Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Шпаргалки - Химия пищи - файл Шпоры по химии пищи.doc


Шпаргалки - Химия пищи
скачать (210 kb.)

Доступные файлы (1):

Шпоры по химии пищи.doc672kb.15.10.2010 19:35скачать

содержание
Загрузка...

Шпоры по химии пищи.doc

  1   2   3   4   5
Реклама MarketGid:
Загрузка...

Роль питания в жизни человека
Жизнь на нашей планете устроена таким образом, что для ее продолжения необходимо поступление питательных веществ из окружающей среды. Все живые организмы могут существовать до тех пор, пока идет прогресс обмена веществ с окружающей средой. При этом из среды в организм поступают питательные вещества, а из организма в окружающую среду поступают продукты жизнедеятельности. Живой организм – это открытая система – есть вход и выход. Как только прекратится обмен веществами между организмом и средой, организм погибает. (Без воздуха человек может прожить приблизительно 3 мин; без воды – 3 дня; без пищи – немногим более 30 дней).

В зависимости от того, какие питательные вещества может использовать организм, все животные организмы делятся на автотрофы и гетеротрофы.

Человек, относится к царству животных и является гетеротрофным организмом, т.е. все необходимые вещества, кроме кислорода, получает из пищи.

Суточная потребность человека в пище в среднем составляет 800 г., без учета воды, которая потребуется в количестве до 2000 г.

Масса пищи, которую человек потребляет за год, превышает его собственную массу в 6 – 7 раз.

Питание – физиологическая потребность человека. Сократу принадлежит известный афоризм: «Мы живем не для того, чтобы есть, а едим для того, чтобы жить».

Пища является исходным материалом для построения и обновления человеческого организма, источником для жизни и работы.

О том, что правильное питание очень важно для организма знали еще врачи древности: Гиппократ, Гален и др.

Питание является одним из важнейших факторов связи человека с внешней средой. Вмешательство в окружающую среду обусловило загрязненность пищевого сырья и продуктом питания токсичными веществами. Ядовитые и вредные вещества, попав в экосистему, не исчезают бесследно. Даже низкие их концентрации, действуя долгое время, могут повредить человеку и животным, т.к. способны передаваться по пищевым цепям и сетям. Кроме того, в отдельных звеньях цепи может происходить накопление ядов, если они не разлагаются и не выводятся из организма.

Поэтому человек должен думать про экологию питания. Экологический эффект пищи проявляется через биологические, культурные и поведенческие механизмы.

Пища определяет важные физиологические процессы, поддерживая целостность тканей, регулирует биохимические механизмы обмена веществ, являясь главным фактором роста и развития.

Пища определяет культурные и поведенческие реакции. В промышленно развитых странных, в условии избытка продуктов питания, наиболее актуальны проблемы качества и безопасности пищи. В экономически слаборазвитых странах, в условиях недостатка продуктов питания, вопросом жизни остается обеспечение минимального потребляемого количества основных продуктов питания.


^ Пища человека - важнейшая социальная и экономическая проблема общества

История показывает, что проблема пищи всегда являлась одной из наиболее важных.

Более 60 % людей сегодня не получают должного количества пищи, в первую очередь – белка.

Постоянное недоедание приводит к снижению умственных способностей, физическому истощению, резкому снижению общего иммунитета. Однако голод может наступить и в процветающей стране, т.к. покупательная способность людей различна, Среди основных проблем, стоящих перед человеческим обществом в наше время является:

- обеспечение населения земного шара продуктами питания;

- обеспечение энергией;

- обеспечение сырьем, в том числе водой;

- охрана окружающей среды;

Самой важной и самой сложной является обеспечение продуктами питания.

Состояние питания является одним из важнейших факторов, определяющих здоровье нации.

Продукты питания должны не только удовлетворять потребностям человека в основных питательных веществах и энергии, но и выполнять профилактические и лечебные функции.

В настоящее время реально существует две категории продовольственных проблем:

Необходимость производить столько продовольствия, сколько требуется, чтобы обеспечить каждого достаточным количеством полноценной пищи;

Создание условий, гарантирующих, что каждый действительно получает достаточно пищи.

Первая категория проблем связанна с социальными, политическими и экономическими особенностями конкретной страны и имеет технические решения.

Перспективы увеличения мировых запасов продовольствия имеют следующие направления:

повышение эффективности сельского хозяйства для увеличения запасов традиционных продуктов питания (молочных, мясных и др.);

уменьшение потерь при технологической переработке и повышение ее эффективности;

уменьшение потерь при хранении сырья и готовых продуктов (хранение в регулированной газовой среде, консервирование, хранение при пониженных температурах и т.п.);

повышение эффективности использования сырья, в том числе малоценного, создание мало- и безотходных технологий, позволяющих использовать все полезные свойства сырья;

развитие новых путей получения пищевых продуктов (микробный синтез белка, органический синтез и т.п.);

сокращение пищевой трофической цепи (от гречнского Trophe - питание), т.е. исключение из общего цикла производства отдельных стадий (например: непосредственное потребление в пищу растительных белков взамен животных).

Вторая категория продовольственных проблем является более сложной, но специалисты считают, что выход из мировых продовольственных кризисов заключается именно в справедливом распределении продуктов питания. Это предлагает отправку продовольствия в районы его не хватки, снижение колебаний цен, изменение распределения доходов.

Только реализация этих программ позволит полностью удовлетворить потребность каждого человека в пище.
Увеличивается общая заболеваемость.

Снижается уровень грудного вскармливания, ухудшаются показатели здоровья и антропометрические характеристики детей, подростков, а также состояние здоровья лиц пожилого возраста.

По данным Института питания РАМН выявлены нарушения полноценного питания, обусловлены как недостатком пищевых веществ, так и нарушением пищевого статуса населения России.

Важнейшими нарушениями пищевого статуса является:

избыточное потребление животных жиров;

дефицит полиненасыщенных жирных кислот;

дефицит полноценных (животных) белков;

дефицит витаминов (С, В2, В1, А, Е, фолиевой кислоты, β-каротина и др.);

дефицит микроэлементов (селена, йода, цинк, фтор);

дефицит минеральных веществ(Ca,Fe);

дефицит пищевых волокон.

Негативное влияние оказывает потребление некачественных, фальсифицированных и опасных для здоровья человека продуктов.



^ Основные термины и определения

Производственное сырье – объекты растительного, животного, микробиологического, а также минерального происхождения и вода, которая используется для производства пищевых продуктов.

^ Пищевые продукты – продукты произведенные из производственного сырья и используемые в пищу в натуральном или переработанном виде.

Пищевые продукты подразделяются на следующие группы:

Традиционные и новые продукты массового назначения;

Функциональные пищевые продукты массового назначения;

Пищевые продукты специального назначения (спецконтингент, контингент работающих в экстремальных условиях и т.п.);

Пищевые продукты для детей, беременных женщин, кормящих матерей;

Продукты лечебного питания.

3. ^ Качество пищевых продуктов – совокупность свойств, которые отображают:

а) способность продукта обеспечивать органолептические характеристики;

б) потребность организма в пищевых веществах;

в) безопасность его для здоровья;

г) надежность при изготовлении и хранении;

4. ^ Медико-биологические требования к качеству пищевых продуктов. Это комплекс критериев, определяющих пищевую ценность и безопасность продовольственного сырья и пищевых продуктов.

5. ^ Безопасность пищевых продуктов – отсутствие токсического, канцерогенного, мутагенного или любого другого неблагоприятного действии пищевых продуктов на организм человека при употреблении их в общепринятых количествах. Гарантируется установлением и соблюдением регламентируемого уровня содержания загрязнителей химического, биологического или природного происхождения.

6. ^ Пищевая ценность – понятие, отражающее всю полноту полезных свойств пищевого продукта, включая степень обеспечения физиологических потребностей в основных пищевых веществах, энергию и органолептические достоинства. Характеризуются химическим составом пищевого продукта с учетом его потребления в общепринятых количествах.

7. ^ Биологическая ценность – показатель качества пищевого белка, отражающий степень соответствия его аминокислотного состава потребностями организма в аминокислотах для синтеза белка

8. Энергетическая ценность – количество энергии в калориях, высвобождаемый из пищевого продукта в организме человека для обеспечения его физиологических функций.

9. Биологическая эффективность – показатель качества жировых компонентов продукта, отражающий содержание в них полиненасыщенных (незаменимых) жирных кислот.

10. Фальсификация пищевых продуктов и продовольственного сырья. Это – изготовление и реализация поддельных пищевых продуктов и продовольственного сырья, не соответствующих своему названию и рецептуре.

11. ^ Идентификация пищевых продуктов и продовольственного сырья. Это – установление соответствия пищевых продуктов и продовольственного сырья их наименованиях, согласно нормативной документации на конкретный вид продукта.

12. ^ Срок хранения – промежуток времени, в течении которого при соблюдении определенных условий, продовольственное сырье и пищевые продукты сохраняют качество, установленное стандартом или другим нормативным документом.

13. ^ Упаковочные и вспомогательные материалы – материалы, контактирующие с пищевыми продуктами на разных этапах технологического процесса изготовления, транспортировки, хранения и реализации.


^ Вода в сырье и пищевых продуктах
Вода, не являясь, собственно питательным веществом, чрезвычайно существенна для жизни:

как стабилизатор температуры тела;

как переносчик нутриентов (питательных веществ) и пищеварительных отходов;

как компонент реакций и реакционная среда;

как стабилизатор конформации биополимеров;

как вещество, облегчающее динамическое поведение макромолекул, включая каталитические свойства.

Вода – важнейший (про) компонент пищевых продуктов. Она имеет следующее значение:

присутствует как клеточный и внеклеточный компонент в растительных и животных продуктах;

присутствует как диспергирующая среда и растворитель в большом разнообразии продуктов;

обусловливает консистенцию и структуру продукта;

влияет на его внешний вид и вкус;

влияет на устойчивость продукта при хранении.

Благодаря тому, что многие виды пищевых продуктов содержат большое количество влаги, нужны эффективные способы для длительного хранения.

Удаление влаги, существенно изменяет биологические вещества и природные свойства продукта. Содержание влаги в пищевых продуктах находится в широких пределах.

Вода поддерживает химические реакции, она является прямым участником в гидролитических реакциях. Поэтому удаление влаги из пищевых продуктов или связывание ее увеличением содержания соли или сахара, тормозит многие реакции и ингибирует рост микроорганизмов. Таким образом, увеличивается продолжительность хранения многих пищевых продуктов. Благодаря физическому взаимодействию с белками, полисахаридами, липидами и солями, вода вносит значительный вклад в текстуру пищи.
^ Методы определения белка
1) Белки можно обнаружить по ряду характерных реакций, которые основаны на их физико-химических свойствах.

Эти качественные реакции получили название «цветные реакции на белки», т.к. они дают окрашенные соединения.

Многие цветные реакции положены в основу количественных методов определения белка.

2) Классическим методом количественного определения белка является метод Къельдаля (1883г). Он основан на определении азота в исследуемом материале и дальнейшем перечете азота на белок с помощью белковых коэффициентов.

Методика определение содержание белка по Къельдалю для некоторых видов биологического сырья, в частности для зерна и зернопродуктов, закреплена соответствующими ГОСТами.

3) Биуретовый метод.

4) Метод определения белка по Лоури.

5) Определение белка с Куммасси синим и др.

Эти методы имеют ряд преимуществ, такие как простоту, чувствительность и удобство для выполнения серийных анализов.

