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

Глава 17. Биохимия растительных продуктов

Вяблоках эфирных соединений может быть 0,007…0,01%, а в персиках — около 0,001% сырой массы. В составе эфирных соединений цитрусовых

присутствует спирт линалоол (СН3)2С=СН(СН2)2С(СН3)(ОН)СН=СН2, альдегид цитраль (СН3)2С=СН(СН2)2С(СН3)=СНСНО (смесь транс- и цис-изомеров, соответственно гераниаль и нераль), циклический терпен лимонен (п-ментадиен-1,8). Эфирных соединений в кожуре апельсинов может быть от 1,2 до 2,1%, лимонов — 1,5…2,0, мандаринов — 1,9…2,5%.

Всоставе апельсинового масла определяются лимонен, цитраль, линалоол, а также эфиры с масляной и капроновой кислотами. В лимонном масле лимонена содержится 90%, а цитралей — 3…5%. В мандариновом масле в основном содержится лимонен, а запах масла обусловлен наличием метилового эфира антраниловой кислоты.

О

C

OCH3

NH2

Метилантранилат

Масла цитрусовых в основном используются в парфюмерии и в пищевой промышленности.

17.8.3.Биохимические процессы в созревающих плодах и ягодах

Всозревающих плодах протекают биохимические процессы, обеспечивающие накопление в них крахмала, клетчатки и протопектина. Однако в дальнейшем протопектин при участии ферментов расщепляется до растворимых пектиновых веществ, тогда как клетчатка и гемицеллюлозы гидролизуются только частично. Процессы гидролиза сопровождаются повышением активности гидролаз. При этом в плодах отмечается увеличение содержания моно- и олигосахаридов, в частности глюкозы, фруктозы и сахарозы. Источником глюкозы в плодах является крахмал, содержание которого по мере их созревания начинает понижаться. Часть моносахаридов участвуют в реакциях синтеза сахарозы.

Врезультате гидролиза таннинов исчезает вяжущий вкус плодов. Существенно изменяются содержание и состав летучих веществ, формирующих их вкус и аромат.

Возрастание скорости катаболических процессов в плодах подтверждается накоплением органических кислот, являющихся продуктами окисления углеводов.

368

17.8. Фруктовые и ягодные культуры

По мере созревания плодов в их поверхностных оболочках накапливаются пигменты — каротиноиды, которые всегда присутствуют в хлоропластах и при созревании плодов активно участвуют в процессе фотосинтеза. Избыток хлорофилла в поверхностных слоях плодов придает им зеленый цвет, но по мере их созревания хлорофилл разрушается и плоды окрашиваются за счет каротиноидов в желтый, оранжевый и другие цвета.

Впериод созревания плоды нуждаются в воде и минеральных веществах, а также в поступлении регуляторных веществ. Последние в повышенных концентрациях вызывают образование этилена и, как следствие, торможение ростовых процессов. Этилен относится к соединениям, стимулирующим созревание плодов. Он образуется в мясистом околоплоднике и предназначен для ускорения наступления климактерического подъема дыхания, что способствует быстрому созреванию плодов. Действие этилена направлено на созревание перикарпия плодов, а также вызывает распад хлорофилла, благодаря чему зеленые плоды быстро приобретают свойственную им окраску. В молодых плодах этилена мало, но много ауксинов. По мере созревания плодов количество ауксинов в них уменьшается, а этилена — увеличивается.

Вобразовании этилена принимает участие метионин, который в ферментативных реакциях превращается в 1-аминоциклопропан-1-карбоно- вую кислоту (АЦК), являющуюся предшественником этилена. Стадию образования этилена из АЦК катализирует фермент аминоциклопропанкарбоксисинтетаза. Активность этого фермента возрастает в процессе созревания плодов и регулируется ауксином.

Этилен регулирует интенсивность дыхания, распад сложных соединений на более простые, распад пектиновых веществ, изменение цвета и запаха плодов. Этилен тормозит рост клеток в фазе растяжения, вызывает уменьшение роста стебля и корня в длину, сопровождаемое их утолщением, способствует образованию отделительного слоя и опадение листьев

иплодов. Выдерживание плодов в среде с небольшим количеством этилена ускоряет процесс их созревания. Поэтому этилен применяют для ускорения дозревания яблок, груш, айвы, абрикос, персиков и др.

