果蔬原料中的化学成分及其应用方法

果品蔬菜的化学组成不仅是人体所需要的营养成分，而且也是决定果蔬颜色、风味、质地、营养、耐贮性和加工适应性等外观和内在品质的必要因子，是果蔬贮藏加工的基础。

果蔬的化学组成一般分为水和干物质两大部分，干物质又可分为水溶性物质和非水溶性物质两大类。水溶性物质也叫可溶性固形物，它们的显著特点是易溶于水，组成植物体的汁液部分，影响果蔬的风味，如糖、果胶、有机酸、单宁和一些能溶于水的矿物质、色素、维生素、含氮物质等。非水溶性物质是组成果蔬固体部分的物质，包括纤维素、半纤维素、原果胶、淀粉、脂肪以及部分维生素、色素、含氮物质、矿物质和有机盐类等。

根据果蔬中化学成分功能的不同，通常将其分为四类，即营养物质、风味物质、色素物质和质构物质。

（一）营养物质

1.水分

水分是影响果蔬的嫩度、新鲜度和味道的极为重要的成分。含水量高、耐藏性差、容易变质和腐烂。水分下降，新鲜度下降。果蔬中水分溶有各种可溶物，制取的果汁具有丰富的营养。

果蔬中的水分含量与果蔬贮藏中的蒸发控制、干制加工的方法有关。

果蔬中水分含量高、固形物低、发热量低，因此果蔬食品属于“健康食品”。

2.碳水化合物

碳水化合物在果蔬中的固形物中含量最高，主要存在形式有：糖、淀粉、纤维素、果胶等（表3-1-1）。

（1）糖类　糖是果蔬甜味的主要来源，是重要的贮藏物质之一，主要包括单糖、双糖等可溶性糖。不同种类的果蔬，含糖量差异很大，一般来说，水果中含糖量较多，为10%～20%，主要是葡萄糖、果糖和蔗糖，是水果甜味的主要来源，而蔬菜中含糖量较少。

表3-1-1　常见果蔬糖的种类及含量

（2）淀粉　淀粉为多糖类，未熟果实中含有大量的淀粉，例如香蕉的绿果中淀粉含量占20%～25%，而成熟后下降到1%以下。块根、块茎类蔬菜，如山药、马铃薯等含淀粉最多，其淀粉含量与老熟程度成正比增加。对于青豌豆、甜玉米等以幼嫩子粒供食用的蔬菜，其淀粉含量的多少，会影响食用及加工产品的品质。

以上两类碳水化合物作为果蔬贮藏中的主要呼吸底物，在贮藏中会被不断消耗而降低，并且在呼吸过程中会分解放出热量，从而影响产品品质。果蔬糖含量在贮藏过程中趋于下降，但有些种类的果蔬，由于淀粉水解所致，糖含量有升高现象。

（3）果胶物质　果胶物质沉积在细胞初生壁和中胶层中，起着连结细胞个体的作用。分生组织和薄壁组织富含果胶物质。根据性质与化学结构的差异可将果胶物质分为原果胶、果胶、果胶酸三种形式。果实硬度的变化，与果胶物质的变化密切相关。用果实硬度计来测定苹果、梨等的果肉硬度，借以判断成熟度，也可作为果实贮藏效果的指标。

三种果胶物质的变化，可简单表示如下：

（4）纤维素和半纤维素　这两种物质都是植物的骨架物质——细胞壁的主要构成部分，对组织起着支持作用。

纤维素在果蔬皮层中含量较多，它能与木素、角质、果胶等结合成复合纤维素，这对果蔬的品质与贮运有重要意义。果蔬成熟衰老时产生的木素和角质使组织坚硬粗糙，影响品质，如芹菜、菜豆等老化时纤维素增加，品质变劣。纤维素不溶于水，只有在特定的酶的作用下才被分解。许多霉菌含有分解纤维系的酶，受霉菌感染腐烂的果实和蔬菜，往往变为软烂状态，就是因为纤维素和半纤维素被分解的缘故。

半纤维素在植物体中有着双重作用，既有类似纤维素的支持功能，又有类似淀粉的贮存功能。果蔬中分布最广的半纤维素为多缩戊糖，其水解产物为己糖和戊糖。

人体胃肠中没有分解纤维素的酶，因此纤维素不能被消化，但能刺激肠的蠕动和消化腺分泌，因此有帮助消化的功能，纤维素作为人类膳食纤维的主要来源，具有一定的医疗保健作用。

