TECHNOLOGIA PRZETWÓRSTWA
OWOCÓW l WARZYW
WYKŁADY

/. Wstęp

2. Specyfika przemysłu owocowo-warzywnego

3. Baza surowcowa

4. Skład chemiczny surowców

5. Technologia pitnych soków warzywnych

6. Technologia kwaszarnictwa

7. Technologia produkcji koncentratu pomidorowego

8. Technologia sokownictwa

9. Winiarstwo

10. Koncentraty z przecierów owocowych

11. Suszarnictwo

12. Metody utrwalania produktów owocowo-warzywnych w opakowaniach hermetycznych

13. Zamrażalnictwo

14. Preparaty enzymatyczne

1. WSTĘP

Technologia Jest to nauka obejmująca dział techniki dotyczący metod wytwarzania wyrobów lub przetwarzania surowców.

Cel: - poznanie zasad opracowywania i przeprowadzania najekonomiczniejszych, w określonych warunkach, procesów technologicznych, w wyniku których otrzymuje się żądane produkty oraz badanie wpływu różnych czynników na procesy technologiczne. W węższym ujęciu, technologia to zestawienie przebiegu operacji, które należy wykonać, aby otrzymać określony produkt.

W czasie prowadzenia procesów technologicznych następują zmiany składu chemicznego, struktury, właściwości, kształtu i wyglądu przerabianych surowców. Występują procesy: fizyczne, mechaniczne, chemiczne i biologiczne od których zależą właściwości produktu.

Poznanie tych zjawisk w produkcji umożliwia właściwe kierowanie procesami technologicznymi i daje możliwość wyboru najlepszego rozwiązania. Znajomość, jakie następstwa powoduje pominięcie lub nieprawidłowe wykonanie jakiejś operacji - chroni przed niepowodzeniem i stratami.

Technologia żywności łączy produkcje rolnicza i konsumpcję. Uwzględnia ona fakt, że surowce są produkowane w innym miejscu i czasie niż jej konsumpcja. Stosuje zapobieganie lub powstrzymanie psucia powodowanego przez drobnoustroje, reakcje chemiczne, enzymy rodzinnej tkanki lub uszkodzenia fizyczne - przez zastosowanie chłodzenia, zamrażania, pasteryzacji, sterylizacji, suszenia, zagęszczania, fermentacji, ukwaszania, solenia, cukrzenia i innych metod.

Celem jej jest zaspokojenie wymagań konsumentów poprzez wprowadzenie, rozwijanie i zabezpieczenie wartości smakowych i odżywczych w postaci bardziej wygodnej i higienicznej niż naturalna żywność.

Znaczenie produkcji żywności jest coraz większe w ekonomice, zarówno poszczególnych państw jak i całego świata.

Żywność obok energii i paliwa staje się najważniejszym artykułem dla ludzkości. Kto dysponuje żywnością ten decyduje o sprawach gospodarczych, polityce i stosunkach społecznych. Kto nie ma jej w wystarczającym stopniu, ten zależy od jej producentów, którzy mogą dyktować nie tylko warunki finansowe jej sprzedaży, ale mają w ręku poważne atuty polityczne, które starają się w odpowiedni sposób wygrać.

Znaczenie żywności w ekonomice i polityce rośnie gdyż:

1. Jest ona podstawowym czynnikiem utrzymania życia i cywilizacji.

2. Wymagania utrzymania odpowiedniego poziomu odżywiania stale rosną.

3. Areał upraw rolniczych jest w sumie ograniczony i stale się zmniejsza, w wyniku rozwoju miast, osiedli, przemysłu i komunikacji.

4. Liczba ludności stale rośnie i to w stopniu większym niż produkcja żywności w skali globalnej.

5. Zwiększona produkcja żywności wymaga proporcjonalnie coraz większych nakładów finansowych, rzeczowych i energii, niż sama ona zawiera. Następuje entropia energii.

6. Cena żywności będzie w przyszłości coraz bardziej wzrastać.

Bogactwa narodowe zależą w pierwszym rzędzie od wielkości produkcji żywności, a zwłaszcza stopnia jej przetworzenia na produkty uszlachetnione (Holandia, Dania). Współczesny rynek żywności wykazuje ciągłe zwiększanie się udziału produktów maksymalnie przetworzonych i wymagających coraz mniej nakładu pracy przy sporządzaniu posiłków. Z tego względu rośnie zainteresowanie koncentratami i mrożonkami. Równolegle obserwuje się wzrost wymagań odnośnie żywności zdrowej i dietetycznej, oraz wytwarzanej z surowców względnie tanich.

Wnioski:

Żywność ma decydujący wpływ na całokształt stosunków:

• ekonomicznych

• społecznych

• cywilizacyjnych

• politycznych.

Dlatego dąży się stale do:

• zwiększenia produkcji żywności;

• obniżenia kosztów jej produkcji.

Hipokrates powiedział: „ żywność powinna być lekiem a lek żywnością"

Odpowiednie odżywianie jest najskuteczniejszym, najważniejszym i najtańszym środkiem walki z chorobami cywilizacyjnymi (nowotwory, choroby układu krążeniowego. W tej walce ważną rolę spełniają niektóre składniki owoców i warzyw (witaminy, antyoksydanty, błonnik pokarmowy).

Obecnie wprowadzono pojęcie żywności funkcjonalnej ti . żywności zasobnej w składniki o działaniu profilaktycznym chorób cywilizacyjnych i wspomagającym w procesie leczenia.

Brak odpowiednich składników w żywności powoduje:

• zmniejszenie sił obronnych organizmu ludzkiego na choroby;

• upośledzenie rozwoju fizycznego i psychicznego.

Jak wiadomo początek i przebieg chorób zależą w dużym stopniu od:

• ogólnych warunków życia;

• sposobu odżywiania.

W dużym stopniu zależą od człowieka.

Znaczenie owoców i warzyw w żywieniu ludzi

Ocenia się, że w świecie przyczyną chorób jest w: 50% niewłaściwe odżywianie, 20% niekorzystny wpływ środowiska, 30% - infekcje bakteryjne, nieszczęśliwe wypadki, źle działające organy.

Główną przyczyną chorób jest złe odżywianie. Właściwe żywienie warunkuje właściwy wzrost, rozwój, sprawność umysłową i fizyczną oraz odporność na choroby. W diecie w Polsce za dużo jest tłuszczów nasyconych, cukrów, kalorii, produktów mięsnych, soli kuchennej i dieta jest mało urozmaicona -jednostronne odżywianie się. Spożywa się za mało owoców i warzyw - zalecana dawka dzienna 200 g owoców i 500-700 g warzyw. Owoce i warzywa są względnie tanie, łatwo dostępne, lekko strawne, nie tuczące, nadają się do spożycia w stanie surowym i przetworzonym (surówki, zupy, dania główne, sałatki, zakąski, sosy, dodatki do mięs i ryb, desery itp. Warzywa i owoce uzupełniają dietę w składniki mineralne, witaminy, błonnik, substancje biologiczne o działaniu przeciwutleniającym (polifenole, glikozynolany i inne), ponadto są one źródłem łatwo przyswajalnych cukrów, kwasów organicznych, olejków eterycznych i innych.

Do prawidłowego funkcjonowania organizmu trzeba około 40 składników zawartych w żywności. S ą to: białka, węglowodany, tłuszcze, sole mineralne, witaminy. Obserwowane w Polsce od połowy lat sześćdziesiątych do końca lat osiemdziesiątych zwiększenie się przedwczesnej śmiertelności mężczyzn w średnim wieku wynika z trzech rodzajów przyczyn: około 40% - z chorób układu krążenia, 30% - z nowotworów złośliwych. Polska weszła w ostatnią dekadę naszego stulecia w stanie katastrofy zdrowotnej, poziom współczynników umieralności dorosłych mężczyzn był wyższy niż po wojnie. W porównaniu z innymi krajami świata były one niższe tylko od obserwowanych w subsaharyjskiej Afryce. Przedwczesna umieralność w średnim wieku może być powodowana wieloma czynnikami. Stwierdza się że w 5-15% zależą one od czynników genetycznych, 5-10% od czynników fizycznych środowiska, 20-25% od środowiska społecznego, 10-20% od stanu medycyny i w około 50% od stylu życia i żywienia człowieka. Do tych czynników należą: palenie papierosów, spożywanie alkoholu, sposób odżywiania się, działanie czynników szkodliwych środowiska. Czynniki wewnętrzne to m. in.: otyłość, nadciśnienie, niewłaściwy poziom cholesterolu.

Polacy wyróżniają się samoniszczącymi się zachowaniami - palenie tytoniu, picie w dużych ilościach stężonego alkoholu, zachowanie się kierowców i pieszych na drogach. Innymi zagrożeniami są nawyki żywieniowe, otyłość, brak aktywności fizycznej. Prawie 50% zgonów dorosłych mężczyzn w Polsce pod koniec lat osiemdziesiątych było następstwem palenia papierosów. Jest ono jednym z najwyższych poziomów palenia papierosów na świecie. Tylko 18% mężczyzn nie paliło papierosów. Papierosy polskie miały bardzo wysoki poziom ciał smołowatych i nikotyny. Alkohol jest kolejnym czynnikiem sprawczym ryzyka przedwczesnej śmierci. 3-4 mln Polaków pije wódkę codziennie, często do stanu upojenia. Oprócz udziału alkoholu w etiologii niektórych schorzeń - przewlekłe choroby wątroby, wiele nowotworów złośliwych, jego spożycie jest przyczyną zgonów nagłych z przyczyn zewnętrznych. Przez cały okres powojenny państwo prowadzi promocyjną politykę wobec tytoniu i alkoholu. uważając tytoń i alkohol za dobre źródło środków budżetu, palenie tytoniu, picie wódki. prowadzenie pojazdów przez osoby pijane i przebywanie pijanych na drogach jest powszechnie akceptowane społecznie.

Inne zagrożenia stanowi niewłaściwa dieta, charakteryzująca się nadmiernym spożywaniem tłuszczów zwierzęcych oraz niskim spożyciem warzyw i owoców - szczególnie w zimie i na wiosnę. Dodatkowo wzrost śmiertelności był wynikiem zanieczyszczenia środowiska, przede wszystkim powietrza.

W latach 1991-96 po raz pierwszy od 20 lat zaczęła wzrastać długość życia i wzrosła dla mężczyzn o 2 lata i u kobiet o 1,3 roku. Przyczyną tego zjawiska jest zmiana odżywiania się pojawienie się nowych produktów i stała dostępność doprowadziły do gwałtownej i głębokiej zmiany struktury spożycia. Od 1989 r spadła wartość kaloryczna posiłków z 3489 kcal dziennie do 3248 kcal dziennie w 1996 r. Zmniejszyło się spożycie tłuszczów zwierzęcych ze 101 do 77 g dziennie, spadek spożycia masła z 8,8 kg na osobę w 1989 do 3,8 kg w 1994, a także spadek spożycia mięsa i pełnotłustego mleka. Wzrosło spożycie tłuszczów roślinnych z 8 kg na osobę rocznie do 13 kg. w tym spożycie margaryn. Innym przykładem zmian jest wzrost spożycia owoców południowych - bananów, pomarańczy, cytryn owoców kiwi i innych.

Rozwój rynku ożywił także produkcję polskich owoców i warzyw oraz ich konsumpcję, również w postaci soków. Jednakże Polska nadal pozostaje krajem o bardzo dużych wahaniach sezonowych w spożywaniu warzyw i owoców. Powinna być nasilone działania interwencyjne prowadzące do propagowania diety bogatej w produkty roślinne, świeże warzywa i owoce, szczególnie w zimie i na wiosnę. Szczególnie ważna rola owocom i warzywom przypada w usuwaniu wolnych rodników z organizmu.

