Факторы, снижающие усвоение минеральных веществ

К факторам, снижающим усвоение минеральных веществ, в первую очередь, следует отнести щавелевую кислоту и её соли (оксалаты), фитин (инозитолгексафосфорная кислота) и танины.

Наиболее изучена в этом плане щавелевая кислота: НООС-СООН. Продукты с высоком содержанием щавелевой кислоты способны приводить к серьёзным нарушениям солевого обмена, необратимо связывать ионы кальция. Установлено, что интоксикация щавелевой кислотой проявляется в большей степени на фоне дефицита витамина D.

Фитин, благодаря своему химическому строению легко образует труднорастворимые комплексы с ионами Ca, Мg, Fe, Zn, и Cu. Этим объясняется его деминерализующий эффект.

Структурная формула инозитолгексафосфорной кислоты:

О – РО – (ОН)2

СН

(ОН)2ОР – О – СН СН – О – РО(ОН)2

(ОН)2ОР – О – СН СН – О – РО (ОН)2

СН

О – РО(ОН)2

Поступление значительных количеств фитиновой кислоты с растительной пищей приводит к развитию рахита.

Достаточно большое количество фитина содержится в злаковых и бобовых культурах: в пшенице, горохе, кукурузе, фасоли его содержание примерно 400мг/100г продукта, причем основная часть сосредоточена в наружном слое зерна. Высокий уровень фитина в злаках не представляет большой опасности, т.к. содержащийся в зерне фермент – фитаза, способна расщеплять фитин. Полнота расщепления зависит от активности фермента, качества муки и технологии выпечки хлеба. Фермент работает при температуре 70º С, максимум его активности при рН 5,0 – 5,5 и 55 ºС. Хлеб, выпеченный из муки высшего сорта практически не содержит фитина. В хлебе из ржаной муки его мало, благодаря высокой активности фитазы, способной расщеплять фитин.

Дубильные вещества, кофеин, балластные соединения могут рассматриваться как факторы, снижающие усвоение минеральных веществ.

Установлено, что усвояемость железа снижается в присутствии дубильных веществ чая, поскольку они образуют с ним хелатные соединения, которые не всасываются в тонком кишечнике. Такое воздействие дубильных веществ не распространяется на геминовое железо мяса, рыбы и яичного желтка. Неблагоприятное влияние дубильных и балластных соединений на усвояемость железа тормозится аскорбиновой кислотой, цистеином, кальцием, фосфором, что указывает на необходимость их совместного использования в рационе. Кофеин, содержащийся в кофе, активизирует выделение из организма кальция, магния, натрия, ряда других элементов, увеличивая тем самым потребность в них. Показано ингибирующее действие серусодержащих соединений на усвоение йода.

Лектины – группа гликопротеиновых веществ, содержащихся в бобовых, арахисе, проростках растений, икре рыб. Обладает способностью повышать проницаемость стенок кишечника для чужеродных веществ, нарушает всасывание нутриентов, вызывает склеивание эритроцитов (агглютинацию), оказывают ряд других неблагоприятных воздействий.

Цианогенные гликозиды – это гликозиды некоторых цианогенных альдегидов и кетонов, которые при ферментативном или кислотном гидролизе выделяют синильную кислоту – НСN, вызывающую поражение нервной системы.

Из представителей цианогенных гликозидов целесообразно отметить лимарин, содержащийся в белой фасоли и амигдалин, который обнаруживается в косточках миндаля (до 8%), персиков, слив, абрикос (от 4 до 6%).

Амигдалин представляет собой сочетание дисахарида гентиобиозы и агликона, включающего остаток синильной кислоты и бензальдегида. Поэтому увлекаться приятными горькими абрикосовыми и миндальными ядрами не стоит. На государственных кондитерских фабриках применение горького миндаля ограничивается.

В наливках и настойках, полученных с использованием фруктов с косточками (вишня, персик, абрикос и др.), амигдалин гидролизуется ферментами с образованием синильной кислоты, что опасно для здоровья. Поэтому хранить такие наливки и настойки длительное время (свыше 1 года) не рекомендуется. В то же время компоты и варенья из косточковых безопасны, так как при нагревании ферменты, гидролизующие амигдалин, инактивируются и образование синильной кислоты не происходит

С6Н5

С12Н21О10 – О – СН + Н2О = 2С6Н12О6 + С6Н5 – С = О + НСN

СN Н

Амигдалин глюкоза бензальдегид синильная кислота

Тиогликозиды, представляющие собой производные D-глюкозиды, также относятся к антипитательным веществам:

S – С6Н11О5

СН2 = СН – СН2 – С

N – ОSО2О^-

Тиогликозиды различного состава содержаться в семенах масличных культур и рапса. Фермент мирозиназа, содержащийся в семенах рапса, гидролизует тиогликозиды во влажных семенах до глюкозы, бисульфита и изотиоцианатов, которые токсичны. Они подавляют рост животных, нарушают функции щитовидной железы и печени. В их присутствии рационы обедняются йодом.