Но все известные в настоящие время методы определения белка сравниваются и сопоставляются с методом Къельдаля.





^ Свободная и связная влага в пищевых продуктах
Вода в пищевых продуктах имеет важное значение с точки зрения связи ее с продуктом.

Общая влажность продукта указывает на количество влаги в продуктах, но не характеризует ее причастность к химическим, биологическим изменениям. С точки зрения устойчивости продукта при хранении важное значение имеет соотношение свободной и связной влаги.

Свободная влага – это влага не связанная полимерами и доступная для протекания химических, биохимических и микробиологических реакций.

^ Связанная влага- это влага прочно связанна с различными компонентами – белками, липидами, углеводами за счет химических и физических связей. Уточненное определение связанной влаги имеет следующий вид:

^ Связанная влага – это влага, которая существует вблизи растворенного вещества и других неводных компонентов, имеет уменьшенную, молекулярную подвижность и не замерзает при – 40 0С. Определенная доля прочно связанной влаги не замерзает даже при – 600С.

Количество и прочность связывания воды c другими компонентами зависит от ряда факторов: природы неводного компонента, состава соли, рН, температуры.

Например: влажность зерна 15-20%. При этом 10-15% - это связанная вода. Если влажность больше, то появляется свободная влага, и будет наблюдаться усиление биохимических процессов (например, при прорастании зерна). Плоды и овощи имеют влажность 75-95%. В основном, это свободная влага и только, примерно 5% удерживается клеточными коллоидами в связанном состоянии. Это очень прочно связанная влага, поэтому овощи и плоды легко высушивать до W=10-12%, а для высушивания до более низкой влажности – нужны специальные методы сушки.

Большая часть воды может быть превращена в лед при – 50С, а вся – при – 500С и ниже.


^ Методы определения свободной и связанной влаги

Дифференциальная сканирующая калориметрия. Если образец охладить до температуры меньше 00С, то свободная влага замерзнет, связанная нет. При нагревании замороженного образца в калориметрах можно измерить количество тепла, затраченного для плавления замерзшей воды. Незамерзшая вода – разница между общей и замерзающей водой.

Термогравиметрический метод – основан на определении скорости высушивания. В контролируемых условиях границу между областью постоянной скорости высушивания и областью, где эта скорость снижается, можно принять за характеристику связанной влаги.

Диэлектрические измерения. Метод основан на том, что при 00С значение диэлектрической проницаемости воды и льда примерно равны. Но если часть влаги связана, то ее диэлектрическое поведение должно сильно отличаться от диэлектрического поведения основной массы воды и льда.

Измерение теплоемкости. Теплоемкость воды больше, чем льда, т.е. с повышением температуры в воде происходит разрыв водородных связей. Это свойство используют для изучения подвижности молекул воды. Значение теплоемкости воды в зависимости от ее содержания в полимерах дает сведения о количестве связанной воды.

Если влажность продукта низкая и вода специфически связанна, то ее вклад в теплоемкость мал. В области высоких содержаний влажности присутствует в основном свободная влага, и ее вклад в теплоемкость примерно в 2 раза больше, чем льда.

Ядерно-магнитный резонанс (ЯМР) – изучение подвижности воды в неподвижной матрице. При наличии свободной и связанной влаги получают две линии в спектре ЯМР, вместо одной, характерной для объемной воды.


^ Активность воды
Известно, что существует взаимосвязь, хотя далеко и не совершенная, между влагосодержанием пищевых продуктов и продолжительностью его хранения (или порчей). Поэтому издавна были известны методы для увеличения сроков хранения пищевых продуктов, основанные на уменьшении содержания влаги путем концентрирования или дегидрировании.

Однако часто различные пищевые продукты с одним и тем же содержанием влаги портятся по-разному. Чтобы учесть это был введен показатель «активность воды». Этот показатель хорошо корректирует со скоростью многих разрушительных реакций, его можно измерить и использовать.

Активность воды (а w) – это отношение давления паров воды над данным продуктом к давлению паров над чистой водой при той же температуре.
а w = Рw / Р0 = POB / 100;
где Рw – давление водяного пара в системе пищевого продукта;

p0 – давление пара чистой воды;

POB – относительная влажность в состоянии равновесия, при которой продукт не впитывает и не теряет влагу в атмосферу.
Активность воды характеризует состояние воды в пищевых продуктах, ее причастностью к химическим и биологическим изменениям.

По величине aw различают:

Продукты с высокой влажностью, а w = 1,0 – 0,9;

Продукты с промежуточной влажностью, а w = 0,9 – 0,6;

Продукты с низкой влажностью, а w = 0,6 – 0,0

Активность воды и стабильность пищевых продуктов
Как уже было сказано, стабильность пищевых продуктов, и активность воды тесно связаны. Взаимосвязь между активностью воды и стабильностью пищевых продуктов проявляется в следующем:

В продуктах с низкой влажностью может происходить окисление жиров, неферментативное потемнение, потеря водорастворимых веществ (витаминов), порча, вызванная ферментами. Активность микроорганизмов здесь подавлена.

В продуктах с промежуточной влажностью – могут протекать разные процессы, в том числе с участием микроорганизмов.

В продуктах с высокой влажностью – микроорганизмам принадлежит решающая роль.
Таким образом, при хранении пищевых продуктов могут происходить следующие изменения:

Максимальное потемнение продукта за счет реакции неферментативного потемнения, а w = 0,6 – 9,75;

Ферментативные реакции могут протекать при более высоком содержании влаги, т.е. когда есть свободная вода. Она необходима для переноса субстрата, т.к. скорость ферментативной реакции зависит от а w ;

Ферментативные процессы под действием липаз имеют место даже при а w = 0,1 – 0,2, что, по-видимому, связанно с тем, что липиды в меньшей степени нуждаются в воде как транспортном средстве и подвижность липидов достаточна, чтобы образовать фермент– субстратный комплекс.

Большинство бактерий размножаются при а w = 0,85 – 0,95, плесени при а w = 0,6 – 0,8, дрожжи а w = 0,8 – 0,9, поэтому низкое значение активности воды тормозит процессы роста микроорганизмов.
В основном порчу продуктов с промежуточной влажностью вызывают дрожжи и плесени, в меньшей степени бактерии.

^ Дрожжи вызывают порчу сиропов, кондитерских изделий, джемов, высушенных фруктов.

Плесени – мяса, джемов, пирожных, печенье, высушенных фруктов.

Для предупреждения целого ряда химических реакций и микробиологических процессов, снижающих качество пищевых продуктов, при хранении эффективным средством является снижение активности воды в пищевых продуктах. Для этого используют сушку, вяление, добавление различных веществ (сахар, соль и др.), замораживание.

Для получения определенной (желаемой) активности воды в продукте можно применять следующие технологические приемы:

Адсорбция – продукт высушивают, а затем увлажняют до определенного уровня влажности

^ Сушка посредствам осмоса – пищевые продукты погружают в растворы, активность воды в которых меньше активности воды пищевых продуктов. Часто для этого используют растворы сахара или соли. В этом случае имеет место два противотока: из раствора в продукт диффундирует растворное вещество, а из продукта в раствор – вода.

^ Применение потенциальных увлажнителей. С их помощью можно увеличить влажность продуктов, но снизить активность воды, а w

Потенциальные увлажнители для пищевых продуктов – крахмал, молочная кислота, сахар, глицерин и др.

Помимо влияния на химические реакции и рост микроорганизмов, активность воды, допускаемая в сухих продуктах без потери желаемых свойств составляет 0,35 – 0,5 в зависимости от продукта (сухое молок, крекеры и т.п.). Большая а w необходима для продуктов мягкой текстуры, которые не должны обладать хрупкостью.




^ Роль белков в питании человека
Белки или протеины – высокомолекулярные азотосодержащие соединения, молекулы которых построены из остатков α – аминокислот.

Термин «протеин», введенный Берцелиусом в 1838 г. в переводе с греческого означает «первостепенный», что отражает главенствующую роль белков.

В природе существует 1010 – 1012 различных белков, составляющих основу 1,2 х 1012 видов живых организмов, начиная от вирусов и заканчивая человеком. Они количественно преобладают над другими макромолекулами, присутствуют в живой клетке и составляют примерно 20% массы человеческого тела, более 50% сухой массы клетки.

Огромное разнообразие белков обусловлено способностью 20-ю протеиногенных - аминокислот взаимодействовать друг с другом с образованием полимерных молекул.

Исключительное свойство белков – самоорганизация структур, т.е. способность самопроизвольно создавать определенную, свойственную только данному белку пространственную структуру.

Биологическое значение белков состоит в том, что через белки происходит передача генетической информации из поколения в поколение.

Хорошо известна сократительная функция белков – это белки мышечной ткани.

Белки играют роль регуляторов и катализаторов, ускоряющих течение биохимических реакций в процессе обмена веществ.

Они выполняют транспортную функцию – переносят по крови гормоны, гемоглобин, железо, липиды и др.

^ Защитная функция – синтезируют антитела.

Белки могут быть источником энергии для человека. Но белки никогда не откладываются в запас – избыточное количество поступившего белка расходуется для получения энергии.

Белки невозможно заменить другими веществами, роль их в организме человека чрезвычайно важна.

Необходимость белка нашему организму объясняется следующим:

^ Белок необходим для роста и развития. Организм постоянно растет и изменяется. Основным строительным материалом для образования новых клеток является белок.

^ Белок управляет обменом веществ. При физической нагрузке в мышечной ткани сначала происходит процесс распада веществ – катаболизм или диссимиляция и в это время высвобождается энергия. Затем происходит обратный процесс анаболизм или ассимиляция, при котором энергия запасается. Этими процессами, называемыми «обмен веществ» или метаболизмом, управляют белки.

^ Белки обладают сильным динамическим воздействием на метаболизм. После еды скорость метаболизма возрастает. Если пища богата углеводами, метаболизм ускоряется на 4%, если белками, то метаболические процессы ускоряются на 30%.

^ Белки регулируют водный баланс в организме. У здоровых людей белки в сочетании с некоторыми минеральными веществами регулируют содержание воды в разных участках тела. Это происходит потому, что белки гидрофильные, т.е. притягивают воду. Недостаток белков в пищи сказывается на его содержании в крови – она обедняется белками. В результате вода уходит в межклеточное пространство. В этом случае вода не удаляется почками и в результате развивается отек.

^ Белки усиливают иммунную систему. В крови находятся белковые антитела. Которые борются с инфекцией, ликвидируя угрозу заболевания.


^ Роль белков в питании человека
В тканях организма человека белки не откладываются «в запас», поэтому необходимо их поступление с пищей ежедневно.

Для изучения потребности организма в белках измеряют их баланс, т.е. сопоставляют количество поступивших в организм протеинов и выделившихся продуктов их распада.

У здорового взрослого человека при полноценном рационе питания существует азотистое равновесие.

В молодом растущем организме азота выводится из организма меньше, чем поступает, т.к. преобладают пластические процессы.

При недостатке белков в рационе, а также у старых людей, азотистый баланс становятся отрицательным, что может привести к гибели организма.
^ Суточная потребность человека в белке
Потребность в белке зависит от: пола, возраста, характера трудовой деятельности, климатических условий, национальных особенностей питания.

Рекомендуемые нормы колеблются в очень широких приделах, и в разных странах нормы разные.

Рекомендуемые нормы потребления белка, выработанные российской научной школой питания, включают:

72 – 120 г белка в сутки для мужчин и 60 – 90г – для женщин, в том числе белка животного происхождения 43 – 65 и 43 – 49 г соответственно. Нижняя граница для лиц, чья деятельность не связана с физическим трудом, верхняя – для лиц, испытывающих тяжелые нагрузки.

