Сырье растительного и животного происхождения состоит из огромного числа элементов, необходимых для жизнедеятельности человека. Рассмотрим основные из них с точки зрения физиологии питания и технологических особенностей.
Белковые вещества, или протеины, — полимеры, в которых основой структурной единицей являются аминокислоты. Одна протеиновая молекула может содержать от нескольких сотен до нескольких тысяч аминокислот, соединенных пептидной связью, а также дополнительными физическими и химическими связями. Размещение аминокислот в структуре молекулы протеина специфично для каждого протеина. Например, связывание двух или более цепей по специфической конфигурации является причиной многообразия в структуре отдельных протеинов. Физические, химические и пищевые свойства различных протеинов изменяются в зависимости от их аминокислотного состава, способа размещения и перекрестного связывания аминокислотных единиц в протеиновой молекуле, ее конфигурации.
Белковые вещества поступают в организм из животных и растительных источников, среди которых самыми важными являются мясо, рыба, молоко, зерновые продукты, фасоль, горох, орехи, соя и т. д. В процессе пищеварения под действием ферментов белки расщепляются на аминокислоты, которые используются организмом для синтеза новых белков, необходимых ему для роста и развития.
Некоторые аминокислоты, необходимые организму человека, синтезируются при необходимости в нем самом, но другие, называемые эссенциальными аминокислотами, могут быть внесены только посредством пищи. Это, однако, не означает, что неэссенциальные аминокислоты менее необходимы с биологической точки зрения. В пищевых продуктах содержится двадцать аминокислот, в том числе восемь эссенциальных. Протеины яиц и материнского молока содержат все эссенциальные аминокислоты и обладают высокой биологической ценностью. Отдельные аминокислоты содержатся в них в весьма благоприятном сочетании, поэтому организм человека использует почти 100% этих белков для синтеза собственных белков, не расходуя их для продуцирования энергии.
На втором месте по биологической ценности (БЦ) стоят белки коровьего молока, рыбы, некоторых растений (пшеница, рис, фасоль, арахис). Например, белок молока в недостаточном количестве содержит метионин и цистин, и его БЦ = 75%. Белок пшеницы содержит в недостаточном количестве лизин и его БЦ = 50%. В данном случае лизин определяется как «лимитирующая аминокислота».
Ежедневно человек потребляет самые разнообразные белки, различные по строению и содержанию аминокислот, биологической ценности, что позволяет регулировать приток в организм необходимых веществ. Например, диета, содержащая хлеб (БЦ = 50%) и брынзу (БЦ = 75%) в соотношении 3,5:1, имеет биологическую ценность 75%. В данном случае недостаток лизина в хлебе компенсируется излишком лизина в сыре. Подобная компенсация, однако, не может произойти, если оба продукта бедны лизином или если они потребляются в различное время, поскольку организм человека не способен сохранять аминокислоты «впрок» до подходящего момента их потребления.
Количественное определение белков основано на аналитическом определении азота и пересчете полученного значения в белок с помощью коэффициента 6,25. Однако белки различаются по аминокислотному составу, кроме того, процентное содержание азота по отношению к молекулярной массе отдельных аминокислот также различно, поэтому коэффициент превращения азота в белок, определенный химическим методом, не является постоянной величиной. Например, для молока он составляет 6,38, для фасоли, чечевицы и гороха — 5,3, для злаков — 5,7, для белков большинства остальных продуктов — 6,25. Содержание азота вычисляется как 1 г аминного азота в 1 г белка или 1 г аминного азота в 100 г белка или 100 г пищевого продукта.
Пищевая ценность белков характеризуется следующими показателями: биологической ценностью, биологическим использованием и полезностью белка.
Биологическая ценность (БЦ) — количество азота, абсорбированного организмом человека, рассчитанное по соотношению (в %) к принятому с пищей азоту. Этот показатель специфичен, но не является синонимом пищевой ценности. В этом случае азот принимается как мера содержания белка. Биологическая ценность белков по существу представляет собой значение показателя «степень использования протеинов», или «биологическое использование» (БИ), разделенное на показатель «перевариваемость». Многие неповрежденные технологической обработкой белки имеют перевариваемость 90—95%. В этом случае между показателями «биологическая ценность» и «степень использования белка» нет разницы в значениях.
