二、园艺产品的特性
园艺产品品质的评价包括感官指标和理化指标两个方面。感官指标主要指果蔬产品的色、香、味、形和质地等;理化指标包括碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素和矿物质等营养成分的质和量。从果蔬产品的商品价值考虑,还包括产品的整齐度、耐藏性和加工运输适性等。果蔬产品的品质主要决定于种属遗传因素,同时又随栽培环境、管理水平和贮藏加工条件而变化。
(一)园艺产品的色泽
园艺产品因种类、品种、栽培条件、成熟度和贮藏加工条件不同而呈现不同的颜色,这是因为所含色素的种类及其含量和比例不同而引起的。一般情况下,水果、园艺产品和粮食种子的绿色随着成熟度的提高或贮藏时间的延长而由深变浅,最终完全消失而呈现不同颜色。所以,色泽以及颜色深浅是评价园艺产品成熟度、新鲜度以及品质和商品价值的重要感官指标之一。园艺产品的色素主要包括叶绿素、类胡萝卜素和多酚类色素三大类。
1.叶绿素
(1)叶绿素结构 叶绿素是鲜活绿色园艺产品的代表色素。叶绿素是叶绿酸(二羧酸)与叶绿醇及甲醇形成的二酯,其绿色来自叶绿酸残基。
(2)叶绿素性质 叶绿素a和叶绿素b都不溶于水,可溶于乙醇、丙酮、乙醚、氯仿、苯等有机溶剂。叶绿素a可溶于石油醚,叶绿素b几乎不溶于石油醚。叶绿素a为蓝黑色粉末,熔点为117~120℃,其乙醇溶液显蓝绿色,并有深红色荧光。叶绿素b为深绿色粉末,熔点120~130℃,其乙醇溶液显黄绿色,有红色荧光。在植物细胞中,叶绿素与蛋白质结合成叶绿蛋白而存在,使之呈现绿色。当细胞死亡后,叶绿素则从叶绿体中游离出来。游离叶绿素很不稳定,对光和热都敏感,受光辐射时,由于光敏氧化作用而裂解为无色产物。
叶绿素用稀酸处理时,生成褐色的去镁叶绿素a或褐绿色的去镁叶绿素b,原有的绿色消失。去镁叶绿素能很快地与其他金属盐(如铜盐或锌盐)作用,Cu或Zn进入叶绿素分子中填补原先Mg的位置而再次呈现绿色,而且园艺产品品质的化学构成比原来的绿色更稳定,不被光所氧化。叶绿素在稀碱溶液中较稳定,加热则水解成叶绿醇、甲醇和叶绿酸钠(钾)盐,叶绿酸钠(钾)盐呈鲜绿色,较稳定。用CuSO4处理叶绿酸钠(钾)盐,便可制得易溶于水的叶绿素铜钠(钾)盐。在叶绿素分解酶的作用下,叶绿素分解成绿色的叶绿酸甲酯和叶绿醇。此时若用碱处理,叶绿酸甲酯则水解成叶绿酸盐和甲醇。
2.类胡萝卜素
类胡萝卜素广泛存在于动植物性食物中,是一类呈现黄色、橙色、红色的脂溶性色素。类胡萝卜素多与叶绿素和蛋白质共同结合成色素蛋白体存在于鲜活园艺产品中,当叶绿素存在时,绿色占优势,类胡萝卜素的颜色被淹没,一旦叶绿素被分解,则呈现类胡萝卜素的颜色。成熟果实的颜色转变以及秋天绿叶变黄的原因都在于此。
类胡萝卜素是由40个碳组成的一类化合物,根据呈色不同分为橙黄色类和红色类。按结构和溶解性质的差异分为胡萝卜素类(caroten)和叶黄素类(xanthophyll)。
(1)类胡萝卜素结构 胡萝卜素类色素均含有一条由8个异戊二烯单位组成的共轭多烯链;叶黄素类色素的结构是胡萝卜类色素的含氧衍生物,包括叶黄素、玉米黄素、隐黄素、番茄黄素、柑橘黄素、虾黄素和胭脂树橙色素等。
(2)类胡萝卜素性质 类胡萝卜素是一类脂溶性色素,可溶解于脂溶性溶剂。胡萝卜素类色素微溶于甲醇、乙醇,而叶黄素类色素易溶于甲醇和乙醇,所以可将二者分开。类胡萝卜素与蛋白质结合存在于园艺产品细胞中,结合态的类胡萝卜素相当稳定,经提取或与蛋白质分离后,稳定性下降。此类色素对热较稳定,即使在Zn、Cu、Fe等金属存在的条件下也不易被破坏。由于此类色素含双键多,在O2的存在下,特别是在光线中易被氧化裂解失去颜色,因此在透明塑料或玻璃缸中容易褪色。此外,不饱和双键易被脂肪氧化酶、过氧化酶氧化褪色褐变,尤其是在pH和水分过低时更易氧化。