Потребность в белке для лиц, перенесших тяжелые инфекции, хирургические вмешательства, имеющие заболевания органов пищеварения, дыхания – увеличивается до 110 – 120 г, а в высокобелковой диете, например, у диабетиков, его количество может достигать 135 – 140 г.

Белок ограничивается до 20 – 40 г/сут при заболеваниях, связанных с почечной недостаточностью и другими заболеваниями.

В соответствии с критериями Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) норма потребления белка составляет 1г белка на 1 кг массы тела (в среднем, 60-110 г /сутки для взрослых людей).

Учитывая возрастные категории, нормы потребления белка составляют:

■ грудные дети – 3 г/кг;

■ дети 4 – 6 лет – 2 г/кг;

■ дети 10 – 12 лет – 1,5 г/кг;

■ молодежь до 18 – 1 – 1,5 г/кг;

■ взрослые – 0,9 г/кг;

■ беременные женщины и люди старше 60 лет – 1,5 г/кг.
Пожилым людям требуется белка больше, так как у них хуже пищеварение и усвояемость белка.

Нарушение норм поступления белка имеет негативные последствия.
Избыточное содержание белков приводит к:

увеличению образования аммиака в тканях;

накопление токсичных продуктов в толстом кишечнике, так как усиливаются неконтролируемые организмом процессы гниения;

повышение нагрузки на печень, в которой происходит обезвреживание, и на почки, через которые продукты выводятся из организма;

перевозбуждение нервной системы, гиповитаминоз А и В6

При нехватке белков происходят следующие изменения:

угнетается функция лимфоцитов, обеспечивающих иммунитет на клеточном уровне;

снижается активность лейкоцитов, что понижает устойчивость к бактериальным инфекциям;

облегчается процесс формирования злокачественных опухолей;

Если в период развития и роста дети испытывают недостаток в белке, то в более позднем возрасте, даже при самом лучшем питании, эти потери невосполнимы. У таких детей замедляется рост и умственное развитие, нарушается костеобразование, обмен витамин, снижается сопротивляемость к инфекциям.


^ Белково-калорийная недостаточность и ее последствия

Некоторые регионы Земли испытывают острую нехватку белка. Белково-калорийная недостаточность наиболее отрицательно проявляется на развитии детского организма, нуждающегося в повышенном поступлении пластического материала для нормального развития.

Белково-энергетическая недостаточность охватывает широкий спектр патологических состояний, наиболее тяжелыми из которых является алиментарный маразм и квашиоркор.

Симптомами алиментарного маразма является низкая для возраста масса тела, исчезновение подкожного жирового слоя, общее истощение мускулатуры. Чаще всего наблюдается у грудных детей и детей младшего возраста.

Квашиоркор – состояние, для которого характерны отеки, низкая масса тела, пигментация кожи. Он поражает, прежде всего, младенцев и детей первых лет жизни. Недостаточное поступление белков с пищей приводит к снижению синтеза клеточных белков и пищеварительных ферментов. В результате организм ребенка утрачивает способность переваривать и усваивать даже то недостаточное поступление белка, которое он получает с пищей.

Квашиоркор сопровождается нарушением физического и умственного развития. Причем последнее носит необратимый характер. Дефекты умственного развития, связанные с недостаточным белковым питанием в возрасте до 3-5 лет, в последующем невозможно выправить даже при самых благоприятных условиях. Отсюда непреложное требование полноценного белкового питания для детского организма.

В странах Древнего Востока, как отмечают источники, существовала своеобразная казнь: приговоренных к смерти кормили только отваренным мясом и они умирали от самоотравления на 28 – 30 день, т.е. гораздо раньше, чем при полном голодании.
Биологическая ценность белков

Биологическую ценность белков определяет:

Наличие в них незаменимых аминокислот, их соотношение с заменимыми (незаменимых аминокислот 10);

Перевариваемость ферментами в пищеварительной системе

Различают биологически ценные и биологически неполноценные белки. Биологически ценные белки содержат все незаменимые аминокислоты в количествах, необходимых для нормального развития организма человека.
^ Биологическая ценность белков животного происхождения выше, чем растительных белков. Белки, содержащиеся в растениях, не содержат некоторых незаменимых аминокислот или содержат их в недостаточном количестве. Наиболее часто в небольших количествах содержатся лизин, Тренин, триптофан, поэтому растительные белки относятся к неполноценным.

Пример: надо съесть 453 г картофеля, чтобы получить то количество незаменимых аминокислот, которое содержится в 28 г Куринного мяса.

Принято считать, что самым «превосходный» (эталонный),белок содержится в яйцах, а также в материнском молоке.

Аминокислотный состав животных белков близок к аминокислотному составу белков человека. Они содержат достаточное количество незаменимых аминокислот и, поэтому, являются полноценными в пищевом отношении белками.

^ Показатели биологической ценности белков

В 1973 году совместным решением Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) и Всемирной продовольственной организации (FAO) введен показатель биологической ценности пищевых белков – аминокислотный скор.

Аминокислотный скор – процентное содержание каждой из аминокислот по отношению к ее содержанию в белке, принятом за стандарт (идеальный белок).

Аминокислотный скор рассчитывают по формуле:
Аминокислотный скор =


Обычно скор рассчитывают для 3 наиболее дефицитных кислот: лизина, триптофана и суммы серосодержащих аминокислот.

В куриных яйцах и женском молоке скор всех незаменимых аминокислот близок к 100%.

Биологическая ценность любого белка сравнивается с эталоном – абстрактным белком, аминокислотный состав которого сбалансирован и идеально соответствует потребностям организма человека в каждой аминокислоте.

Другим методом определения биологической ценности белков является определение индекса незаменимых аминокислот (ИНАК).

Метод представляет собой модернизацию метода химического скора и позволяет учитывать количество всех незаменимых кислот.
ИНАК =

Где: n – число аминокислот;

б- содержание аминокислот в изучаемом белке;

э – в эталонном белке.
Кроме химических методов на практике широко применяются биологические методы с использованием животных и микроорганизмов.

Основными показателями оценки при этом является привес (рост животных) за определенный период времени, расход белка и энергии на единицу привеса, коэффициент перевариваемости и отложения азота в теле, доступность аминокислот.

Показатель, определяемый отношением привеса животных (в г) к количеству потребляемого белка (в г) носит название коэффициента эффективности белка (КЭБ). Для сравнения используют контрольную группу животных со стандартным белком – казеином – количестве, обеспечивающим в рационе 10% белка.

Биологическая ценность белков зависит от степени их усвоения и перевариваемости.

Степень перевариваемости зависит от структурных особенностей, активности ферментов, глубины гидролиза в желудочно-кишечном тракте, вида предварительной обработки в процессе приготовления пищи.

Перевариваемость белков животного происхождения выше, чем растительных белков. В среднем белки пищи усваиваются на 92%, усвояемость белков животных составляет 97%, а растительных 83 – 85%.В порядке убывания скорости усвоения белков в желудочно-кишечном тракте человека, пищевые продукты располагаются следующим образом:
Рыба → молочные продукты → мясо → хлеб → крупяные продукты
Более низкая усвояемость растительных белков объясняется следующим:

Значительным содержанием балластных веществ в продуктах растительного происхождения. Они усиливают перистальтику кишечника, что способствует более быстрому выведению не всосавшихся аминокислот из организма.

Растительная пища содержит значительное количество клетчатки (целлюлозы). Клетчатка, входящая в состав клеточных оболочек, ухудшает проникновение пищеварительных ферментов внутрь клеток, экранирует белки.

затрудняет его.

В пищевом рационе необходимо комбинировать белки разного происхождения так, чтобы они дополняли друг друга по аминокислотному составу. При этом на долю животного белка должно приходиться 55%, а на долю растительного 45%.

^ Проблема белкового дефицита на Земле
Обеспечение полноценным белковым питанием населения планеты имеет большое значение. Положение дел в этой области весьма неблагополучно. Население Земного шара испытывает острейший дефицит пищевого белка. По данным международной организации (ВОЗ и FAO) в настоящие время каждого жителя планеты приходится около 60г белка в сутки (при норме 70 г). Кроме того, в общем белковом балансе растительные белки составляют 80%, а животные только 20%.

Таким образом, имеет место общий количественный дефицит белка при ярко выраженном недостатке животного белка.

Кардинальное решение этой проблемы требует длительных совместных усилий наиболее развитых страх в поисках путей изыскания дополнительных пищевых ресурсов. Основными направлениями решения этой проблемы могут быть следующие:

Повышение продуктивности растениеводства на основе новейших технологий возделывания высокоурожайных сортов сельскохозяйственных культур. (Пример: Индия и Китай смогли обеспечить свои страны достаточным содержанием зерна.)

Развитие животноводства.

Второе направление является более сложным по ряду причин.

Первичный синтез протеиногенных аминокислот и белков происходит в растениях, затем травоядные животные переваривают растительные белки до аминокислот и используют их для синтеза своих специфических белков.

Хищники питаются мясом травоядных, также переваривают их белки до аминокислот и синтезируют из них свои характерные белки.

Таким образом, животные используют только ресурсы, созданные растениями. На каждом этапе этой пищевой цепи имеются большие потери. Причины этих потерь следующие:

Свои потребности в аминокислотах, содержание которых в растительных белках низкое, животные могут удовлетворять только за счет увеличенного потребления растительных белков.

Избыточное количество аминокислот используется не на синтез белка, а на процесс дыхание (энергетические нужды).

В организме животных значительное количество азота превращается в мочевину и удаляется из организма.

Все это приводит к низкой эффективности использования растительных белков животными. На получение одной единицы животного белка, приходится тратить 6 – 8 единиц растительного белка. Исходя из реальных ресурсов, нельзя рассчитывать на значительное увеличение производства животного белка в масштабах планеты.


^ Проблемы обогащения белков аминокислотами

Одно из разработанных направлений повышения биологической ценности растительных белков связано с их обогащением недостающими аминокислотами. Промышленное производство аминокислот стало крупнотоннажной специализированной отраслью биохимической технологии.

В наибольших количествах производится глутамат натрия, используемый как вкусовая добавка для первых блюд. Его мировое производство достигает 500 тысяч тонн в год. В значительном количестве производится лизин – самая дефицитная аминокислота растений и ряд других аминокислот.

Однако обогащение пищевых продуктов свободными аминокислотами может иметь серьезные негативные последствия по следующим причинам: в результате переваривания белков в пищеварительном тракте образуется аминокислоты, которые поступают в лимфу и кровь и используются как строительный материал при биосинтезе белков. Свободные аминокислоты, используемые для обогащения пищи, минуя пищеварительный процесс сразу поступят в кровеносную систему.

Разрыв во времени поступления в кровяное русло свободных аминокислот и аминокислот, образующихся при переваривании белков пищи составит несколько часов. При этом возникает дисбаланс аминокислот в крови. Это делает невозможным использование поступивших аминокислот для биосинтеза белков в клетках и тканях организма. Они будут подвергаться ферментативным превращениям разного типа. Среди образующихся продуктов могут быть и токсичные соединения.

Часть свободных аминокислот, используемых для обогащения пищевых продуктов, вообще не попадают в кровеносное русло. В кишечнике они станут объектом действия микрофлоры с образованием токсичных продуктов.

Наиболее высокой токсичностью обладают продукты дезаминирования метионина, тирозина и гистидина.