Степень использования протеинов (БИ) — часть азота, оставшегося в организме и использованного для роста и восстановления тканей организма, рассчитанная по отношению к принятому с пищей азоту. Этот показатель учитывает тот факт, что не все белковые вещества в одинаковой степени абсорбируются и используются; некоторые белки легче перевариваются, другие труднее. Показатель БИ выражается в долях, например, 0,5, или в процентах, например 50%. Деление значения показателя БИ на перевариваемость дает биологическую ценность белка. Многие нативные белки имеют степень перевариваемости 90—95% (т. е. коэффициент около 1,0), при этом значения БЦ в БИ одинаковы.
Полезность белка (ПБ) — отношение повышения массы подопытных животных к массе потребленного белка, или же повышение массы, отнесенное к 1 кг потребленного белка. Значения этого показателя колеблются между 0 и 4,5. Значение 0 говорит о том, что потребляемый белок не приводит к росту, т. е. к повышению массы. Это, однако, не означает, что такие белки не имеют пищевой ценности, так как они могут дополнять своим аминокислотным составом другие белковые вещества. Вот почему бывает, что при ПБ = 0, БИ = 0,4. В то же время, если ПБ одного протеина равно 2,0, а ПБ другого равно 1,0, то это не означает, что первый протеин в 2 раза полезнее второго. Но если в одном случае БИ = 0,8, а в другом БИ = 0,4, то это значит, что первый белок имеет в 2 раза больше лимитирующих аминокислот, чем второй. Понижение значения ПБ при технологической обработке можно принять в качестве индикатора повреждения белковых веществ.
Для отдельных протеинов установлены следующие значения описанных показателей:
|
БЦ, % |
БИ, % |
БП |
|
|
Белок сои |
75 |
69 |
2,3 |
|
Говядина |
76 |
76 |
3,2 |
|
Молоко |
85 |
83 |
2,9 |
Отдельные пищевые продукты имеют биологическую ценность от 0 до 100%. При нормальном питании средняя биологическая ценность пищи колеблется от 70 до 80%, а при недоедании — 50—60%.
С точки зрения энергетической ценности в диетических расчетах принимается, что 1 г белка дает 4 ккал энергии.
Углеводы, необходимые для питания человека, организм получает в основном с растительными объектами — зерновыми продуктами, сахаром, плодами, овощами и т. д. Углеводы поставляют основную часть энергии, необходимой для организма, — 50—60%. Экологические и экономические факторы, характерные для отдельных стран, являются причиной большого колебания в этом отношении — от 20 до 80%.
Пищевые углеводы содержатся в продуктах в виде моно — и дисахаридов, декстринов, образующихся при частичном расщеплении полисахаридов (крахмала, гликогена, целлюлозы, гемицеллюлозы, пектина и др.). Эти карбогидратные формы, однако, не эквивалентны в отношении их усвояемости организмом человека. Например, крахмал, являющийся основным углеводом в пище человека, хорошо усваивается благодаря расщеплению его ферментами слюны и тонких кишок. В результате разрыва α-(1—4)-гликозидных связен сначала получаются дисахаридные и мальтозные единицы, которые поглощаются аналогично другим дисахаридам (сахарозе, лактозе) в мукозе тонких кишок, где они расщепляются ферментами на моносахариды (глюкозу, фруктозу, галактозу). Последние абсорбируются в кровяном потоке и транспортируются в ткани для синтеза или продуцирования энергии.
Целлюлоза, которая является основной составной частью растительных тканей, организмом не усваивается, так как ферменты, содержащиеся в пищеварительном тракте человека, не могут гидролизовать гликозидные связи β-(1—4), характерные для нее. Другие карбогидраты (гемицеллюлоза и т. д.) и такие неусвояемые вещества, как лигнин, которые в диететике известны под общим названием диетических фибр (нитей), проходят через пищеварительный тракт, не изменяясь. Целлюлоза, однако, способствуют нормальной перестальтике и нормальному функционированию тонких кишок. Бактерии, содержащиеся в этих кишках, могут расщеплять и, следовательно, использовать часть этих полисахаридов. Это, однако, существенно не отражается на энергетическом балансе организма человека.
Не выяснено, какой из углеводов является более усвояемым, какой менее. За более усвояемые принимаются моно — и дисахариды, декстрины, крахмал и гликоген. К неусвояемым относятся целлюлоза, гемицеллюлоза, резины, пектин, полисахариды, прибавляемые к пище в качестве агаров, и т. д.
С точки зрения энергетической ценности принимается, что 1 г углеводов дает 3,75 ккал энергии.
