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

17.8. Фруктовые и ягодные культуры

образование этилена при созревании также может быть на очень низком уровне, но при дозревании плодов его синтез резко возрастает.

Кроме того, в процессе хранения в собранных плодах активизируются катаболические процессы, протекающие самопроизвольно и неподконтрольные системе управления клеток. Эти процессы способствуют спонтанному распаду биогенных соединений, накопившихся в процессе созревания. Быстрее всего в плодах понижается концентрация органических кислот, которые вовлекаются в различные метаболические процессы. Поэтому на протекание биохимических процессов в разных частях плода оказывает влияние рН, которое регулирует скорость и направленность ферментативных реакций в клетках. Активность ферментов метаболических реакций будет определять состав и количество биогенных соединений в плодах во время их хранения. Так, во время хранения яблок величина рН сдвигается в щелочную сторону, а у побуревших яблок величина рН смещается на 1,0…1,5 единицы в щелочную область по сравнению со здоровыми. По этой же причине «загар» яблок начинается с отдельных участков плода, характеризующихся более низкой величиной рН.

В период хранения плодов изменяется и состав углеводов, среди которых начинают преобладать простые соединения. Так, крахмал и другие полисахариды (пектиновые вещества, гемицеллюлоза, целлюлоза) гидролизуются с образованием растворимых сахаров. Общее содержание сахаров вследствие расходования их на дыхание постепенно уменьшается, при этом соотношение между сахарозой и моносахаридами меняется в пользу последних, и преобладающим сахаром становится фруктоза.

Во время хранения в плодах могут накапливаться продукты распада основных биогенных соединений, в частности этанол и ацетальдегид. Последний накапливается в результате протекания реакций декарбоксилирования пировиноградной кислоты, а этанол — молочной. Этанол может служить энергетическим субстратом для клеток, регулировать интенсивность перекисного окисления липидов и проницаемость клеточных мембран. Ацетальдегид химически более активен, чем этанол; он может модифицировать амино-, окси- и сульфгидрильные группы белков и других биогенных соединений, изменяя их биологическую активность. Увеличение его содержания в клетках приводит к ингибированию терминального окисления. Равновесие в системе этанол — ацетальдегид поддерживается ферментом алкогольдегидрогеназой. Так, в яблонях исходное содержание этанола составляло 2,3…4,7 мг%, а после 6 месяцев хранения возрастало до 10,0…16,3 мг%. Однако увеличение концентрации СО2 в период хранения выше 5…8 % и снижение содержания кислорода ниже 2…3 % приводит к возрастанию в плодах анаэробных процессов и, как следствие, к накоплению в тканях этанола и ацетальдегида до токсичных концентраций.

373

Глава 17. Биохимия растительных продуктов

На протекание неферментативных и ферментативных реакций в клетках плодов во время хранения оказывает влияние температура. При низкой температуре хранения плодов скорость протекания этих реакций

вклетках понижается, сопровождаясь снижением дыхательной активности клеток. При этом скорость анаэробных метаболических процессов начинает преобладать над аэробными. В этих условиях избыток кислорода расходуется в генерации активных форм, которые способны разрушать мембраны клеток, окислять липиды, разрушать белки, нуклеиновые кислоты и другие биогенные соединения. В результате этого снижается регенерирующая способность элементов системы управления клеток. Окислению подвергаются азотистые основания, продукты окисления которых накапливаются в клетках плодов.

Всозревающих плодах содержание воды может составлять 70…95%. Вода относится к полярным растворителям, участвует в реакциях гидролиза. Вода поддерживает структуру клеток и плодов в целом. После созревания поступление воды в плод прекращается, и с этого момента инициируются процессы ее испарения и конденсации, на протекание которых влияет природа поверхностной оболочки плода и ее размеры. Скорость этих процессов зависит от температуры и влажности окружающей среды, а также от химической активности воды в газовой и жидкой фазах. Скорость испарения и конденсации зависит от разности химических потенциалов воды в клетках и в прилегающем слое воздуха.

Вода равномерно распределена в тканях плодов. Больше всего воды

впаренхимных тканях и меньше — в покровных. Так, в кожуре мандаринов содержится в среднем воды 74,7%, а в мякоте — 87,2%. Активное испарение воды с поверхности плодов во время хранения может оказать неблагоприятное влияние на нормальное протекание метаболических процессов в клетках. При испарении воды происходит ослабление тургура клеток и увядание тканей. Последнее ускоряет процессы распада биогенных соединений в клетках, способствует возрастанию дыхания, нарушает баланс метаболических процессов. Эти нарушения способствуют поражению плодов микрофлорой.