В связи со сказанным полезно вспомнить высказывание академика А.А. Покровского: он призывал быть разумно консервативным в вопросах питания, считая, что всякие резкие изменения в историческом сложившемся типе питания могут привести к нежелательным последствиям.


^ Новые формы белковой пищи
Основным направлением научно-технического прогресса в области производства продовольствие является интенсификация процессов приготовления пищи с одновременным приданием ей комплекса свойств, отражающих требованиям науки о здоровом питании. Новые пищевые производства в качестве приоритетных включают технологии получения белковых продуктов.

Объективными причинами создания принципиально новых технологий получения белковых компонентов пищи следующие:

рост численности населения;

осознание того, что ресурсы планеты не безграничны;

необходимость выпуска пищевых продуктов с составом, соответствующим современному образу жизни.
К потенциальным сырьевым источникам относят:

зернобобовые (соя, горох, чечевица и др.);

хлебные и крупяные культуры (пшеницы, рожь, овес и др.);

масличные (подсолнечник, лен, рапс и др.);

вегетативная масса растений (люцерна, клевер и др.);

продукты переработки фруктов и ягод (косточки абрикосов, сливы и т.п.);

кедровые и другие орехи.

Традиционными для производства белковых продуктов является соя и пшеница.

Характерной особенностью новой пищевой технологии является применение комплексной переработки продовольственного сырья, что позволяет использовать огромные потенциальные ресурсы белка и других нутриентов.

Новые продукты питания, получаемые на основе грубых белковых фракций продовольственного сырья, принято в научной литературе называть новыми формами пищи, а также текстурированными, структурированными и искусственными пищевыми продуктами.

Основными задачами технологии производства пищевого белка является:

Извлечение его из сырья с максимальным выходом при минимальных затратах и потерях других ценных компонентов;

Минимальные изменения функциональных свойств белка или направленное изменение в желаемую сторону;

Сохранение биологической, пищевой ценности белка;

Необходимая степень удаления и дезактивация нежелательных примесей.
Пищевые белки производят в виде трех основных типов продуктов, которые различаются по содержанию белка и его фракционному составу.

^ Первый тип (крупа и мука) – содержит 50% белка (обезжиренная мука бобов, сои, других культур). Разные виды муки различают по содержанию жира, размеру частиц, степени тепловой обработки.

^ Второй типконцентраты, с содержанием белка 70 – 75% на сухое вещество.

Третий типизоляты - наиболее дорогой и стандартный тип белковых продуктов, содержание 90% белка и более.

Концентраты и изоляты белка практически полностью используются для пищевых целей.

Все три основных типа пищевых белков (или белковых продуктов) производятся в виде широкого набора модификаций, которые различаются по функциональным свойствам.

Широкое применение в пищевой промышленности получили белковые продукты из соевых бобов (обезжиренная мука, концентраты, соевое молоко и т.п., изоляты – соевый творог), обладающие высокими функциональными свойствами.

Для других растительных белков еще недостаточно разработаны технологии получения белковых продуктов, пригодных в пищу.


Выделение и очистка белка

Изучение белков любого биологического объекта начинается с их выделения и, хотя бы, частичной очистки.

1этапа выделения белков – это разрушение клеточной структуры материала.

В результате этой операции обеспечивается дальнейшее наиболее полное извлечение белков. Разрушение клеточной структуры можно проводить различными способами. Выбор того или иного способа зависит от объекта задач исследования.

Например: растирание в ступке. Для этой цели часто используются приборы – гомогенизаторы различного устройства, ультразвуковые дезинтеграторы.

При выборе разрушения клеточной структуры биологического материала надо помнить, что интенсивное механическое воздействие может вызвать денатурационные изменения в белках.

2 этапэкстракция белков (извлечение). Этот этап позволяет извлекать белки из биологического материала, т.е. переводить их в раствор.

Выбирая различные экстракты и подбирая режимы экстракции (время, температура, рН и т.п.) можно избирательно перевести в раствор разные группы белков.

Например: водой извлекаются альбумины, 10% -ным раствором хлорида натрия – глобулины, 60-80% -ным раствором этанола – проламины и слабыми щелочными растворами (0,2%-ный раствор едкого натрия) – глютелины.

Для полного извлечения белка обычно проводится трехкратная экстракция биологического материала.

3 этап – осаждение белка. Выбор способа и режима осаждения определяется поставленной задачей и индивидуальными особенностями объекта исследования.

а) Осаждение белков раствором трихлоруксусной кислоты (ТХУ) позволяет отделить белки от пептидов и аминокислот, но при этом происходит необратимая денатурация белка.

б) Осаждение белков органическими растворителями

Этот способ широко используется в промышленности при производстве ферментных препаратов. При этом подбирается определенная концентрация осадителя, обеспечивающая выделение нужной белковой фракции. Для лучшего сохранения нативной структуры исследуемых белков все операции проводят при низкой температуре(+4 0С).

в) Высаливание белка. Нативная структура белков хорошо сохраняется при их осаждении сульфатом аммония (используют также соли щелочных и щелочноземельных металлов).

г) Осаждение в изоэлектрической точке.

Избирательное осаждение белков можно провести путем изменения рН белкового раствора. При таком способе осаждения обычно сохраняется нативная структура белков, как в осадке, так и в надосадочной жидкости.

д) Осаждение путем тепловой коагуляции

Осаждение белков можно проводить, варьируя тепловую обработку белкового экстракта. При этом, в первую очередь, выпадают в осадок более лабильные белки, а термостабильные белки остаются в растворе.

Пример: отделить - амилазу от - амилазы можно путем нагревания солодовой вытяжки до 78 0С. При такой температуре - амилаза инактивируется, а - амилаза сохраняет свою активность.
4 этап – очистка белков. Если в дальнейшем необходимо получить белковый препарат более высокой степени чистоты, то применяют методы фракционирования, основанные на различных физико-химических свойствах индивидуальных белков.

а) Метод гель-фильтрации (метод молекулярных сит).

Этот метод был разработан в 1959 году. С его помощью проводят разделение веществ по молекулярной массе. В качестве геля применяют препараты сефадексов.

Через колону, заполненную набухшим сефадексом, пропускают исследуемый белковый раствор.

Белки, молекулы которых по своим размерам превосходят размеры ячеек в гранулах сефадекса, не могут проникнуть внутрь гранул и свободно проходят между частицами геля. Белки небольшой молекулярной массы частично проникают в гранулы сефадекса и распределяются в большем объеме и движутся по колонке с меньшей скоростью. Поэтому высокомолекулярные белки выходят из колонки раньше низкомолекулярных.



^ Белки зерновых культур
Основную массу белков зерна составляют простые белки, называемые запасными белками. Они накапливаются в созревающем зерне и служат для питания зародыша на начальных этапах прорастания.

Запасные белки злаков и бобовых культур локализованы в эндосперме, а в семенах масленых культур – в зародыше.

В последнее время установлено, что эти белки обладают ферментативной активностью.

Запасные белки зерна и семян разных культур характеризуется определенным фракционным составом. Например, запасные белки семян подсолнечника в основном состоят из глобулинов (солерастворимых) белков, эта фракция характерна также для бобовых культур. Злаковые культуры содержат в основном спирто- и щелочерастворимые белки (проламины и глютелины). Но следует иметь в виду, что группы белков, разделяемые по растворимости неоднородны.

Любое извлечение белка растворителем нарушает природную структуру белковой молекулы, т.к. разрушает или изменяет нековалентные связи, т.е. извлечение белка из растительного материала всегда сопровождается начальной стадией денатурации.

Даже экстракция белков водой связанна с нарушением гидрофобного взаимодействия, происходит переход солей металлов в раствор и ионное равновесие белковой молекулы нарушается.

При извлечении же белков раствором щелочи происходит разрыв даже дисульфидных связей (-S-S-).


^ Белки зерна ржи

В зерне ржи содержится глиадин и глютенин, но при обычных условиях отмыть клейковину не удается. Это объясняется тем, что белки ржи отличаются от пшеничных по аминокислотному составу, физическим и химическим свойствам. Например, глиадин ржи лучше растворяется в водноспиртовых растворах.

При экстракции белков ржи водой, а затем слабым раствором кислоты с последующей нейтрализацией щелочью, получают белковую массу, которая имеет свойства клейковины. Она обладает эластичностью и растяжимостью. Но такая клейковина значительно слабее пшеничной, т.к. содержит меньше дисульфидных и водородных связей.
^ Белки ячменя и овса

Также как и пшеница зерно ячменя имеет небольшое количество альбуминов. Проламинов и глютелинов содержится примерно в равных количествах. Проламин ячменя называется гордеин.

Клейковина ячменя похожа на плохую, короткорвущуюся клейковину пшеницы. Она имеет серый цвет, плохую растяжимость и гидратационную способность.

Ячмень применяют для выпечки хлеба и лепешек, там, где по природным условиям нельзя выращивать другие злаки. Хлеб из ячменной муки имеет неприятный привкус, низкое качество, быстро черствеет.

В зерне овса также присутствует проламин, Глютелин и некоторое количество альбумина. Спирторастворимый белок овса называется авенин, но преобладающая фракция – глютелины. По содержанию отдельных аминокислот белки зерна овса заметно обличаются от пшеницы и ячменя. В них содержится в 2 раза больше лизина, чем в белках пшеницы. Поэтому овес характеризуется высокой биологической активностью.


^ Белки кукурузы

Наибольшее количество белка содержит зародыш, на втором месте – эндосперм. Кукурузное зерно содержит, главным образом, два белка: проламин, который называют зеин и глютелин. Глютелин составляет примерно 40% от всего белка, зеин – примерно столько же.

Зеин отличается от других белков аминокислотным составом – он практически не содержит незаменимых аминокислот – лизина и триптофана, поэтому является биологически неполноценным. Зеин имеет промышленное знание. В США он широко применяется для производства особых сортов бумаги и пластических масс.

Белки пшеничного зерна

По данным Т.Осборна, в пшеничном зерне содержится:

4% проламинов,

4.4% глютелинов,

0.6% глобулинов,

2.4% альбуминов и других водорастворимых веществ белковой природы.

Т.е. суммарное содержание белка составляет 11,4%.

В зерне пшеницы больше всего проламинов и глютелинов, которые образуют клейковину. Проламин пшеницы называют глиадином. Он лучше всего растворяется в 60% - ном этаноле. Изоэлектрическая точка соответствует рН 7,0.

Аминокислотный состав глиадина отличается малым содержанием незаменимых аминокислот – триптофана и лизина. Вместе с тем много глютаминовой кислоты (46,6%) и пролина (17,0%).

Глютелин пшеницы называют глютенином (от французского Gluten - клейковина). По аминокислотному составу он отличается от глиадина, но также содержит много глютаминовой кислоты (42,1%)..

В наше время установлено, что глиадин и глютенин состоят из ряда белков, различающихся по молекулярной массе и аминокислотному составу. Так, глиадин был разделен на 4 основные фракции(), а каждая из этих фракций была разделена на ряд индивидуальных белков с молекулярной массой от 30000 до 160000 Да.

Глютенин также состоит из ряда белковых компонентов, молекулярные массы которых значительно выше и составляет 2-3 млн Да.

Содержащийся в пшеничном зерне альбумин был назван лейкозином. Он содержится, главным образом в зародыше. Этот белок легко денатурируется и теряет свою растворимость.

Если получить водный экстракт из пшеничного зерна или зародыша и добавить к нему даже немного спирта или ацетона, то лейкозин выпадает в осадок и его уже нельзя перевести снова в водный раствор. Легко денатурируется под влиянием нагревания. При неправильной сушке зерно перегревается под действием высоких температур и теряет всхожесть. Это вызвано денатурацией лейкозина.