Жиры поступают в организм человека с маслом, маргарином, растительным маслом, мясом, яйцами, молоком и молочными продуктами. При нормальном питании жиры обеспечивают 25—30% необходимой человеку энергии. В неразвитых в промышленном отношении и перенаселенных странах и районах количество потребляемых жиров обеспечивает 6—10% необходимой для человека энергии, в развитых странах — 35—45%. В диетических расчетах принимается, что 1 г жиров дает 9 ккал энергии — в 2 раза больше, чем углеводы или белки.
По своей химической сущности жиры представляют собой гетерогенную группу встречающихся в природе веществ, каждое из которых играет важную физиологическую роль в жизни человека. Основную часть составляют глицериды (до 95% липидов), затем следуют воски (до 10%), фосфолипиды, стеролы, свободные жирные кислоты и следы других липидов.
В процессе пищеварения триглицериды проходят через желудок, не изменяясь в нем, и поступают в двенадцатиперстную кишку, где ферменты липазы гидролизуют их до жирных кислот, моноглицеридов и глицерина. Наличие этих веществ вместе с секретом желчи создает условия эмульгирования жиров и формирования очень маленьких капель, что облегчает пищеварительный процесс и абсорбцию жиров мукозной мембраной тонких кишок. Процесс усвоения триглицеридов продолжается вместе с ресинтезом в кровяном токе новых триглицеридов из жирных кислот, характерных для любого животного организма. После абсорбции жиры транспортируются как липопротеиновый комплекс в кровь прямо или косвенно, посредством печени, где претерпевают ресинтез, или сохраняются в виде комплекса в резервных тканях, служа запасом энергии для процессов синтеза.
Полное лишение опытных животных жиров приводит к остановке роста, изменению и повреждению тканей, нарушению процесса воспроизводства. Эти аномалии можно предотвратить, если к пище прибавить ненасыщенные жирные кислоты, например линоленовую или арахиновую. Ткани животных способны синтезировать основные насыщенные и ненасыщенные кислоты, за исключением ненасыщенных жирных кислот, имеющих двойные связи на 6-й позиции, если нет соответствующего предшественника в принятой пище. Вот почему арахиновая и близкая к ней линоленовая кислота принимаются как эссенцнальные с этой точки зрения. Эти кислоты особенно важны для молодых организмов, в которых нет достаточного запаса жиров.
Большим достоинством жиров является то, что они могут накапливаться в тканях животных и человека как запасы и потом использоваться. Вместе с ними в организм поступают и жирорастворимые витамины A, D и Е.
Вода не является таким же пищевым компонентом, как белки, жиры и углеводы, — она не источник энергии, но без воды организм человека не может функционировать и жить. Вода составляет около 50% массы человека.
Практически все продукты питания содержат воду. Количество необходимой организму воды зависит от его индивидуальных особенностей, условий жизни и труда. Суточная потребность человека в воде составляет около 2,5 л, из которых 2,15 л организм получает с принятыми жидкостями (1,25 л) и пищей (0,9 л). Остальная вода (0,35 л) образуется в организме при усвоении или окислении пищи: 1 г белка при окислении освобождает 0,4 г воды, 1 г углеводов — 0,6 г, 1 г жира — 1,1 г воды. Вот почему режим питания, обеспечивающий 2700 ккал в день, или 11 297 кДж в день, при потреблении 420 г углеводов, 70 г белков и 80 г жира поставит 0,35 л такой воды. Принятая вода выделяется при дыхании, через кожу и с продуктами, которые организм выбрасывает физиологическим путем.
Дипольный характер молекулы воды делает ее хорошим растворителем полярных растворимых веществ — аминокислот и электролитов, что позволяет легко транспортировать их в организме человека. Большая удельная теплота воды способствует поддержанию оптимальной температуры тела человека, а большая скрытая теплота ее испарения позволяет организму легко охлаждаться посредством испарения при дыхании и через кожу.
Минеральные вещества, необходимые для жизненных процессов всех живых материй и организмов, присутствуют во всех пищевых продуктах. Почти все элементы периодической системы имеются в живых клетках, хотя не каждый из них оценивается как эссенциальный, безусловно необходимый для жизни.
Семь минеральных веществ: кальций, натрий, магний, калий, фосфор, хлор и сера (макроэлементы) необходимы организму в довольно большом количестве, порядка 1 г. Другие: кобальт, медь, йод, железо, марганец, молибден и цинк (микроэлементы) нужны в следах, порядка тысячных долей процента. К необходимым микроэлементам некоторые исследователи относят еще мышьяк, барий, бром, кадмий, стронций, фтор, хром, селен, ванадий, олово, никель, кремний и некоторые другие элементы.