Z tlenu cząsteczkowego mogą powstać niebezpieczne dla organizmu bardziej reaktywne jego formy jak np.: tlen singletowy, rodniki wodorotlenowe, ponadtlenkowe i inne. Na intensywność powstawania tych związków ma wpływ wiele czynników jak: stres, stany zapalne organizmu, zatrucie środowiska, w tym metale ołów i kadm, różnego rodzaju promieniowanie, papierosy, alkohol i inne. Wolne rodniki dostają się do organizmu z wdychanym powietrzem, dymem papierosowym, w spalinach, przez skórę (nasłonecznienie, promienie X), przez przewód pokarmowy ( tłuste pokarmy, smażone, wędzone). Wolne rodniki powstają w organizmie w komórkach mitochondrialnych, gdzie produkowana jest energia potrzebna do życia. Nadmierne dostarczanie składników energetycznych w organizmie doprowadza do nadprodukcji wolnych rodników. Powstałe wolne rodniki niszczą komórki organizmów żywych, wywołują zmiany w DNA, błonach komórkowych. Mogą być one przyczyną ponad 60 różnych chorób i zaburzeń w organizmie człowieka jak: miażdżyca, cukrzyca, choroby układu nerwowego, nowotwory i inne. Powodują one starzenie się organizmu, uszkodzenie mózgu Oprócz naturalnych systemów obronnych organizmu pomocne w zwalczaniu wolnych rodników są przeciwutleniacze.

Wolne rodniki są to atomy lub cząsteczki zdolne do samodzielnego istnienia posiadające jeden lub więcej niesparowanych elektronów. Charakteryzuje je wysoka reaktywność. Dążąc do sparowania elektronów - pozbycia się nadmiarowego elektronu lub przyłączenia elektronu od innej cząsteczki wchodzą w reakcje z wieloma różnymi cząsteczkami. Czas życia rodników jest różny. Na przykład rodnik hydroksylowy istnieje tak krótko, że może przemieścić się jedynie na odległość 50 średnic cząsteczki, ale jest tak reaktywny, że potrafi wyrwać atom wodoru z małych cząsteczek. Reakcje rodników tlenowych powodują lawinowe utlenianie zwłaszcza podwójnych wiązań w nienasyconych kwasach tłuszczowych. Produktami procesu utleniania mogą być różnorodne związki chemiczne :

wodoronadtlenki, nadtlenki, epoksytlenki, związki cykliczne i spolimeryzowane. Wykazują one działanie szkodliwe dla zdrowia, a także obniżają wartość konsumpcyjną produktu przez niekorzystne zmiany cech organoleptycznych. W ochronie przed utlenianiem stosuje się różne metody w tym także przeciwutleniacze. Substancje te opóźniają lub zapobiegają utlenianiu wrażliwych na tlen składników żywności. Same ulegając utlenianiu chronią przed utlenianiem inne substancje np. kwasy tłuszczowe i lipidy.

Aktywność przeciwutleniająca polifenoli roślinnych była przedmiotem wielu prac. W badaniach przeprowadzonych w Japonii nad ekstraktami 107 roślin stwierdzono u ponad 50% z nich wysoką aktywność przeciwutleniająca. Wykazano, że polifenole warzyw mogą ochraniać także inne przeciwutleniacze roślinne jak witaminy: E, C i β-karoten. Duża skuteczność polifenoli jako przeciwutleniaczy wynika z ich wielokierunkowego działania. Chronią one przed utlenianiem inne substancje poprzez pochłanianie tlenu, chelatowanie metali katalizujących utlenianie, wychwytywanie wolnych rodników, rozkład nadtlenków inicjujących lawinowe reakcje wolnorodnikowe oraz hamując aktywność enzymów utleniających jak np. lipoksygenaz.

Polifenole występują tylko w surowcach roślinnych. Gromadzone są w różnych częściach roślin: owocach, kwiatach, liściach i korze. Związki te są produktami wtórnego metabolizmu roślin. W roślinach pełnią one ochronną rolę przed promieniowaniem ultrafioletowym, atakiem mikroorganizmów i różnych patogenów.

Naturalne przeciwutleniacze polifenolowe wykazują często skuteczność zbliżoną do sztucznych przeciwutleniaczy. Jak wykazano niektóre z nich jak np. proantocyjanidyny mają 50-krotnie większą aktywność przeciwrodnikową niż witamina E i 18-krotnie większą niż kwas askorbinowy. Ponadto wykazują wiele cennych właściwości jak: odtruwanie organizmu poprzez wiązanie toksycznych metali i alkaloidów. Znane są ich właściwości przeciwzapalne, antyhepatotoksyczne, przeciwnowotworowe, przeciwwirusowe i przeciwbakteryjne. Polifenole wysokocząsteczkowe są aktywne fizjologicznie w zapobieganiu zakrzepom i miażdżycy naczyń krwionośnych. Wzmacniają ściany naczyń krwionośnych poprzez tworzenie wiązań z kolagenem, zapobiegają powstawaniu histaminy uszkadzającej ściany naczyń oraz wykazują właściwości hamowania utleniania cholesterolu. Zdolność tanin do zmiatania wolnych rodników oraz wiązania jonów metali - m.in. promieniotwórczego strontu 90 została wykorzystana w profilaktyce i leczeniu schorzeń popromiennych. Zdolność pochłaniania przez polifenole promieni UV w zakresie 240-360 nm chroni organizm przed szkodliwymi skutkami promieniowania ultrafioletowego. Antocyjany czerwone barwniki polifenolowe stosuje się w leczeniu krótkowzroczności, kruchości naczyń krwionośnych, wrzodów i innych.

2.Specyfika przemysłu owocowo-warzywnego

Źródłem energii i potrzebnych składników są produkty roślinne i zwierzęce - są to pokarmy. Często muszą być one przetwarzane - aby były przyswajalne, by nabrały cech korzystniejszych, by zyskały na wyglądzie, smaku i zapachu, by były strawniejsze. Pokarmy naturalne są często mało trwałe. Dla zabezpieczenia, aby były dostępne poza okresem jego naturalnego występowania, muszą być utrwalone - zakonserwowane. Przetwarzaniem naturalnego pożywienia i jego konserwowaniem zajmuje się przemysł żywnościowy. Dzieli się on na szereg gałęzi zajmujących się przetwarzaniem i konserwowaniem wąskiej grupy surowców naturalnych. Wśród nich przemysł owocowo-warzywny, którego zadania są następujące:

1. Utrwalenie zbiorów w takiej ilości, aby umożliwić spożycie owoców i warzyw możliwie równomiernie w ciągu całego roku.

2. Zachować pełną wartość odżywczą surowca - zwłaszcza witamin, co zapewnia prawidłowe odżywianie się ludności w ciągu roku owocami i warzywami w postaci przetworzonej lub naturalnej (mrożonki).

3. Dostarczyć konsumentom różnorodnych produktów z owoców i warzyw dla urozmaicenia pokarmów

4. Ułatwić przygotowanie posiłków drogą dostarczenia gotowych wyrobów, względnie półproduktów - oczyszczonych, rozdrobnionych, ugotowanych.

5. Podniesienie kultury ogrodniczej i sadowniczej przez wprowadzenie nowych, lepszych

odmian surowców.

Przemysł żywnościowy zatrudnia około 450 000 pracowników, wartość produkcji wynosi 22% całego przemysłu. Przemysł owocowo-warzywny liczy około 1300 zakładów, które przerabiają średnio 1500000t owoców i 500 000t warzyw.

W przemyśle tym są zakłady duże (Hortex, Agros) wiele małych. Wiele zakładów jest z kapitałem zagranicznym firma Gerber, Wild i wiele innych. Do 1994 r rentowność tego przemysłu była ujemna, w latach 1995-96 była dodatnia +7% największa ze wszystkich gałęzi przemysłu spożywczego. Obecnie rentowność uległa spadkowi i zbliżona jest do 0. Rentowność jest zróżnicowana najwyższa w firmach prywatnych osób fizycznych +5% najniższa w spółdzielniach -5%.

Trudności przemysłu owocowo-warzywnego wynikają:

• zadłużenia zakładów z powodu odsetek od kredytów

• drogiego kredytu bankowego;

• brak własnych środków obrotowych na finansowanie zakupu surowców i na inwestycje;

• branża jest bardzo wrażliwa na zmiany sezonowe w zbiorach surowca w kraju i w EWG;

• mała zdolność nabywcza ludności w Polsce;

• kłopoty ze zbytem na rynku w Rosji i EWG;

• małe inwestycje i zaniedbania z poprzedniego okresu;

• brak reklamy i promocji polskich wyrobów.

Specyfika przemysłu owocowo- warzywnego

l. Rozdrobnienie wywołane powiązaniem z bazą surowcową, gdyż surowce są nietrwałe trudne do przechowywania i wrażliwe na transport. Zakłady są na ogół małe.

2. Sezonowość produkcji spowodowana okresowym dojrzewaniem surowca od maja do listopada. Powoduje to:

• sezonowość zatrudnienia;

• niepełne wykorzystanie maszyn;

• nierówne zapotrzebowanie energii, wody i pracowników;

• konieczność przechowywania lub konserwowania surowców i półproduktów:

• nierówne zapotrzebowanie na finanse, konieczność kredytowania surowca;

• produkcja masowa (groszku, soków, przecierów) wymaga pracy zmianowej.

3. Niska trwałość surowców wymaga kosztownego chłodniczego składowania, mrożenia, pasteryzowania, solenia.

4. Różnorodność gatunkowa surowców (40) wymaga odmiennej technologii i maszyn.

5. Duża różnorodność asortymentowa (200).

6. Personel musi być wysoko kwalifikowany.

Organizacja produkcji w tym przemyśle jest trudna z uwagi na:

1. Bardzo małą trwałość surowca.

2. Sezonowość plonów i wahania zależne od warunków agrobiologicznych.

3. Dużą różnorodność gatunków owoców i warzyw oraz odmian o różnej przydatności technologicznej, o zmiennym składzie chemicznym.

4. Duża ilość kierunków przerobowych -wymagająca zastosowania różnorodnych technologii jak np.:

• apertyzacji,

• suszenia

• zamrażania

• zagęszczania

• fermentacji

• dodatku cukru

• solenia i innych metod.

5. Szeroki asortyment produkowanych wyrobów - koło 200. Rozwój tego przemysłu jest ściśle związany z bazą surowcową - jej rozmiarem, jakością, lokalizacją i opłacalnością upraw ogrodniczych i sadowniczych.

Systematyka produktów owocowo- warzywnych

1. Konserwy - surowiec utrwalony w postaci niewiele zmienionej, zachowując całkowicie lub częściowo: kształt, barwę, smak i zapach surowca wyjściowego Wywołane zmiany są wynikiem czyszczenia surowca, rozdrabniania. Są nimi:

• mrożonki

• wyroby apertyzowane

• susz

• kiszonki i marynaty

• solonki

• surowiec konserwowany aseptykami.

2. Przetwory - różnią się od poprzedniej grupy większą zmianą pierwotnej postaci surowców

a nieraz bardzo poważną zmiana cech smakowych i zapachowych (wino).

Są nimi:

• miazgi i przeciery - pulpy jako półprzetwory,

• koncentraty z przecierów,

• silnie słodzone koncentraty z miazgi i przecierów - marmolady i dżemy,

• soki owocowe i warzywne,

• silnie słodzone soki - syropy,

• koncentraty soków,

• soki w postaci suchych proszków,

• galarety owocowe,

• wina.

