|
|
Молекулярные компоненты клеток
семядолей какао бобов, исходя из химического состава последних, представлены
органическими (углеводы, белки, липиды, фенольные соединения и др.) и
неорганиче - скими (минеральные -соли, вода} веществами.
Наибольшую роль в определении технологических и пищевых
свойств какаопродуктов играют углеводы, белковые вещества, липиды, алка»-
лоиды, фенольные соединения, вода. При этом имеют значение не только их
состав и физико-чхимические свойства, но и топография в клетке. Этому вопросу
уделяется при постановке исследований мало внимания, в то время как
локализации отдельных компонентов в клетке, возможности их контакта в клетке
или вне ее зависят химическое взаимодействие, образование ароматических и
других веществ, простота выделения липидов из клеток и др.
Углеводы
В образовании клеточной структуры какао бобов принимают
участие углеводы, относящиеся к различным группам и различающиеся составом и
свойствами. Но основными компонентами клеток семядолей являются сахара и
крахмал.
Сахара. Недостаток сведений о качественном и
количественном составе Сахаров товарных какао бобов различного
географического происхождения послужил основанием для проведения нами
исследований в этой области.
Общепринятые методы, используемые для качественного и
количественного определения Сахаров, мало подходят к анализу какао бобов
из-за сложности химического состава (высокое содержание жира, дубильных и
красящих веществ) и сравнительно низкого содержания Сахаров. В связи с этим
потребовалось разработать методику выделения Сахаров и получения из какао
бобов очищенных от примесей экстрактов Сахаров.
В СССР в основном перерабатывают африканские и южноамериканские
какао бобы следующих наименований: Гана, Байя, Нигерия, Айвори. Для получения
смесей используют бобы Эквадор. Перечисленные какао бобы были выбраны в
качестве основных объектов исследования.
Анализ очищенных экстрактов смеси Сахаров, выделенных из
какао бобов, показал, что все они содержат преимущественно одни и те же
сахара: сахарозу, глюкозу, фруктозу, арабинозу, галактозу, раффйнозу,
мелибиозу, мальтозу (следы), ксилозу (следы) и неиден- тифицированный
олигосахарид, следующий непосредственно за раффинозой. В бобах Эквадор
мальтоза не обнаружена. Следует отметить, что на хроматограммах было
достигнуто хорошее разделение глюкозы и галактозы* Фруктозу и арабинозу
разделить полностью не удалось, поэтому в дальнейшем мы проводили совместное
определение.
Основываясь на данных М.Р. Мухтаровой и В.Д. Шербухина,
можно считать, что олигосахарид, следующий непосредственно за раффинозой,
является тетрасахаридом стахиозой [39] . К такому же выводу пришли указанные
авторы при исследовании семян бобовых. Применив правило Френча о корреляции
между хроматографической подвижностью и длиной цепи олигосахаридов, для
Сахаров семян бобовых была получена линейная зависимость, свидетельствующая о
том, что олигосахариды, следующие непосредственно за сахарозой, являются ее
гомологами. Содержание стахиозы в какао бобах значительно.
'Основными сахарами в товарных какао бобах являются
сахароза, глюкоза и фруктоза. Наибольшее содержание сахарозы обнаружено в
бобах Эквадор, наименьшее - в бобах Гана. Противополож - ная зависимость
отмечена в отношении глюкозы и фруктозы.
Присутствие сахарозы позволяет утверждать следующее:
1) в процессе ферментации какао бобов при получении
товарного продукта вполне возможны неполный гидролиз сахарозы и связанное с
этим ограниченное накопление различных количеств редуцирующих Сахаров -
глюкозы и фруктозы;
2) между степенью ферментации какао бобов,
содержанием отдельных Сахаров и окраской ядра нет прямой корреляции;
3) из редуцирующих Сахаров в большем количестве
присутствует фруктоза (с арабинозой) по сравнению с глюкозой. Это указывает
на то, что одновременно с гидролизом сахарозы при ферментации глюкоза
подвергается метаболизму или полимеризации.
