Влияние липидов на технологические свойства, качество и сохраняемость продовольственных товаров

К числу важнейших химических свойств жиров относится окисление. При этом на первом этапе окисления образуются перекисные соединения, а на втором этапе – альдегиды и кетоны. Перекисные соединения представляют серьезную опасность для здоровья человека, являясь канцерогенами. Всемирная организация здравоохранения опубликовала данные, свидетельствующие о том, что 90% раковых заболеваний желудочно-кишечного тракта вызываются перекисями, образующимися часто и в больших количествах при переработке и хранении жиров, особенно богатых ненасыщенными жирными кислотами. Альдегиды и кетоны вызывают прогоркание жиров и жиросодержащих продуктов. Они считаются причиной так называемого саломасного запаха и вкуса маргаринов. Прогоркание и осаливание многих пищевых продуктов (сухого молока, сливочного масла, орехов, масличных семян, круп, муки) связаны именно с химическими и биохимическими изменениями жиров. Для предотвращения быстрого окисления жиров следует предпринимать ряд мер, в том числе их хранение в темном помещении, герметической упаковке, в бескислородной среде, использование различных антиоксидантов, при высокотемпературной обработке в ходе дезодорации использовать вакуум, избегать прямого попадания солнечных лучей, для целей общественного питания не использовать в высоконенасыщенные жиры и т.д.

Токоферолы, каротиноиды, фосфолипиды, также являющимися липидами, обладают антиокислительными свойствами. Особенно сильны антиокислительные свойства токоферолов как естественных антиоксидантов. Однако в ходе переработки жиров они в значительной мере разрушаются, что может способствовать ускоренному окислению жиров при хранении и дальнейшем их использовании в пищевой промышленности и общественном питании. Поэтому многие производители обогащают жиры, чаще всего растительные масла, синтетическими токоферолами.

Окисление каротиноидов вызывает обесцвечивание некоторых пищевых продуктов при хранении. В качестве примеров отметим жиры животные топленые пищевые, пшеничную муку.

Высокое содержание свободных жирных кислот считается одним из критериев качества жиров и жиросодержащих продуктов. Численной харктеристикой содержания свободных жирных кислот в продуктах питания и сельхозсырье является кислотное число и относится к важнейшим физико-химическим показателям пищевых жиров. Оно особенно важно для жировых и богатых жирами продуктов. Следует отметить, что сами по себе свободные жирные кислоты неопасны для человеческого организма. Нежелательность их содержания в продовольственных товарах связана с тем, что они окисляются значительно быстрее, чем связанные жирные кислоты.

В производстве и переработке пищевых жиров есть специальные технологические операции, направленные на уменьшение содержания свободных жирных кислот. Такой операцией при рафинации растительных масел и топленых животных жиров является нейтрализация, т.е. обработка масел и жиров слабыми растворами щелочей с целью удаления свободных жирных кислот. Эта операция также называется щелочной рафинацией. От степени удаления свободных жирных кислот зависит товарный сорт рафинированного масла или жира. Качество нерафинированных масел также увязывают с содержанием в них свободных жирных кислот, т.е. с величиной кислотного числа.

Некоторые липиды, в частности госсипол хлопкового масла, являются токсичными, поэтому нежелательно использование в пищевой промышленности, общественном питании и домашней кулинарии сырого хлопкового масла с высоким содержанием госсипола и его производных.

Некоторые жирные кислоты ( например, клупанадоновая) являются причиной характерного запаха жиров рыб, в связи с чем невозможна их дезодорация по классическим схемам, так как запахи «сидят как бы внутри» триацилглицеролов.

9. ВИТАМИНЫ

9.1. Общая характеристика

Витамины — низкомолекулярные органические соединения, которые, присутствуя в пище в небольших количествах, являются незаменимыми ее компонентами, обеспечивают нормальное протекание биохимических и физиологических процессов путем участия в регуляции метаболизма. Витамины не включаются в структуру тканей человека и животных и не используются в качестве источника энергии.