Исследование последних лет показали, что лейкозин представляется собой комплекс разных белков с молекулярной массой 20000 – 25000 Да, причем, в состав этого комплекса входят белки-ферменты.

В зерне пшеницы найден белок, который, по-видимому, связан с липидами и поэтому экстрагируется из муки петролейным эфиром. Этот белок называется пуротионином, он содержит около 16% цистина. Состоит из 2-х компонентов (α- и β-пуротионина) с молекулярной массой 12500 и 5000 – 7000 Да.

Подобные белки найдены в зерне ячменя и названы гордотионином.

В зерне твердой пшеницы обнаружен водорастворимый белок, содержащий 0,03% меди и имеющий коричневую окраску. От него зависит коричневый цвет макарон, которые получают из некоторых партий твердой пшеницы.

Клейковина – была открыта в 1745 г итальянским ученным Беккари в пшеничной муке. Клейковинные белки содержатся также в зерне некоторых сортов ячменя, пырея и др. По данным Казакова Е.Д., некоторые сорта пырея содержат более 65% сырой клейковины.

Содержание клейковины в зерне и муке пшеницы является важным показателем качества.

Сырая клейковина содержит 2/3 (66%) воды и 1/3 сухого вещества, которое в основном состоит из белков. От количества и реологических свойств клейковины зависит способность пшеничной муки давать при выпечке пышный хлеб с упругим эластичным и пористым мякишем.

Клейковина представляет собой сложный белковый комплекс, состоящий из 2-х фракций - глиадиновой и глютениновой в соотношении 1:1 (белки составляют 80-85%, углеводы 10-15%, липиды 2-8%)

Отдельно эти фракции свойствами клейковины не обладают. При этом глиадин легко отделяется от глютенина путем экстракции 60-70%-ным этанолом. Это указывает на то, что две фракции соединены нековалентными связями.

Клейковина разного качества имеет одинаковый аминокислотный состав и состоит из одних и тех же белковых компонентов. Но прочность их взаимного соединения разная. В крепкой клейковине «плотность упаковки» белковых элементов выше, чем в слабой.

В формировании структуры

клейковины и ее свойств важную роль играют дисульфидные (–S-S-) и водородные связи. Установлено, что глиадин имеет внутренние -S-S- связи, т.е. состоит из нескольких полипептидных цепей, соединенных дисульфидными связями. Таким образом, клейковина представляет собой единый олигомерный белок, имеющий трехмерную сетчатую структуру.

Прочность и одновременно подвижность структуры молекулы клейковины создают специфические реологические (реология – наука о деформациях и текучести вещества) свойства – упругость, эластичность, растяжимость и др. Это объясняется наличием большого количества нековалентных связей, которые легко разрываются и вновь возникают при различных воздействиях на белок.

Качество клейковины тесно связанно с количеством дисульфидных связей, что оценивается соотношением число –S-S- связей к числу SH- групп.

В зависимости от реологических свойств клейковины сорта пшеницы подразделяются на твердые и мягкие.

У твердой пшеницы клейковина крепкая, при растяжении короткорвущаяся. Тесто получается прочное, с высокой упругостью, малорастяжимое. Такими свойствами должно обладать тесто для изготовления макаронных изделий, манной крупы.

У мягкой пшеницы клейковина сочетает упругость с эластичностью и растяжимостью. Тесто имеет хорошую газоудерживающую способность и при выпечке дает хлеб пористой структуры. Такие свойства необходимы для производства хлебобулочных изделий.

Группа мягкой пшеницы по свойствам клейковины подразделяется на сильные, средние и слабые.

Мука из пшеницы сильных сортов дает упругое эластичное тесто, хлеб хорошо сохраняет форму, при выпечке дает пористую структуру мякиша.

Тесто из муки очень сильной клейковины имеет ограниченную способность к растяжению и пониженную газоудерживащую способность, поэтому хлеб имеет пониженный объем.

При подмешивании муки из сильной пшеницы к муке с низкими хлебопекарными свойствами, получают муку с хорошими свойствами. Поэтому сорта сильной пшеницы называют сортами – улучшителями.

Средняя пшеница сама дает хлеб хорошего качества, но она не сможет эффективно улучшать слабую пшеницу.

Мука из пшеницы слабых сортов дает низкий, расплывчатый хлеб с плохой пористостью. Хороший хлеб можно получить, если только добавлять сорта улучшители.

В эндосперме пшеничного зерна клейковина распределяется неравномерно. Больше всего клейковины локализовано в наружном слое эндосперма, меньшего всего – во внутренних слоях. Поэтому мука II сорта будет содержать больше клейковины.


^ Белки зерна риса

Характеризуются отсутствием проламинов. Основная масса белка представлена глютелином, который называется оризенином. Его содержание составляет 93% от общего количества белков. Оризенин имеет большую молекулярную массу (до 2 млн Да) и состоит из субъединиц двух типов, соединенных дисульфидной связью.

В составе белков риса содержится все незаменимые аминокислоты, что обуславливает его биологическую ценность. Первой лимитирующей аминокислотой является – лизин, второй – треонин. По аминокислотному составу рис приближается к белкам гречихи.
^ Белки зерна гречихи

Фракционный состав характеризуется почти полным отсутствием проламинов. Преобладают глобулины, на втором месте – водорастворимые белки. Белки гречихи отличаются высоким содержанием незаменимых аминокислот. По лизину зерно гречихи превосходит пшеницу, рожь, рис и приближается к соевым бобам. По содержанию валина может быть прировнено к молоку, по лейцину – к говядине, а по фенилаланину к молоку и говядине. По содержанию триптофана зерно гречихи не уступает продуктам живого происхождения.

Таким образом, белки зерна гречихи хорошо сбалансированы по содержанию незаменимых аминокислот. Исключение составляют изолейцин и особенно серосодержащее аминокислоты, которых недостаточно в белках гречихи.


б) Электрофоретическое разделение белков.

Электрофорез – физический процесс разделения белков в электрическом поле постоянного тока.

Белковые молекулы, как амфотерные соединения, в буферных растворах несут заряды разные по величине и знаку. В электрическом поле постоянного тока белки движутся к аноду или катоду в зависимости от знака своего заряда. Скорость такого движения определяется величиной заряда.

Варианты электрофоретического разделения белков классифицируются в зависимости от типа электрической системы, типа носителя, конструкции аппаратуры и способа обнаружения разделяемых белковых фракций.

в) Изоэлектрическое фокусирование белков.

Принцип этого методы основан на разделении белков, имеющих разные изоэлектрические точки. Метод был разработан в Швеции в 60-х годах.

Изоэлектрическое фокусирование белков осуществляется в процессе их электрофоретического разделения на колонке, по высоте которой создается градиент рН.

Белок движется под воздействием электрического поля, пока не достигнет той области колонки, где рН соответствует изоэлектрической точке данного белка. Суммарный электрический заряд белка становится равным нулю, белок теряется в этой области подвижность и концентрируется в виде узкой зоны.

Молекулы разных белков фокусируются в разных частях колонки узкими зонами, при рН, соответствующих их изоэлектрическим точкам.

г) Аффинная хроматография(хроматография по сродству).

Аффинная хроматография основана на способности биологически активных белков специфически и обратимо связываться с другими веществами, называемыми лигандами.

Через колону, заполненную сорбентом (лигандом), пропускают смесь беков. Все белки, не обнаруживающие сродства к данному лиганду, например, субстрату фермента, свободно проходят через колонку, не задерживаясь, и только белок, который имеет сродство к данному лиганду будет адсорбироваться на колонке.

В настоящее время этот метод широко применяется для выделения в нативном состоянии ферментов, их белковых ингибиторов и других белков.
^ Белки бобовых культур

Семена бобовых отличаются высоким содержанием белка (20-40%) и его хорошим аминокислотным составом. Лимитирующими считают сумму серосодержащих аминокислот (метионин + цистин), которые в избыточном количестве содержатся в белках злаковых. Поэтому в пищевом отношении белки бобовых хорошо дополняют белки злаков. До 80% белков бобовых приходится на фракции альбуминов и глобулинов.

Отличительной особенностью белкового комплекса бобовых является высокое содержание ингибиторов протеаз и особых белков гликопротеиновой природы – лектинов (от латинского выбирать).

Самой ценной культурой семейства бобовых является соя, в семенах которой содержится до 40% белка и 20% жира. Однако питательная ценность белков сои, не прошедшей термическую обработку, очень низкая. Это связанно с высоким содержанием в бобах сои ингибиторов протеаз разного типа. Одни из них подавляют активность пищеварительных ферментов, например, ингибитор Кунитца (ингибитор трипсина и химотрипсина). Другие ингибируют собственные протеазы семян сои.

Лектины свое название получили по специфической способности вызывать избирательную агглютинацию эритроцитов крови. Они составляют от 2 до 10% общего белка.

Агглютинация (от латинского «приклеивание») – агрегация, склеивание, частиц, клеток, спор. Одна из функций лектинов – узнавание клеток.

Агглютинация происходит благодаря взаимодействию лектинов с углеводными компонентами клеточных поверхностей.

Некоторые лектины обладают очень высокой избирательной способностью и взаимодействуют только с эритроцитами определенной группы крови (используются для определения группы крови). Лектины способны агглютинировать раковые клетки.

Высокое содержание лектинов в семенах некоторых бобовых делает их токсичными. Причем токсичность может быть избирательны, для определенной группы людей. Диетологи рекомендуют осторожно относиться к добавлению муки из сырых соевых бобов при производстве продуктов питания.

^ Белки масличных культур

В семенах масличных культур белки составляют существенную долю сухой массы. Среднее содержание белковых веществ в семенах отдельных масленичных культур изменяется от 16 до 28%. Так в семенах подсолнечника среднее содержание белка 15,7%, лен – 24,9%,в ядрах клещевины 16%, хлопчатника 20,5%, рапса 25 – 28,5%.

Белки семян масличных культур представляют собой смесь близких по своим свойствам белков.

Большая часть белковых веществ масленичных культур относится к глобулиновой фракции (80-97%). Альбуминовая и глютелиновая фракция находится примерно на одинаковом уровне (0.5-1.0%). Проламины практически отсутствуют.

В белках семян подсолнечника обнаружено значительное количество незаменимых аминокислот. А в семенах хлопчатника более высокое содержание глутаминовой кислоты 16.5%, аспарагиновой кислоты 8.4%, лизина 6%. Вместе с тем, содержание остальных незаменимых аминокислот, ниже, в том числе треонина до 3.9%, фенилаланина – до 4.3%.

Достаточно высокая биологическая ценность белков масличных культур позволяет рассматривать их как ценный источник покрытия дефицита белковых веществ.
^ Белки картофеля

Картофель – ценнейший продукт питания и незаменимое сырье для многих отраслей пищевой промышленности (из картофеля получают спирт, патоку, крахмал и другие продукты).

Среднее содержание белка в клубнях картофеля 2%, меньше чем в пшенице (16%). Однако его урожайность составляет 150 – 200 центнеров с гектара, гораздо выше, чем пшеницы (20 – 25 ц с га). Таким образом, картофель, хотя и считается небелковой культурой, может дать с гектара не меньше белка, чем пшеница.

Картофель и продукты его переработки составляют большую долю в нашем рационе (потребление в среднем 300 г в день), с картофелем удовлетворяется примерно 6 – 7% общей потребности человека в белках.