(3)类胡萝卜素呈色反应 类胡萝卜素与三氯化锑的氯仿溶液反应的产物多呈蓝色,与浓硫酸作用均显蓝绿色,与浓盐酸反应则只有胡萝卜素呈灰绿色。由此常用作对这类色素进行定性检测。
3.多酚类色素
多酚类色素是一类水溶性植物色素,包括花青素类色素、花黄素类色素和儿茶素类色素3种类型。
(1)花青素类色素 花青素类色素存在于植物细胞液中,是构成水果、园艺产品、花卉等美丽色彩的一类天然色素。现已知的此类色素有20多种,其中最重要的花青素类色素有天竺葵素(为草莓、苹果、玉米花中的重要色素)、青芙蓉素(又称矢车菊色素,为无花果、葡萄、樱桃、桑葚、茶叶、玉米花中的重要色素)和飞燕草素(存在于茄子、石榴、茶叶等中)。此外,还有一种广泛存在于植物的花、茎和果实中的无色花青素,在实验条件下,无色花青素可以转化成相应的花青素。无色花青素也是园艺产品中主要的涩味成分之一。
花青素的基本结构是苯基苯并吡喃镁盐的多羟基衍生物,苯基位碳上取代基的种类和数目不同,便形成不同的花青素。现已知的花青素有十几种。不同的花青素颜色不同,其色泽与结构有一定的相关性。随着苯环上羟基数目的增加,颜色向紫蓝方向移动。如苯环上只有一个羟基的氯化天竺葵素显红色,苯环上带两个羟基的氯化青芙蓉素呈紫蓝色,苯环上连接三个羟基的氯化飞燕草素呈现蓝色。苯环上甲氧基数目增多,颜色向红色方向移动,如氯化飞燕草素苯环上的羟基被甲基取代后颜色由蓝转红。
各种花青素的颜色可以随pH的变化而变化,通常在酸性中呈红色,在碱性中呈蓝色,因此可用作指示剂。其变化的原因是在不同的pH下,花青素的结构也随之变化。如青芙蓉素在pH8.5时,以中性分子存在显紫色,在pH3.0以下则以阳离子形式存在而呈红色,在pH11时以阴离子形式存在并显蓝色。所以,同一种花青素在不同的园艺产品中或在同一种园艺产品中,由于产品本身的酸碱度不同可以表现出不同的颜色。但是,当花青素与Ca、Mg、Mn、Fe、Al等金属结合成蓝色配合物时,就变得稳定而不受pH的影响。
一般情况下,花青素极不稳定,易受pH、氧化剂、抗坏血酸、温度和光线的影响而变色。SO2可使花青素退色,其原因可能是与花青素形成一种加成物,若经加热或加入与之亲和力更强的甲醛将SO2除去,则可恢复花青素原来的颜色。在抗坏血酸存在下,花青素也会分解退色。糖苷酶可将花青苷分解成糖和配基而使之退色。各种园艺产品中所含花青素的种类取决于遗传因素,但含量则受环境因子的左右。光照可促进花青素的形成,如红苹果在高海拔地区栽培比低海拔地区着色更鲜艳。低温可促进花青素的积累,如秋禾红叶形成的原因之一就是由于夜间低温促进了花青素积累的结果。此外,花青素的形成和积累还与植物体内的营养状况和含水量有关。
(2)花黄素类 花黄素是广布于植物的花、果、茎、叶中的一类水溶性黄色色素。已知的花黄素类色素约400种之多,常见的主要有:槲皮素(含于苹果、柑橘、洋葱、啤酒花、玉米、芦笋、菜叶中)、圣草素(柑橘类果实中含量最多,是维生素P的组成之一)、橙皮素(大量存在于柑橘皮中)等。花黄素类色素的基本结构是α-苯基苯并吡喃酮,属于黄酮及其衍生物的总称,所以花黄素类色素又称黄酮类色素。这类色素包括黄酮、黄酮醇、黄烷酮以及黄烷酮醇的衍生物。