Ускорить процессы созревания плодов можно с помощью экзогенного воздействия. Так, для ускорения на начальных этапах созревания слоя отделительной ткани у яблок применяют препарат карбарил, а для стаби-

лизации образования цветочных почек рекомендуют этифен. Для сортов яблонь, склонных к опадению, применяют регуляторы роста (α-нафтил- уксусную кислоту или ее амид, калиевую соль нафтилуксусной кислоты). При трудном отделении плодов используют фтордимекс, который способствует образованию отделительной ткани и облегчению съема плодов смородины, крыжовника и вишни.

369

Глава 17. Биохимия растительных продуктов

17.8.4.Особенности обмена органических кислот в созревающих плодах

К органическим кислотам относятся соединения, содержащие одну или несколько карбоксильных групп (–СООН), которые служат донорами ионов водорода в окислительно-восстановительных процессах. Многие органические кислоты дополнительно содержат и другие функциональные группы (–ОН, –NH2, –SH и др.).

Органические кислоты в созревающих плодах могут образовываться

вразличных метаболических процессах, определяя вкусовые свойства пло-

дов. Так, в созревающих яблоках накапливаются следующие органические кислоты: яблочная, янтарная, лимонная, α-кетоглутаровая, щавелевоуксусная, пировиноградная, уксусная и др. В основном кислоты образуются

вреакциях цикла трикарбоновых кислот, а также в реакциях гликолиза. Последние относятся к процессам, продуктами которых являются фосфорилированные и карбоновые кислоты. Накопление и разнообразие органических кислот в созревающих плодах определяет их кислый вкус. В сочетании с эфирами органические кислоты обусловливают аромат многих плодов. Так, метиловый эфир муравьиной кислоты и метиловый эфир масляной кислоты обусловливают аромат яблок.

Вяблоках, в процессе их созревания, могут накапливаться различные органические кислоты, среди которых содержание яблочной кислоты составляет 70,0 %, лимонной — 20,0, янтарной — 7,0 % и лишь 3 % — остальные кислоты. В цитрусовых плодах больше всего накапливается лимонной кислоты, а в винограде — винной и яблочной кислот.

Органические кислоты распределены в плодах неравномерно. Так,

вплодовой мякоти лимона содержится кислот 5,3…5,9 %, в кожуре — 0,26…0,32, в семенах — 0,1 %. Общее количество органических кислот

вплодах по мере их роста на материнском растении, как правило, постоянно возрастает. Однако относительное содержание кислот на последних этапах созревания уменьшается за счет более быстрого увеличения количества других веществ, в частности углеводов.

При созревании плодов в них протекают различные биохимические процессы, сопровождаемые ростом массы плода. При этом накопившиеся на начальных этапах биогенные соединения в дальнейшем используются в качестве пластических и энергетических веществ на завершающих этапах их созревания. Биогенные соединения метаболических процессов используются при создании мембранных структур как органелл, так и клеток. Кроме того, органические кислоты используются в реакциях синтеза аминокислот, которые принимают участие в процессах биосинтеза белков и в синтезе азотистых оснований. Последние входят в состав

370

17.8. Фруктовые и ягодные культуры

нуклеиновых кислот, управляющих метаболическими процессами в клетках через упорядоченный синтез ферментов.

При созревании в плодах активно протекают процессы деления клеток, обусловленность которых зависит от процессов репликации ДНК, биосинтеза белков, метаболизма углеводов и липидов. Накопление органических кислот обусловливает рН среды, оказывая влияние на протекание ферментативных реакций. Все анаболические процессы в клетках катализируются ферментативными системами, от активности и состава которых будет зависеть накопление и метаболизация различных биогенных соединений в созревающих плодах. Индивидуальные характеристики этих систем обусловлены информативностью и активностью генома растения.