Алкалоиды.Наиболее изучены так называемые пуриновые алкалоиды, к которым относится кофеин и часто сопровождающие его теобромин и теофилин. Они возбуждают нервную систему, что не всегда желательно. Алкалоиды образуются во всех частях растения: в корнях беладонны, в клубнях картофеля, в листьях беладонны, табака, конопли, чайного дерева, кокаинового кустарника; в плодах беладонны, мака, кофе, в семенах дурмана, белены, какао, в коре хинного дерева.

Физиологическое значение их в жизни растений до конца не выявлено. Считают, что они являются конечными продуктами обмена веществ в растительной клетке, подобно моче животных. Главная их роль – защитная. Они предохраняют растения от нападения микроорганизмов, насекомых, птиц и травоядных животных.

Алкалоиды – весьма обширный класс органических соединений, оказывающих самое различное действие на организм человека. Это и сильнейшие яды, и полезные лекарственные средства. Печально известный наркотик, галлюциноген – ЛСД – диэтиламид лизергиловой кислоты, был выделен из спорыньи, грибка, растущего на ржи, в 1943 г. швейцарским химиком А. Гофманом.

С 1806 г. известен морфин, он выделен из сока головок мака и является очень хорошим обезболивающим средством, благодаря чему нашел применение в медицине, однако при длительном употреблении приводит к развитию наркомании.

Хорошо изучены в настоящее время так называемые пуриновые алкалоиды, к которым относятся кофеин и часто сопровождающие его теобромин и теофиллин. Они возбуждают нервную систему, что не всегда желательно. В зернах кофе и листьях чая содержание кофеина, в зависимости от вида сырья, может достигать от1 до 4 %. В напитках кофе и чая – меньше. В зависимости от способа приготовления и дозы в напитке кофе содержится до 1050 мг/л кофеина, в напитке чая – 350 мг/л. В напитках типа пепси-кола и кока-кола до 100 мг/л и выше. Поэтому крепкий кофе и чай многим людям из-за возбуждения нервной системы пить на ночь не рекомендуется, а детям вообще пить пепси-колу и кока-колу!

морфин кофеин теобромин

Однако следует отметить, что пуриновые алкалоиды при систематическом употреблении их на уровне 1000 мг в день вызывают у человека постоянную потребность в них, напоминающую тягу алкоголиков к спиртному. Эта ненормальная потребность по аналогии с алкоголизмом получила название «кофеинизм». Безусловно, такое постоянное потребление кофеиноподобных алкалоидов нежелательно даже для здоровых людей. Теобромин – активное начало шоколадного дерева, содержание его в бобах какао достигает до 1,8%.

И ещё о двух алкалоидах, содержащихся в картофеле, - соланине, а также хаконине, которые относят к группе стероидных алкалоидов. При прорастании и позеленении картофеля в кожице и позеленевшей части клубня количество соланина (и хаконина) увеличевается более чем в 10 раз и может достигать 500 мг/кг. Соланин – вещество средней токсичности и при попадании в организм в повышенных количествах может вызвать типичные признаки отравления (одышку, тошноту, понос). Эти алкалоиды обладают сильным горьким вкусом и при чистке картофеля позеленевшие участки необходимо полностью удалять.

К антипитательным веществам животной и растительной пищи, микробных белков относят также нуклеиновые кислоты. Попадая в организм, они гидролизуются в желудочно-кишечном тракте и всасываются в кровь. Конечным продуктом обмена азотистых оснований нуклеиновых кислот является мочевая кислота. При высоком содержании нуклеиновых кислот в рационе питания образование мочевой кислоты приводит к подагре, отложении камней в почках и мочевом пузыре, различные нарушения обмена. Избыток пуринов может вызвать аллергию

конечный продукт пуринового обмена

у человека мочевая кислота

соли-ураты

Полифенолы растительной пищи также оказывают токсическое действие. Наиболее важное значение имеет отделение от белка кофейной и хлорогеновойкислот:

кофейная кислота

кофейная кислота хинная кислота

хлорогеновая кислота

Полифенольные соединения содержатся в семенах масличных культур, картофельных клубнях, семенах и зеленых листьях других растений ив больших количествах – в семенах кофе, какао, листьях чая и т.д.

Например, госсипол (полифенольное соединение) содержится в семенах хлопчатника и других растениях.