3.含氮物质

果蔬中的含氮物质主要是蛋白质，其次是氨基酸、酰胺及某些铵盐和硝酸盐。果蔬中游离氨基酸为水溶性，存在于果蔬汁中。一般果实含氨基酸都不多，但对人体的综合营养来说，却具有重要价值。氨基酸含量多的果实有桃、李、番茄等。蔬菜的20多种游离氨基酸中，含量较多的有14～15种，有些氨基酸是具有鲜味的物质，蔬菜中尤以豆类含氮物质较多。

果蔬中的含氮物质虽然普遍含量不高，但对产品的品质却有一定影响：

①对食品风味的影响：果蔬中的氨基酸所具有的甜味、酸味和鲜味等构成了产品的独特风味。

②对食品色泽的影响：氨基酸可以参与酶促反应和羰氨反应，从而影响产品的色泽。

③利用蛋白质与单宁结合产生沉淀的特点，用于果汁和果酒等的澄清。

4.维生素

维生素对人体生理机能有着极其重要的作用，人体内一系列的生理代谢活动离不开酶的参与。酶要产生活性，必须有辅酶参加，而有些维生素本身就是辅酶或辅酶的一部分。大多数维生素必须从植物体内合成，所以果蔬是人体获得维生素的主要来源。维生素种类很多，目前已知的有30多种，其中近20种与人体健康和发育有关。

果蔬中含有多种多样的维生素，但与人体关系最为密切的主要有维生素C和类胡萝卜素（维生素A源）。据报道人体所需维生素C的98%左右来自果蔬，维生素A的57%左右来自果蔬中的维生素A源在体内的转化。

维生素A属于脂溶性维生素，主要存在于动物性食品中。新鲜果蔬中含有维生素A源的胡萝卜素，通常深黄色、深绿色或橙红色的园艺产品中含胡萝卜素的数量比浅色的多，例如，芒果、杏、桃、梅、菠萝、哈密瓜、柑橘、胡萝卜、南瓜、菠菜和甘蓝等含量较高。维生素A和胡萝卜素对热、酸、碱反应稳定，因此，果蔬加工品中胡萝卜素含量变化不大。

维生素C含量最为丰富的是水果，其中鲜枣、猕猴桃、芒果及柑橘类含量较多；其次是哈密瓜、草莓、香蕉、菠萝、苹果、梨等水果。蔬菜中的甜椒、雪里蕼、花椰菜、苦瓜含量较多。

5.矿物质

矿物质是人体结构的重要组分，又是维持体液渗透压和pH不可缺少的物质。同时许多矿物离子还直接或间接地参与体内的生化反应。人体缺乏某些矿物元素时，会产生营养缺乏症。因此矿物质是人体不可缺少的营养物质。

矿物质在果蔬中分布极广，约占果蔬干重的1%～5%。而一些叶菜的矿物质含量可高达10%～15%，是人体摄取矿物质的重要来源。

（二）风味物质

1.香气物质

醇、酯、醛、酮和萜类等化合物是构成果蔬香味的主要物质，它们大多是挥发性物质，且多具有芳香气味，故又称为挥发性物质或芳香物质，也有人称为精油。正是这些物质的存在赋予了果蔬特定的香气与味感，它们的分子中都含有一定的基团，如羟基、醛基、羰基、醚基、酯基、苯基、酰胺基等，这些基团称为“发香团”，它们的存在与香气的形成有关，但是与香气种类无关。

果品的香味物质多在成熟时开始合成，进入完熟阶段时大量形成，产品风味也达到了最佳状态。但这些香气物质大多不稳定，在贮运加工过程中很容易挥发与分解。

果蔬的风味物质是多种多样的，据分析，苹果含有100多种芳香物质，香蕉含有200多种，草莓中已分离出150多种，葡萄中现已检测到70多种。但与其他成分相比，果蔬中风味物质的含量甚微，除柑橘类果实外，其含量通常在百万分之几。

2.甜味物质

糖及衍生物糖酯类物质是构成果蔬甜味的主要物质，一些氨基酸、胺等非糖物质也具有甜味。蔗糖、果糖、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，而蔬菜中除香茄、胡萝卜等含糖量较高外，大多都很低。大多水果的含糖量在7%～8%，但海枣含糖量可高达鲜重的64%，而蔬菜含糖量大多在5%以下。