17.8.5.Формирование вкуса, аромата и питательных свойств плодов и ягод под влиянием климатических факторов, орошения, применяемых удобрений

На содержание и состав биогенных соединений во фруктах и ягодах оказывают влияние климатические условия, а также орошение и внесение в почву удобрений.

Сладкий вкус и высокая питательность фруктов и ягод создается за счет содержания в них моно- и олигосахаридов (глюкозы, фруктозы, сахарозы); первые два содержатся во всех плодах, тогда как сахароза в некоторых отсутствует (виноград, красная смородина, кизил). В плодах семечковых количественно преобладает фруктоза, а плодах косточковых — глюкоза. Исключение — вишни и черешни, которые богаче сахарозой, чем плоды семечковых пород.

Кислотность плодов зависит от содержания органических кислот. Так, кислый вкус ощущается при концентрации соляной кислоты 1,1 мМ, яблочной — 0,82, уксусной — 2,2, лимонной — 0,71 мМ. Яблочная кислота накапливается практически во всех фруктах и ягодах за исключением клюквы и цитрусовых. Присутствие в высоких концентрациях в плодах яблочной кислоты придает им приятный кислый вкус. Аналогичными свойствами обладает и лимонная кислота, которая накапливается в ягодах (малина, смородина, земляника и др.) и плодах цитрусовых. Органические кислоты больше синтезируются в плодах, выращенных в северных регионах, чем на юге. Кроме того, азотно-фосфорно-калиевые удобрения способствуют понижению содержания органических кислот в плодах.

Аромат фруктов и ягод зависит от содержания в них эфирных масел, в состав которых входят уксусный альдегид, сложные эфиры амилового спирта с муравьиной, уксусной и капроновой кислотами.

371

Глава 17. Биохимия растительных продуктов

На формирование вкуса и качество плодов оказывает влияние соотношение органических кислот и сахаров. Кроме того, на вкусовые свойства плодов оказывает влияние содержание в них аскорбиновой кислоты. Хотя все плоды являются основными источниками витамина С, однако количество этого витамина у них сильно различается. На содержание аскорбиновой кислоты в плодах влияет их видовая и сортовая принадлежность, степень зрелости, условий выращивания. Так, яблоки одних и тех же сортов, выращенные на севере, содержат, как правило, больше аскорбиновой кислоты, чем выращенные на юге. Обычно более поздние сорта характеризуются более высоким содержанием витамина, чем ранние. В прохладное лето с достаточным количеством осадков фрукты и ягоды содержат аскорбиновой кислоты больше, чем в жаркое и засушливое, когда они быстро созревают и стареют.

Плоды фруктово-ягодных культур, выращенные на юге, обычно содержат больше моно- и олигосахаридов и клетчатки, но меньше органических кислот по сравнению с плодами, произрастающими в северных районах. Кроме того, на качественный и количественный состав углеводов плодов растений оказывают влияние как температура, так и влажность среды. Так, при произрастании растений в условиях жаркого климата с малым количеством осадков в плодах повышается концентрация сахарозы и моносахаридов, но может понижаться урожайность фруктовоягодных культур. Повышению урожайности и увеличению содержания моно- и олигосахаридов в плодах способствует внесение в почву фосфор- но-калийных удобрений.

17.8.6.Биохимические изменения в плодах и ягодах при хранении и переработке

С момента сбора урожая в плодах протекают биохимические процессы, обеспечивающие их дозревание при хранении и транспортировке. При этом в плодах начинает накапливаться этилен, который ускоряет их созревание. При старении организма увеличивается не только количество этилена, образуемое плодами, но и возрастает их чувствительность к этилену. У разных видов растений влияние этилена на ускорение созревания протекает по-разному. Так, у яблок, находящихся на материнском дереве, этот процесс блокирован соединениями, вырабатываемыми родительским деревом. Однако при снятии плодов с дерева эффект ингибирования синтеза этилена исчезает и он начинает вырабатываться в дозревающих плодах. У бананов в незрелых плодах может присутствовать довольно высокая концентрация этилена, но плоды не проявляют чувствительности к нему. Однако при дозревании плодов чувствительность к этилену у плодов банана возрастает, и они быстро становятся зрелыми. У дынь

372