Углеводы

В растительном сырье (бобовые и масличные культуры, трава, зеленые листья, арахис и т.д.) и белковых препаратах содержатся трисахарид раффиноза и тетрасахарид стахиоза. У многих людей они вызывают метеоризм – образование газов и расстройство желудочно-кишечного тракта.

Раффиноза – трисахарид – С18Н32О16. Содержится в сахарной свекле, накапливается в больших количествах в мелассе при производстве свекловичного сахара. При хранении свеклы количество раффиноза в ней возрастает (в свежеубранной – сахарозы 20%, раффиноза – 0,2-1%). Мелассу используют на корм скоту.

Стахиоза – тетрасахарид, состоящий из 4-х остатков моносахаридов; 2-остатков α-галактозы, α-глюкозы и β-фруктозы. Нет ни одного свободного гликозидного гидроксила. Содержится в семенах люпина, сои, гороха, чечевицы (бобы). Часто сбраживается дрожжами.

α - глюкоза

Следует отметить, что при получении высокоочищенных белков (изолятов) опасность попадания в пищу человека антипитательных веществ сводится до минимума или отсутствует.

В процессе приготовления белковых продуктов, их хранения и реализации показатели безвредности могут меняться. Например, при длительном хранении колбасных изделий и печени накапливаются соответственно гистамин и тирамин. Их содержание может стать высоким до того, как продукты станут органолептически непригодными.

При нагревании в жировых сопутствующих белкам компонентах накапливаются гидрокси-, эпокси- и пероксисоединения, некоторые из них отличаются токсичностью из-за высокой реакционной способности относительно составных частей клетки. Подобное окисление может происходить со стероидами, например с холестерином. Проведенные исследования на животных не выявили до сих пор канцерогенного действия этих соединений, но вопрос остается открытым ввиду малой изученности механизмов биологического действия продуктов окисления многих липидов.

Многоядерные ароматические углеводороды представляют интерес в связи с давно установленной канцерогенностью. Копчение является основным путем их попадания в рыбные и мясные продукты, их образованию также способствует сильная тепловая обработка. Проникая с непищевыми продуктами, они вызывают активацию метаболизма и повреждают клетки.

Говоря о безопасности продуктов питания в процессе технологической обработки, нельзя не коснуться химии жарения. Интерес возник в связи с сообщениями о появлении в жареных продуктах мутагенов. Определенно, что некоторые продукты пиролиза аминокислот и белков содержат мутагенные вещества, например продукт пиролиза триптофана.

Накоплен большой фактический материал о содержании различных нитрозаминов в мясных продуктах (копченой колбасе, жареном беконе, ветчине, салями), известных своим канцерогенным действием.

Для производства экологически чистых белковых продуктов, как наиболее ценных необходим тщательный и повсеместный контроль сырья, широкое внедрение технологических мероприятий по обеспечению снижения уровня токсичности путем специальной обработки сырья, и других эффективных мер.

Тема 4 – Загрязнения тяжёлыми металлами.

Все металлы периодической системы делятся на три группы:

- металлы как незаменимые факторы питания (эссенциальные макро- и микроэлементы),

- неэссенциальные или необязательные для жизнедеятельности металлы,

- токсичные металлы.

По воздействию на организм человека разработана следующая классификация микроэлементов:

1) микроэлементы, имеющие значение в питании человека и животных (Co, Cr, Ce, F, Fe, I, Mn, Mo, Ni, Se, Si, V, Zn);

2) микроэлементы, имеющие токсикологическое значение (As, Be, Cd, Co, Cr, F, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, Pd, Se, Sn, Ti, V, Zn);

Биологически эссенциальные металлы имеют пределы доз, определяющих их дефицит, оптимальный уровень. Токсичные металлы в низких дозах не оказывают вредного действия и не несут биологических функций. Однако, в высоких дозах они оказывают токсическое действие. Не всегда возможно установить различие между жизненно необходимыми и токсичными металлами. Все металлы могут проявить токсичность, если они потребляются в избыточном количестве. Существуют металлы, которые проявляют сильно выраженные токсикологические свойства при самых низких концентрациях и не выполняют какой-либо полезной функции. К таким токсичным металлам относят ртуть, кадмий, свинец, мышьяк. Они не являются ни жизненно необходимыми, ни благотворными, но в даже малых дозах приводят к нарушению нормальных метаболических функций организма.

Причинами загрязнения пищевых продуктов химическими элементами являются: распространение отходов промышленных предприятий, выбросы транспорта, неконтролируемое применение химических удобрений, разработка полезных ископаемых. Химические элементы накапливаются в растительном и в животном сырье, что обуславливает их высокое содержание в пищевых продуктах и растительном сырье.

В России медико-биологическими требованиями определены критерии безопасности для следующих токсических веществ: свинец, кадмий, мышьяк, ртуть, олово, хром.