Углеводов и азотистых веществ.

Биохимические процессы накопления в плодах и ягодах

Цели и задачи изучения модульной единицы.

Модульная единица 11. Биохимия плодов и ягод.

Изучить особенности формирования химического состава плодов и ягод в зависимости от генотипа, условий выращивания и режимов питания растений, а также биохимические изменения в плодово-ягодной продукции при хранении и переработке. Научить студентов использовать сведения о химическом составе и биохимических процессах при оценке технологических свойств плодов и ягод и обосновании технологий их хранения и переработки. (Слайды – 110-114).

Плодово-ягодные культуры выращивают с целью получения плодов и ягод, богатых сахарами, органическими кислотами, пектиновыми и минеральными ве­ществами, витаминами и другими полезными химическими соединениями, определяющими питательную и биологическую ценность плодово-ягодной продукции. Накопление ценных для человека органических веществ происходит в паренхимных тканях плодов, образующих плодовую мя­коть, а в семенах откладываются запасные вещества, необходимые для образования проростков. Семена и плодовые оболочки в питательном отношении не представляют ценности, поэтому в пищу и для перера­ботки не используются. Плоды и ягоды представляют собой сочные растительные продукты, в которых повышено содержание воды, а сухое вещество составляет 10-20 %.

Плодовая мякоть образуется в результате разрастания около­плодника под воздействием фитогормонов, поступающих из семенных тканей, где происходит их синтез. Клетки околоплодника начинают усиленно делиться, вызывая интенсивный рост плодов. В дальнейшем происходит формирование зародыша и эндосперма, которое сопровож-дается значительными изменениями биохимических процессов во всех тканях плодов. В этот период, хотя рост плодов за счёт образования новых клеток и замедляется, продолжается интенсивное увеличение их массы вследствие усиления биосинтетических процессов и накопле­ния сухого вещества, в связи с чем ранняя уборка плодов приводит к недобору урожая и ухудшению его качества.

Наиболее высокая активность биосинтетических процессов в созревающих плодах наблюдается в период максимальной активизации дыхания, которое называют климактерическим подъёмом дыхания. После прохождения климактерической фазы созревания начинается уже период старения плодов. В процессе созревания плодов происходит синтез веществ, необходимых для формирования полноценных в биологическом отношении репродуктивных органов, - специфических белков, липидов, различных веществ, обусловливающих вкус и аромат плодов, структурных элементов покровных тканей, витаминов и некоторых других веществ.

Важную роль в процессах созревания плодов играют фитогормоны, и особенно этилен, образующийся в тканях околоплодника. На первых этапах созревания плодов и ягод действие этилена подавляется ауксином, в дальнейшем после завершения формирования семенных тка­ней концентрация ауксина снижается и усиливается синтез этилена. Под влиянием этилена повышается дыхание и проницаемость клеточных мембран, а также ускоряются превращения запасных веществ, которые вначале подвергаются окислению, а на завершающих этапах созревания плодов - декарбоксилированию.

Динамика углеводов. На ранних стадиях образования плодов и ягод в них много синтезируется структурных углеводов - пектиновых веществ, гемицеллюлоз, клетчатки, а у некоторых культур образуется крахмал. При переходе плодово-ягодных культур к стадии созревания плодов в них активизируются процессы превращения полисахаридов в сахара (слайды …), причём состав этой фракции определяется специ­фикой обмена веществ данной культуры. В ягодах очень мало синтези­руется сахарозы и фракция сахаров в них представлена в основном глюкозой и фруктозой. В других плодах, кроме глюкозы и фруктозы, образуется много сахарозы. Из моносахаридов в семечковых плодах обычно преобладает фруктоза, а в косточковых - глюкоза.

Общее количество сахаров в плодах и ягодах в среднем состав­ляет 6-12% сырой массы, в лимоне - 1-3%, персиках, хурме некоторых сортах яблок - 12-20%, а в винограде - до 26%. Накопление в плодах углеводов зависит от сро­ков вегетации растений, вследствие чего поздние сорта характеризу­ются более высоким содержанием сахара. В некоторых плодах и ягодах накапливаются восстановленные производные моносахаридов - спирты, например, в рябине - сорбит, в ананасах и оливках - маннит.

У ряда плодовых культур на первых этапах формирования плодов синтезируется довольно много крахмала ( бананы, яблоки, груши), который на последующих этапах созревания превращается в сахара и другие углеводы, что очень хорошо видно из данных, представленных на слайдах … и …. При хранении плодов увеличение концентрации сахаров происходит также в результате распада сахарозы, а также частичного гидролиза пектиновых веществ, гемицеллюлоз и даже целлюлозы.

В косточковых плодах при созревании сни­жается концентрация пектиновых веществ, однако это происходит не в результате их распада, а вследствие усиления синтеза сахаров и ор­ганических кислот.

В семечковых плодах в процессе созревания довольно активно происходит превращение протопектинов в пектины. В зрелых плодах и ягодах содержание пектиновых веществ колеблется в пределах 0.3-1.5% сырой массы и они способны образовывать желе. При созре­вании плодов и ягод снижается содержание клетчатки (в 2-3 раза) и гемицеллюлоз, в связи с чем они приобретают мягкую консистенцию. В зрелых плодах содержится 0,3-1% клетчатки, в землянике и айве – 1-1,7 %, особенно много в шиповнике - до 20 %. Массовая доля гемицеллюлоз в плодах и ягодах может составлять до 4-8 %.

Азотистые вещества. Азотистые вещества плодов и ягод на 60-70% состоят из белков, основная масса которых представлена лег­кораствори-мыми формами - альбуминами и глобулинами, обладающими высокой биологической ценностью. Фракция небелковых азотистых ве­ществ также обладает значительной питательной ценностью, так как содержит в том или ином количестве незаменимые аминокислоты. В зрелых плодах содержание сырого протеина составляет 1-2% их сырой массы, однако в пересчёте на сухую массу оно в 5-7 раз выше, поэ­тому азотистые вещества наряду с сахарами и органическими кислота­ми являются важными питательными компонентами плодово-ягодной про­дукции. В процессе созревания плодов и ягод концентрация азотистых соединений понижается в 2-3 раза, но в их составе возрастает доля белков.