В организме человека некоторые витамины не синтезируются вообще, другие — синтезируются кишечной микрофлорой и тканями в недостаточных количествах, поэтому витамины должны поступать с пищей. Некоторые микроорганизмы и низшие растения также нуждаются в определенных витаминах, служащих для них важнейшими факторами роста. Витамины и их производные — активные участники биохимических и физиологических процессов высших растений. Существует предположение, что отсутствие у человека и животных способности синтезировать витамины возникло в процессе эволюции как результат своеобразной «специализации и кооперирования» в биоценозах. Потеря этой способности была заменена пищевыми связями с участием растений и бактерий.

Многие витамины представляют собой исходный материал для биосинтеза простетических групп ферментов. В этом состоит одна из основных причин необходимости витаминов для нормального протекания обменных процессов. Структура каждого коферментного витамина уникальна и, как правило, характеризуется наличием сопряженных связей, четко выраженных электроноакцепторных или электронодонорных свойств. Эти свойства обычно усиливаются, когда витамин становится коферментом, соединя­ется с металлом и апоферментом, входя в активный центр фермента. Ряд витаминов обладает регуляторными функциями, в частности участвует в регуляции проницаемости мембран, прохождения через них катионов.

В 1956 г. принята Международная химическая номенклатура, согласно которой витамины делят на: 1) растворимые в воде, 2) растворимые в жирах, 3) витаминоподобные соединения.

Несмотря на точное установление химического строения, витамины сохранили названия в виде букв латинского алфавита, отражающие хронологическую последовательность их открытия.

Для характеристики обеспеченности организма каким-либо витамином принято различать три ее формы: авитаминоз, гиповитаминоз, гипервитаминоз. Первый термин применяют в отношении комплекса симптомов, развивающихся в результате достаточно длительного, полного или почти полного отсутствия одного из витаминов. Совместная недостаточность нескольких витаминов называется полиавитаминозом.

Под гиповитаминозом понимают состояние, характеризующее частичную, но уже проявившуюся специфическим образом недостаточность витамина. Довольно распространено деление гиповитаминозов на две группы: пищевой гиповитаминоз как следствие длительного субнормального обеспечения организма витамином, и эндогенный гиповитаминоз, когда симптомы витаминной недостаточности возникают на фоне нормального поступления витамина, но ограниченно используемого вследствие каких-либо внутриорганизменных причин. В ряде случаев обнаружены антагонистические взаимоотношения между отдельными витаминами, когда один из них препятствует действию или всасыванию и ассимиляции другого. Такие состояния одни авторы склонны относить к разновидности гиповитаминозов, другие предлагают ввести термин — дисвитаминоз.

Гипервитаминоз — комплекс патофизиологических и биохимических нарушений, возникающих вследствие длительного избыточного введения в организм любого из витаминов. Термин гипервитаминоз не применим в отношении токсического действия однократно введенной большой дозы витамина.

9.2. Жирорастворимые витамины

Витамин А (антиксерофтальмический, ретинол, аксерофтол).

Ранним симптомом авитаминоза А является ослабление темновой адаптации, вплоть до полной утраты зрения в сумерках — куриная слепота. Повышенному ороговению подвергается и эпителий кожи, что способствует возникновению кожных болезней. Особенно опасны изменения эпителия, выстилающего слизистые оболочки дыхательных путей (бронхиты), кишечника (колиты).

При А-витаминной недостаточности ослабевают механизмы иммунитета. Избыточное введение витамина А может вызвать гипервитаминоз, интоксикацию. Особенно тяжело она протекает у детей. Основными источниками витамина А служат яйца, сливки, сметана, коровье молоко, сливочное масло, почки, печень крупного рогатого скота и печень трески. Рекомендуемое суточное потребление витамина А для взрослого человека — 1 мг. Витамин А в высших растениях и микроорганизмах не синтезируется, но у них образуются его предшественники — каротиноиды. Их особенно много в моркови, помидорах, шпинате, перце.

Витамин D(антирахатический, кальциферолы). Кальцеферолы объединяет группу родственных соединений, обладающих антирахитической активностью. Важнейшие среди них — холекальциферол (витамин D₃), эргокальциферол (витамин D₂), дигидроэргокальциферол (витамин D₄).

Недостаток витамина D приводит к возникновению рахита. При этом заболевании задерживается зарастание швов между костями черепа, которые избыточно разрастаются; увеличиваются лобные бугры. Деформируются и другие кости. Вследствие недостаточного окостенения реберных хрящей грудная клетка приобретает неправильную форму. Кости ног под влиянием тяжести тела иск­ривляются. Мышцы становятся дряблыми, их тонус понижается, увеличивается живот. Рахит тормозит общее развитие ребенка. Задерживается прорезывание зубов, а сами зубы легко разрушаются, часты желудочно-кишечные расстройства, развивается малокровие, ребенок становится легко подвержен различным заболеваниям.