花黄素在自然条件下,颜色一般并不显著,常为浅黄至无色,偶尔为橙黄色。黄酮以及黄酮醇类花黄素为黄色结晶,黄烷酮以及其醇的衍生物为无色结晶。在pH11~12条件下,这类色素生成苯基苯乙烯酮(即查耳酮),颜色呈黄色、橙色以至褐色。在酸性条件下,查耳酮又可恢复到原来的结构,颜色消失。无色花黄素类色素与Fe离子作用生成蓝绿色配合物。花黄素类色素与Pb等重金属离子生成不溶性沉淀,并发生颜色变化。该色素的酒精溶液可被Mg和HCl还原成花青素,其中黄酮类花黄素还原成橙红色,黄酮醇类还原成红色,黄烷酮醇以及黄烷酮类还原后变成紫红色。此类色素在空气中久置易被氧化成褐色沉淀。
桷皮素、橙皮素、圣草素等均有维生素P的生理功能,橙皮素又是柑橘果实中主要的苦味成分。
(3)儿茶素类 儿茶素类色素广泛存在于植物中,特别是葡萄、苹果、桃、李、石榴等果实中含量较多,尤其未成熟果实中含量丰富。儿茶素类色素易氧化聚合或与金属离子结合生成黑褐色物质。儿茶素类物质的另一特点是具有涩味。
(二)园艺产品的香气
许多园艺产品具有独特的香气,香气的类别和强度是评价园艺产品品质的重要指标之一。
园艺产品的香气来源于各种微量的挥发性物质。由于挥发性物质的种类和数量不同,使各种园艺产品有各自特定的香气。香气物质的种类较多,结构复杂。通过对香气物质的结构进行分析来看,分子中都含有形成气味的原子团,这些原子团称为发香团。园艺产品中香气物质的发香团主要有羟基、羧基、醛基、羰基、醚、酯、苯基、酰氨基等。发香团表示香气的存在,但与香气的种类无关。一般而言,低级化合物的香气决定于所含气味原子团,而高级化合物的气味决定于分子的结构和大小。
1.水果的香气成分
水果中具有浓郁的天然香气,其香气成分中以有机酸酯类、醛类、萜类为主,其次是醇类、酮类及挥发酸等。水果香气成分随着果实的成熟而增加。人工催熟的水果不及在树上成熟的水果香气成分含量高。
2.蔬菜的香气成分
蔬菜类的香气不如水果类的香气浓郁,它们主要含有以含硫化合物、醇、萜烯类为主体的香气成分。例如,葱、韭、蒜等香气均由硫化丙烯类化合物组成;甘蓝加热后由蛋氨酸分解生成二甲硫醚;萝卜、油菜中主要是由芥子苷分解的含硫化合物;黄瓜中的主要香气成分为黄瓜醇和黄瓜醛。
(三)园艺产品的味道
许多园艺产品具有不同特色的味道,其差异决定于呈味物质的种类、数量和比例。这些物质还关系到营养价值、耐贮性和加工适性等。味的分类在世界各国并不一致,如日本分酸、甜、苦、咸、辣五味,欧美各国分甜、酸、咸、苦、辣、金属味六味,我国习惯上分为甜、酸、苦、咸、辣、涩、鲜七味,除咸味外,其余六种均与果蔬产品有关。
从生理学的角度看,只有甜、酸、苦、咸4种基本味感,它们是直接刺激味蕾内的味觉细胞而产生的味感。味蕾由40~150个味细胞组成,分布于口腔上皮,成人约有数千个,婴儿约有1万个。不同的味感物质在味蕾上有不同的结合部位,因而在舌头上不同的部位会有不同的敏感性。一般来说,人的舌前部对甜味最敏感,舌尖和边缘对咸味较为敏感,而靠腮两边对酸味敏感,舌根部则对苦味最为敏感。但是这不是绝对的,会因人而异。
其他呈味物不是通过味蕾而产生味感的。如辣味是刺激口腔黏膜、鼻腔黏膜、皮肤和三叉神经而引起的一种烧痛感;涩味是口腔蛋白质受到刺激而凝固时所产生的一种收敛感。从人对4种基本味的感觉速度来看,以咸味感觉最快,对苦味反映最慢。但从人们对味的敏感性来看,苦味却往往最易被察觉到,这涉及味感强度问题,在此引入味感阈值(CT)的概念。阈值是指能感觉到该物质的最低浓度(mol/m3,%或mg/kg)。一种物质的阈值越小,表明其敏感性越强。
1.园艺产品的甜味物质