Кальций является составной частью костей и зубов; принимает участие в процессах свертывания крови, регулирования нервной ткани и контроля сердечной деятельности; регулирует активность мышц и показатели лимфы и крови. В самых больших количествах кальций содержится в молоке и молочных продуктах, рыбе и в продуктах морского происхождения, в яйцах и обогащенном кальцием хлебе.
Магний — компонент костей и мягких тканей. Структура скелета и нервов требует правильного соотношения между кальцием и магнием.
Фосфор вместе с кальцием участвует в формировании скелета и зубов, играет важную роль в основном метаболизме человека. Его поставщики — почти все пищевые продукты.
Хлор, регулирующий совместно с натрием и калием показатели крови и лимфы, поступает в организм с обычной солью — хлоридом натрия. Он встречается почти во всех продуктах питания.
Сера — составляющая часть многих пищевых компонентов, включая метионин, тиамин и биотин. Сульфаты активно участвуют в процессах метаболизма. Поставщики серы — протеины.
Кобальт — компонент витамина B12, поставляется в основном мясом и печенью.
Медь — компонент тирозиназы (полифенолоксидазы) и других ферментов. Она широко распространена в пищевых продуктах и в своих функциях связана с железом.
Фтор влияет на активность фосфатидов костей и зубов и поступает в организм посредством морской рыбы, воды и чая.
Под принимает участие в формировании тироидного гормона, регулирующего скорость обмена веществ. Йод содержат рыба, яйца, зерновые продукты, йодированная соль и др.
Железо является переносчиком кислорода в клеточном дыхании. Оно содержится в печени, мясе, мидиях, раках, орехах, арахисе, листьевых овощах, обогащенном хлебе и хлебопродуктах.
Магний участвует в активизации ряда основных ферментов, в частности фосфатаз, и аргиназы. Он широко распространен в продуктах питания.
Молибден — составная часть ферментов ксантаноксидазы и альдегидокендазы, катализирует окисление жирных кислот. Необходимые количества молибдена организм получает с ежедневной пищей.
Селен, содержащийся в белках пшеницы, необходим для нормального функционирования печени и предотвращения различных аномалий в организме человека.
Ванадий контролирует концентрацию холестерола в плазме и тканях, окисление фосфолипидов и активность деацилирующих ферментов.
Цинк — составная часть важных метаболических ферментов — щелочной фосфатазы, углеродангидразы и др. Содержится в различных пищевых продуктах и особенно в больших количествах в мидиях, раках, печени, фасоли, говядине.
Витамины — органические соединения, различные по химическому составу и структуре. Они играют незаменимую каталитическую роль при метаболизме пищевых компонентов в организме человека. При отсутствии витаминов у человека возникают тяжелые заболевания, называемые авитаминозами.
Витамины не могут синтезироваться организмом человека. Их надо получать с пищей, причем необходимы они в малых количествах. Различные пищевые продукты содержат витамины в неодинаковых концентрациях, что требует потребления разнообразной пищи.
По традиции, на основании их растворимости, витамины делятся на жирорастворимые и водорастворимые. Жирорастворимые витамины не выводятся из организма и могут накапливаться в нем, поэтому не требуется их ежедневного внесения в организм. Для водорастворимых витаминов характерны обратные особенности, что требует более равномерного их поступления в организм.
Витамин А находится только в жирах животного происхождения. Он известен еще под названием ретинол. Витамин А представляет собой ненасыщенный моногидратный спирт. В рыбе обнаружено аналогичное соединение, которое имеет 40% активности витамина А и представляет собой дегндроретинол, часто называемый витамином А2. В растениях содержится не ретинол, а его предшественники — каротиноиды, которые в организме человека превращаются в витамин А и являются, как принято выражаться, провитаминами. Это α-, β- и γ-каротины и криптоксантин. Их биопотенцнальная активность по отношению к витамину А составляет соответственно 27, 50, 21 и 29%. Причем β-каротнн не только обладает самым высоким биопотенциалом, но и содержится в самых больших количествах в пищевых продуктах. Содержание витамина А в пище выражается ретиноловым, или β-каротнновым, эквивалентом: одна международная единица ретинола равняется 0,3 мг витамина А или 0,6 мг β-каротина. Витамин А важен для нормального роста эпителиальных клеток, развития костей и зубов, нормального зрения (его иногда называют антиксерофтальмическим).
Как жирорастворимый, витамин А абсорбируется тонкими кишками вместе с липидами и проходит в печень, где накапливается. Обычно его количество в печени нарастает с возрастом и поэтому у здорового взрослого организма запасы достаточны для того, чтобы покрыть годичную потребность в нем. Вот почему у взрослых людей А-витаминозная недостаточность почти неизвестна.