Большие дозы витамина могут вызвать гипервитаминоз D, который проявляется в резком похудании, остановке роста, подъеме кровяного давления, повышении температуры, резких болях в сус­тавах, судорогах, затруднении дыхания. Источниками витамина D в пище являются рыбий жир, печень трески, икра, яичные желтки, сливочное масло. Суточное потребление витамина D детьми до 6 лет должно составлять от 500 до 1000 ME, а в более старшем возрасте во взрослом состоянии— 100 ME.

Витамин- Е (антистерильный, токоферолы). К группе витамина Е относятся метальные производные токола и токотриенола. Нехватка витамина Е проявляется: резорбцией плодов при беременности; дегенерацией семенников у самцов; мышечная дистрофия; макроцитарная (крупноклеточная) анемия; повышенная чувствительность эритроцитов к перекисному гемолизу in vitro — одно из наиболее универсальных проявлений недостаточности витамина Е, характерное, видимо, для всех видов животных.

Наиболее богаты ими растительные масла (из пшеничных зародышей, кукурузное, хлопкое, подсолнечное). Суточная норма потребления здоровыми взрослыми людьми витамина Е составляет 15 мг.

Витамин К (антигеморрагический, филлохиноны, менахиноны). Витамины группы К широко распространены в природе и представлены двумя рядами хинонов — филлохинонами (витаминами K₁-ряда) и менахинонами (витаминами К₂-ряда). Основой молекулы тех и других является 1,4-нафтохинон.

При авитаминозе К появляются подкожные и внутримышечные кровоизлияния (геморрагии), снижается скорость свертывания крови. Дефицит витамина К нередко наблюдается у новорожденных детей из-за низкого его содержания в молоке и отсутствия в кишеч­нике синтезирующей его микрофлоры.

Вторичная недостаточность витамина К возникает вследствие болезней печени, особенно обтурдционной желтухи, хронических заболеваний кишечника, при лечении сульфаниламидами и антибиотиками, угнетающими кишечную микрофлору, а также под влиянием лечения препаратами, являющимися антагонистами витамина К. Богатые источники витамина К — зеленые растения, где он содержится в хлоропластах в виде филлохинона.

9.3. Водорастворимые витамины.

Витамин B₁ (антиневритный, тиамин). Тиамин, или 4-метил-5-β-оксиэтил-N-тиазолий, синтезируется обычно в виде хлористо- или бромистоводородной соли. Авитаминоз B₁ вызывает (болезнь бери-бери, B₁-авитаминозный полиневрит). Источником витамина B₁ служат как растительные продукты, так и мясные, рыбные и молочные. Особенно богаты им бобовые растения — фасоль, зеленый и сухой горох, чечевица, соя. Потребность в витамине B₁ — 0,6 мг на 4,19 ×10³ кДж (1000 ккал) суточного пищевого рациона.

Витамин В₂ (рибофлавин). Кроме самого рибофлавина (6,7-диметил-9-0-рибитилизоаллоксазин) в природных источниках содержатся его коферментные производные: флавинмононуклеотид (ФМН) и флавинадениндинуклеотид (ФАД). Эти коферментные формы витамина В₂ количественно преобладают в большинстве животных и растительных тканей, а также в клетках микроорганизмов. Биогенез имеет очень сложный характер, исходным соединением является гуанозин. Синтез рибофлавина осуществляется зелеными растениями, большинством бактерий и грибов.

Авитаминоз В₂ (арибофлавиноз) у человека характеризуется воспалительными явлениями слизистой оболочки ротовой полости; нарушением зрения: сначала отмечается быстрая утомляемость глаз, светобоязнь, резь в глазах, воспаление их слизистой, век, затем роговой оболочки глаз. Наряду с этим у больных отмечаетсямалокровие, поражение кожи лица, ушей, груди. Витамин В₂ необходим для нормального развития плода. Благодаря бактериальному биосинтезу рибофлавина в желудочно-кишечном тракте жвачные животные не нуждаются в поступлении рибофлавина с пищей.