Общее содержание Сахаров в бобах Гана (1,48% на СВ), Байя
(1,6%), Нигерия (1,41%) оказалось близким. Бобы Эквадор отличались от них
более высоким содержанием Сахаров - 2,04%.
В бобах Байя количественно определены сахара,
которые присутствовали в наибольшем количестве и могли оказывать влияние на
процессы образования ароматических веществ (3).
В бобах Байя более половины всех Сахаров составили
сахароза, глюкоза, фруктоза, арабиноза и галактоза. 46,5% пришлось на-
остальные сахара - мелибиозу, раффинозу, мальтозу, ксилозу, стахиозу
Обшее содержание редуцирующих Сахаров составило 47,Е>%.
из них на долю глюкозы, фруктозы, арабинозы и галактозы приходилось 38% (53
5-15,5), или 80% к общему количеству редуцирующих Сахаров. Содержание
фруктозы в 2,5 раза превосходило содержание глюкозы. Это могло быть вызвано
или различным содержанием этих Сахаров в неферментированных семенах какао,
или химическими изменениями глюкозы наряду с гидролизом сахарозы при
ферментации или сушке. По данным К. Рейнессиуса и др., в какао бобах Зангес,
которые обычно не подвергают ферментации, порчено близкое содержание глюкозы
и фруктозы (соответственно 18.5 и 19,4% от суммы Сахаров). Однако в
неферментированных бобах Тринидад были обнаружены только следы этих Сахаров.
Это обусловлено генетическими особенностями, и возможность распространения
того или иного положения, справедливого для одного вида бобов, на другие, в
данном случае на бобы Байя, весьма сомнительна.
По данным К. Рейнессиуса, длительная ферментация какао
бобов Тринидад в течение 7 сут приводит к снижению содержания глюкозы,
фруктозы и суммарного количества редуцирующих Сахаров по сравнению с Зуточной
ферментацией. Сахароза в бобах в обоих случаях отсутствовала. Возможно уже в
процессе длительной ферментации часть Сахаров расходуется на взаимодействие с
аминокислотами и белками. Однако в литературе мы не встретили экспери -
ментального подтверждения данного предположения. Что же касается оценки
ароматических качеств товарных, т.е. ферментированных какао бобов, то здесь
имеется полное единство взглядов многих исследователей в отношении отсутствия
в бобах характерного аромата или очень слабого его проявления.
Отсюда следует вывод, что если даже и происходит частично
сахароаминная реакция в бобах еще на стадии ферментации, такой степени,
которая могла бы сказаться на образовании и накоплении в бобах желаемых
ароматических веществ. Суммарное содержание редуцирующих веществ и среди них
отдельных Сахаров, а также сахарозы в товарных бобах можно рассматривать как
субстанции, характеризующие, с одной стороны, правильность проведенной
ферментации, а с другой - потенциальные возможности образования ароматических
веществ при промышленной переработке какао бобов.
Поскольку из полисахаридов, присутствующих в какао бобах,
при ферментации отмечено изменение сахарозы (гидролиз), наибольший интерес
представляет оценка бобов по содержанию сахарозы наряду с содержанием
редуцирующих Сахаров (4).
Как и следовало ожидать, по содержанию редуцирующих
Сахаров и сахарозы качество какао бобов в зависимости от партии и
географического происхождения нестабильно. Обращает на себя внимание
отсутствие сахарозы в какао бобах Гренада и Гвинея. Отсутствие свежих бобов
данных наименований не позволяет сделать вывод относительно содержания
сахарозы в свежих семенах. По содержа - нию редуцирующих Сахаров указанные
бобы приближаются к африканским бобам Аккра и Гана, но в последних остаточное
после фёрменташш содержание сахарозы еще значительно, что создает предпосылки
для более полного развития аромата в соответствующих условиях обработки.
Высоким содержанием редуцирующих Сахаров до и после
гидролиза отличаются африканские бобы Берег Слоновой Кости и Айвори. В них
низкое остаточное количество сахарозы.