Витамин А содержится в больших количествах в печени, яйцах, коровьем, овечьем, козьем масле, обогащенном маргарине, жирах из печени некоторых рыб, листовой зелени с темно-зелеными или сильно желтыми листьями, томатах, перце, абрикосах, моркови и др.
Витамин А и β-каротин содержат сопряженные двойные связи и в чистом состоянии очень нестабильны. В пищевых продуктах, подвергаемых умеренному нагреванию при приготовлении пищи, они стабильны, при высоких температурах и облучении солнечным светом разрушаются; нестабильны в кислой среде; не экстрагируются при мойке и бланшировке; окисляются перекисями, образованными при окислении жиров. Вот почему факторы, которые оказывают влияние на накопление перекисей, влияют также и на стабильность витамина А и β-каротина. По этой причине, когда пища обогащается витамином А и β-каротином, необходимо принять предохранительные меры, например добавить антиоксиданты.
Витамины D — это группа жирорастворимых витаминов, связанная со стеролами. Принимают участие в формировании нормальной системы костей. В отсутствие витаминов D у детей возникает рахит, поэтому эти витамины называют аитирахитичными. Наиболее важными из них являются витамин D2 (эргокальциферол) и витамин D3 (холекальциферол) и их предшественники, или провитамины, эргостерол и 7-дегидростерол, из которых они получаются в результате облучения ультрафиолетовым светом. Витаминная активность D2 и D3 одинакова.
Витамины группы D активируют щелочные фосфатазы почек, тонких кишок и костей и этим ускоряют абсорбцию кальция и фосфора, необходимых для образования костей. После абсорбции тонкими кишками или образования в коже они транспортируются в печень, где превращаются в 25—ОН дериваты, а затем в почки, где формируется активный дериват 1,25—(ОН)2. Эти формы участвуют в синтезе протеинов, способных связывать кальций.
Большинство пищевых продуктов содержат мало или вообще не содержат витаминов группы D. Лучшими источниками являются соленоводные рыбы и их жиры, печень, яйца и летнее коровье молоко. Этими витаминами обычно обогащают молоко (свежее и концентрированное), масло и маргарин.
Витамины группы D стабильнее витамина А.
Витамины Е — это группа витаминов, которая включает в себя биологически активные компоненты, известные под названием токоферолов. Эта группа подразделяется на две подгруппы, которые называются токолы и токотриенолы. Первые обладают тремя двойными связями в изопреноидных побочных цепях. Восемь натурально встречающихся токоферолов изолированы и идентифицированы, а другие синтезированы. Все натурально встречающиеся токоферолы находятся в оптически активной D-форме, а синтетические — в D, L (рацематной)-форме.
Большое число токоферолов и их структурная близость затрудняют определение их биопотенциала. Наиболее активными являются α-токоферолы, они и наиболее распространены. β-токоферолы имеют биопотенциал около 30% биопотенциала α-токоферолов. γ-, δ-Токоферолы и другие токотриенолы имеют лишь около 10% активности α-токоферолов. В этом отношении синтетические токоферолы одинаковы с натуральными.
Витамины группы Е необходимы для репродукции многих животных видов и называются поэтому фактором воспроизводства. Они участвуют в дыхании тканей, действуют в качестве регулятора в реакциях фосфорилирования и метаболизма ядер клеток. Витамины Е — очень сильные натуральные антиокислители. Они могут накапливаться в организме человека, предохраняя легкоокисляющиеся ненасыщенные липиды и витамин А от окисления. Наиболее богатый источник витаминов Е — масла из зародышей злаков, семян сои, подсолнечника и хлопка, а также маргарин. Некоторые α-токоферолы содержатся в яйцах, масле и всех видах мяса.
Витамины группы Е стойки к теплу, кислотам и щелочам в отсутствии кислорода или окислительных компонентов, но нестойки к щелочам в присутствии кислорода и других окислителей; стойки к видимому солнечному свету и нестойки к ультрафиолетовым лучам.
Витамины К — это группа нафтохиноновых компонентов с К витаминной активностью. Наиболее простым по строению является синтетический витамин К, известный еще как менадион, или витамин К3. Он имеет в своем составе два соединения, близких по строению к менадиону, которые тоже обладают К-витаминной активностью.
Витамины группы К необходимы для нормального образования протромбина в печени. Протромбин, является гликопротеином, присутствующим в плазме крови. Он необходим для свертывания крови.