Наибольшее количество рибофлавина (65—70%) человек получает за счет молочных, мясных продуктов и хлеба, 30—35% —за счет овощей й" фруктв. Суточная потребность в витамине В₂ 2 мг для взрослого и 1—2 мг для детей. Рибофлавин, всосавшийся в кишечнике, подвергается фосфорилированию. При этом образуются две коферментные формы — ФМН и ФАД. Все изученные флавопротеины — окислительно-восстановительные ферменты, выполняющие функцию транспорта водорода в процессе тканевого дыхания.

Витамин Вз (пантотеновая кислота). В химическом отношении природная пантотеновая кислота состоит из остатков D-α, γ-диокси-β, β-диметилмасляной кислоты и β-аланина, связанных между собой амидной связью.

Пантотеновая кислота исключительно широко распространена в природе. Она синтезируется зелеными растениями и микроорганизмами: дрожжами, многими бактериями, в том числе кишечной микрофлорой млекопитающих, грибками. Ткани животных не способны к синтезу пантотеновой кислоты, но синтезируют из нее КоА. Пантотеновая кислота содержится практически во всех продуктах животного или растительного происхождения. Особенно значитель­но ее содержание в печени животных, почках, яичном желтке, икре, мясе. Из овощей более богаты пантотеновой кислотой цветная капуста, картофель, помидоры. Очень высока концентрация пантотеновой кислоты в маточном молочке пчел и пивных дрожжах. Суточная потребность человека в пантотеновой кислоте составляет 10 мг. Пантотеновая кислота поступает в организм человека и животных с пищей. Кроме того, в кишечнике млекопитающих и человека происходит синтез пантотеновой кислоты кишечной микрофлорой, особенно Е. coli.

Витамин В₅ (антипеллагрический, никотинамид, РР, никотино­вая кислота, ниацин). В природе витамин РР встречается в двух формах — в виде никотиновой кислоты и никотинамида. Никотино­вая кислота является пиридин-3-карбоновой кислотой, а никотинамид — ее амидом. Превращение триптофана в мононуклеотид никотиновой кислоты происходит у человека и животных. У зеленых растений и микроорганизмов исходными соединениями в биогенезе витамина РР является аспартат и производные триоз.

Недостаточность витамина РР вызывает заболевание пеллагрой (от итал. pelle agra — шершавая кожа).

Растения и большинство микроорганизмов синтезируют никотиновую кислоту и не нуждаются в экзогенном ее получении. Ею наиболее богаты сухие пивные дрожжи, пекарские прессованные дрожжи. Значительное количество никотиновой кислоты находится в зерновых продуктах. Суточная потребность в витамине РР 6,5 мг на 4,19×10³ кДж (1000 ккал).

Витамин B₆ (антидерматитный, пиридоксин, пиридоксаль, пиридоксамин).

Авитаминоз B₆ проявляется в угнетении выработки эритроцитов, дерматите, воспалительных процессах кожи, замедлении роста животных, нарушении обмена триптофана. Витамин В₆ синтезируется многими видами микроорганизмо из продуктов гликолиза: глицеральдегид-3-фосфата, дигидроксиацетонфосфата или пирувата. Наиболее богатыми источниками витамина В₆ являются сухие пивные дрожжи, мясо, рыба, цельное зерно злаков и особенно отруби злаков. У животных много его находится в ткани печени, сердца, почек. Суточная потребность в витамине B₆ — 2 мг для взрослых людей при условии получения с пищей не менее 100 г белка. Биохимические функции пиридоксальфосфата:

1) транспортная — участие в процессе активного переноса некоторых аминокислот через клеточные мембраны;

2) каталитическая — участие в качестве кофермента широком круге ферментативных реакций (переаминирование, декарбоксилирование, рацемизация аминокислот и др.), катализируемых пиридоксальфосфатсодержащими, или «пиридоксалевыми», ферментами;

3) функция регулятора скорости оборота пиридоксалевых ферментов — удлинение времени полураспада в тканях некоторых пиридоксальных апоферментов при их насыщении пиридоксальфосфатом, повышающим устойчивость апоферментов к тепловой денатурации и действию специфических протеиназ.