3.酸味物质

果蔬的滋味主要来自一些有机酸（表3-1-2），除含柠檬酸、苹果酸和酒石酸外，还含有少量的琥珀酸、酮戊二酸、绿原酸、咖啡酸、阿魏酸、水杨酸等，其中柠檬酸、苹果酸、酒石酸在水果中含量较高，故又称为果酸。蔬菜的含酸量相对较少，除番茄外，大多都感觉不到酸味的存在。但有些蔬菜如菠菜、茭白、苋菜、竹笋含有较多的草酸，由于草酸会刺激腐蚀人体消化道内的黏膜蛋白，还可与人体内的钙盐结合形成不溶性的草酸钙沉淀，降低人体对钙的吸收利用，故不宜多食或高温加热后食用。因为草酸于100℃开始升华，150～160℃大量升华分解。

不同种类和品种的果蔬，有机酸种类和含量不同。如苹果含总酸量为0.2%～1.6%，梨为0.1%～0.5%，葡萄为0.3%～2.1%。(www.xing528.com)

表3-1-2　常见果蔬中的主要有机酸种类

4.涩味物质

果蔬的涩味主要来自单宁类物质，当单宁含量（如涩柿）达0.25%左右时就可感到明显的涩味。未熟果蔬的单宁含量较高，食之酸涩，难以下咽，但一般成熟果中可食部分的单宁含量通常在0.03%～0.1%，食之具有清凉口感。除了单宁类物质外，儿茶素、无色花青素以及一些羟基酚酸等也具涩味。

5.苦味物质

果蔬中的苦味主要来自一些糖苷类物质，由糖基与苷配基通过糖苷键连接而成。当苦味物质与甜、酸或其他味感恰当组合时，就会赋予果蔬特定的风味。果蔬中的苦味物质组成不同，性质也各异。常见的有苦杏仁苷、黑芥子苷、茄碱苷、柚皮苷和新橙皮苷等。

（1）苦杏仁苷　苦杏仁苷存在于多种果实的种子中，以核果类含量最多。苦杏仁苷在酶、酸或热的作用下水解，生成葡萄糖、苯甲醛或氢氰酸，反应式为：

氢氰酸有剧毒，故在食用含有苦杏仁苷的种子时，应事先加以处理。如在温水里浸泡，让苦杏仁苷发生上述水解反应，使反应产物氢氰酸逸出，加以除去。反应产物苯甲醛具有一种特殊的香味，为主要的食品香料之一，工业上多用苦杏仁苷等作为提取苯甲醛的原料。

（2）黑芥子苷　黑芥子苷本身呈苦味，普遍存在于十字花科蔬菜中。在芥子酶作用下水解生成具有特殊辣味和香气的芥子油、葡萄糖及其他化合物，使苦味消失。这种变化在蔬菜的腌制中很重要。

（3）茄碱苷　茄碱苷又称龙葵苷。主要存在于茄科植物中，以马铃薯块茎中含量较多，超过0.01%时就会感觉到明显的苦味。茄碱苷分解后产生的茄碱是一种有毒物质，对红血球有强烈的溶解作用，超过0.02%时即可使人食后中毒。马铃薯所含的茄碱苷集中在草皮和萌发的芽眼部位。当马铃薯块茎受光照射表皮呈淡绿色时，茄碱含量显著增加，据分析，可由0.006%增加到0.024%。所以，发绿和发芽的马铃薯不可食用。

（4）柚皮苷和新橙皮苷　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。其特点是难溶于水，易溶于热碱和酒精溶液中，其溶解度随pH升高和温度升高而增大。柚皮苷在酶和稀酸的作用下，可水解成糖基和苷配基，使苦味消失，这就是果实在成熟过程中苦味逐渐变淡的原因。据此，在柑橘加工业中常利用酶制剂来使柚皮苷和橙皮苷水解，以降低橙汁的苦味。