Витамины К содержатся в растительной пище. особенно в свежих овощах с темно-зелеными листьями (шпинат, салат и др.). Животные пищевые продукты бедны витаминами К.
Витамины этой группы стабильны при нагревании, но легко окисляются и разрушаются щелочами, сильными кислотами и светом.
Витамин B1 (тиамин) необходим для нормального пищеварения. аппетита и роста. В отсутствие витамина В1 возникает нарушение нервной системы, поэтому его называют антиневратическим. Его фосфорный эфир — коэнзим фермента карбоксилазы, под действием которого происходят декарбоксилирование и окисление пировиноградной кислоты, играющей первостепенную роль в метаболизме углеводов. Вот почему потребность в тиамине удовлетворяется потребляемыми углеводами. Накопление этого витамина достигает 25 мг, что покрывает потребности в нем за несколько недель. Наиболее богатыми источниками витамина В1 являются мясо, особенно свинина, почки, печень, дрожжи, яйца, рис, злаки, мука грубого помола, арахис, неполированный рис и др.
Тиамин относительно устойчив к сухому нагреванию и менее устойчив к нагреванию во влажной среде. При нагревании в воде его стабильность нарастает с понижением pH при температурах до 120 °С и снижается при щелочном pH. Он нестоек к окислителям и сульфитам.
Тиамин легко экстрагируется при мойке и бланшировке. В процессе технологической переработки он разрушается и его содержание снижается до 75% первоначального.
Витамин В2 (рибофлавин), в растительных и животных тканях связан с фосфорной кислотой и образует мононуклеотид, который связывается с некоторыми протеинами и образует каталитически активные флавопротеины. Последние при соединении с флавинадениндинуклеидом подвергаются обратимому окислению и редукции и играют важную роль в окислительных процессах, например в цикле окисления лимонной кислоты и в процессах роста.
При недостатке рибофлавина в пище наблюдается ряд расстройств резь в глазах, болезненные ощущения в слизистых оболочках рта, слабость и др. С точки зрения значения рибофлавина при клеточном дыхании остается неясным, почему почти не наблюдается клинических изменений, связанных с его недостатком. Одно из объяснений заключается в том, что бактерии, находящиеся в тонких кишках, могут его синтезировать в малых количествах.
Лучшими источниками витамина В1 являются печень, молоко и молочные продукты, яйца, экстракт дрожжей, зелень.
Этот витамин стоек к действию повышенных температур, кислорода и низкому значению pH, но легко разрушается при нагревании в щелочных условиях или под действием ультрафиолетовых лучей.
Ниацин (никотиновая кислота, никотинамид) содержится в продуктах животного происхождения в виде никотинамида или связанного никотинамида с нуклеотидами живых клеток, или в свободном состоянии в мертвых клетках, а также в молоке. Ниацин содержится, также в злаках и овощах в виде свободных или связанных никотинамида и никотиновой кислоты в переменных количествах в зависимости от вида. Никотинамид — физиологически активная форма. В организме человека никотиновая кислота легко превращается в никотинамид.
Специфическая физиологическая активность никотинамида проявляется, когда он находится в виде никотинамидадениндинуклеотида (НАД). Это соединение осуществляет окислительно-восстановительные процессы и служит важным катализатором окислительных процессов, протекающих в тканях.
Наиболее богаты ниацином дрожжи, мясо и особенно почки я печень, зерновые зародыши, в которых он находится в повышенных концентрациях. Содержится и в других пищевых продуктах, но в меньших концентрациях.
Установлено, что триптофан может служить предшественником ниацина (никотинамида). Около 60 мг триптофана эквивалентны 1 мг никотинамида. Вот почему речь идет об эквиваленте ниацина, представляющего сумму никотин-триптофан, содержащихся в данном продукте, особенно в мясе, яйцах, молоке и др. Этот эквивалент принят, потому что оба соединения участвуют в образовании никотинамидадениндинуклеотида.
Ниацин является одним из наиболее стабильных водорастворимых витаминов по отношению к теплу, свету, окислителям, кислотам и щелочам.
Витамин В6 включает 3 соединения: пиридоксин и близкие к нему по структуре пиридоксамин и пиридоксал. Все три соединения встречаются в природе в свободной или коферментной форме, фосфорилированной на 5-й позиции, или связанной с белком. В зерновых продуктах, овощах и плодах доминирует пиридоксин, в мясе и молоке — пиридоксин и пиридоксал. Витамин B6 в виде пиридоксалфосфата или пиридоксаминфосфата участвует в синтезе и катаболизме аминокислот, во взаимных превращениях глицина в серин, в декарбоксилировании многих аминокислот, например при превращении цистеина в таурин. При недостатке витамина В6 в пище нарушаются белковый обмен и синтез жиров в организме. Кроме других важных каталитических ролей, он участвует в метаболизме углеводов, синтезе ненасыщенных жирных кислот и метаболизме нервной ткани.