Витамин В_с (антианемический фактор, фолиевая кислота, фолацин, птероилглутаминовая кислота). Фолиевая кислота — основной представитель обширной группы родственных соединений, объединяемых общим названием фолацин.

Фолацин в организме человека связан с гемопоэзом (кроветворением), это — противоанемический фактор.

Основные источники фолатов — салат, шпинат, капуста, морковь, помидоры, зеленый лук. Из продуктов животного происхождения наиболее богаты фолатами печень, почки, яичный желток, сыр. Суточная потребность взрослого человека в фолиевой кислоте 100—200 мкг.

Витамин В₁₂ (кобаламин). Кобаламины — групповое название соединений, обладающих В₁₂-витаминной активностью.

Гипо- и авитаминоз B₁₂ у человека может развиваться вследствие как экзогенной недостаточности содержания витамина (пища), так и различных условий эндогенного порядка. Различают две формы эндогенного авитаминоза: гастрогенный и энтерогенный.

Витамин В₁₂ единственный из витаминов, который синтезируется исключительно микроорганизмами. Главная роль принадлежит бактериям, актиномицетам и синезеленым водорослям. Последние являются основным источником значительного накопления витамина B₁₂ в теле моллюсков, рыб и разных видов водных животных. Самыми богатыми природными источниками витамина В₁₂ служат говяжья печень, почки. Суточная потребность в витамине B₁₂ составляет 2—2,5 мкг.

Витамин Н (биотин). Биотин образуется из олеиновой кислоты, которая на первом этапе в результате обычных реакций β-окисления дает пимелоил-КоА. Затем присоединяется аланин и происходит замыкание цикла. Источник атома S в кольце пока неизвестен.

Биотин широко распространен в природе. Он обнаружен у микроорганизмов, растений, животных. Биосинтез биотина осуществляют все зеленые растения, некоторые бактерии и грибы путем постепенного усложнения молекулы пимелиновой кислоты. Содержание его определено в различных систематических группах животных. Наиболее высокий уровень биотина обнаружен в личинках насекомых, наименьший — у пресмыкающихся. Человек полностью удовлетворяет свою потребность в биотине за счет синтеза его микробной флорой кишечника. Особенно богаты витамином свиная, говяжья печень, почки, сердце быка, яичный желток, из продуктов растительного происхождения — бобы, рисовые отруби, пшеничная мука, цветная капуста. Минимальная ежедневная доза биотина для человека — около 150—200 мкг.

Витамин С (антискорбутный, аскорбиновая кислота). Аскорбиновая кислота по своему строению может быть отнесена к производным углеводов. Она представляет собой лактон гексоновой кислоты, содержащий диенольную группу.

Аскорбиновая кислота — один из наиболее широко распространенных в природе витаминов. Она синтезируется растениями и подавляющим большинством животных. Семена высших растений лишены витамина С, однако он появляется в них с первых дней прорастания. Богаты витамином С листья, плоды, несколько беднее корнеплоды. Потребность в витамине С для взрослых людей составляет 70-120 мг/сут.

Витамин Р (полифенолы, биофлавоноиды).

Биофлавоноиды принадлежат к фенольным соединениям. Исходным продуктом для их синтеза служит шикимовая кислота. Основной точкой приложения действия биофлавоноидов являются устойчивость и проницаемость капилляров. Недостаточность витамина Р проявляется в ломкости стенок кровеносных сосудов, повышенной проницаемости капилляров, мелкоточечных кровоизлияниях.

Полифенолы с Р-витаминной активностью широко распространены в растениях. Особенно много их содержится в черноплодной рябине, черной смородине, щавеле, крыжовнике, темной черешне, персиках, грушах, винограде, яблоках, грейпфрутах. Влияние биофлавоноидов на сосудистую стенку осуществляется через эндокринные железы. Полифенолы предохраняют от окисления адреналин, который стимулирует деятельность гипофиза, а последний, в свою очередь,— секрецию кортикостероидов. Кроме того, биофлавоноиды влияют на сосудистую проницаемость, воздействуя на систему гиалуроновая кислота — гиалуронидаза, ингибируя гиалуронидазу. Р-Витаминные вещества предохраняют аскорбиновую кислоту от окисления. Механизм антиокислительного действия биофлавоноидов заключается в блокировании ими каталитического действия тяжелых металлов, путем связывания их в стабильные комплексы.