжать возрастать.

Основными компонентами тканей овощей являются углеводы. Поэтому у большинства овощей во время созревания на материнском растении вначале происходит синтез крахмала, содержание которого к концу периода созревания уменьшается, но при этом возрастает количество низкомолекулярных углеводов. В зависимости от специализации овощных культур в их клетках происходит накопление сахарозы и различных витаминов, которые в виде кофакторов активируют протекание ферментативных реакций синтеза. Часть из синтезированных углеводов расходуется

вокислительно-восстановительных процессах, обеспечивающих синтез АТФ. Последний инициирует протекание анаболических процессов

вклетке и деление клеток. Биохимические процессы в клетках репчатого лука способствуют возрастанию количества белков и моносахаридов. При этом содержание аскорбиновой кислоты понижается, что обусловлено возрастанием окислительно-восстановительных процессов, расходующих преимущественно восстановленные биогенные соединения. Аналогичные изменения наблюдаются и при созревании капусты.

Во время созревания овощей происходит синтез липидов, в особенности тех из них, которые представляют собой сложные эфиры жирных кислот и высокомолекулярных одноатомных спиртов. Эти соединения входят в состав воска, покрывающего тонким слоем плоды, предохраняя их от увядания, смачивания и поражения микроорганизмами.

Созревание овощей сопровождается высокой активностью различных ферментативных систем, в частности ферментов гликолиза, цикла трикарбоновых кислот, пируватдегидрогеназного комплекса, пентозофосфатного пути окисления углеводов и др. В результате действия этих

ферментативных систем в клетках овощей синтезируются различные органические кислоты (яблочная, янтарная, лимонная, α-кетоглутаровая, щавелевоуксусная, пировиноградная, уксусная и др.), на долю которых приходится от 0,2 до 1,3% сухой массы. При этом общее количество органических кислот в овощах в период созревания на материнском растении, как правило, непрерывно увеличивается. Однако относительное содержание кислот на последних этапах созревания уменьшается за счет более быстрого увеличения количества других веществ, в частности углеводов. При этом органические кислоты больше накапливаются в мякоти плодов и меньше — в их кожице.

Активность ферментативных систем и функциональных белков в созревающих овощах зависит от наличия микроэлементов. Так, особая роль отводится фосфору, который в составе биогенных молекул участвует в ре-

355

Глава 17. Биохимия растительных продуктов

акциях окислительного фосфорилирования и в процессе фотосинтеза. В растительных организмах фосфор входит в состав фосфорной кислоты и фосфатов. Магний является составной частью хлорофилла и участвует

вдействии АТФ-зависимых ферментов. Кальций необходим для поддержания структуры и функциональной активности белков и мембран клеток. Железо, медь, молибден участвуют в действии ферментов оксидоредуктаз (каталаза, пероксидаза, СОД, АДГ и др.).

Основной составной частью клеток и тканей овощей является вода. Большая часть воды сосредоточена в вакуолях клеток; на долю ее приходится до 90 % всего содержимого растительной клетки. Причем накопление воды в тканях овощей во время созревания происходит неравномерно. В покровных тканях воды меньше, чем в паренхимных. Вода может находиться в свободной и связанной формах. Причем это зависит от оводненности тканей.

Всозревающих овощах вода выполняет роль растворителя полярных биогенных соединений, обеспечивая протекание биохимических реакций

врастворе. Следовательно, вода формирует среду, в которой протекают биохимические процессы. Кроме того, вода участвует в ферментативных реакциях, протекающих в присутствии гидролаз. При этом гидролиз биополимеров сопровождается образованием более простых соединений. Так, при гидролизе белков в среде накапливаются аминокислоты, нуклеиновых кислот — нуклеотидов, полисахаридов — моно- и олигосахариды, сложных липидов — глицерин и жирные кислоты.

Вода участвует в гидратации биогенных соединений, которые образуют с водой высокосвязанные формы за счет разросшихся гидратных оболочек. По содержанию воды различные виды овощей могут сильно различаться. Так, в плодах томата, огурцов, капусте, кабачках содержится до 94…95 % воды, а в баклажанах — 92 %, зеленом горошке — 76, корнеплодах моркови — 89, свеклы — 88, сельдерея — 87 %.

17.7.4.Формирование вкуса, аромата и питательных свойств овощей при созревании и под влиянием природно-климатических факторов, орошения, применяемых удобрений

На содержание и состав биогенных соединений овощных культур оказывают влияние климатические условия, а также орошение и внесение в почву удобрений. Так, на содержание сахаров влияют климатические условия. У некоторых овощей, выращиваемых в южных районах, отмечается возрастание углеводов, в особенности, содержание сахарозы. Количество сахарозы в томатах, выращенных в южных районах, увеличивается на 1,5…2,0 %. У томатов и перца южных районов в плодах возрастает ко-

356

17.7. Овощные культуры

личество витамина С, а в листьях капусты содержание сахарозы и аскорбиновой кислоты несколько уменьшается. В жаркие и засушливые годы

вплодах томатов может возрастать содержание сахарозы почти в 1,5…2,5 раза. Орошение овощных культур в этих регионах может способствовать снижению содержания углеводов, но это приводит к повышению их урожайности.

Листья и луковицы лука, накапливающие весь комплекс биогенных соединений, устойчивы к низким температурам. Однако для его созревания требуется длительный световой день, а при коротком дне лук плохо растет и не дает семена. Для роста и развития лука необходима влага и удобрения.

Возрастание урожайности может наблюдаться и при внесении в почву азотных удобрений, но при избыточных дозах азота в овощах снижается содержание сахарозы и аскорбиновой кислоты. Кроме того, избыток нитратов в плодах может оказывать токсичное действие на человека и сельскохозяйственных животных. Особенно сильно накапливаются нитраты

влистовых овощных культурах (салате, шпинате, листьях свеклы). Так, при внесении в почву 400 кг/га азота содержание нитратов в плодах томата возрастает с 7 до 57 мг%, в листьях свеклы — с 5 до 240, в листьях шпината — с 30 до 3500 мг%. Поэтому при выращивании листовых овощей

впочву необходимо вносить умеренные дозы азотных удобрений. При внесении в почву фосфорных и калийных удобрений в овощах увеличивается содержание сахарозы и аскорбиновой кислоты. Так, добавление

впочву фосфорно-калийных удобрений позволяет повысить урожайность капусты в 1,5…1,8 раз, а количество сахарозы в томатах при этих условиях увеличивается на 11 %.

Для роста и развития овощных культур требуются различные микроэлементы, в частности молибден, присутствие которого улучшает их качество, а его недостаток приводит к снижению в овощах содержания углеводов, белков и аскорбиновой кислоты. Следует отметить, что минеральные вещества не только улучшают качество овощей, но и способствуют их длительному хранению.

17.7.5.Факторы, снижающие накопление в овощах нитратов

Азот входит в состав многих биогенных молекул растений только в восстановленной форме (аминокислоты, азотистые соединения, витамины, кофакторы и др.). При этом в окружающей растения среде азот может присутствовать как в форме молекулярного азота, так и в составе ионов аммония, нитратов, нитритов и др. Высшие растения не способны усваивать молекулярный азот атмосферы, но его утилизируют микроор-

357