Южноафриканские бобы Байя и Эквадор при низком
суммарном содержании Сахаров имеют более 30% сахарозы. По данным Рейнес-
сиуса, в бобах Байя после ферментации около 4% сахарозы. Такие расхождения
могут свидетельствовать только о различной степени ферментации. Это
подтверждается и неодинаковым количеством редуцирующих Сахаров
(соответственно 0,61 и 0,86%). Более низкая степень ферментации установлена в
африканских бобах Нигерия и Камерун. Таким образом, содержание редуцирующих
Сахаров, сахарозы, их относительное количество обусловлены генетическими
различиями, а также специфическими условиями произрастания и развития бобов и
степенью ферментации и могут служить объективными показателями при оценке
качества какао бобов при закупке и переработке.
Если учесть, что в зависимости от способа ферментации и
тщательности ее проведения возможен доступ воздуха к .бобам, вполне логично
предположить отсутствие связи между степенью их ферментации, окраской и
содержанием редуцирующих Сахаров. Это было подмечено при определении Сахаров
в какао бобах, но для полного экспериментального подтверждения необходимо
было определить редуцирующие сахара в отдельных бобах с различной окраской
семядолей, а не в средней пробе. Определение Сахаров проводилось в бобах
коричневой и фиолетовой окраски и слейти.
Как и предполагалось, корреляционная связь между окраской
какао бобов и содержанием редуцирующих Сахаров отсутствует. В бобах с
семядолями коричневой окраски не во всех случаях установ - лено более высокое
количество редуцирующих Сахаров до и после гидролиза. И наоборот, бобы с
фиолетовыми семядолями (Аккра, Нигерия) отличались в ряде случаев большим по
сравнению с коричневыми бобами содержанием редуцирующих Сахаров. В бобах
Камерун независимо от окраски семядолей количество редуцирующих Сахаров до и
после гидролиза было примерно одинаковым. Следовательно, окраска какао бобов
не характеризует полноту ферментативных реакций, которые должны протекать и
протекают в семядолях и ведут к накоплению редуцирующих Сахаров, не может
характеризовать степень ферментации товарных какао бобов. Степень
ферментативных гидролитических реакций при ферментации объективно оценивается
отношением содержания редуцирующих Сахаров до и после гидролиза. Эта величина
не зависит бт окраски бобов. Так, для коричневых бобов Аккра она составила
71,2%, для фиолетовых - 71,7%.
Количество редуцирующих Сахаров в бобах слейти, обнаруженных
в партии бобов Камерун, оказалось равным до гидролиза 0,43% на СВ, после
гидролиза 2,70% на СВ. Содержание сахарозы 2,16% на СВ. Соотношение
содержания редуцирующих Сахаров до и после гидролиза 15,93%. Это
свидетельствует о том, что бобы слейти являются бобами неферментированными и
сохраняют химический состав свежих бобов. Свежие бобы Камерун содержат таким
образом около 2% сахарозы и около 0,4:% редуцирующих Сахаров. В
ферментированных бобах Камерун сахарозы около 0,4%, редуцирующих Сахаров примерно
0,3% до гидролиза и около 0,8% после гидролиза. Нарастание количества
редуцирующих Сахаров при ферментации идет слабее, чем гидролиз сахарозы. Это
подтверждает участие редуцирующих Сахаров при ферментации в химических
реакциях. Снижение содержания редуцирующих Сахаров в коричневых бобах по
сравнению с фиолетовыми вызвано этими реакциями и свидетельст - вует о
переферментации какао бобов, которая снижает их качество и которую установить
по окраске невозможно.
Таким образом, качественный анализ Сахаров какао бобов,
ответственных за образование и развитие аромата в бобах и шоколадных
изделиях, и количественный анализ отдельных Сахаров выявили сложный
углеводный состав бобов и специфические особенности, вызванные сортовыми
различиями и неодинаковой степенью фермента - ции.
В какао бобах Гана, Нигерия, Байя, Эквадор различного
происхождения содержатся преимущественно одни и те же сахара: сахароза,
глюкоза, фруктоза, арабиноза, галактоза, раффиноза, мелибиоза, мальтоза (за
исключением бобов Эквадор), стахиоза, ксилоза (следы) и два
неидентифицированных вещества, пятна которых на хрома- тограмме располагаются
выше ксилозы. Основными сахарами являются сахароза, глюкоза, фруктоза. Из
редуцирующих Сахаров в большем по сравнению с глюкозой количестве содержится
фруктоза (в сорте Байя - в 2,3 раза). Это указывает на то, что в процессе
ферментации одновременно с гидролизом сахарозы и образованием инвертного
сахара глюкоза подвергается метаболизму или полимеризации.