Лучшими источниками витамина В6 являются пивные дрожжи. печень, почки, мясо, рыба, злаки, рис и картофель. Так же как и тиамин, он неустойчив к нагреванию во влажной среде.
Витамин В12 является кроветворным фактором и весьма эффективен при лечении различных форм анемии. Участвует в переносе углеродсодержащих промежуточных метаболических продуктов и особенно групп метила, в образовании пиримидоновых оснований, метаболизме пурина и, следовательно, в синтезе нуклеиновых кислот и нуклеопротеидов. В отличие от других витаминов, растворимых в воде, этот витамин может накапливаться в крови в виде связанного с протеинами сыворотки комплекса или в печени. Его запасы в печени могут компенсировать потребности организма в течение года.
Витамин В12 содержится прежде всего в продуктах животного происхождения: печени, почках, мясе, рыбе и меньше в молоке. В зерновых продуктах он содержится в очень малых количествах. Витамин B12 стоек к нагреванию при pH 7, но нестоек в разбавленных щелочах и кислотах. Он один из наиболее стабильных водорастворимых витаминов. Нестоек к окислению и действию света.
Фолиевая кислота, так же, как и витамин В12, используется при лечении анемии человека. В природе существует в виде форм, связанных примерно с шестью молекулами глутаминовой кислоты, причем связи находятся при углеродном атоме. Известно 5 коферментных форм фолиевой кислоты с общим названием фоляты. Их основная роль — переносить одну углеродную единицу на подходящий метаболит при синтезе метионина, серина, рибонуклеиновых кислот, дезоксирибонуклеиновых кислот и др. Принято считать, что потребности в ней могут покрываться в результате ее синтеза бактериями, находящимися в тонких кишках. Этот витамин широко распространен в пищевых продуктах — зелени, дрожжах, печени, меньше в мясе, злаках, фасоли, орехах, рыбе. Молоко и плоды бедны фолиевой кислотой.
Она стойка при нагревании в кислой среде, но в нейтральной и щелочной среде легко разлагается.
Пантотеновая кислота — компонент кофермента А, содержится во всех живых материях. При недостатке в диете пантотеновой кислоты нарушается деятельность нервной системы и желудочно-кишечного тракта. Пантотеновая кислота широко распространена, но наиболее богатыми источниками ее являются печень, почки, дрожжи, яичный желток, свежие овощи. Человек редко испытывает недостаток этого витамина. Стойкий в нейтральной среде, он легко разлагается под действием тепла в кислой и щелочной среде и образует пантоевую кислоту и β-аланин.
Биотин участвует в процессах фиксирования CO2 и синтезе жирных кислот. Недостаток биотина в диете приводит к поражениям кожи и ногтей, выпадению волос.
Больше всего биотина в мясе и дрожжах, меньше в орехах, грибах, некоторых овощах. Суточная потребность человека составляет несколько микрограммов. Биотин продуцируется микроорганизмами, находящимися в тонких кишках. Протеин авидин, содержащийся в белке яиц, связывает биотин и делает его неактивным.
Биотин стоек к теплу, но неустойчив к окислению в кислых м щелочных средах.
Р-аминобензойная кислота, инозитол, холин, свободный или связанный с фосфолипидами, — физиологически активные витамины группы В, содержащиеся в яичном желтке, соевых бобах.
Витамин С (аскорбиновая кислота) — водорастворимый витамин, имеющий ограниченное распространение, но крайне необходимый организму: при его недостатке в диете возникает тяжелое заболевание, называемое цингой, или скорбутом. Поэтому витамин С называют антицинготным, или антискорбутным. Это наиболее активный редуцирующий фактор, содержащийся в живых тканях который легко и обратимо окисляется до дегидроаскорбиновой кислоты, которая также физиологически активна, но менее стабильна. Дальнейшее окисление ведет к образованию физиологически неактивной дикетогулоновой кислоты.
Наиболее богаты витамином С плоды и овощи. Особенно много его находится в перце, томатах, капусте, шпинате, зеленой кожуре незрелых грецких орехов, черной смородине, цитрусовых плодах. В корнеплодах он содержится в малых количествах.