甜味能给人一种舒适可口的味感。凡具有甜味感的物质均称为甜味物质,果蔬产品中的甜味物质主要是糖及其衍生物糖醇。此外,一些氨基酸、胺类等非糖物质也具有甜味,但不是重要的甜味来源。糖分是果蔬中可溶性固形物的主要成分,直接影响果蔬的风味、口感和营养水平。蔗糖、果糖和葡萄糖是果蔬中主要的糖类物质,此外还含有甘露糖、半乳糖、木糖、核糖以及山梨醇、甘露醇和木糖醇等。果蔬的含糖量差异很大,其中水果含糖量较高,大多水果的含糖量在7%~18%,而蔬菜中除个别含糖量稍高外,大多都很低,在5%以下。
糖的甜度与分子中的—OH数目和结构有一定关系,各种糖的甜度大小凭人们的味觉来判断。一般以蔗糖甜度为100作为标准,各种糖的相对甜度为:果糖173,葡萄糖74,木糖40,乳糖16。园艺产品的甜味除取决于糖的种类和含量外,还与含糖量与含酸量的比例即糖酸比有关,比值越高,甜味越浓。
2.园艺产品的酸味物质
酸味是因舌黏膜受氢离子刺激而引起的一种味感,因此,凡是在溶液中能解离出氢离子的化合物都有酸味,包括所有无机酸和有机酸。园艺产品中的酸味主要来自一些有机酸,如柠檬酸、苹果酸、酒石酸、草酸、琥珀酸、α-酮戊二酸和延胡索酸等。有机酸大多具有爽快的酸味,对果实的风味影响很大。
(1)柠檬酸 又称枸橼酸,是园艺产品中分布最广的有机酸,尤以柑橘类果实含量最丰富。柠檬酸为无色透明结晶,溶于水和乙醇,可与金属成盐,除碱金属盐外,其他金属盐不溶或难溶于水。柠檬酸的酸味爽快可口,广泛用作清凉饮料、水果罐头、果酱等的酸味剂。
(2)苹果酸 存在于水果中,尤以苹果、梨、桃含量较多。天然存在的苹果酸,都是L型苹果酸,为白色针状结晶,易溶于水和乙醇,吸湿性强。其酸味比柠檬酸强,在口中的呈味时间也长于柠檬酸,酸味爽口,常用作饮料和果冻加工品的增酸剂,苹果酸的钠盐有咸味,可代食盐供肾脏病及糖尿病患者使用。
(3)酒石酸 多以钙盐或镁盐的形式存在,有三种旋光异构体,果实中天然存在的多为右旋体,尤以葡萄中含量最多。酒石酸为无色透明的棱柱状结晶或粉末,易溶于水和乙醇,其酸味比柠檬酸、苹果酸都强。
各种园艺产品的酸感与酸根种类、pH、可滴定酸度、缓冲效应以及其他物质特别是糖的存在有密切关系,正因为如此,形成了各种园艺产品特有的酸味特征。在各种园艺产品中,酸的种类和含量有所差异。一般而言,园艺产品中酸含量的高峰值出现在发育的早期,而在成熟过程中趋于下降,但柠檬例外。
3.园艺产品的涩味物质
涩味是由于位于舌黏膜上的蛋白质凝固、麻痹味觉神经而引起收敛作用的一种味感。涩味物质常见于果实中。涩味的主要来源是单宁类物质,当果实中含有1%~2%的可溶性单宁时就会有强烈的涩味。单宁是一类存在于植物中并具鞣革性质的物质,故又称植物鞣质,简称鞣质,其组成结构复杂,是一类分子较大的(相对分子质量通常在300~3000)多酚衍生物。实际上,除单宁类物质外,儿茶素、无色花青素以及一些羟基酚酸也具有涩味。所以,在食品化学中,食物单宁是指一切有涩味,能与金属离子反应或因氧化而产生黑色的物质。
单宁的种类很多,根据结构特性可分为两大类。
(1)水解型单宁(焦性没食子酸单宁)这类单宁的结构特点是:分子中都具有酯键或苷键的结构形式,它们能够在稀酸、酶、煮沸等温和条件下水解为构成其分子的各单体。属此类型的如单宁酸、没食子葡萄糖苷、鞣花酸等。
(2)缩合型单宁(儿茶酚类单宁)这类单宁多数为儿茶素的衍生物,分子结构十分复杂,一般不含糖,所以没有酯键或苷键,分子中的芳环以C—C方式相连,当与稀酸共热时,不分解为单体,而是进一步缩合为高分子无定形物质。属此类型的如根皮酚儿茶酚酮、儿茶素、没食子儿茶素、儿茶素没食子酸等。自然界中以缩合型单宁分布最广,园艺产品中的单宁也以缩合型为主。
单宁是无色、无定形粉末,有潮解性,易溶于水、甲醇、乙醇、丙酮、丁酮和乙酸乙酯中,但不溶于烃类、二硫化碳、氯仿、四氯化碳和无水乙醚中。其水溶液显酸性,有涩味。