Испарение воды служит основной причиной уменьшения массы плодов во время их хранения. В среднем 2/3 потери массы плодов во время хранения происходит за счет испарения воды и только 1/3 массы обусловлена разрушением биогенных соединений. Такие изменения преимущественно наблюдаются в плодах во время их хранения при 2…4 °С. При более высокой температуре хранения в плодах возрастает дыхательная активность клеток, что приводит к увеличению потери массы плодов за счет расхода биогенных соединений.

Вцелом во время хранения биогенные соединения в плодах расходуются значительно меньше по сравнению с испарением воды, поэтому

374

17.8. Фруктовые и ягодные культуры

к концу хранения доля сухих веществ в них обычно возрастает. При этом содержание зольных веществ во время хранения практически не изменяется.

Для успешного хранения плодов необходимо в помещении создавать микроклимат, препятствующий их увяданию. Поэтому в хранилищах необходимо поддерживать высокую влажность воздуха, достаточно низкую температуру в сочетании с активной вентиляцией помещения. Кроме того, на длительность хранения плодов оказывают влияние различные факторы (механические, физические, химические и биологические). Механические воздействия могут приводить к возникновению нарушений в поверхностных структурах плодов, способствуя проникновению

вткани микроорганизмов. Физические факторы, в частности низкая и высокая температуры, УФ-облучение и другие, способствуют разрушению клеток и их органелл, обусловливая выход в окружающую среду ферментов. Последние способны катализировать реакции расщепления белков, нуклеиновых кислот, углеводов и липидов. В результате возрастает скорость катаболических процессов, происходит накопление про-

дуктов распада. Кислород в такой среде превращается в активные формы (АФК): О2–, Н2О2, НО , НОСl и др. Активная генерация свободных радикалов может наблюдаться в плодах при воздействии на них и УФ облучения.

Накопление АФК в клетках приводит к нарушению протекания процессов транскрипции и репликации, изменяет состав липидов мембран. Супероксидные радикалы модифицируют белки, нарушают структуру ДНК, разрушают коферменты и другие функционально активные вещества. Генерируемые свободные радикалы участвуют в реакциях окисления липидов, способствуя повышению уровня перекисного окисления липидов. При этом утрачиваются вкусовые качества продукта.

Вэтих условиях активно протекают реакции с участием оксидоредуктаз. Так, активность пероксидазы в разрушенных тканях может возрастать

в3…5 раз. Фермент катализирует реакции окисления неорганических и органических соединений в присутствии как кислорода, так и перекиси водорода. Пероксидаза способна катализировать реакции окисления различных биологически активных соединений (НАДН, ИУК, аскорбиновая кислота, флавоноиды и др.). После разрушения мембран клеток реакции окисления могут катализировать практически все железосодержащие белки и ферменты, которые при этом утрачивают свою специфичность и избирательность действия. Продукты окисления ароматических соединений окрашивают участок повреждения плодов в темный цвет. Прогрессирование окислительных реакций в разрушенном участке способствует развитию гнилостных процессов, приводя к порче плода.

375

ГЛАВА 18

БИОХИМИЯ МОЛОКА

Молоко является высококалорийным питательным продуктом, который вырабатывается в клетках молочной железы (лактоцитах) животных и предназначено для питания детенышей на начальных этапах постэмбрионального развития, а также служит сырьем для выработки различных молочных продуктов. Функционирование лактоцитов уникально еще и тем, что в их органеллах формируются специализированные образования, которые составляют основу молока и определяют его индивидуальные свойства. К этим структурам относятся мицеллы казеина и жировые шарики. Как структурированные образования они уникальны, поскольку их химический состав и размеры будут определять технологическую предназначенность молока для производства молочных продуктов.

Молоко является биологической жидкостью, содержащей все необходимые компоненты (витамины, белки, липиды, углеводы, макро-, микроэлементы и другие соединения). Качество и количество молока зависит от вида и породы животного, возраста, стадии лактации, условий кормления и содержания, состояния здоровья. Состав молока во многом определяется рационом кормления животных, в корм которых в основном используются растения. Поэтому в молоке могут присутствовать различные вещества, синтезирующиеся в растениях и поступающие в организм животного с кормом. Кроме того, в составе молока присутствуют биогенные молекулы, синтез которых происходит в различных органах и тканях животных, откуда они поступают в кровь, которая переносит их в клетки молочной железы. Однако основным местом синтеза специализированных биогенных молекул является молочная железа. Среди биогенных молекул, содержащихся в молоке, следует выделить следующие: аминокислоты, пептиды, белки (простые и сложные), азотистые основания (аденин, гуанин, цитозин, тимин, урацил), нуклеиновые кислоты (РНК и ДНК), углеводы (моно-, олиго- и полисахариды), липиды (жирные кислоты, нейтральные липиды, фосфолипиды, сфинголипиды, стероиды), витамины,

377