В сухом состоянии витамин С стабилен, в растворе лабилен. Он легко окисляется в щелочной среде, особенно при нагревании, под действием света и следов металлов (в частности, меди и железа). Более стоек в кислой среде и особенно при наличии хелатообразующих соединений, которые связывают тяжелые металлы. Витамин С чувствителен к ферментативному окислению при комнатной температуре и химическому окислению при нагревании. Он легко экстрагируется водой из поврежденной в результате измельчения ткани.
Органические кислоты содержатся в различных плодах и овощах. Наиболее широко распространены яблочная и лимонная кислоты, в винограде доминирует винная кислота в форме ее кислой калиевой соли, при производстве некоторых специальных продуктов накапливаются молочная и уксусная кислоты. Как правило, овощи содержат меньшие количества органических кислот, чем плоды. С точки зрения вкуса и некоторых технологических процессов (растворение, стерилизация, студнеобразованне, инверсия сахарозы и др.) важное значение имеет pH. Этот показатель колеблется от 3 до 4 для плодов и от 4,5 до 6 для овощей.
Органические кислоты содержатся в плодах и овощах в свободном состоянии или в виде солей, эфиров, гликозидов и т. д. В некоторых случаях их концентрация так высока, что они кристаллизуются (например, кристаллы оксалата кальция в некоторых молодых плодах, битартрата в винограде и т. д.). Они являются важным источником дыхательной энергии клеток.
Фенольные соединения играют важную роль в формировании вкуса и цвета растительных пищевых продуктов и преимущественно плодов. В их структуре имеется большое разнообразие, возможно, потому, что они являются вторичными продуктами обмена, которые не играют существенной роли в общем метаболизме, и остаются неиспользованными. Некоторые из них играют роль витаминов, когда они имеют ортогидроксильные группы.
С технологической точки зрения интерес представляют их реакции ферментативного окисления, приводящие к потемнению тканей. При определенных условиях в фенольных соединениях происходит и неферментативное окисление. Их соединения с ионами металлов, особенно железа и олова, вызывают существенные изменения цвета некоторых консервов.
Ферменты являются специфическими катализаторами процессов, протекающих в живом организме. Ферменты чувствительны к условиям среды и особенно к pH и температуре. Их максимальная активность проявляется при 40 °С, а оптимальное значение pH сильно колеблется: для сахаразы 4—5,5; для мальтазы 6,1—6,8; для пепсина 1,5—1,6; для каталазы 7 и т. д.
Ферменты представляют собой важные объекты технологии, так как они разрушают ценные биологические компоненты, что снижает пищевую ценность продукта, приводит к изменению его цвета и консистенции. В некоторых случаях они играют положительную роль, например при созревании мяса и мясопродуктов. Расщепление пектиновых веществ с помощью ферментов приводит к увеличению выхода сока, способствует осветлению полученного сока. Расщепление пектина, однако, ухудшает консистенцию томатных соков и концентратов, что свидетельствует о нежелательных последствиях действия пектолитических ферментов.
Ароматобразующие вещества — специфический для каждого продукта набор компонентов, определяющих его качество. Показатели аромата считаются индикатором качества и даже безвредности данного продукта. Вот почему введены объективные методы количественной оценки и качественной идентификации химических веществ, участвующих в формировании аромата данного пищевого продукта. Некоторые из этих веществ содержатся в сырье, другие формируются во время технологической обработки или в процессе хранения. Их идентификация и количественное определение успешно осуществляются методами газожидкостной хроматографии и массоспектрометрии. В суммарной оценке аромата неизменную роль безусловно играет сенсорный анализ.
Большинство специалистов по сенсорному анализу определяют аромат как комбинации вкусовых ощущений (сладкое, кислое, соленое и горькое) и запаха (летучие компоненты, воспринимаемые при вдохе прямо через нос или полость рта посредством носовой полости благодаря существующей фарингальной связи). В химическом аспекте аромат определяется химическими компонентами, способствующими созданию характерного аромата в данном пищевом продукте. Некоторые из этих компонентов значительно влияют на формирование аромата продуктов, другие влияют мало или вообще не оказывают влияния на ароматические ощущения, возникающие физиологическим путем посредством органов обоняния человека. Во всяком случае сенсорные ощущения являются решающими при определении соответствия качества продукта стандарту и при установлении цены на готовую продукцию.
Источник: Б.Л. Флауменбаум, С.С. Танчев, М.А. Гришин. Основы консервирования пищевых продуктов. Агропромиздат. Москва. 1986