单宁溶液与高铁盐和FeCl3溶液作用可产生蓝黑色或蓝绿色化合物,量多时产生沉淀,可用于制蓝、黑墨水。单宁与铁氰化钾的氨溶液产生深红色反应,很快转变成棕色。单宁溶液与白明胶生成沉淀或浑浊物,可用此法检验单宁的存在。
在空气中,单宁易被氧化成黑褐色的加氧化合物,碱能强化这一反应。此外,在园艺产品内氧化酶的作用下,也能氧化聚合而成黑褐色物质,这是一些园艺产品切开后褐变的主要原因。涩味是单宁处于可溶性状态时发生的现象,由于某些原因使之变为不溶性时,则失去涩味。生产中常采用温水、酒精、CO2来进行脱涩处理,因这些方法均可促进果实的无氧呼吸,利用无氧呼吸的不完全氧化产物乙醛与单宁结合使之成为不溶性单宁,故有脱涩的作用。
4.园艺产品的苦味物质
苦味是4种基本味感(酸、甜、苦、咸)中味感(阈值)最小的一种,是最敏感的一种味觉。单纯的苦味并不是令人愉快的味感。但当与甜、酸或其他味感恰当组合时,却形成了一些食品的特殊风味,如茶、咖啡、啤酒、苦瓜、莲子等。在园艺产品方面,如果苦味过大,会给园艺产品的风味带来不良的影响。食品中的苦味物质有生物碱类(如茶碱、咖啡碱)、糖苷类(如苦杏仁苷、柚皮苷等)、萜类(如蛇麻酮)。另外,天然疏水性的氨基酸和碱性氨基酸以及无机盐类的Ca2+、Mg2+、等也具有苦味。然而,在园艺产品中主要的苦味成分是一些糖苷类物质。
(1)苦杏仁苷 苦杏仁苷是苦杏仁素(氰苯甲醇)与龙胆二糖所形成的苷,存在于桃、李、杏、樱桃、苹果等果实的果核及种仁中,尤以苦扁桃最多。种仁中同时还含有分解苦杏仁苷的酶即苦杏仁酶。苦杏仁苷具有强烈的苦味,在医疗上有镇咳作用。苦杏仁苷本身无毒,但生食桃仁、杏仁过多会引起中毒,其原因是同时摄入的苦杏仁酶使苦杏仁苷水解为两分子葡萄糖、一分子苯甲醛和一分子氢氰酸,氢氰酸有剧毒作用。
(2)黑芥子苷 为十字花科园艺产品的苦味来源,含于根、茎、叶与种子中。在芥子酶的作用下可水解生成具有特殊辣味和香气的芥子油以及葡萄糖和其他化合物,苦味即消失,此种变化在园艺产品的腌制中很重要。
(3)茄碱苷(或称龙葵苷)存在于马铃薯块茎中,番茄和茄子也含有。一般含量超过0.01%就会感到明显的苦味。茄碱苷不溶于水,而溶于热酒精和酸的溶液中,水解后生成葡萄糖、半乳糖、鼠李糖和一种非糖部分即茄碱。茄碱是一种有毒物质,对红血球有强烈的溶解作用。马铃薯所含的茄碱苷集中在薯皮和萌发的芽眼附近,受光发绿的部分特别多,薯肉中较少。如块茎中茄碱苷含量达到0.02%即可使人食后中毒,故发芽的马铃薯一般不适于食用,必须将皮部及芽眼部完全削去方可食。
(4)柚皮苷和新橙皮苷 存在于柑橘类果实中,尤以白皮层、种子、囊衣和轴心部分为多,具有强烈的苦味,当溶液中含量达20mg/kg时就会感到苦味。柚皮苷和新橙皮苷均属黄烷酮糖苷类。
柚皮苷和新橙皮苷均不溶于乙醚,而溶于乙醇、丙酮、热水和碱性溶液,在酸性溶液中则析出白色结晶。在柚皮苷酶的作用下可水解成糖基和配基,从而失去苦味,这是果实在成熟过程中苦味逐渐减少的原因之一。据此,柑橘加工业中常利用酶制剂对柚皮苷和新橙皮苷进行水解,以降低橙汁的苦味。
(5)柠碱 为柑橘类果实苦味的主要来源,当柑橘汁中柠碱含量达6~9mg/kg以上就会感觉到苦味。柑橘果实中的柠碱主要分布在种子、白皮层、囊衣和轴心部分。与柚皮苷不同,柠碱是以一种非苦味的前体物质存在于完整的果实中,在一定条件下便转化成苦味物质柠碱,所以,有人把柚皮苷称作前苦味物质,而把柠碱称作后苦味物质以做区分。已证实柠碱的前体物质为柠碱A-环内酯酸盐,当果实组织破碎时,柠碱A-环内酯酸盐便在柠碱D-环内酯水解酶与酸的作用下迅速转化为柠碱,形成后苦味。而且发现,果实中不仅存在催化柠碱形成的酶类,同时也存在柠碱与前体的可逆转化及降解为非苦味物质(17-脱氢柠碱A-环内酯酸盐)的不可逆过程。