Бобы какао различной природы и географического происхождения
различаются по содержанию редуцирующих Сахаров и сахарозы.
Низкое содержание сахарозы и одновременно значительное
количество редуцирующих Сахаров в бобах Берег Слоновой Кости и Айво- pnt
Сахароза отсутствует в ферментированных бобах Гренада. В африканских сортах
Аккра, Гана, Камерун, Нигерия довольно значительно остаточное содержание
сахарозы при разном содержании редуцирующих Сахаров.
Количество редуцирующих Сахаров и сахарозы (абсолютное и
относительное) может служить объективным показателем при оценке качества
какао бобов. Разработанные модификации методов выделения Сахаров из какао
бобов и их определение рекомендованы к использованию при оценке качества
какао бобов и какаопродуктов [29J .
v Кроме Сахаров и крахмала в ядре какао бобов содержатся клетчатка,
пентозаны, а также другие вещества углеводной природы (пектин, слизистые
вещества).
Если сахара следует рассматривать как вещества,
ответственные за образование ароматических веществ и играющие положительную
роль в формировании специфических потребительских качеств какао- продуктов,
то высокомолекулярным углеводам и соединениям углеводной природы должно быть
уделено серьезное внимание как веществам, оказывающим влияние на
физико-химические (реологические) и технологические свойства какаопродуктов.
Не исключено также влияние высокомолекулярных углеводов на накопление
вкусовых и ароматобразующих веществ.
Крахмал. Итэ углеводов, присутствующих в клетках семядолей
какао бобов, в наибольшем количестве содержится крахмал. Он
имеет вид крахмальных зерен. В товарных бобах 6,5-10%
крахма - ла.
В литературе отсутствуют данные, подтверждающие
расщепление крахмала в ходе ферментации несмотря на присутствие активной U
-амилазы. Это позволяет предположить наличие у зерен крахма - ла оболочки или
пленки, препятствующей воздействию фермента.
В процессе переработки какао бобов возможны деформация,
механические повреждения Зерна крахмала и изменение свойств составляющих его
полисахаридов.
При изучении микроструктуры тонких срезов семядолей какао
бобов мы основывались на способности окрашивания крахмала йодом. Тонкие
окрашенные срезы семядолей какао бобов Аккра и Камерун просматривали в
проходящем свете. Выделенные механическим путем зерна крахмала
микроскопировали в проходящем и поляризованном свете.
В процессе исследований было установлено наличие 2-6
крахмальных зерен в каждой из клеток, за исключением клеток в виде вакуолей,
заполненных полифенолами или освобожденных от них. Крахмальные зерна
преимущественно простые, но встречаются и сложные, состоящие из 2-5 зерен. Форма
их в большинстве случаев округлая, реже продолговатая, структура слоистая.
Слоистость выражена менее, чем в зернах крахмала злаков. Размер зерен
преимущественно 3-4 и 5-8 мкм. Отдельные зерна имеют плоскую сторону и
впадину в центре. Крахмальные зерна не изолированы, а тесно связаны с
матриксом преимущественно у стенок клеток.
Различные исследователи отмечают, что крахмал имеет вид
зерен, различающихся по форме, размерам, структуре, а следовательно
.исвойствам. Отсутствие в ряде работ сведений о какао бобах (товарный сорт,
товароведческая оценка и т.д.), в которых изучался крал, не позволяют сделать
более глубокий анализ причин приведенных различий крахмальных зерен. Однако
все же можно утверждать, что в этом проявляются видовые различия бобов, степень
их зрелости и качество первичной обработки.
По-видимому, именно особенностями структуры и свойств
крахмальных зерен объясняются необычные свойства партий некоторых товарных
бобов, таких, как Эквадор. Они трудно измельчаются из- за высокой вязкости
ядра и могут перерабатываться только в смеси с другими бобами.
|