Белки картофеля имеют высокую биологическую ценность. Белок туберин содержит все аминокислоты, в том числе и незаменимые. Туберин по содержанию незаменимых аминокислот, за исключение триптофина, превосходит белок пшеницы, приближаясь по составу к белку сои и яичному белку. Если за 100% принять биологическую ценность белков куриного яйца, то суммарная биологическая белков клубней картофеля – 85%.

Все белки картофеля могут быть разделены на 2 основные фракции: глобулины (солерастворимые) и водорастворимые альбумины, в соотношении 7:3.
^ Белки молока

В состав молока входит более 100 различных компонентов. Некоторые из основных компонентов молока (казеин, лактоза) ни в каких других природных продуктах не встречаются.

Коровье молоко содержит в среднем 2,8 – 3,8% белка, в состав которого входит около 20 белковых компонентов. Многие из них способны вызывать образование антител.

Основными белками молока являются казеин и сывороточные белки: α-лактоглобулин, β-лактоглобулин, иммуноглобулины.

Содержание α-лактоглобулина составляет 0,1%. Молекулярная масса 36000 Дальтон. Другой основной белок молока – β-лактоглобулин. Он обладает высокой термоста­бильностью (выдерживает нагревание до 100"C). В женском молоке не содержится.

Казеин - основной белок молока (2,7%) является фосфопротеином; он содержит большое количество фосфосериновых остатков, которые образуются в результате ферментативного фосфорилирования гидроксильных групп серина. Их функция состоит в связыва­нии ионов кальция.

Казеин присутствует в молоке в виде своего предшественника казеиногена (80% белков коровьего молока). Содержит полный на­бор незаменимых аминокислот, особенно богат метионином, лизином, триптофаном.

Под действием протеолитических ферментов желудка в присут­ствии ионов кальция казеиноген превращается в казеин, который выпадает в осадок (ферментативное створаживание молока). Оса­док казеина дольше задерживается в желудке и полнее усваивается.


^ Белки мяса

Мясные продукты являются одним из основных источников полноценного белка. Содержание белка в них колеблется в пределах 11-21%. Белки мышечной ткани хорошо сбалансированы по аминокислотному составу, в них нет недостатка незаменимых аминокислот.

Белки мышечной ткани:

Миозин – составляет 40 % всех белков мышечной ткани. Это фибриллярный белок, состоящий из 2-х, навитых друг на друга -спиральных полипептидов.

Актин – на долю этого белка приходится 15% всех белков мышечной ткани. Он также существует в 2-х формах – в виде глобулярного актина и фибриллярного актина (F актин). Эти белки играют основную роль в физиологическом акте мышечного сокращения.

Миоглобин – водорастворимый белок, хромопротеин, простетической группой является гем. Структура белка представлена одной полипептидной цепью, состоящей из 153 аминокислотных остатков.

Содержание миоглобина в мышечной ткани около 1% от суммы всех белков ткани. Его функция состоит в передаче кислорода, доставляемого гемоглобином, ферментативным системам клеток.

2. Белки соединительной ткани - коллаген и эластин - главные фибриллярные белки соединитель­ных тканей.

Коллаген - наиболее распространенный из всех белков, обнару­женных у позвоночных. У человека 1/3 всех белков составляет кол­лаген. Фибриллы коллагена состоят из трех навитых друг на друга полипептидных цепей, каждая из которых образует изломанную спи­раль особого типа. Из коллагена формируются волокна, составляю­щие основу соединительной ткани. Прочность таких волокон срав­нима с прочностью стальной проволоки. Коллагены содержат около 35% остатков глицина и примерно 11% остатков аланина - необыч­но большие количества этих аминокислот.

Еще более характерным отличительным признаком коллагена является высокое содержание пролина и оксипролина, на долю которых в сумме приходится 21%.

При частичном гидролизе коллаген превращается в желатин – растворимую и перевариваемую смесь полипептидов, используемую для приготовления желе. В ходе этого превращения происходит гид­ролиз некоторых ковалентных связей коллагена.

Эластин - специфический белок эластичной соединительной ткани. Подобно коллагену, эластин богат глицином и аланином, в то же время он содержит большое количество остатков лизина и мало пролина. Он существует в виде сети поперечно-связанных полипептидных цепей, благодаря чему обладает большой упругостью.

Качество мяса в значительной степени зависит от содержания в нем соединительной ткани. Чем больше соединительной ткани, тем ниже биологическая и пищевая ценность. Содержание оксипролина часто используют как показатель содержания соединительной тка­ни, а отношение триптофан : оксипролин - как показатель качества мяса, чем он выше, тем качество лучше.

В настоящее время существуют и другие показатели качества животного белка, основанные на их биологических свойствах. На­пример, коэффициент использования белка (КИБ) - процентное от­ношение усвоенного белка к белку, принятому в качестве эталона.

Для повышения выхода пригодного для производства полуфаб­рикатов мяса, части говяжьей туши с высоким содержанием соедини­тельной ткани подвергают ферментативному гидролизу. Для этой цели чаще всего используют препараты протеолитических ферментов, содержащие папаин или смесь папаина с микробными протеиназами, что позволяет повысить выход пригодного для производ­ства полуфабрикатов мяса с 15 – 17% до 40 – 43%.


^ Азотистые вещества овощей, фруктов и ягод
Азотистые вещества являются основой роста и развития всех растительных продуктов. В пересчете на белок азотистые вещества в овощах составляют 1,0 – 2,0 %, во фруктах – 0,5 – 1,0%, в ягодах – около 0,5%, т.е. сравнительно немного. При этом собственно белков среди азотистых веществ обнаруживается менее половины. Основную часть азотистых веществ этой группы продуктов представляют свободные аминокислоты и полипептиды.

Аминокислотный состав данных продуктов плохо сбалансирован. Для таких важнейших овощей как картофель, лук, морковь, огурцы, капуста, свекла и для основных фруктов и ягод характерно низкое (50 – 70% от норы) содержание незаменимых серосодержащих аминокислот – метионина и цистина, а также других незаменимых аминокислот.

В связи с этим значение овощей, фруктов и ягод как источника белка в питании незначительно. Единственное исключение составляет картофель, т.к. его потребление в нашей стране в среднем 330 г в день, и с картофелем удовлетворяется 6 – 8% общей потребности человека в белке.

Азотистые вещества овощей, фруктов и ягод имеют значение для формирования потребительских свойств этих продуктов. Так, свободные аминокислоты участвуют в реакциях, связанных с образованием аромата; нитраты, наоборот, в избыточном количестве ухудшают стойкость при хранении.

К азотсодержащим веществам относятся ферменты, которые составляют незначительную часть белкового комплекса растений. Тем не менее, их роль при созревании и хранении растительного сырья огромна. Сохранность овощей и фруктов в основном зависит от активности ферментов, участвующих в дыхании.
^ Превращения белков в технологическом потоке

Любое изменение условий среды в технологическом потоке производства пищевых продуктов оказывает влияние на нековалентные связи молекулярной структуры и приводит к разрушению четвертичной, третичной и вторичной структуры белка.

Разрушение нативной структуры, сопровождающееся потерей биологической активности, называется денатурацией.

Тепловая денатурация белков является одним из основных физико-химических процессов, лежащих в основе выпечки хлеба, печенья, бисквитов, пирожных, сухарей, сушки макаронных изделий, варки, жарения овощей, рыбы, мяса, а также консервирования, пастеризации и стерилизации молока.

Данный вид превращений относится к полезным, т.к. он ускоряет переваривание белков в желудочно-кишечном тракте человека и обуславливает потребительские свойства пищевых продуктов (текстуру, внешний вид, органолептические свойства).

В связи с тем, что степень денатурации может быть различной, от незначительной до полного изменения расположения пептидных цепей с образованием новых ковалентных дисульфидных связей, то и усвояемость продуктов может не только улучшаться, но и ухудшаться. Параллельно с этим могут изменяться физико-химические свойства белков.

Термическая обработка белоксодержащей пищи при 100 – 120 0С приводит не к денатурации, а к разрушению (деструкции) макромолекул белков с отщеплением функциональных групп, разрывом пептидных связей и образованием сероводорода, аммиака, диоксида углерода.

Среди продуктов термического распада белков встречаются соединения, придающие пищевым продуктам мутагенные свойства. Термически индуцированные мутагены образуются в белоксодержащей пище в процессе ее обжаривания в масле, выпечке, копчении в дыму и сушке.

Мутагены содержатся в бульонах, жареной говядине, свинине, домашней птице, жареных яйцах, копченой и вяленой рыбе. Некоторые мутагены вызывают наследственные изменения в ДНК, и их воздействие на здоровье человека может быть от незначительного до летального.

Токсические свойства белков при термической обработке при температуре выше 200 0С (или более низкой, но в щелочной среде) могут обуславливать только процессами деструкции, но и реакциями изомеризации аминокислот из L в D-форму.

Присутствие D-изомеров понижает усвояемость белков (термообработка казеина молока при температуре 200 0С снижает его биологическую ценность на 50%).


^ Ферменты и ингибиторы белковой природы

В биологических объектах с ненарушенной клеточной структу­рой протекают строго скоординированные обменные процессы, на­правленные на поддержание постоянства внутренней среды организ­ма (гомеостаза), являющегося необходимым условием сохранения жизнеспособности. Гомеостаз (от гpeческого homoios - подобный, одинаковый и неподвер­женность), это способность биологической системы противостоять изменениям и сохранять относительное постоянство состава на ос­нове функционирования сложных регуляторных механизмов. При этом поддерживается структурная организация тканей, обеспечива­ющая локализацию отдельных процессов в тех или других структур­ных компонентах клетки.

Переработка пищевого сырья связана с разрушением клеточ­ной структуры. Это приводит к коренному изменению характера и направленности биохимических процессов. Нарушается их коорди­нация. Разрушаются сложные многокомпонентные комплексы, свя­занные с органеллами клетки и биологическими мембранами. Пере­стают функционировать системы наиболее важные с точки зрения поддержания жизнеспособности биологического объекта.

В системах с разрушенной клеточной структурой интенсивно протекают окислительные и гидролитические процессы. И очевид­но, что ферменты, катализирующие именно эти реакции, будут иг­рать существенную роль в процессе хранения и технологической пе­реработке сырья.

Говоря об эндогенных ферментных системах, нельзя не отме­тить существенную роль ингибиторов ферментов белковой природы, широко распространенных в биологических объектах. Механизм действия белковых ингибиторов связан со специфическим взаимо­действием с ферментом и образованием устойчивого неактивного комплекса "фермент-ингибитор".

Первый высокоочищенный ингибитор, подавляющий актив­ность трипсина, был выделен из семян сои в 1946 году Кунитцем. Ингибитор Кунитца подавляет активность трипсина и химотрипсина человека, животных, насекомых и ферментов этого типа микробного происхождения.

В настоящее время показано, что ингибиторы протеиназ в расте­ниях представлены группой разнообразных белков. Многие их них хорошо изучены. Расшифрована их первичная структура, идентифи­цирован активный центр, взаимодействующий с активным центром фермента и блокирующий его, определены другие характеристику. Обычно это белки с небольшой молекулярной массой и значитель­ным количеством дисульфидных связей, придающих повышенную стабильность их структурной организации. Среди них встречаются белки, выдерживающие нагревание до І00 0С без потери активности.

^ Технологическая роль азотистых веществ
Азотистые вещества значительно влияют на качество, пищевую и биологическую ценность продуктов питания.

Они прямо или косвенно участвуют в образовании вкуса, цвета, во многом определяют стабильность хранения продуктов питания.