Perspektywy rozwojowe przemysłu owocowo-warzywnego:

1. Stabilność i szybki rozwój gospodarczy Polski jest zachętą dla krajowych i zagranicznych inwestorów z uwagi na:

• tanią siłę roboczą;

• wykształconą kadrę techniczną i menażerską;

• niskie ceny gruntów i nieruchomości.

2. Mamy duży rynek wewnętrzny, który w małym stopniu jest nasycony (pijemy 3X mniej soków niż Niemcy, jemy 6X mniej dżemów niż Norwegowie i 2X mniej mrożonek niż Francuzi).

3. Polska ma dobre warunki agrobiologiczne do uprawy truskawek, owoców jagodowych, jabłek, wiśni, śliwek, groszku, fasolki, ogórków, kapusty i warzyw korzeniowych. Surowce te są tańsze niż w krajach EWG.

4. Z uwagi na położenie geograficzne, jesteśmy oceniani jako dobra baza wyjściowa na wschód dla krajów zachodnich

5. mamy dobre możliwości eksportowe dla:

• koncentratów i soków z owoców i warzyw

• mrożonek owoców jagodowych

• atestowanej żywności dla dzieci (baby food);

• dżemów z owoców jagodowych;

• konserw z groszku;

• ogórków konserwowych.

Ale pod warunkiem użycia świeżych i atestowanych surowców, odpowiedniej jakości wody, standardowych, estetycznych opakowań. Ponadto, przeciętnie gleby w Polsce zawierają mniej metali ciężkich (Hg, Pb, Cu), niż we Francji, Niemczech, Anglii i USA. Środków ochrony roślin (pestycydy) nasze rolnictwo zużywa 10 razy mniej niż rolnictwo zachodnioeuropejskie.

To sprawia, że mamy realne podstawy do eksportu na zachodnie rynki - zdrowej, atestowanej żywności.

• Wysoka jakość produkcji i dobre tradycje;

• Względnie dobry park maszynowy.

• Dobra lokalizacja.

• Coraz lepsza sytuacja finansowa

Słabe strony

• Słaby marketing.

• Niskie rezerwy finansowe.

• Starzejący się park maszynowy.

• Silna konkurencja.

3. Baza surowcowa przemysłu owocowo-warzywnego

Jest to rejon nasilonej uprawy owoców i warzyw dla potrzeb tego przemysłu. Rejon ten powinien charakteryzować się korzystnymi warunkami klimatycznymi i glebowymi, dla danych upraw.

Rejon bazy surowcowej winien obejmować tereny w promieniu do kilkunastu kilometrów od przetwórni i zapewnić dostawy odpowiedniej ilości surowca, zwykle nie znoszącego dłuższego transportu i łatwo psującego się pod wpływem różnych czynników (temperatura, czas, procesy biochemiczne, drobnoustroje i inne).

Rozwój przemysłu owocowo-warzywnego zależy od naturalnych i organizacyjnych czynników bazy surowcowej.

Naturalne czynniki:

• warunki klimatyczne (temperatura, suma temperatur, opady i ich rozkład)

• warunki glebowe (żyzność gleb, poziom wody gruntowej, przepuszczalność gleb)

• usytuowanie nachylenia względem stron świata,

• dobór najwłaściwszych dla danych warunków przyrodniczych - rodzajów i odmian owoców i warzyw.

W Polsce sprzyjające warunki dla upraw:

owoce -jabłka, śliwki, wiśnie truskawki i inne jagodowe,

warzyw - kapusta, ogórki, cebula, buraki, marchew, zielony groszek.

W poszczególnych rejonach Polski warunki te są zróżnicowane, a najlepsze na południu i zachodzie.

Organizacyjne czynniki:

• zabiegi agrobiologiczne: uprawa gleby, nawożenie, zabiegi pielęgnacyjne , zraszanie,

• ceny - opłacalność - polityka gospodarcza,

• zapotrzebowanie ze strony przemysłu i rynku,

• środki techniczne (traktory, kombajny, chłodnie, transport, magazyny),

• organizacja skupu,

• możliwość uzyskania kredytów i materiałów budowlanych,

• umiejętność, wiedza i inicjatywa plantatorów,

• organizacja gospodarstw rolnych.

Obserwuje się na całym świecie tendencję do koncentracji upraw ogrodniczych i sadowniczych przeznaczonych dla celów przemysłowych. We Francji około 1/3 produkcji warzyw pochodzi z dużych ferm. W Arizonie przeciętna wielkość upraw warzyw dla celów przemysłowych wynosi 104 ha. W Pudliszkach i Kwidzynie łączny areał zakontraktowanego groszku wynosi >1000ha.

Znaczenie bazy surowcowej

Przemysł owocowo-warzywny charakteryzuje się silnym powiązaniem z bazą surowcową.

Jest to spowodowane:

1. Specyficznymi wymogami stawianymi surowcom, które często są inne niż żądania konsumentów.

Dotyczy to:

• składu chemicznego (suchej masy, kwasowości, barwników, antyutleniaczy i innych];

• cech fizycznych ( wielkości, kształtu, zabarwienia, struktury miąższu, wrażliwości na transport);

Stąd konieczność poszukiwania nowych odmian przemysłowych.

2. Koniecznością stworzenia plantatorom warunków, umożliwiających uprawę najlepszych odmian przemysłowych. Osiąga się to drogą:

• dostarczania plantatorom materiału siewnego, nawozów, środków ochrony roślin, instruktaż agrotechniczny;

• pomoc w otrzymaniu kredytów finansowych

• ułatwianie zbiorów i transportu surowców do zakładów

Niektóre zakłady maja własne plantacje.

Sadownicza baza surowcowa dostarcza około 2,5 mln ton owoców uprawianych na 200000 ha. Polska należy do liczących się w świecie producentów i eksporterów owoców. Zbiory wynoszą:

jabłek do 2 mln t (8 miejsce w świecie), wiśni 150 tys. ton. porzeczki czarnej 130 tys. t (I miejsce w świecie), śliwek 100 tys. t, truskawek 250 tys. t. (3 miejsce w świecie), agrestu 50 tys. t, malin 40 tys. t (2 miejsce w świecie).

Spożycie owoców kg/osobę owoców świeżych 40 kg (2-4 x mniej niż Zachodniej Europie) w tym jabłek 22 kg, jagodowych 5,3 kg, owoców południowych 7 kg, przetworów 2,6 kg. Przetwórstwo owoców opiera się na odmianach :

• uprawianych głównie dla przemysłu (porzeczki, truskawki, wiśnie, maliny, agrest),

• uprawianych do bezpośredniej konsumpcji, ale które nie nadają się do tego celu z jakiś względów. Największe znaczenie dla przemysłu mają:

• jabłka z których wytwarza się ; soki, koncentraty soków, wina owocowe, susz, marmolady;

• truskawki - podstawowy owoc eksportowy (mrożonki) surowiec do produkcji: dżemów, konfitur, soków;

• porzeczki czarne - do produkcji: koncentratów (eksport), soków, pulp, dżemów;

• porzeczki czerwone - do produkcji win, soków, dżemów, galaretek i mieszanych mrożonek wieloowocowych;

• wiśnie - do produkcji: dżemów, marmolad, powideł, kompotów, suszu;

• agrest - do produkcji :dżemów, kompotów, win.

Owoce dzieli się na:

• ziarnkowe - jabłka, gruszki, pigwy;

• pestkowe - śliwki, wiśnie, czereśnie, brzoskwinie, morele;

• jagodowe - porzeczki, agrest, truskawki, maliny.

Do przerobu pożądane są następujące cechy owoców:

1. Foremny kształt - ułatwia obróbkę mechaniczną czyszczenie.

2. Gładka i równa powierzchnia.

3. Delikatna skórka - zmniejsza odpady.

4. Niewielka pestka, drobne komory i dobrze wypełnione gniazda nasienne.

5. Mała ilość części włóknistych i zdrewniałych.

6. Wysoki stopień wyrównania.

7. Właściwa struktura i konsystencja.

8. Duża równomierność dojrzewania.

9. Odpowiednie cechy organoleptyczne i właściwy skład chemiczny.

10.Duża odporność na warunki transportu i składowania.

11.Mały stopień uszkodzeń.

12.Wysoka czystość.

13.Najwyższa świeżość.

14.Zachowanie jasnej barwy po obraniu -jabłka, gruszki, brzoskwinie, ziemniaki.

15.Intensywny smak i odpowiedni stosunek cukrów do kwasów.

16.Duża zawartość barwników - antocyjany, karotenoidy.

17. Wysoka zawartość suchej masy.

18.Duża zwartość witamin

Warzywnicza baza surowcowa

Zbiory warzyw w Polsce sięgają do 6 min ton, tj. 19% wartości produkcji roślinnej rolnictwa. Zbiory warzyw sięgają: kapusta do 2,2 mln ton, marchew do 1 mln t., cebula do 0,9 mln t buraki do 0,8 mln t., ogórki i pomidory do 0,5 mln t. Spożycie 150 kg na mieszkańca, Włochy 260 kg.

Areał upraw ogrodniczych 300 000 ha.

W przemyśle zużywa się:

• kapustę głównie do kiszenia, mało do otrzymywania soku,

• marchew - soki, konserwy, przeciery, mrożonki, susz,

• cebulę - susz i jako dodatek do marynat i kiszonek.

• buraki - susz, sok, barszcz, ćwikła,

• ogórki - konserwy, marynaty, kiszonki.,

• pomidory - soki, koncentraty, przeciery, susz,

• kalafiory - mrożonki, marynaty, konserwy, susz.

Przemysł przerabia rocznie około 0,6 mln t. warzyw, głównie w postaci mrożonek, kapusty kiszonej przecierów i soków, konserw (groszek, fasolka, ogórki). Konsumpcja przetworów warzywnych jest w Polsce bardzo niska, np. mrożonek -0,5-0,6 kg rocznie na 1 mieszkańca.

Cechy pożądane dla warzyw:

• niska zawartość błonnika (fasolka, korzeniowe)

• brak skrobi (groszek, marchew)

• duża zawartość cukru (groszek, marchew, pomidory).

Klasyfikacja warzyw:

• cebulowe - cebula, por, czosnek,

• dyniowate - ogórek, dynia, melon,

• kapustne - kapusta, kalafior, kalarepa, brukselka,

• korzeniowe - marchew, pietruszka, seler, buraki,

• liściaste - sałata, szpinak, szczaw, cykoria,

• psiankowate - pomidor, papryka, ziemniaki,

• rzepowate - rzodkiewka, rzepa,

• strączkowe - fasola, groch, bób,

• wieloletnie - szparagi, chrzan, rabarbar.

4. Skład chemiczny surowców

W przetwórstwie owoców i warzyw znajomość składu chemicznego oraz cech fizycznych surowców ma duże znaczenie, gdyż daje informacje o:

• przewidywanej wydajności produktu, na odstawie danych o ekstrakcie, np. w produkcji przecierów pomidorowych i owocowych, koncentratów soków, dżemów, marmolad, powideł;

• ewentualnym dosłodzeniu i rozcieńczeniu moszczu owocowego przy nastawie win owocowych, opierając się na danych o kwasowości i zawartości cukru w moszczu;

• przydatności danego surowca do produkcji określonego wyrobu, np. konserwowanego lub mrożonego zielonego groszku, na podstawie zawartości cukru i skrobi w surowcu:

• wyborze stosowanych parametrów procesu technologicznego, np. temperatury i czasu podczas blanszowania, pasteryzacji, suszenia;

• ewentualnych zmianach receptury, by uzyskać produkt o wymogach określonych PN dotyczącą np. :

barwy, konsystencji, kwasowości;

• wyborze najwłaściwszego kierunku przerobu surowca, wynikającego z danych właściwości surowca

Uwaga: w każdej technologii niezbędne są dane o właściwościach chemicznych i fizycznych danej partii surowca lub wyjściowych półfabrykatów, gdyż dane te podają informacje o najwłaściwszym kierunku przerobu i parametrach procesu technologicznego.