橙皮苷是引起糖水橘片罐头白色混浊和沉淀的主要原因，柚皮苷、枸橘苷是某些柑橘汁苦味的原因，它们的结晶对保持柑橘汁的混浊也有一定影响。

6.辣味物质

适度的辣味具有增进食欲，促进消化液分泌的功效。辣椒、生姜及葱蒜等蔬菜含有大量的辣味物质，它们的存在与这些蔬菜的食用品质密切相关。

生姜中的辣味的主要成分是姜酮、姜酚和姜醇，是由C、H、O所组成的芳香物质，其辣味有快感。辣椒中的辣椒素是由C、H、O、N所组成，属于无臭性的辣味物质。

葱、蒜等蔬菜中的辣味物质的分子中含有硫，有强烈的刺鼻辣味和催泪作用，其辛辣成分是硫化物和异硫氰酸酯类，它们在完整的蔬菜器官中以母体的形式存在，气味不明显，只有当组织受到挤压后破碎时，母体才在酶的作用下转化成具有强烈刺激性气味的物质，如大蒜中的蒜氨酸，它本身并无辣味，只有在蒜组织受到挤压破坏后，蒜氨酸才在蒜酶的作用下分解生成具有强烈辛辣气味的蒜素。

芥菜中的刺激性辣味成分是芥子油，为异硫氰酸酯类物质。它们在完整组织中是以芥子苷的形式存在，本身并不具辣味，只有当组织破碎后，才在酶的作用下分解为葡萄糖和芥子油，芥子油具有强烈的刺激性辣味。

7.鲜味物质

果蔬中的鲜味物质主要来自一些具有鲜味的氨基酸、酰胺和肽，其中以L-天冬氨酸、L-谷氨酰胺和L-天冬酰胺最为重要，它们广泛存在于果蔬中。在梨、桃、葡萄、柿子、番茄中含量较为丰富。此外，竹笋中含有的天冬氨酸钠也具有天冬氨酸的鲜味。另一种鲜味物质谷氨酸钠是我们熟知的味精，其水溶液有浓烈的鲜味。谷氨酸钠或谷氨酸的水溶液加热到120℃以上或长时间加热时，则发生分子内失水，缩合成有毒的、无鲜味的焦性谷氨酸。

（三）色素物质

果蔬产品具有各种不同的色泽。一般而言，未成熟的水果、蔬菜多呈绿色，成熟后则呈现各种类（或品种）所固有的色泽，这是果蔬体内色素变化的结果。色泽反映了果蔬产品的新鲜度、成熟度以及品质的变化，因此，它是果蔬品质评价的重要指标之一。

果蔬所含的色素依溶解性不同可分为脂溶性色素和水溶性色素，前者存在于细胞质中，后者存在于细胞液中，主要包括叶绿素、类胡萝卜素、花青素和类黄酮素四大类。

1.叶绿素

叶绿素主要由叶绿素a和叶绿素b两种色素组成，叶绿素a呈蓝绿色，叶绿素b为黄绿色，通常它们在植物体内以3:1的比例存在。叶绿素不溶于水，易溶于乙醇、丙酮、乙醚、氯仿、苯等有机溶剂。叶绿素不稳定，在酸性介质中形成脱镁叶绿素，绿色消失，呈现褐色；在碱性介质中叶绿素分解生成叶绿酸、甲醇和叶绿醇，叶绿酸呈鲜绿色，较稳定，如与碱进一步结合可生成绿色的叶绿酸钠（或钾）盐，则更稳定，绿色保持得更好，这也是加工绿色蔬菜时，加小苏打护绿的依据。此外，在绿色蔬菜加工时，为了保持加工品的绿色，人们还常用一些盐类，如ZnCl2、MgSO4及CaCl2等进行护绿。叶绿素在有氧或见光的条件下，极易遭受破坏而失绿。

在正常生长发育的果蔬中，叶绿素的合成作用大于分解作用，而果蔬进入成熟期和采收以后，叶绿素的合成停止，原有的叶绿素逐渐减少或消失，绿色消退，表现出果蔬的特有色泽。而对绿色果蔬来讲，尤其是绿叶蔬菜，绿色的消退，意味着品质的下降，低温、气调贮藏可有效抑制叶绿素的降解。

2.花青素（花色素苷）

花青素是苷配基糖苷，是花卉色调的主要成分，也是果蔬色泽的重要成分。花青素是一类水溶性色素，以糖苷形式存在于植物细胞液中，呈现红、蓝、紫色。花青素的基本结构是一个2-苯基苯并吡喃环，随着苯环上取代基的种类与数目的变化，颜色也随之发生变化。当苯环上羟基数目增加时，颜色向蓝紫方向移动，而当甲氧基数目增加时，颜色向着红色方向移动。