在成熟过程中柑橘类果实的苦味物质有逐渐减少的趋势,证明“柠碱→柠碱A-环内酯酸盐→17-脱氢柠碱A-环内酯酸盐”这一代谢途径在果实成熟乃至贮藏期间一直在起作用。所以,在柑橘脱苦工艺中,有时用乙烯来处理果实,以加速其成熟进程和内酶系催化苦味类柠碱及其前体的转化降解,称为代谢脱苦。
另一种方法是在橙汁中加入一定的酶制剂,加速此代谢过程向着非苦味物质的方向进行,称为酶法脱苦。
(四)园艺产品之营养素
园艺产品含有丰富的营养素,其成分和含量依园艺产品的种类而异。如禾谷类粮食富含淀粉,豆类富含蛋白质,油料种子富含脂肪,水果园艺产品则含有丰富的维生素。此外,园艺产品中还有大量的水分和各种矿物质,它们都是人类生命活动中必不可少的营养物质。无论从栽培育种、还是贮藏加工的角度,园艺产品所含营养素的质与量,都是品质评价的重要指标。
1.糖类
糖类又称为碳水化合物(carbohydrate)。实际上,糖类是多羟醛或多羟酮及其缩聚物和某些衍生物的总称。糖类分为单糖、双糖和多糖三大类。
单糖(monosaccharide)是构成各种糖分子的基本单位,不能再水解为更简单的糖。如园艺产品中常见的葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖、木糖等。
双糖(disaccharide)由两个单糖分子结合而成,水解后可生成单糖。园艺产品中以蔗糖最为常见。
多糖(polysaccharide)由多分子糖或其衍生物组成,水解后生成原来的单糖或其衍生物。多糖相对分子质量都很大,又分为同聚糖和杂聚糖。同聚糖为相同的单糖组成,如淀粉、纤维素;杂聚糖则由若干不同的单糖和糖的衍生物缩合而成,如半纤维素。
淀粉(starch)是存在于食物中、能被人体利用的多糖中最主要的形式,以淀粉粒的形态存在于园艺产品细胞内。淀粉粒的形状(圆形、卵形、多角形等)可用来鉴别淀粉的不同来源。淀粉粒一般由两种成分即直链淀粉(amylose)和支链淀粉(amylopectin)组成,这两种成分在淀粉粒中所占比例随园艺产品的种类不同而不同。淀粉为白色粉末,吸湿性强,相对密度为1.5~1.6。直链淀粉遇碱呈深蓝色,支链淀粉遇碱呈深红色,可用作鉴别淀粉的方法。淀粉在酸或酶的催化作用下,可水解生成一系列的物质,最后生成D-葡萄糖。一些富含淀粉的水果如香蕉、苹果,在成熟和后熟期间由于淀粉不断水解,从而使可溶性糖分的含量有所增加。未熟的香蕉果实中,淀粉含量可达干物质的68%,后熟期间则大部分消失。西番莲果实即使成熟后,也含有2%~3%的淀粉。大多数水果的淀粉含量较低,有的在成熟后甚至完全消失。园艺产品中,以块根、块茎和豆类含淀粉较多,如藕、马铃薯、芋头、山药等,其淀粉含量与老熟程度呈正比。对于青豌豆、甜玉米等以幼嫩籽粒供食用的园艺产品,其淀粉含量的增加会影响其食用和加工产品的品质。
纤维素(cellulose)是由1000~10000个D-葡萄糖通过1,4-糖苷键连接而成的一条没有分支的长链,为白色纤维状固体,不溶于水,仅能吸水膨胀,也不溶于稀酸、稀碱和一般的有机溶剂,其性质比较稳定。纤维素大量地存在于园艺产品的细胞壁中,影响着细胞壁的伸缩强度、弹性及可塑性等物理性质。园艺产品中纤维素含量为0.2%~2.8%。其中,果实中纤维素含量为0.5%~2%。纤维素在园艺产品组织中一旦形成,一般不再参与物质的代谢过程,不再被代谢利用。纤维素是不能被人体消化吸收的多糖类,它与半纤维素、木质素等一起被统称为粗纤维。粗纤维能刺激消化液的分泌及肠道蠕动,故具有一定的营养保健功能。目前,已有人将纤维素作为除糖类、蛋白质、脂肪、维生素、矿物质和水之外的第七种营养素。
2.脂类
脂类是脂肪和类脂的总称。脂肪是脂肪酸与甘油生成的酯,类脂包括磷脂、糖脂、固醇和固醇脂等。脂类不仅在体内氧化时供给能量,而且是构成生物膜的重要成分,可以促进脂溶性维生素的吸收利用。因此,脂类是食物中不可缺少的成分之一。
大多数园艺产品的脂肪含量都很低,但油梨和核桃却极为丰富,如北京核桃的油脂含量为65.5%,甘肃核桃为58.0%,浙江大胡核桃为63.7%。除此之外,沙果、葡萄、柚、苹果、草莓和香蕉,姜、菠菜、韭菜、金针菜和小白菜等园艺产品也含有一定的脂肪,一般在0.5%~1.0%。
园艺产品中普遍存在的类脂物质是磷脂(phosphatide),即脑磷脂和卵磷脂。果实中以核桃含量最高。
3.蛋白质和氨基酸
从营养角度而言,蛋白质是维持人体生长和提供能量的重要物质。总的说来,园艺产品中的蛋白质含量远不如谷类和豆类作物高,一般为0.2%~1.0%,但也有含蛋白质较丰富者,如核桃、扁桃、巴西梨、鳄梨、榛子、冬菇、紫菜等园艺产品,可达11%~23%。除此之外,以枣、杏、樱桃、香蕉、丝瓜、茄子、辣椒、菜豆、马铃薯、姜、小白菜、油菜、菠菜、芹菜、韭菜、菜花、金针菜等园艺产品稍高,一般为2%~2.5%不等。
4.矿物质
矿物质是构成人体组织的重要材料,如骨骼中的Ca、P和Mg等,P是核酸的重要组分。人体中的矿物质盐类和离子具有维持体液一定渗透压和pH的作用,许多矿物质离子还直接或间接地参与体内的生化反应。因此,缺乏某些矿物质元素,人体会产生各种疾病,如Mn、Zn、Mg、Mo、B、Fe等所引起的缺乏症已引起生理生化学科和医学界的普遍重视。园艺产品中的矿物质含量与水分、有机物质相比非常少。但由于它们在园艺产品中分布极为广泛,故园艺产品成为人类摄取矿物质的主要来源。园艺产品的矿物质中80%是K、Na、Ca等金属成分,P和S等非金属成分只占20%。园艺产品虽含有机酸,味觉上具有酸味,但进入人体后,园艺产品中的有机酸或参加生物氧化,或形成弱碱性的有机酸盐,而矿物质中的K、Na则与结合,增加了血浆的碱性,因而园艺产品被称为碱性食品。相反,在谷物、肉类和鱼类食品中,矿物质中P、S、Cl的比例显著地高于前者,会增加体内的酸性物质,同时,这些食品中的糖类、脂肪、蛋白质等在体内氧化后,其最终产物COx进入血液经肺部重新释出,也会使体内的酸性物质增多,所以,这些食品被称为酸性食品。如果食用过多的酸性食品,易造成体内酸碱度失调甚至引起酸性中毒。由此可见,为了保持人体正常的血液pH,在人们的食物构成中,不仅要有谷类、肉类和鱼类等酸性食品,也要有足量的碱性食品,即水果和园艺产品,这在维持人体健康方面是十分重要的。
园艺产品中的矿物质有的成为细胞组织的组分,有的以离子的形式存在于园艺产品细胞中,有的与果胶质结合在一起,大部分则与有机酸结合成有机酸盐。园艺产品的矿物质含量和分布依其不同的种类和品种以及栽培条件不同而有很大的差别,以K的含量最高,柑橘、苹果和葡萄则含P、Ca较多。与人体营养关系最密切且需要量最多的矿物质为Ca、P、Fe,它们在园艺产品中含量特别丰富,Ca含量最多的是萝卜(280mg/100g食部),P含量最多的是黄瓜(530mg/100g食部)和菠菜(375mg/100g食部),Fe含量最多的是芹菜(8.5mg/100g食部)。
5.水分
水分是人体内含量最多的物质,也是体液的主要成分。园艺产品中的水分具有重要的生理功能,它是植物原生质的组分之一,是植物体在新陈代谢过程中绝大部分生化反应的媒介,也是植物体内物质运输的载体,有利于植物热量的散发与保持体温,水还直接参加某些重要的生化反应,如光合作用、水解作用等。园艺产品中的水分以两种状态存在,即自由水和结合水,前者呈游离状态,显示水的性质,容易蒸发;后者与蛋白质、多糖类、胶体等比较牢固地结合,一般情况下很难分离。
各类粮食在正常情况下一般含有13%~14%的水分,油料一般只含7%~8%的水分,而大多数水果和园艺产品的水分含量都在80%以上,故水果和园艺产品也是人类摄取水分的主要来源之一。此外,水分与园艺产品的嫩度和新鲜度以及与园艺产品的贮藏加工性能均有密切的关系。
6.维生素
维生素是一类维持人体健康的不可缺少的低分子有机化合物,对人体正常的生命活动和生理代谢起着重要的作用。其中很大一部分是某些酶的辅酶成分,有的则可能是激素的前体(如维生素D),当人体缺乏维生素时,会引起物质代谢失调,发生一类特殊疾病,称之为“维生素缺乏症”。维生素种类很多,目前了解的约有30多种,其中已知有近20种与人体健康和发育有关。通常按其溶解性分为脂溶性维生素和水溶性维生素两大类。脂溶性维生素不溶于水,而溶于脂肪及脂肪溶剂如苯、乙醚、氯仿等中,在食物中,常与脂类共同存在,故在肠道吸收时也与脂类吸收密切相关。重要的脂溶性维生素有维生素A、维生素D、维生素E和维生素K,重要的水溶性维生素有维生素B1、维生素B2、维生素B5、维生素B6、维生素B12、维生素C、泛酸、叶酸等。
(五)园艺产品的质地
质地评价常见于一些肉质型果实如苹果、梨、桃等,多以脆、绵、硬、软、细嫩、粗糙、致密、疏松等术语来形容质地好坏。一方面,对质地的评价不仅与人们的嗜好性有关,另一方面,质地的变化往往反映成熟度和品质的变化,故在园艺产品品质评价中也十分重要。园艺产品的质地主要决定于下面三方面的因素。
1.果胶物质的质和量
园艺产品组织中细胞间的结合力与果胶物质的质量和数量有密切的关系。果胶物质是一类成分比较复杂的多糖,根据其结合状况和理化性质分为三种类型。
(1)原果胶 原果胶是可溶性果胶与纤维素缩合而成的高分子化合物,不溶于水,大量存在于未成熟的园艺产品中。在细胞间层与蛋白质和Ca、Mg等形成蛋白质-果胶-阳离子黏合剂,起连结细胞的作用,赋予未成熟的园艺产品组织较大的强度和致密度。
(2)可溶性果胶 可溶性果胶的主要成分是半乳糖醛酸甲酯,以及少量半乳糖醛酸通过1,4-糖苷键连接而成的长链高分子化合物,能溶于水。
(3)果胶酸 果胶酸是由很多半乳糖醛酸通过1,4-糖苷键连接而成的长链高分子化合物。果胶酸分子含游离的羧基,因此能与Ca或Mg生成不溶性的果胶酸钙或果胶酸镁沉淀,此反应常用于果胶的定量分析。在肉质果实成熟期间这一反应一直在起作用,引起原果胶不断降解,致使细胞间的结合力逐渐减弱,从而导致果实软化。
2.细胞壁构成物的机械强度
细胞壁由蛋白质、脂肪、木质素、纤维素和果胶等物质组成。果胶质在细胞壁中含量较多,尤以原果胶为甚,填充于纤维素组成的网状结构中,对维持细胞壁的结构和机械强度作用显著。纤维素是细胞壁中最主要的成分,构成细胞壁的支架,因此,质地坚硬与松软,粗糙与细嫩,与纤维素的含量尤其是纤维素的性质有很大的关系。例如,幼嫩的园艺产品,其细胞壁多为含水纤维素,老熟时,纤维素多角质化或木质化,故质地变得坚硬粗糙。
3.细胞的大小形状和紧张度
细胞壁的机械强度及细胞间的结合力,是以韧性和硬度表现出来的,而另一种质地特征即“脆”,则与细胞的紧张度关系最大。另一方面,细胞的大小和形状也是影响质地的因素,致密的组织中细胞小,细胞间隙小,多呈多面体形状;而粗糙的海绵状组织中细胞大,细胞间隙大,多呈球形或椭圆形。