Содержание в сырье и конечных продуктах общего азота, а также его отдельных фракций зависит в значительной степени от вида сырья, технологических приемов, использующихся при изготовлении пищевых продуктов.

Важное технологическое значение имеют и реакции аминокислот, в особенности их взаимодействие с карбонильными соединениями. В карбониламинной реакции способны участвовать также полипептиды и белки. Продукты этой реакции оказывают сильное влияние на формирование вкуса, аромата и цвета пищевых продуктов (хранение соков, вин и особенно интенсивно при тепловой обработке).


^ Липиды в пищевых продуктах

Липиды – это группа соединений растительного, животного или микробного происхождения, практически не растворим в воде и хорошо растворимых в неполярных органических растворителях.

Липиды широко распространены в природе. В растениях липиды накапливаются главным образом в семенах и плодах – до 50% и более, в вегетативных частях растений – не более 5%.

У животных и рыб липиды концентрируются в подкожных тканях и в тканях, окружающих важные органы (сердце, почки), а так же в мозговой и нервной тканях.

^ Содержание липидов:

frame1Содержание липидов в растениях зависит от генетических особенностей, сорта, места и условий произрастаний, у животных от вида, корма и т.д.

В организме человека при нормальном весе жировая ткань составляет:

- у мужчин 10-15%

- у женщин 15-25% от массы тела.

Один килограмм жировой ткани содержит около 800 г жира, остальное – вода, белок и другие вещества. В целом это составляет 7200 ккал, т.е. столько надо сжечь жира, чтобы избавиться от 1 кг лишнего веса.

У людей страдающих ожирением, жировая ткань составляет 50% и более от массы тела.
^ Функции липидов в организме человека

Энергетическая – окисление 1кг жира сопровождается образованием 9 ккал (38,9 кДж) энергии. При окислении же углеводов и белков образуется 4 ккал, т.е. липиды – это основной резервный материал, который используют при ухудшении питания и заболеваниях.

Структурно-пластическая - липиды входят в состав клеточных и внеклеточных мембран всех тканях.

Липиды являются растворителями и переносчиками жиров и витаминов A, D, E, K.

^ Обеспечивают направленность потоков нервных сигналов, т.к. входят в состав нервных клеток и их отростков

Участвуют в синтезе гормонов (половых), а так же витамина D. Стероидные гормоны обеспечивают приспособление организма к различным стрессовым ситуациям.

Защитная – выполняют липиды кожи (эластичность) и внутренних органов, а так же участвуют в синтезе веществ, защищающих организм от неблагоприятных условий окружающей среды (простагландины, тромбосаны, и др.)

Липиды часто делят на две группы:

- запасные (резервные)

- структурные (протоплазматические)

Запасные липиды, в основном жиры, обладают высокой калорийностью, являются энергетическим и строительным резервом организма. Они в первую очередь используются при недостатках питания и заболеваниях. В экстремальных ситуациях за их счет организм может существовать в течение нескольких недель.

В растительных организмах запасные липиды помогают переносить неблагоприятные условия. 90% всех видов растении содержат запасные липиды в семенах. Запасные липиды животных и рыб, концентрируясь в подкожной клетчатке, защищают организм от травм.

В организме человека резервные (запасные) липиды накапливаются под кожей, в брюшной полости, в области почек. Накопление жира зависит от характера питания, уровня энергозатрат, возраста, пола, конституционных особенностей, деятельности желез внутренней секреции.

К запасным липидам можно отнести также воски, которые выполняют защитную функцию.

Запасные липиды образуют неустойчивые липопротеиновые комплексы, количество которых быстро уменьшается при голодании. В запасных липидах постоянно происходят процессы синтеза и распада, т.к. они являются источником обновления внутриклеточных структур.

Структурные липиды образуют сложные комплексы с белками и углеводами, из которых построены мембраны клеток и клеточных структур. Они участвуют в сложных процессах протекающих в клетке. По массе они значительно уступают запасным липидам.


^ Пищевая ценность масел и жиров

Липиды широко используются для получения многих пищевых продуктов. Они определяют пищевую ценность, вкусовые достоинства пищи.

Основная масса липидов представлена ацилглицеролами – сложными эфирами глицерола и различными жирных кислот.

Обычно жиры представляют собой смесь разных по составу триацилглицеролов, а так же сопутствующие вещества липидной природы. Жиры получаемые из растительного сырья называются растительными жирными маслами, они богаты ненасыщенными жирными кислотами. Жиры наземных животных содержат насыщенные жирные кислоты и называются животными жирами. Особую группу составляют жиры морских млекопитающих и рыб.

Насыщенные жирные кислоты – пальмитиновая, стеариновая, миристиновая и др. используются в основном как энергетический материал. Они содержатся в наибольшем количестве в животных жирах, что определяет их высокую температуру плавления и твердое состояние.

Повышенное содержание насыщенных жирных кислот в рационе нежелательно, т.к. при их избытке нарушается обмен липидов, повышается уровень холестерина в крови, увеличивается риск развития атеросклероза, ожирения, желчнокаменной болезни.

Растительные жиры являются обязательным компонентом пищи, источником энергетического и пластического материала для организма. Они поставляют в организм человека ряд необходимых веществ: ненасыщенные жирные кислоты, фосфолипиды, жирорастворимые витамины (А – ретинол, Е – токоферол, Д – кальциферол, К – филлохинон), стерины (холестерин) – соединения, которые определяют биологическую эффективность и пищевую ценность продуктов.

Рекомендуемое содержание жира в рационе человека (по калорийности) в среднем составляет 30-33%, при этом, для населения южных зон страны рекомендуется 27-28%, а в северных – 38-40%.

В сутки рекомендуется употреблять 90-100 г жира, при этом 1/3 должны составлять растительные масла, 2/3 животные жиры.

Недостаток или избыток жиров одинаково опасен для организма человека.

При низком содержании жира в рационе, особенно у людей с нарушением обмена веществ, сначала появляется сухость и гнойничковые заболевания кожи, затем наблюдается выпадение волос и нарушение пищеварения, понижается сопротивляемость инфекциям, нарушается деятельность центральной нервной системы, нарушается обмен витаминов, сокращается продолжительность жизни.

При избыточном потреблении жиров происходит их накопление в крови, печени, др. тканях и органах. Кровь становится вязкой, повышается свертываемость, что предрасполагает к закупорке кровеносных сосудов и атеросклерозу. Избыток жира приводит так же к ожирению, развитию сердечно - сосудистых заболеваний, преждевременному старению.

Есть предположение о существовании прямой связи между раком толстого кишечника и потреблением пищи, богатой жирами. Высокое содержание жира в пище приводит к увеличению концентрации желчных кислот, поступающих в кишечник. Желчные кислоты и другие вещества желчи, а так же продукты распада животных белков оказывают на стенки кишечника либо непосредственно канцерогенное влияние, либо под действием кишечной микрофлоры превращаются в продукты, обладающие канцерогенным эффектом. Аналогично этому при избытке полиненасыщенных жирных кислот, поступающих за счет растительных масел или рыбьих жиров, образуется много окисленных продуктов их обмена – свободные радикалы, которые отравляют печень, почки, снижают их иммунитет и так же оказывают канцерогенное действие.


^ Полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК)

Важнейшая составная часть жиров – жирные кислоты – насыщенные и не насыщенные.

Особое физиологическое значении имеют полиненасыщенные жирные кислоты, содержащие две и более двойных связей.

Ненасыщенные жирные кислоты, такие как линолевая и линоленовая не синтезируются в организме человека и животных, а арахидоновая кислота может образовываться в организме из линолевой в присутствии витамина В6 и биотина.

Комплекс ненасыщенных жирных кислот (линолевая и линоленовая) по биологическому значению приравнивают к витамину F.

Ненасыщенные жирные кислоты необходимы для роста и обмена веществ живых организмов, так как:

они являются структурными элементами фосфолипидов и липопротеинов клеточных мембран и входят в состав соединительной ткани и оболочек нервных клеток;

участвуют в транспортировке и окислении холестерина;

предотвращают возникновение тромбов;

обеспечивают эластичность сосудов;

участвуют в обмене витаминов группы В;

стимулируют защитные функции организма;

участвуют в образовании гормонов и гормоноподобных веществ (простагландинов), которые принимают участие в регулировании многих процессов в организме.

ПНЖК подразделяется на различные семейства в зависимости от положения первой двойной связи от метильного конца кислоты. Если двойная связь расположена на 6 месте от метильного конца, то ПНЖК относится к семейству ω – 6. Такие жирные кислоты преобладают в растительных маслах – это линолевая, линоленовая кислоты.

НПЖК семейства ω – 3 содержащиеся главным образом в жирах морских рыб и млекопитающих: α – линолевая, эйкозапентановая, докозагексаеновая, докозапентаеновая кислоты.

ω – 6 и ω – 3 в рационе здорового человека должны составлять 10:1, для лечебного питания от 3:1 до 5:1 (при бронхиальной астме, гипертонии, сахарном диабете, кожных заболеваниях, иммунодефицитном состоянии).

Содержание ПНЖК в некоторых продуктах приведено в таблице.
Нехватка ПНЖК вызывает опасные изменения в организме. Все начинается: с кожных симптомов, затем выпадение волос, облысение, часто экзема, наблюдалась тяжелая мигрень, бесплодие, повышенная жажда, большая восприимчивость к инфекционным заболеваниям, нарушение транспортировки холестерина, повреждение почек.

При полном отсутствии ПНЖК в питании наблюдается прекращение роста; некротические поражения кожи; изменение проницаемости капилляров.

Для появления в организме изменений, характерных для дефицита ПНЖК, человек должен находиться на без жировой диете более полугода.

Биологическая активность ПНЖК неодинакова. Наибольшей активностью обладает арахидоновая кислота, высокой – линолевая, активность же линолевой кислоты значительно (в 8-10 раз) ниже линолевой.

Среди продуктов питания наиболее богаты ПНЖК растительные масла, особенно кукурузное, подсолнечное, соевое (содержание линолевая кислота достигает 50%), в маргарине до 20%. В животных жирах этих кислот мало (говяжий жир 0,6%). Хорошим источником являются так же мучные продукты, в первую очередь темный хлеб из муки грубого помола.

Арахидоновая кислота в продуктах питания содержится в незначительных количествах, в растительных маслах она отсутствует. В наибольшем количестве она содержится в яйцах 0,5%, субпродуктах 0,2-0,3%, в мозгах 0,5%.

Потребность в ПНЖК равна 3-6 г/сутки. ПНЖК применяются в качестве биологической активной добавки к пище.

Суточная потребность человека в линолевой кислоте 4-10 г, что составляет 20-30 г растительных масел.

Для людей пожилого возраста и больных сердечно-сосудистыми заболеваниями содержание линолевой кислоты должно составлять 40%, соотношение ПНЖК и насыщенных должно соответствовать 2:1, а соотношение линолевой и линоленовой – больше 10:1.

По современным представлениям, сбалансированным считают следующий жирно-кислотный состав триацилглицеролов:

• полиненасыщенные жирные кислоты – 10%

• мононенасыщенные – 60%

• насыщенные – 30%


Фосфолипиды

Это основной компонент биомембран клеток, они играют важную роль в проницаемости клеточных оболочек и внутриклеточном обмене.

Наиболее важным из фосфолипидов является фосфатидилхолин (лецитин), он препятствует ожирению печени и лучшему усвоению жиров.