Składniki owoców i warzyw. Zawartość składników chemicznych w owocach i warzywach jest bardzo zmienna i w dużym stopniu zależy od takich czynników jak: odmiana, stopień dojrzałości, stan fizjologiczny, warunki glebowe, klimatyczne itd. Głównym składnikiem owoców i warzyw jest woda, resztę stanowi sucha masa. W skład suchej masy wchodzi wiele składników, które z chemicznego punktu widzenia można podzielić na następujące: cukrowce (cukry proste, glukoza i fruktoza, dwucukry oraz wielocukry: skrobia, pentozany, dekstryny, związki pektynowe, i celulozy), kwasy organiczne, związki azotowe, tłuszcze i woski, związki fenolowe, barwniki, witaminy, substancje lotne (aromatyczne), substancje mineralne. Owoce mają stosunkowo dużo: cukrów, kwasów organicznych, polifenoli, pektyn, witaminy C. Mało mają białka, skrobi, tłuszczu i błonnika. Warzywa przeciwnie maja stosunkowo dużo związków białkowych, skrobi, błonnika natomiast mało cukrów, pektyn, kwasów organicznych i polifenoli.

• Cukrowce. Występujące w owocach i warzywach stanowiąc około 80% suchej masy. cukrowce, poza wartościami żywieniowymi, są głównymi czynnikami smaku. Reprezentowane przede wszystkim przez glukozę, fruktozę i sacharozę, które nadają owocom i warzywom smak słodki a w powiązaniu z innymi związkami chemicznymi mogą tworzyć glikozydy o smaku gorzkim. Niektóre z wymienionych cukrów najczęściej ramnoza lub glukoza, w połączeniu z innymi aglukonami tworzą związki barwne, których przykładem są, np. antocyjany. Ogólnie przyjmuje się że cukrowce w owocach występują w ilości od 5 - 15% i stanowią główny składnik ekstraktu. Przeciętna zawartość cukrów w owocach ziarnkowych i pestkowych wynosi około 10%, a w większości jagodowych 5 - 6%. Zwykle ok. 60 - 65%, a w jabłkach i gruszkach 75 - 80% ekstraktu przypada na cukry, przy czym na ogół tylko nieduża ich część na sacharozę. Cukry proste występujące w warzywach i owocach określa się jako cukier inwertowany, lecz tylko w owocach jagodowych, stosunek glukozy do fruktozy jest bliski jedności. W owocach ziarnkowych jest kilkakrotnie więcej fruktozy niż glukozy, w pestkowych zaś odwrotnie, glukoza przeważa nad fruktozą.

Węglowodany w warzywach występują w bardzo różnych ilościach. Z uprawianych w Polsce warzyw największą zawartością cukrów charakteryzują się warzywa okopowe, przede wszystkim buraki ćwikłowe, w których zawartość cukrów wynosi średnio około 8%, a niekiedy przekracza 12% oraz marchew z przeciętną zawartością 6 - 7% cukru. W różnych gatunkach kapusty, młodym grochu i w cebuli cukry występują w ilości 3,5 - 4,5%, w pomidorach średnio 2,5%, w ogórkach - do 2%. W warzywach występują cukry proste, a tylko w niewielkich ilościach sacharoza. Wyjątek stanowią buraki ćwikłowe, w których sacharoza stanowi większość cukrów. Cukrowce powstają w procesie fotosyntezy. Początkowo przebiega ona również w owocach, gdy są jeszcze zielone, a następnie tylko w liściach skąd są przenoszone do owoców w formie sacharozy. Sacharoza jest najczęstszą postacią cukru transportowego, co wynika z faktu malej aktywności chemicznej (zablokowane grupy hydroksylowe). Bezpośrednim produktem fotosyntezy jest glukoza, która jest związkiem wyjściowym do budowy innych węglowodanów, lub jest spalana w procesie oddychania jako źródło energii. Przemiany cukrów intensywnie zachodzą w owocach klimakterycznych, natomiast małe ich zmiany są w owocach, które nie podlegają klimakterium jak np. pomarańcze, mogą one w stanie dojrzałym pozostać na drzewie przez cały rok bez zmian w składzie cukrów. Polisacharydem występującym w owocach i warzywach jest skrobia, pełni ona funkcję substancji zapasowej, podobnie jak sacharoza. Składa się ona w 80 - 85% z amylozy i w 15 -20% z amylopektyny. Jako materiał zapasowy występuje w wielu niedojrzałych owocach. Jest to bardzo korzystna forma magazynowania materiałów zapasowych, gdyż jako nierozpuszczalna w wodzie jest osmotycznie nieczynna. W jabłkach, gruszkach, cytrynach, bananach, pomidorach i innych zawartość skrobi rośnie w miarę rozwoju owoców a w czasie dojrzewania maleje. Jest ona wskaźnikiem stopnia dojrzałości tych surowców. W warzywach podczas procesu dojrzewania skrobia gromadzi się jako substancja zapasowa, przykładem jest wzrost skrobi w ziemniakach i nasionach grochu. Dekstryny- jest to grupa produktów przejściowych powstających w wyniku przemian skrobi. Ilość dekstryn w jabłkach jest największa na początku dojrzewania i zanika w dojrzałych owocach. Celuloza stanowi składnik balastowy w owocach i warzywach. nierozpuszczalny zarówno w wodzie jak i kwasach organicznych. Stanowi ona główny budulec ścian komórkowych roślin. Najwięcej celulozy znajduje się w skórce, gnieździe nasiennym i szypułce. Zawartość celulozy nie zmienia się w czasie przechowywania owoców i warzyw i wynosi średnio w jabłkach 1,28%, w gruszkach zaś 1,58%.Pentozany występują w miąższu jabłek w ilości od 0,54 do 0,98%, zaś w soku w ilości od 0,2 do 0,42%. Ilość pentozanów zmniejsza się w trakcie dojrzewania owoców po zbiorze. Związki te określane są jako nie przyswajalne przez organizm ludzki. Hemicelulozy zbudowane są z pentoz oraz heksoz. O ile pentozy stanowią materiał budulcowy ścian komórkowych o tyle heksozy stanowią głównie materiał zapasowy. Hemicelulozy występują zwykle z celulozą, od której różnią się łatwiejszym uleganiem hydrolizie oraz produktami hydrolizy, którymi są pentozy, heksozy i kwasy uronowe. Ilość hemiceluloz zmniejsza się w trakcie przechowywania.

Z w i ą z k i p e k t v n o w e w owocach i warzywach pełnią rolę strukturotwórczą. Występują przede wszystkim pod skórką i w blaszkach środkowych, spajając cienką warstwą skórki z miąższem oraz ściany sąsiadujących ze sobą komórek miąższu. Niewielkie ilości związków pektynowych występują w plazmie komórkowej. Wysoka zawartość pektyn jest cenioną cechą owoców, zwłaszcza w przetwórstwie. gdzie decyduje o ich przydatności do produkcji substancji galaretujących (dżemy, marmolady, galaretki) oraz nadawanie odpowiedniej lepkości przecierom i sokom mętnym i przecierowym oraz napojów mlecznych. majonezów, sosów i deserów. Natomiast w produkcji soków klarowanych, pektyny zwiększając lepkość utrudniają proces jego pozyskiwania i klarowania. Do owoców bogatych w pektyny, występujących w naszej strefie klimatycznej, zalicza się porzeczki czarne ( ponad 1% pektyn) duże ilości związków pektynowych zawiera agrest, śliwki niektóre odmiany jabłek, jeżyny i porzeczki kolorowe, do ubogich ( poniżej 0,5%) zaliczamy maliny, wiśnie, czereśnie, winogrona. W owocach ziarnkowych związki pektynowe występują w ilości od 0,05 do 2% s.m

Zawartość pektyn w wybranych owocach

Gatunek Ilość pektyn Gatunek Ilość pektyn

% %

Jabłka 0,5-1,6 Grejpfruty 3,3-4,5

Morele 0,7-1,3 Cytryny 3,0-4,0

Banany 0,7-1,2 Brzoskwinie 0,6-0,9

Czereśni 0,2 - 0,5 Gruszki 0,5 - 0,7

Rodzynki 0,9-1,5 Maliny 0,6-1,0

Winogrona 0,2-1,0 Truskawki 0,6-0,7

W owocach niedojrzałych pektyny występują w postaci protopektyny nierozpuszczalnej w wodzie. Związane są one z jonami wapnia, poprzez rozgałęzienia łączą się z hemicelulozami co umożliwia pełnienie roli protopektynom spoiwa łączącego sąsiadujące ze sobą komórki. W czasie dojrzewania i przechowywania owoców protopektyny przechodzą w rozpuszczalną pektynę, towarzyszy temu mięknięcie. Następuje osłabienie spoiwa łączącego komórki, związki pektynowe przechodzą do soku komórkowego. Następuje także ich deestryfikacja np. w gruszkach w czasie przechowywania spadał stopień estryfikacji z 80% do 50%. W truskawkach stwierdzono, że w czasie dojrzewania blaszka środkowa łącząca sąsiadujące komórki rozkłada się na dwie warstwy pozostające przy sąsiadujących komórkach. Metylacja pektyn powoduje mięknięcie truskawek. Dlatego spadkowi jędrności tych owoców przypisuje się metylację pektyn, która uniemożliwia, inhibuje utwardzające działanie jonów wapnia. Skuteczność jonów wapnia w utwardzaniu struktury owoców wzrasta po deestryfikacji, odszczepieniu grupy metylowej przez pektynoesterazę. Wówczas jony wapnia wiążą się z grupami karboksylowymi. W produkcji soków cytrusowych stopień deestryfikacji protopektyn ma wpływ na powstawanie galaret z jonami wapnia w czasie zagęszczania soków co pogarsza ich jakość. Należy nie dopuszczać do drugiego kontaktu części stałych z sokiem, gdyż na nich zawieszone są aktywne enzymy pektynoesterazy. Enzym pektynoesteraza w przemyśle sokowniczym soków cytrusowych jest wskaźnikiem ich jakości, im wyższa aktywność tym gorszej jakości jest sok.

Podział:

• substancje pektynowe - mieszanina fizyczna pektyn z substancjami towarzyszącymi jak pentozany i heksozany;

• protopektyna - nierozpuszczalna w wodzie substancja występująca w tkankach roślinnych, która w wyniku łagodnej hydrolizy daje pektyną

• pektyna właściwa - powstaje z rozkładu protopektyny, koloidalny węglowodan składający się z reszt kwasu poligalakturonowego połączonych łańcuchowo, częściowo estryfikowanych metanolem, w obecności cukru i kwasu tworzą żele; dzielą się na wysokometylowane o estryfikacji 50-75% grup karboksylowych - tworzą żel przy pH 3-3.5 i ekstrakcie 60-70%.; niskometylowane o stopniu estryfikacji 35-50% - tworzą żele niskocukrowe z jonami metali dwuwartościowych (Ca, Mg) bez cukru lub z małymi ilościami, przy szerokim zakresie pH, 20 mg Ca/ 1 g pektyny;

• kwasy pektynowe - koloidalne kwasy poligalakturonowe powstałe z hydrolizy pektyny bez reszt metylenowych, nie tworzą żeli z cukrem i jonami metali,

Znaczenie fizjologiczne pektyn

• zdolność chelatowania metali (Pb, Cu, Za, Sb) i usuwania ich z krwioobiegu:

• wiążą cholesterol;

• reguluj ą gospodarkę wodna przez wiązanie wody;

Właściwości pektyn zależą od:

• budowy i rozgałęzień łańcucha

• stopnia zmetylowania

• stopnia zamidowania,

• ciężaru cząsteczkowego.

Najważniejszą właściwością jest tworzenie żelu. Pektyny są koloidem liofilowym, ulegają solwatacji. Żele są trwałe i mało wrażliwe na działanie elektrolitów. Pektyna łatwo się rozpuszcza i łatwo tworzy żele. Żelowanie ich oparte jest na procesie koagulacji

Surowiec do otrzymywania pektyn

• Suszone wytłoki jabłkowe ( nie poddane działaniu enzymów pektolitycznych) zawierają 18-25% pektyn w s.m.

• Albedo owoców cytrusowych, zawiera 30-35% pektyn w s.m.

Technologia produkcji pektyn z wytłoków jabłkowych:

Ługowanie: wstępne i właściwe.

.

• Ługowanie wstępne - ma na celu usunięcie związków rozpuszczalnych ( balastowych) w zimnej wodzie (cukry, kwasy, białka , barwniki).

• Ługowanie właściwe - ma na celu hydrolizę protopektyn. Przeprowadza się roztworem 0,2% kwasu organicznego w temperaturze 90° C w ciągu 30-120 minut.

Zobojętnienie - zasadami, cedzenie na sitach i prasowanie, oczyszczanie - odbarwianie węglem aktywnym i ziemią okrzemkową w drugiej fazie. Zagęszczanie w aparacie próżniowym do zawartości 3-4% pektyn. Suszenie, w suszarni rozpyłowej lub walcowej. Można także wytrącać alkoholem lub wodorotlenkiem glinu lub wapnia a następnie dosuszyć osad. Ostatnią operacją jest mielenie na proszek.

Preparaty z pektyn niskometylowanych wymagają dodatku wapnia:

destryfikkowane enzymatycznie 4-10 mg Ca/1g pektyny, amoniakiem 15-13 mg Ca/1g pektyny, kwasami 30-60 mg Ca/1g pektyny.

Mechanizm żelowania. Cząsteczki pektyny w roztworze są uwodnione, posiadają ładunek ujemny i odpychają się wzajemnie. Utrudnia to zetknięcie się ich ze sobą, co jest warunkiem powstania sieci przestrzennej. Konieczne jest zniszczenie otoczki wodnej i zobojętnienie ładunku. Dodatek cukru do roztworu pektyny powoduje dehydratację, kwas cofa dysocjację jonów karboksylowych. W tych warunkach cząsteczki pektyn łączą się tworząc szkielet siatki, zmykając wewnątrz fazę płynną.

Pektyny wysokometylowane dzielą się na:

bardzo szybko żelujące - 4 min o stopniu estryfikacji 80-82%, szybko żelujące - 10 minut -74-76%, średnio - szybko żelujące - 20 minut - 68-72%. wolno żelujące 40 minut. 60-65%.

Pektyny niskometylowane żelując tworzą wiązania chemiczne, za pośrednictwem metali (Ca, Mg, AL) uzupełnionych mostkami wodorowymi. Powstanie żelu możliwe jest tylko w obecności wydłużonych cząsteczek o silnym stopniu asymetrii, które stykając się wydłużonymi końcami, tworzą delikatną sieć przestrzenną. Siła wiązania może być tak mała, że czasami wystarczy wstrząs mechaniczny by zniszczyć strukturę. W cząsteczce pektyny, niskometylowanej kwas galakturonowy znajduje się w położonych naprzeciw siebie, dwóch zygzakowatych liniach. Ten układ wzmocniony jest jonami wapnia, które łączą się z grupami hydroksylowymi i karboksylowymi łańcucha pektynowego ( model pudełka na jajka). W takim połączeniu łańcuchów ani kwas ani cukier nie są potrzebne do żelowania.

Synereza: Żel może podlegać przemianom w wyniku procesów fizycznych i chemicznych powodujących rozdział żelu na: fazę rozproszoną i ciągłą. Galareta najpierw wydziela część związanej fazy płynnej w postaci kropel na powierzchni, a następnie kurcząc się wydziela dalsze partię cieczy, .co może doprowadzić do pływania żelu w cieczy.

Bezpośrednią przyczyną synerezy jest zmniejszanie się odległości między cząsteczkami pektyny. Synereza powoduje niekorzystne zmiany organoleptyczne w żelu.

Przyczyną synerezy jest:

• za małe stężenie pektyny lub cukru

• niewłaściwe pH

• nieodpowiednia dawka wapnia

• mechaniczne uszkodzenia siatki przestrzennej.

Kwasy organiczne. W owocach i warzywach występują głównie hydroksykwasy, a mianowicie kwasy: jabłkowy, cytrynowy, winowy i w mniejszych ilościach kwas bursztynowy i szczawiowy. Najwyższą zawartością kwasów charakteryzują się owoce niedojrzałe: w owocach dojrzałych kwasowość waha się w granicach od 0,2 - 3% (w owocach ziarnkowych od 0,2 - 0,8% głównie kwas jabłkowy, w pestkowych od 0,8 -1,5% - przeważa kwas jabłkowy, a w jagodowych od l -3% - kwas cytrynowy). W warzywach jak szczaw, szpinak, rabarbar 50% kwasowości pochodzi od kwasu szczawiowego. Niektóre owoce jagodowe jak borówki i żurawina zawierają kwas benzoesowy, aronia i jarzębina - kwas sorbowy. Występując w postaci wolnej mają one właściwości konserwujące hamują rozwój drożdży, pleśni i wiele gatunków bakterii. Kwasy występują w owocach i warzywach w stanie wolnym albo związanym w postaci soli lub estrów. Większość kwasów jest zlokalizowana w wakuolach. Cytoplazma zawiera ich mało. Źródłem kwasów jest fotosynteza w liściach, skąd są one przenoszone do owoców. Na skutek tego w owocach jagodowych kwasowość jest wyższa w środkowych partiach gdzie silniej rozbudowana jest tkanka przewodząca niż w paniach zewnętrznych. Zawartość kwasów wzrasta w miarę dojrzewania owoców i osiąga maksymalny poziom tuż przed zbiorem, po czym nieznacznie zmniejsza się. Stosunek kwasowości do cukrów w dużym stopniu decyduje o smaku owoców. Kwasy w owocach i warzywach występują w stanie wolnym i związanym w postaci estrów - związki zapachowe i soli. W warzywach kwasy organiczne występują głównie w stanie związanym jako sole kwasu jabłkowego lub cytrynowego. Wyjątkiem są pomidory, rabarbar, szczaw i szpinak w których są wolne kwasy - stąd ich kwaśny smak. Podobnie są czynnikami smaku kwaśnego, orzeźwiającego w owocach.

Obecność kwasów w owocach i warzywach stanowi przeszkodę dla rozwoju drobnoustrojów, głównie gnilnych bakterii. Natomiast kwasowość sprzyja rozwojowi drożdży. Kwasowość jest czynnikiem selektywnym dla mikroflory, jest regulatorem czasu sterylizacji konserw, ułatwia proces ich utrwalania.

B i a ł k a .Owoce i warzywa nie należą do surowców bogatych w białka. Wyjątek stanowią rośliny strączkowe (groch, fasola, bób). Wśród owoców dużą ilość związków azotowych zawiera dzika róża, rokitnik, porzeczki, maliny, jeżyny (1,2 - 4,1%), a niską zawartością tych związków charakteryzują się jabłka, gruszki (ok. 0,4%). W warzywach ogólna zawartość białka wynosi od 0,7 - 7%. Najwięcej białka zawiera groch (6 -8%), fasolka szparagowa (2 - 3%). Na uwagę zasługują takie warzywa jak: szparagi, pietruszka, szpinak (ok.2%). Obecność dużych ilości białka może być przyczyną wielu utrudnień technologicznych. Denaturacja białka w procesie gotowania dżemów i zagęszczania soków powoduje nadmierne występowanie piany, Białko może, być przyczyną, mętnienia soków i win. W czasie ogrzewania i długotrwałego przechowywania gotowych produktów substancje azotowe mogą powodować nieenzymatyczne brązowienie (przykładem tego zjawiska może być, brązowienie suszu z owoców i warzyw). Należy zaznaczyć, że obecność białek i powstałe w wyniku ich ogrzewania zmiany mają charakter pozytywny. Na przykład podczas blanszowania owoców przeznaczonych do suszenia następuje denaturacja białek w komórkach i struktura tkanki staje się jakby porowata, zjawisko to ułatwia proces suszenia owoców i warzyw.

T ł u s z c z e i woski. Zawartość tłuszczu w owocach i warzywach kształtuje się na bardzo różnicowanym poziomie. Na przykład zawartość tłuszczu w jabłkach określana jest na poziomie od 0,3 - 0,4% świeżej masy. Najwięcej tłuszczu występuje w nasionach owoców i w skórce. Skórka owoców pokryta jest warstwą woskową będącą mieszaniną kwasu ursolowego (C30 H48 03) i innych lipidów, która stymuluje dojrzewanie owoców, poprzez regulację ubytku wody i wymianę gazów. Zawartość tłuszczu w warzywach wynosi od 0,05 - 0,3 % w ogórkach, do 0.6% w grochu zielonym, a nawet ponad 20% w suchych nasionach soi.

Inne składniki. Oprócz wymienionych podstawowych składników w owocach i warzywach występują jeszcze inne składniki, takie jak: witaminy, związki fenolowe, substancje mineralne i smakowo -aromatyczne oraz barwniki. Substancje te pełnią ważną funkcję w żywieniu człowieka. Nie mają jednak istotnego wpływu na przebieg procesu technologicznego, ale nie powinny ulegać zniszczeniu w trakcie jego przebiegu np. wypłukaniu (sole mineralne, witaminy), rozkładowi pod wpływem temperatury i kwasowości (witaminy, barwniki). Dlatego obowiązkiem technologa jest takie prowadzenie procesu technologicznego, aby te cenne składniki uległy jak najmniejszemu zniszczeniu.

Witaminy. Owoce i warzywa są bogatym źródłem witamin.

Witamina C. Najwięcej w nich występuje kwasu askorbinowego 2-80 mg%, może być ponad 1000 mg% np. w owocach róży. Jabłka będące podstawowym owocem w naszej strefie klimatycznej zawierają do 30 mg% witaminy C. Jest ona rozmieszczona nierównomiernie w owocu. W jabłkach w skórce jest 2-3 razy więcej niż w miąższu. Zawartość kwasu askorbinowego nie jest cechą taksonomiczną np. róża i jabłka należą do tej samej rodziny Rosacea, a różnią się znacznie zawartością kwasu askorbinowego. Roślina syntetyzuje kwas askorbinowy z heksoz, których ilość zależy od fotosyntezy. Osłabienie oświetlenia ogranicza fotosyntezę i zmniejsza zawartość kwasu askorbinowego. Bogatym źródłem witaminy C są owoce jagodowe np. czarna porzeczka zawiera jej do 300 mg/100g, truskawki do 100 mg/100g. Owoce cytrusowe - np. pomarańcze zawierają jej do 50 mg/100g. Owoce pestkowe są ubogie w tę witaminę śliwki zawierają około 5 mg/100g, wiśnie 15 mg/100g.

Pozostałe grupy witamin występują w jabłkach w niewielkich ilościach. Witamina A i witaminy grupy B występują w innych gatunkach owoców i warzyw. Wśród owoców największą ilością B - karotenu charakteryzują się brzoskwinie i morele natomiast wśród warzyw przede wszystkim marchew i dynia. Spośród witamin z grupy B, część ich występuje w ilościach bardzo małych, a część - nawet w śladowych. Zawartość witaminy B1 waha się od 0,01 do 0,69 mg%. W owocach witamina B1 występuje najobficiej w śliwkach ( 0,02 - 0,12 mg%), a w warzywach w ilości od 0,05 - 0,2 mg%, zwłaszcza bogate są nasiona strączkowe np. groch ( 0,15 - 0,50 mg%), szparagi ( 0,02- 0,20 mg%). Witamina B1 jest wrażliwa na działanie temperatury i siarkowanie, dlatego w procesie technologicznym ulega znacznym stratom. Witamina B2 występuje w owocach i warzywach w niewielkich ilościach. W jabłkach jej ilość ustalono w przedziale od 0,004 - 0,05 mg%, a z warzyw najwięcej witaminy B2 zawierają groch, szpinak i fasolka 0,2 - 0,30 mg%. Witamina PP (niacyna, amid kwasu nikotynowego) występuje w największych ilościach w owocach truskawek 0,19-1,11 mg%, natomiast w jabłkach i gruszkach w ilościach poniżej 0,05mg%. Wśród warzyw największą, ilością witaminy PP wyróżnia się jarmuż 1,5 - 4,6 mg% i groch 1,87 - 2,62mg% Witamina D występuje w owocach i warzywach w ilościach śladowych jedynie w grzybach jej ilość określana jest na poziomie od 0,002 - 0,012 mg%. Ilość poszczególnych witamin w wybranych gatunkach warzyw przedstawiono w tabelach 2.4 i 2.5.

Związki fenolowe Związki fenolowe posiadają grupę hydroksylową bezpośrednio przyłączoną do pierścienia benzenowego. Występujące w owocach i warzywach można podzielić na kilka grup: kwasy fenolowe (pochodne kwasu benzoesowego), kwasy fenylopropenowe (pochodne kwasu cynamonowego i kumaryny) i flawonoidy, wśród których wyróżnia się 11 klas związków. W owocach największe znaczenie mają pochodne kwasów hydroksycynamonowych (kawowego, chlorogenowego, ferulowego, p-kumarowego) oraz spośród flawonoidów - katechiny, procyjanidyny, antocyjany i flawonole. K w a s v f e n o I o w e występują w owocach i warzywach w postaci estrów i glikozydów. W jabłkach, gruszkach, brzoskwiniach, wiśniach, winogronach dominują pochodne kwasu kawowego, a w mniejszych ilościach kwasu p-kumarowego i ferulowego. F l a w o n o i d v występujące w owocach to przede wszystkim katechina i epikatechina, proantocyjanidyny, antocyjany. Spośród występujących w Europie środkowej owoców ziarnkowych i pestkowych, najwięcej katechin zawierają brzoskwinie (50 - 129 mg/kg) oraz morele (26 - 57 mg/kg). Najwięcej epikatechin stwierdzono w morelach (67-202 mg/kg), wiśniach (4-152 mg/kg) i jabłkach (2 - 129 mg/kg). Nadają one owocom lekki cierpki lub gorzki smak i są substratami reakcji enzymatycznego brązowienia. W warzywach, z wyjątkiem rabarbaru, związki te nie występują. Dimery i wyższe polimery katechin określane są proantocyjanidynami. Występują one w jabłkach, głównie w skórkach i w zależności od odmiany ilość ich waha się od 87 - 600 mg/kg, wiązki te zaliczane są do tanin kondensujących i określane także garbnikami, które nadają cierpki smak niedojrzałym owocom. Zawartość garbników zależy przede wszystkim od stopnia dojrzałości, odmiany i warunków wegetacji owoców lub warzyw. W stadium dojrzałości zbiorczej ilość garbników wynosi w owocach około 0,1%. W czasie dojrzewania owoców następuje wzrost stopnia kondensacji związków polifenolowych, objawia się to obniżeniem cierpkości. Zbyt duże polimery są trudniej rozpuszczalne i trudniej reagują z białkami. Odczucie cierpkości związane jest z określonym stopniem polimeryzacji. Cierpkość wykazują związki o masie cząsteczkowej 500-3000. Mimo niskiej zawartości tych związków znaczenie ich w technologii przetwórstwa owoców jest duże. Naturalnym źródłem tych związków są owoce wśród, których najwięcej zawierają : aronia 1200 - 5000 mg% i czarna porzeczka 1000 - 2200 mg%, zielona herbata 2500 mg%.

Właściwości chemiczne polifenoli

1. Szczególnie reaktywne są grupy OH pierścienia B, które łatwo oddają atomy H i dlatego są silnymi przeciwutleniaczami, a same utleniają się dlatego:

• chronią przed utlenianiem związki łatwo utleniające się (kwas askorbinowy, wielonienasycone kwasy tłuszczowe) gdyż same wiążą tlen:

•wiążą jony metali wielowartościowych ( Fe. Cu. Zn. AJ). które katalizują reakcje utleniania, tworząc z nimi nierozpuszczalne, barwne (czarne, szare, niebieskie) osady.

•hamują działalność niektórych enzymów, zwłaszcza oksydaz i pektolitycznych;

•redukują nadtlenki i wodoronadtlenki;

•blokują wolne rodniki (wzbudzone cząsteczki, posiadające niesparowany elektron, reaktywne cząsteczki atakujące związki organiczne - białko, DNA, tworzą się szkodliwe rakotwórcze połączenia);

2. Polifenole o masie cząsteczkowej 500 do 3000 mają dużą zdolność do wiązania białek, peptydów, aldehydów, metali - tworząc nierozpuszczalne kompleksy, które są przyczyną powstawania zmętnień i osadów w winach i sokach. Ograniczenie tworzenia się osadów poprzez usuwanie nadmiaru polifenoli i związków reagujących nimi (białka, metale), unikanie reakcji utleniania enzymatycznego i nieenzymatycznego.

3.Polifenole są podatne na utlenianie enzymatyczne, formy utlenione łatwo kondensują tworząc nierozpuszczalne, ciemno zabarwione związki. Reagują też z aminokwasami i białkami dając brunatne polimery. reakcje te hamuje temperatura > 80° C, pH< 2,5, NaCl 1-3%, SO₂ (0,1%) także obecność kwasu askorbinowego, cysteiny i innych.

Biologiczne znaczenie polifenoli. Niektóre flawonoidy o właściwościach aktywnych biologicznie określane są jako bioflawonoidy lub związki wykazujące czynności witaminy P. W literaturze stwierdza się, że są to związki wpływające na przepuszczalność kapilarnych naczyń krwionośnych. Wzmacniają naczynia krwionośne i regulują ciśnienie krwi, działają bakteriostatycznie, odtruwające w zatruciach metalami ciężkimi, przyspieszają gojenie się ran i odmrożeń, wiążą cholesterol, neutralizują kancerogenne wolne rodniki są 50 razy aktywniejsze niż witamina E i 20 razy niż witamina C.

S k l a d n i k i mineralne są niezbędne do normalnego metabolizmu tkanek roślinnych. Ilość składników mineralnych określana jest w owocach w szerokim przedziale np. od 0,24% w żurawinie, do ok. 0,4% w jabłkach i ok. 3% w owocach dzikiej róży. W warzywach stwierdza się większe ilości substancji mineralnych aniżeli w owocach. Przykładem roślin bogatych w sole mineralne są: pietruszka, szpinak, pory, groch i fasolka. Po spopieleniu udział ważniejszych ilościowo składników mineralnych określany jest następująco: potasu - 50%, fosforu - 10%, wapnia - 4%, sodu i magnezu po 3%. Pozostały procent tworzą pierwiastki występujące w niewielkich ilościach. Zawartość soli mineralnych w owocach i warzywach jest zmienna i zależy od rodzaju gleby, poziomu nawożenia, warunków okresu wegetacyjnego.

Substancje lotne. Naturalny, przyjemny zapach owoców i warzyw wywołany jest przez mieszaninę związków o różnorodnej budowie. Do związków tych, występujących w ogólnej ilości zwykle powyżej 0,1 %, należą np. alkohole, węglowodory, estry, kwasy oraz aldehydy i ketony. W niektórych owocach bardzo aromatycznych zawartość tych związków sięga nawet powyżej 0,1%. W owocach występują estry alkoholu metylowego, etylowego i alkoholi wyższych z kwasami organicznymi. Odznaczają się one wielką różnorodnością i specyficznością zapachów. Na przykład mrówczan metylu lub etylu ma zapach rumowy lub arakowy; octan etylu - owocowy; octan amylu - gruszkowy; maślan etylu - ananasowy; izo-walerian izo-amylu - bananowy; benzoesan amylu - zapach ambry; fenylooctan etylu i amylu - zapach miodu; antranilan metylu - pomarańczowy. Z grupy węglowodorów w owocach występują przede wszystkim węglowodory alicykliczne tzw. terpeny, np. terpinen, D-limonen, pinen, kamfen oraz seskwiterpeny, np. bisabolen -występujący w skórce cytryny.

Przykładem alkoholi alifatycznych nienasyconych może być geraniol C₁₀H₁₇OH, a aromatycznych terpineol C₁₀H₁₇OH. Aldehydy to przede wszystkim aldehyd octowy występujący w większości owoców. Przykładem aldehydu nienasyconego jest cytrol, aldehyd benzoesowy lub wanilina. Ketony reprezentowane są przez - aceton oraz iron - składnik zapachu malin.

Barwniki .Grupa barwników roślinnych jest pod względem budowy chemicznej bardzo zróżnicowana. Do barwnych związków owoców i warzyw należą : flawonoidy (antocyjany, flawony, flawonole), karotenoidy, chlorofile i betalainy.

Barwa jest ważnym czynnikiem oceny surowców i żywności, która przetworzona często zmienia barwę. co wpływa na zmniejszenie atrakcyjności.

W Polsce wolno barwić:

•wino , koniak, wiśniak, rum, miód pitny, piwo oraz ocet - wolno barwić wyłącznie karmelem

•przetwory owocowe i warzywne, koncentraty zup, bezalkoholowe napoje i syropy owocowe przyrządzane na naturalnych sokach i ekstraktach można barwić w zasadzie naturalnymi barwnikami organicznymi lub otrzymanymi syntetycznie, jeśli są identyczne z występującymi w przyrodzie (karoten).

Barwienie żywności jest kontrowersyjne - gdyż może wprowadzić w błąd konsumenta - pod względem jakości świeżości produktów.

Dlatego barwienie:

• nie może powodować szkodliwości dla zdrowia,

• nie może służyć do ukrycia zafałszowań lub wad.

Ze względu na ryzyko takich nadużyć, wymagana jest deklaracja na opakowaniu dodatku barwników do produktu.

W krajach EWG dopuszczono następujące barwniki naturalne:

• flawonoidy E 163

• karotenoidy E 160

• ksantofileE161

• chlorofile E 140

• kompleks Cu chlorofili E 141

• kurkumina E 100

• ryboflawina E 101

Wady barwników naturalnych:

• mają mniejszą odporność na temperaturę, światło, tlen i jony metali ciężkich;

• posiadają mniejszą siłę barwiącą;

• brak jest możliwości uzyskania dużej gamy barw;

• są trudności w standaryzacji siły barwiącej oraz tonu barwy;

• są na ogół droższe od barwników syntetetycznych;

• niektóre z nich maja specyficzny, typowy dla surowca wyjściowego smak i zapach;

• większość z nich ma ograniczoną trwałość, w warunkach stosowanych podczas przetwarzania, utrwalania i

przechowywania

Antocyjany Antocyjany są związkami fenolowymi z grupy flawonoidów i nadają owocom i warzywom barwę o odcieniu czerwonym, fioletowym lub niebieskim. W naturze występują one w postaci glikozydów. Zbudowane są z części fenolowej - aglikonu i reszty cukrowej, która może być acylowana kwasami organicznymi. Składnikiem cukrowym są najczęściej monosacharydy glukoza, galaktoza, ramnoza, arabinoza, stwierdza się także di- i trisacharydy. Obecność podstawowych barwników antocyjanowych występujących w owocach i warzywach można ograniczyć do sześciu głównych aglikonowych to jest: antocyjanidyn, delfinidyny, cyjanidyny, pelargonidyny, peonidyny, malwidyny oraz petunidyny. Antocyjany, występują w owocach, głównie w wiśniach, śliwkach i owocach jagodowych. Na przykład czarne maliny zawierają ich 2140 - 4280 mg/kg, jeżyny 820 do 3260 mg/kg, a maliny 93-100 mg/kg. Występują one również w warzywach (czerwonej kapuście, bakłażanach, karczochach). Antocyjany są trwałe w środowisku lekko kwaśnym i w nim barwią się na czerwono, w obojętnym na fioletowo, w zasadowym na niebiesko. Barwa zależy od pH.

Ponadto, na zabarwienie ma wpływ ilość grup OH w pierścieniu B, co wpływa na intensywność barwy niebieskiej oraz grup OCH₃ intensywność czerwieni.

Antocyjany są wrażliwe na temperaturę, zwłaszcza obecności tlenu, dając brązowe produkty. Równie destrukcyjnie działa na nie światło. Łatwo ulegają utlenianiu enzymatycznemu po uprzedniej hydrolizie antocyanazą. Pofenolooksydaza utlenia antocyjany w obecności innych polifenoli.

Flawony i f l a w o n o l e .Związki te zaliczane do grupy flawonoidów posiadają barwę żółtą. Mają one mniejsze znaczenie jako czynniki naturalnej barwy niż antocyjany. W porównaniu do antocyjanów są one trudniej rozpuszczalne w wodzie i mniej wrażliwe na podwyższone temperatury, tlen i enzymy. Przykładem jest żółty barwnik występujący w cebuli - kwercetyna. Barwnik ten słabo rozpuszcza się w zimnej wodzie, dobrze w alkoholu i wodzie gorącej. Może być stosowany do barwienia niektórych produktów spożywczych..

Karotenoidy. Do najpopularniejszych obecnie barwników naturalnych stosowanych w żywności zalicza się karotenoidy - żółte i czerwone barwniki o budowie alifatycznej lub alicyklicznej. Karoteny są węglowodorami, a ich pochodne ketonowe nazywane są ksantofilami. O barwie decyduje układ podwójnych wiązań w łańcuchu. Wyodrębniono ponad 60 pochodnych karotenoidów. Głównymi przedstawicielami tej grupy barwników są: ,  i γ - karoteny oraz likopen. W żywych komórkach roślinnych karotenoidy występują w połączeniach z białkami lub skrobią w tzw. chromoplastach rozpuszczalnych w wodzie. W czasie dojrzewania owoców następuje szybka synteza tych związków i zanik chlorofilu, gdy chloroplasty przechodzą w chromoplasty. Ten typ przemian zachodzi w pomidorach w których jest stopniowe przejście barwy, podobnie jest w pomarańczach, dyni i róży. Karoteny są często skoncentrowane w skórce np. w jabłkach jest 5-7 razy więcej w skórce niż w miąższu. Na tworzenie karotenoidów wpływa tlen, światło i temperatura. Karotenogeneza jest endoergiczna i w końcowym etapie tlenowa. Światło nie jest konieczne do syntezy karotenoidów. W czasie przetwarzania owoców i warzyw w wyniku ogrzewania może następować destrukcja komórek i jednocześnie rozrywanie wiązań pomiędzy karotenoidami a innymi komponentami. Dobrym źródłem karotenoidów są warzywa jak: marchew 6-10 mg/100g, szpinak 9 mg/l 100g, pomidory 1,5 mg/100g. brokuły 3 mg/100g, pietruszka 5 mg/100g, oraz owoce jak: jarzębina 12 mg/100g, morele 1,6 mg/100g, melony 2 mg/100g, brzoskwinie 0,5 mg/100g i dzika róża 2-5 mg/100g.

Funkcje w organizmie

•przeciwutleniacz

•prekursor witaminy A,  -karoten 50%, ,γ -karoteny 30% aktywności witaminy A;

•osłona przed nadmiernym pochłanianiem energii świetlnej (intensywne opalanie obniża zawartość witaminy A);

•zapobiega nowotworom (15-25 mg dziennie).

Zastosowanie w przemyśle: do barwienia żywności na barwę żółtą do pomarańczowej w celu przywrócenia naturalnej barwy, do barwienia margaryny, sosów, soków i napojów, wyrobów cukierniczych, przetworów zbożowych, mleczarskich i mięsnych. Dodatek karotenoidów podnosi wartość witaminową żywności.

Chlorofile .Chlorofil jest barwnikiem zielonych części roślin i jest mieszaniną dwóch form tzw. chlorofilu a i chlorofilu b, należących do barwników pirolowych. Pod względem chemicznym chlorofil jest związkiem gnezoporfirynowym, w położeniu 2 zawiera nienasyconą grupę winylową. Reszta kwasu propionowego w pozycji 7 jest zestryfikowana alkoholem dwuterpenowym -fitolem a grupa karboksylowa w pozycji 10 jest zestryfikowana metanolem. W położeniu 7 i 8 znajdują się dwa wodory, które nadają chlorofilowi aktywność optyczną. Chlorofil a zawiera w położeniu 3 grupę metylową, barwa jego jest niebieskozielony a chlorofil b w położeniu 3 zawiera grupę formylową i jest koloru żółtozielonego. W komórkach roślinnych chlorofil występuje w chloroplastach w postaci kompleksów z białkami. Chlorofile dzięki obecności łańcucha fitolowego łatwo rozpuszczają się w tłuszczach i rozpuszczalnikach organicznych, natomiast są prawie nierozpuszczalne w wodzie. Podczas większości procesów technologicznych zachodzących w przetwórstwie owoców i warzyw zwłaszcza związanych z ogrzewaniem chlorofile są związkami nietrwałymi. Ulegają reakcjom enzymatycznym pod wpływem chlorofilazy oraz enzymów utleniających.

Rozkład chlorofilu:

1. Słabe kwasy - chlorofil -Mg + feofityna a i b (szarozielona do brunatnej)

2.Mocne kwasy chlorofil -Mg+fitol+feoforbid a i b (barwa brunatna)

3.Chlorofilaza chlorofil - fitol + chlorofilina (jasno zielona)

4.UtIenianie pierścienia porfirynowego (światło, lipoksygenaza, dehydrogenaza) Bezbarwne produkty reakcji o przykrym zapachu.

Najczęściej reakcja tworzenia feofityny - oliwkowa barwa gotowanego groszku, fasolki, szpinaku. Im pH jest bliższe 7 w przetworach warzywnych - to barwa lepsza. Zalecane jest blanszowanie w roztworach zbuforowanych o pH=7. Wywołuje to wyługowanie kwasów organicznych i zmniejsza przemiany chlorofilu. Przemiana w feofitynę może nastąpić też pod wpływem temperatury i enzymów, które odczepiają fitol z chlorofilu lub feofityny.

Chlorofil stanowi około 0,1% suchej masy warzyw. Ma duże znaczenie w przetwórstwie. Stopień świeżości i dojrzałości określa się na podstawie barwy zielonej.

Chlorofil bardzo łatwo ulega przemianom pod wpływem światła (opakowania szklane), temperatury, niskiego pH i enzymów. Enzymy utleniające utleniają chlorofil, powodując jego odbarwianie. Występuje to podczas składowania nieblanszowanych warzyw lub podczas przecierania.

Zachowanie zielonej barwy polega na:

• podniesieniu pH do 7-8;

• blanszowaniu w wodzie;

• blanszowaniu w roztworach zbuforowanych;

• przerób warzyw o zwiększonej zawartości chlorofilu;

• składowanie mrożonek poniżej -18° C;

• sterylizacja w wyższych temperaturach i krótszym czasie.

Chlorofilu używa się do barwienia groszku, fasolki, renklod (USA, Kanada, Anglia). Preparaty zawierają wyekstrahowany chlorofil z odpadów jarmużu, szpinaku, selera, pietruszki, liści grochu, kukurydzy, pokrzywy, sałaty. Do barwienia używa się chlorofiliny (bez fityny), która jest rozpuszczalna w wodzie i trwalsza od chlorofilu. Surowce barwi się podczas blanszowania, a później płucze zimną wodą.

Chlorofilu używa się tez do : barwienia napojów gazowanych i soków, cukierków, budyniu, kisieli, galaretek, dżemów, lodów, jogurtu a także świec, mydeł, kosmetyków i do celów farmaceutycznych.

Ustawodawstwo polskie dopuszcza do barwienia żywności: chlorofile, chlorofilinę i kompleksy miedziowe chlorofili i chlorofiliny. Najlepsze są kompleksy miedziowe chlorofiliny gdyż są rozpuszczalne w wodzie i wykazują dużą odporność na działanie światła i ogrzewanie.

Zawartość chlorofilu ; jabłka 10-60mg/kg, agrest 10-20 mg/kg, szpinak 800-1000 mg/kg, jarmuż 1300 -1900 mg/kg.

W organizmie ludzkim służą do syntezy hemoglobiny.

B e t a l a i n v. Naturalnym barwnikiem o znacznej wartości handlowej jest sok z buraka ćwikłowego. Substancjami odpowiedzialnymi za barwę są czerwono-fioletowe betacyjaniny i żółte betaksantyny (wulgaksantyny). Wśród czerwonych barwników azotowych rozpuszczalnych w wodzie, które występują w burakach ale w roślinach należących do Centrospermae, wykorzystywana jest betanina-występująca w komórkach spichrzowych tej rośliny jako betanidyna (będąca aglikonem betaniny). Zawartość barwników betalainowych w burakach zależy od wielu czynników, takich jak odmiana, wielkość buraka, warunki klimatyczne oraz warunki uprawy. W burakach handlowych często spotyka się betaniny w ilości poniżej 70 mg% i stosunku betaniny do wulgaksantyny <1,1. Podczas gdy przy prawidłowej agrotechnice i w dobrej odmianie średnia zawartość barwnika może wynosić 100-150 mg% i stosunek betaniny do wulgaksantyny-2-3. Podobnie jak antocyjaniny, betacyjaniny są glikozydami lecz barwa ich nie zmienia się w granicach pH 3.0 - 7.0. Trwałość betalainów jest niska, łatwo ulegają utlenianiu i rozkładowi. W wyniku rozkładu betaniny powstają wulgaksantyna o zabarwieniu żółtym i inne produkty o zabarwieniu brunatnym. Zmiany powodują:

•podwyższona temperatura;

•pH>5;

•jony Cu, Zn, Fe, Sn - związki kompleksowe - osad;

•enzymy utleniające (rodzima poolifenolooksydaza, które uwalniają po rozerwaniu tkanek buraka i utleniają tlenem z powietrza (optimum pH=7 i temperatura 25° C)

Stabilizacja betacyjanów w środowisku redukcyjnym, (kwas askorbinowy, polifenole) i pH <4. Największe straty betalainów powoduje suszenie.

Czynniki antyżywieniowe występujące w warzywach.

Do czynników antyżywieniowych występujących w warzywach zalicza się: inhibitory enzymów proteolitycznych i amylolitycznych, hemaglutyniny (laktyny), glikozydy cyjanogenne, saponiny, fityniany, czynniki gazotwórcze, alergeny, antywitaminy, czynniki powodujące fawizm (wicyna i konwicyna) i lateryzm. lizynoalanina. Większość z wymienionych substancji wykryta została w nasionach roślin strączkowych np. soi, grochu, bobie, fasoli. Inhibitory proteaz zostały wykryte po raz pierwszy w nasionach soi. Ponieważ wszystkie dotychczas poznane formy inhibitorów powodują inaktywację trypsyny nazywane są często „inhibitorami trypsyny". Obecność inhibitorów trypsyny stwierdzono również w innych nasionach strączkowych np. fasoli, bobie, grochu i nie tylko strączkowych np. kukurydzy, ziemniakach , pszenicy, życie. W wymienionych nasionach nagromadzają się one w czasie dojrzewania. Ogólnie można stwierdzić, że działanie inhibitorów białkowych polega na tworzeniu nieaktywnych kompleksów z enzymami proteolitycznymi. Wszystkie dotychczas poznane inhibitory są czynnikami termolabilnymi i podczas działania wysokiej temperatury ulegają całkowitej lub częściowej inaktywacji. Skuteczność inaktywacji tych związków zależy od wysokości temperatury, nawilgocenia i stopnia rozdrobnienia nasion.

Fasolę moczoną w wodzie do wilgotności 60% wystarczy gotować tylko 5 min, aby zniszczyć w niej działanie inhibitorów białkowych. Czynnikami termolabilnymi występującymi w nasionach strączkowych są hemaglutyniny. Hemaglutyniny są białkami, które mają zdolność aglutynacji czerwonych ciałek krwi ludzi i zwierząt. Większość z dotychczas wyizolowanych hemaglutynin okazała się glikoproteidami, których część cukrowa zbudowana jest najczęściej z cząsteczki mannozy i glukozoaminy. Glukozydami są również saponiny. Obecność tych związków stwierdzono w około 400 gatunkach roślin w ilości 0,1 - 5%, ale stopień ich szkodliwości i toksyczności określany jest na zróżnicowanym poziomie. Najwyższą toksycznością charakteryzują się saponiny występujące w lucernie czy kąkolu. Saponiny pod względem chemicznym są sterydami termostabilnymi i pozostają w wyrobach gotowych pomimo obróbki termicznej. Do toksycznych substancji występujących w warzywach należą glikoalkaloidy takie jak: solanina w ziemniakach, czy tomatyna w pomidorach. Przy czym należy zaznaczyć, że są to substancje występujące w surowcu o złej jakości np. zazielenionych ziemniakach i w niedojrzałych pomidorach. Wielu autorów za niekorzystne składniki nasion roślin strączkowych uważa fityniany. Zawartość kwasu fitynowego w strąkach może się wahać w szerokim przedziale. Ogólnie przyjmuje się, że 60 - 80% fosforu występującego w nasionach strączkowych występuje w formie związanej w fitynę. Kwas fitynowy może tworzyć kompleksy z białkami, albo trudno rozpuszczalne sole z wapniem, magnezem, żelazem, cynkiem i innymi składnikami.

Związki siarkowe występują przede wszystkim w warzywach krzyżowych np. w kapuście, kalafiorach, kapuście brukselce, jarmużu itp. Z innych warzyw na uwagę zasługuj ą czosnek, cebula, pory. Przykładową kompozycję olejku czosnkowego stanowią w 60% diallilo disiarczek, (C6 H10 S2 ); w 26% allil propylu (CH2 = CHCH2 SSCH2 CH2 CH3 ) i w 20% diallilo trisiarczek, (C3 H5 SSSC3H5 ). W niektórych warzywach, a w szczególności w kapuście występują związki organiczny S - metylometionina i S- metyle - cysteino- sulfotlenek, charakteryzujące się własnościami leczniczymi w chorobach żołądka i dwunastnicy. Poza kapustą białą i włoską związki te występują w rzeżusze, porze i selerze. W warzywach krzyżowych z rodzaju Brassica związki siarkowe występują przede wszystkim jako glikozydy siarkowe tzw. tioglikozydy (glikozynolany). Związki te są obecne we wszystkich wegetatywnych częściach roślin, z tym. że największa ich koncentracja występuje w nasionach np. gorczycy^ rzodkwi itp.. Suma tioglikozydów w warzywach krzyżowych wynosi od 300 do 1300 ppm.

Enzymy Z bogatego aparatu enzymatycznego owoców i warzyw istotnych z punktu widzenia technologicznego są enzymy utleniające i hydrolizujące. Do grupy enzymów utleniających należą:

• polifenylooksydazy - jest to grupa enzymów katalizujących utlenianie związków fenolowych do chinonów, co w konsekwencji powoduje brązowienie owoców i warzyw;

• peroksydazy enzymy katalizujące procesy utleniania z udziałem nadtlenków, fenoli i amin aromatycznych, co powoduje zmiany barwy i aromatu produktu;

• askorbinaza enzym powodujący utlenienie kwasu L- askorbinowego do formy dehydro, która pod wpływem dalszych przemian przechodzi w kwas 2,3- dwuketogulonowy, związek biologicznie nieczynny;

• katalaza - enzym powodujący rozkład nadtlenku wodoru na tlen i wodę

• lipooksydaza - utlenia wolne kwasy tłuszczowe i bierze udział w enzymatycznym utlenianiu karotenoidów.

Do grupy enzymów hydrolitycznych należą pektynolityczne, katalizujące proces rozkładu związków pektynowych. Pektynoesterazy rozkładające pektynę na alkohol metylowy i kwas pektynowy oraz poligalakturonazy rozczepiające wiązania glikozydowe w pektynie i kwasie poligalakturonowym. Do drugie grupy enzymów hydrolitycznych owoców i warzyw regulujących stosunek cukrów do skrobi należą amylazy. Występują także takie enzymy specyficzne jak: chlorofilaza, antocyjanaza czy lipaza.

Czynniki wpływające na przemiany składników surowca podczas przetwarzania owoców i warzyw

Na procesy przemian biochemicznych w czasie przetwarzania owoców i warzyw ma wpływ temperatura, enzymy, dostęp tlenu, jony metali i substancje dodawane do przetworów.

Temperatura .Działanie podwyższoną temperaturą jest powszechnie stosowane w czasie przetwarzania owoców i warzyw np. podczas blanszowania, apertyzacji. suszenia itp. Wielkość zmian jakie mają miejsce w owocach w czasie obróbki cieplnej zależy od rodzaju i jakości owoców, warunków procesu tj. czasu i stopnia penetracji ciepła, zawartości tlenu, wody, kwasu, cukru, soli, metali. W wyniku działania termicznego następuje uszkodzenie półprzepuszczalnych błon białkowych, w procesie blanszowania powoduje to wyługowanie rozpuszczonych składników jak kwasy cukry, witaminy rozpuszczalne w wodzie. Hydrolizie ulegają związki pektynowe rozkłada się blaszka środkowa, tkanka staje się miękka. Pod wpływem ogrzewania mogą ulec rozkładowi lotne związki aromatu. Inne składniki mogą być degradowane jak witaminy termolabilne, barwniki jak chlorofile i antocyjany. Cukry mogą ulegać karmelizacji. Objawem tych reakcji jest pogorszenie barwy i smaku produktu. Podwyższona temperatura przechowywania daje również ujemne efekty, intensyfikuje reakcje Maillarda nieenzymatycznego brunamienia, utleniania, karmelizacji wpływające na pogorszenie barwy, aromatu i smakowitości. Problemy innej natury są przy stosowaniu niskiej temperatury tj. mrożenia. Mrożenie stabilizuje składniki owoców, lecz uszkadza strukturę komórkową przez powstające kryształy lodu i zmiany stężeń składników rozpuszczalnych. Rozmiar zmian cytologicznych zależy od warunków mrożenia. Zmiany te stają się widoczne po rozmrożeniu, objawiają się powstawaniem wycieku, zmianą barwy, smaku, wartości odżywczych oraz ma miejsce skurczenie tkanek. Zmiany struktury w mrożonych owocach są proporcjonalne do stopnia uszkodzenia komórek. Uaktywniają się enzymy utleniające i hydrolizujące, np. polifenolazy uwolnione w czasie uszkodzenia komórek powodują zmiany barwy.

Enzymy .Rozmiar zmian które następują pod wpływem enzymów zależy od ich rodzaju, stopnia rozdrobnienia tkanek, czasu i warunków procesu, czynników inaktywujących enzymy, obecności inhibitorów itp. Ważna jest znajomość rozmieszczenia enzymów w różnych częściach owoców, ich aktywność zależnie od stopnia dojrzałości. Znaczenie enzymów może być rozpatrywane jako negatywne reakcje utleniania kwasu askorbinowego, związków fenolowych i innych składników owoców i warzyw oraz pozytywne wykorzystanie enzymów w sokownictwie do rozkładu pektyn, skrobi, arabanów i innych substancji powodujących zmętnienie czy utrudniających pozyskiwanie soków. Kontrolowanie aktywności enzymów jest głównym testem sprawdzającym skuteczność blanszowania, zwłaszcza surowca stosowanego do mrożenia. Bardzo istotne znaczenie odgrywa znajomość składu i aktywności preparatów enzymatycznych stosowanych w sokownictwie do obróbki miazgi i soku.

Tlen .Reakcje utleniania składników owoców i warzyw występują powszechnie w procesie przetwarzania i przechowywania. Reakcje te mogą być enzymatyczne i nieenzymatyczne. Tlen może dostawać się z atmosfery, z przestrzeni międzykomórkowych i z dodatku np. zalewy., w produkcji kompotów. Najłatwiej ulegają im składniki posiadające w swych cząsteczkach wiązania'' podwójne: jak nienasycone kwasy tłuszczowe, kwas askorbinowy, antocyjany, karotenoidy, terpeny i inne. Generalnie reakcje utleniania są niepożądane, powodują utratę naturalnych składników jak: witamin, barwników, substancji aromatycznych i innych. Prowadzą one do zmian jakościowych jak: obniżenie wartości biologicznej, pogorszenie barwy, smaku itp. Reakcje utleniania przyspieszają metale, obecność światła, podwyższona temperatura. Stosuje się wiele zabiegów ograniczających te reakcje jak: blanszowanie, odpowietrzanie, zanurzanie do roztworów, dodatek przeciwutleniaczy i inne. W niektórych przypadkach celowo umożliwia się te reakcje jak np. w dojrzewaniu wina niewielka ilość tlenu sprzyja tworzeniu się odpowiedniego bukietu wina. W niektórych technologiach produkcji klarowanego soku jabłkowego pozostawia się miazgę, aby w jak największym stopniu utleniły się związki polifenolowe, pozostały jako nierozpuszczalne polimery w wytłokach i nie stwarzały problemów w utrzymaniu klarowności i ciemnieniu barwy.

Metale .Metale jak: żelazo, miedź, cyna i inne mogą dostawać się do produktów z aparatury, wody, opakowań, środków ochrony roślin oraz z śladowych ilości występujących w składzie owoców i warzyw. W większości przypadków rola ich jest niekorzystna, gdyż są one katalizatorami reakcji utleniania, przyczyniają się do powstawania zmętnień i osadów w sokach i winach, nadają posmak metaliczny, powodują zmianę barwy w wyniku reakcji z antocyjanami i innymi polifenolami. Ponadto obecność metali ciężkich jest niepożądana ze względów zdrowotnych. Wyjątkiem wykorzystywania metali w technologii przetwórstwa owoców jest dodatek jonów wapnia do utwardzania struktury owocowi żelowania pektyn niskometylowanych.

Dodawane są one np. do utwardzania struktury kompotów truskawkowych, czy pulp konserwowanych dwutlenkiem siarki. Warunkiem tworzenia połączeń jonów wapnia z pektynami jest obecność w ich cząsteczkach niezmetylowanych grup karboksylowych kwasu poligalakturonowego.

19

---