花青素的颜色还随着pH的增减而变化，呈现出酸红、中紫、碱蓝的趋势，在不同pH条件下，花青素的结构也会发生变化。因此，同一种色素在不同果蔬中，可以表现出不同的颜色；而不同的色素在不同的果蔬中，也可以表现出相同的色彩。

花青素是一种感光色素，充足的光照有利于花青素的形成。因此，山地、高原地带果品的着色往往好于平原地带。此外，花青素的形成和累积还受植物体内营养状况的影响，营养状况越好，着色越好，着色好的水果风味品质也越佳。所以，着色状况也是判断果蔬品质和营养状况的重要参考指标。

花青素很不稳定，加热对它有破坏作用，遇金属铁、铜、锡则变色，所以果蔬在加工时应避免使用这些金属器具。但花青素可与钙、镁、锰、铁、铝等金属结合生成蓝色或紫色的络合物，色泽变得稳定而不受pH的影响。

3.类胡萝卜素

类胡萝卜素广泛地存在于果蔬中，其颜色表现为黄、橙、红。果蔬中类胡萝卜素有300多种，主要为胡萝卜素、番茄红素、番茄黄素、辣椒红素、辣椒黄素和叶黄素等。在类胡萝卜素中黄橙色素的主要呈色物为胡萝卜素的3种结构体（α、β、γ）和叶黄素、隐黄素、玉米黄素等结构体的混合物。红色素的主要组成为番茄红素、辣椒红素、虾红素三种结构体。

4.类黄酮色素

类黄酮色素是农产品中呈无色或黄色的一类色素，通常以游离或糖苷形式存在于细胞液中，也称“酚类色素”，但比花青素稳定。

类黄酮色素种类很多，其基本结构为2-苯基苯并吡喃酮，一般分为四种基本类型：即黄酮类、黄酮醇类、黄烷酮类和黄烷醇类，自然界中的类黄酮色素都是上面四种的衍生物。

类黄酮色素与碱液（pH值为11～12）作用，生成苯基苯乙烯酮即查耳酮型结构的物质，呈黄色、橙色以至褐色，在酸性条件下，查耳酮又可回复到原来的结构而颜色消失。

芸香苷、橙皮苷、圣草苷等类黄酮色素在生理上具有维生素P的功效，橙皮苷又是柑橘果实中主要的苦味成分。

最后还要提到单宁，它也属多酚类色素，在苹果、桃、李、葡萄、石榴等果实中含量多，尤以未成熟果实含量丰富，是果蔬涩味的主要构成因素。单宁类色素易于氧化，易与金属离子反应生成褐色物质。

（四）质构物质

果蔬是典型的鲜活易腐产品，它们的共同特性是含水量高，细胞膨压大。对于这类商品，人们希望它们新鲜饱满、脆嫩可口。而对于叶菜、花菜等除脆嫩饱满外，组织致密、紧实也是重要指标。

因此，果蔬的质地主要体现为脆、绵、硬、软、细微、粗糙、致密、疏松等，它们与品质密切相关，是评价品质的重要指标。在生长发育不同阶段，果蔬质地会有很大变化，因此质地又是判断果蔬成熟度、确定加工适性的重要参考依据。

果蔬质地的好坏取决于组织的结构，而组织结构与其化学组成密切相关，化学成分是影响果蔬质地的最基本因素。与果蔬质地有关的化学成分主要有：水分、果胶、纤维素和半纤维素等。

（五）其他化学成分

果蔬原料中含有多种酶类物质，在果蔬贮藏中，各种酶在代谢活动中起催化作用，在加工中，酶的作用于会使营养和品质下降。总之，酶是果蔬贮藏加工中品质恶化和营养成分损失的重要因素。果蔬中酶的种类很多，但与果蔬加工关系密切的主要有两大类：氧化酶，如酚酶、维生素C氧化酶等；水解酶，如果胶酶、淀粉酶、蛋白酶等。酶与果蔬加工的关系主要有两方面：一是抑制酶的活性，防止营养成分的损失和感官品质的下降。二是利用酶的特性作为加工的手段，如利用果胶酶水解果胶以制得品质更好的澄清型果汁。

果蔬中还含有苷类、油脂及挥发性芳香物质和植物抗菌素等物质。虽然含量少，但对食品的风味有特殊的作用，对产品的品质也有一定的影响。