Фосфолипиды выполняют следующие функции:

Участвуют в образовании клеточных биомембран;

Способствуют транспортировке жира в организме;

Способствуют лучшему усвоению жиров и препятствуют ожирению печени;

Участвуют в процессе свертывания крови;

Предотвращают накопление избыточных количеств холестерина на стенках сосудов.

Фосфолипидами богаты нерафинированными растительными масла. Они содержатся так же в продуктах животного происхождения – мясо, печень, желтки, сливки, сметана. Суточная потребность 5-10 г.
Стероиды

В животных жирах содержатся зоостерины, в растительных – фитостерины. К числу фитостеринов относятся β – ситостерол, он препятствует всасыванию холестерина в кишечнике.

В растительных маслах содержится эргостерол. Он является провитамином витамина Д2

Представителем зоостеринов является – холестерин. Он поступает в организм с продуктами, но так же может синтезироваться и из промежуточных продуктов обмена углеводов и жиров.

Функции холестерина в организме:

Холестерин входит как структурный элемент в состав клеточных мембран;

Служит предшественником ряда других стероидов – желчных кислот, стероидных гормонов, витамина Д3.

В крови, желчи холестерин удерживается в виде коллоидного раствора благодаря связыванию с фосфолипидами, ненасыщенными жирными кислотами, белками. При нарушении обмена этих веществ или их недостатке, холестерин выпадает в виде мелких кристаллов, которые оседают на стенках кровеносных сосудов, в желчных путях, таким образом способствуя появлению атеросклеротических бляшек в сосудах, образованию желчных камней.

Суточное потребление с пищей не должно превышать 0,5г.
Простогландины

Простогландины являются тканевыми гормонами. Они находятся во всем организме в минимальных количествах. Образуются они из ПНЖК с 20 углеродными атомами (производных линолевой и линолевой кислот). Они открыты не так давно и оказывают влияние:

1.На всю систему кровообращения, регулируют течение крови в венозных сосудах;

Противодействуют аритмии;

Поддерживают равновесие автономной нервной системы сердца;

Выполняют важную роль в процессе оплодотворения, в сохранении беременности и течении родов;

Оказывает антистрессовое действие;

Участвует в транспортировке электролитов;

Противодействует образованию тромбов.
5. Видимые и невидимые жиры.

В составе пищевых продуктов различают:

А) видимые жиры (растительные масла, животные жиры, маргарин, сливочное масло, кулинарный жир). Составляют 45% от общего количества жиров.

Б) невидимые жиры (жир в мясе и мясопродуктах, рыбе, молоке и молочных продуктах, крупе, хлебобулочных и кондитерских изделиях). Составляют 55% от общего количества. Деление это условное.

Наиболее важные источники жиров в питании - растительные масла (рафинированные масла содержат 99,7-99,8% жира), сливочное масло (61,5-82,5%), маргарин (до 82% жира), кулинарный жир (99%), молочные продукты (3-3,5%), шоколад (35-40%), печенье (10-11%), крупы: гречневая (3,3%), овсяная (6,1%), сыры (25-50%), продукты из свинины, колбасы (10-23%).


^ Изменения и превращения жиров при производстве продуктов питания и хранении сырья
Жиры не устойчивы при хранении. Они являются наиболее лабильными компонентами пищевого сырья и готовых пищевых продуктов. Нестойкость жиров – следствие особенностей их химического строения. Превращение ацилглицеролов можно разделить на 2 группы – реакции, протекающие с участием сложноэфирных групп, и реакции, протекающие с участием углеводородных радикалов.


1. ^ Реакции ацилглицеролов с участием сложноэфирных групп:

Гидролиз триацилглицеролов. Под влиянием щелочей, кислот, фермента липазы, специальных смесей, триацилглицеролы гидрализуются с образованием ди-, затем моноацилглицеролов, и в конечном итоге – жирных кислот и глицерина.

Гидролиз триацилглицеролов может протекать в следующих условиях:

- присутствии кислотных катализаторов (сульфокислоты, H2SO4) процесс ведут при 1000 С и избытке воды;

- в отсутствии катализаторов расщепление проводят при температуре 220-2250 С, под давлением 2-2,5 мПа («безреактивное расщепление»);

- гидролиз концентрированными водными растворами гидроксида натрия (омыление) является основой процесса получения («варки») мыла.

Гидролиз триацилглицеролов широко применяется в промышленности для получения жирных кислот, глицерина, моно – и диглицеролов.

Гидролитический распад жиров, липидов, жиросодержащего сырья и пищевых продуктов является одной из причин ухудшения их качества, в конечном итоге, порчи.

Особенно ускоряется этот процесс с повышением влажности хранящихся продуктов, температуры, активности липазы.


Переэтерификация

Большое практическое значение имеет группа реакции, при которых имеет место обмен ацильных групп (ацильная миграция), приводящие к образованию молекул новых ацилглицеролов (межмолекулярная и внутримолекулярная переэтерификация). Триацилглицеролы при температуре 80-900 С в присутствии катализаторов (метилат и этилат Na, Na и K, алюмоселикаты) способны обмениваться ацилами. При этом ацильная миграция происходит как внутри молекулы ацилглицерола (внутри молекулярная переэтерификация), так и между различными молекулами глицеролов (межмолекулярная переэтерификация)

При переэтерификации состав жирных кислот жира не меняется, происходит их статистическое распределение в смеси триацилглицеролов, что приводит к изменению физико–химических свойств жировых смесей в результате изменения молекулярного состава.

Увеличение числа ацилглицероловых компонентов в жире приводит к снижению температуры плавления и твердости жира, повышению его пластичности.

Переэтерификация высокоплавких животных и растительных жиров с жидкими растительными маслами позволяет получить пищевые пластичные жиры с высоким содержанием линолевой кислоты.
Переэтерифицированные жиры специального назначения применяются в хлебопечении, при производстве аналогов молочного жира, кондитерского жира и т.д.


^ Реакции ацилглицеролов с участием углеводородных радикалов:

3.1 Присоединение водорода (гидрирование ацилглицеролов)

Гидрирование масел и жиров молекулярным водородом в промышленности проводят при температуре 180-2400 С в присутствии никелевых и медно-никелевых катализаторов при давлении, близком к атмосферному.

-CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-

Фрагмент остатка кислоты

Подбирая соответствующие условия реакции можно получить продукт с заранее заданными свойствами, продукт называемый саломасом (используется в производстве маргарина).

^ 3.2 Окисление ацилглицеролов

Жиры и масла, особенно содержащие радикалы ненасыщенных жирных кислот, окисляются кислородом воздуха. Первыми продуктами окисления являются разнообразные по строению гидропероксиды (первичный продукт окисления).

Образовавшиеся гидропероксиды неустойчивы, в результате сложных превращений, образуются вторичные продукты окисления: окси- и эпоксисоединения, спирты, альдегиды, кетоны, кислоты и их производные с углеродной цепочкой различной длины.

^ 3.3 Ферментативное прогорание начинается с гидролиза жира ферментом липазой. Образовавшиеся в результате гидролиза ненасыщенные жировые кислоты окисляются при участии фермента липоксигеназы.

Образующиеся вторичные продукты окисления являются причинной порчи пищевого сырья и многих жиросодержащих продуктов.

При хранении растительные и животные жиры, жиросодержащие продукты под влиянием воздуха, света, влаги, ферментов постепенно приобретают неприятный вкус и запах. Некоторые из них обесцвечиваются. В них накапливаются вредные для организма человека продукты окисления. В результате снижается их пищевая и физиологическая ценность, при этом они могут оказаться непригодными для употребления.

При производстве продуктов питания, как в промышленности, так и в домашних условиях, в ходе технологического потока липиды исходного сырья (зерно, мясо, рыба, молоко, жиры, масла, плоды и овощи и др.) претерпевают различные превращения. Все это сказывается на их составе, а, следовательно, на пищевой и биологической эффективности готовых продуктов.

Главные направления этих превращении были перечислены выше, но в пищевом сырье, полуфабрикатов и готовых продуктов они могут проходить одновременно в виде идущих параллельно, связанных между собой превращении.

Глубина и интенсивность этих процессов зависит от:

Химического состава липидов;

Характере сопутствующих, добавляемых и образуемых веществ (антиоксидантов, меланоидинов);

Влажности;

Присутствия микроорганизмов;

Активности ферментов;

Контакта с воздухом, а, следовательно, способа упаковки продуктов и многих других факторов.

Так в растительных маслах, содержащих значительное количество ненасыщенных жирных кислот, главным образом протекают процессы автоокисления кислородом воздуха. Благодаря низкой влажности, отсутствию минеральных веществ они не поражаются микроорганизмами и в темноте могут храниться относительно долгое время.

Животные жиры (говядина, свинина, баранина) по своему жирно-кисловому составу (незначительное содержание ненасыщенных жирных кислот) должны были бы обладать высокой устойчивостью при хранении. Но они практически не содержат антиоксидантов, и это снижает их стойкость при хранении. Наиболее неустойчивым является маргарин и сливочное масло. Высокая влажность, наличие белковых и минеральных веществ способствуют развитию микрофлоры, а, следовательно, интенсивному развитию биохимического прогоркания.


^ Углеводы и их физиологическое значение
Углеводы широко распространены в природе, они встречаются в свободной или связанной форме во всех клетках – растительных, животных, бактериальных. Углеводы составляют ¾ биологического мира и примерно 60-80% калорийности человеческого рациона.

В клетках живых организмов углеводы является источником и аккумулятором энергии, в растительных и некоторых животных клетках они выполняют опорную функцию. В растительных клетках таких углеводов 90%, а в животных – 20% - это скелетный материал клетки.

В соединении с белками и липидами углеводы образуют сложные комплексы, которые представляют основу субклеточных структур, то есть основу живой материи.

Углеводы образуются в растениях в процессе фотосинтеза и являются первыми органическими веществами в круговороте углерода в природе.

В питании человека углеводы играют очень важную роль. Они являются:

Главным источником энергии, которая необходима всем клеткам и тканям, особенно мозгу, сердцу и мышцам.

Энергия высвобождается при окислении углеводов (белков, жиров) и аккумулируется в молекулах АТФ. При окислении 1 г углеводов в организме образуется 4 ккал энергии.

Углеводы и их производные входят в состав разнообразных тканей и жидкостей, т.е. являются пластическим материалом.

Являются регуляторами ряда биохимия процессов. (При окислении жиров они препятствуют накоплению кетоновых тел. При сахарном диабете нарушается обмен углеводов и развивается ацидоз).

Углеводы тонизируют ЦНС (центральную нервную систему).

Некоторые углеводы выполняют специализированные функции (например, гепарин – препятствует свертыванию крови в сосудах).

^ Защитная функция (галактуроновая кислота, взаимодействуя с токсичными веществами, образует нетоксичные водорастворимые сложные эфиры, которые выводятся из организма с мочой).

В организме человека запасы углеводов не превышают 1% массы тела. При интенсивной работе они быстро истощаются, поэтому углеводы должны поступать вместе с пищей ежедневно.

Суточная потребность человека в углеводах составляет 400-500г, при этом 80% приходится на крахмал.


^ Окисление с образованием альдоновых, уроновых и дикарбоновых кислот

Способность альдоз к окислению имеет важное значение для пищевых продуктов.

Уроновые кислоты широко распространены в природе. Некоторые являются структурными компонентами полисахаридов, например, пектин имеет важное значение в гелеобразовании, загустевании (Д-галактуроновая кислота), альгиновая кислота из морских водорослей.

  1   2   3   4   5



Скачать файл (210 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru