Белки масличных культур

Нечаев А.П., Траубенберг Светлана Евгеньевна, Кочеткова Алла Алексеевна, Нечаев А.П. Пищевая химия, 2003

Содержание

Содержание. 1

ПРЕДИСЛОВИЕ КО ВТОРОМУ ИЗДАНИЮ... 4

ГЛАВА 1. ХИМИЯ ПИЩЕВЫХ ВЕЩЕСТВ И ПИТАНИЕ ЧЕЛОВЕКА.. 6

от злокачественных новообразований. 7

ГЛАВА 2. БЕЛКОВЫЕ ВЕЩЕСТВА.. 14

2.1. БЕЛКИ В ПИТАНИИ ЧЕЛОВЕКА. ПРОБЛЕМА БЕЛКОВОГО ДЕФИЦИТА НА ЗЕМЛЕ 16

2.2. БЕЛКОВО-КАЛОРИЙНАЯ НЕДОСТАТОЧНОСТЬ И ЕЕ ПОСЛЕДСТВИЯ. ПИЩЕВЫЕ АЛЛЕРГИИ 23

2.3. АМИНОКИСЛОТЫ И ИХ НЕКОТОРЫЕ ФУНКЦИИ В ОРГАНИЗМЕ.. 24

2.4. НЕЗАМЕНИМЫЕ АМИНОКИСЛОТЫ. ПИЩЕВАЯ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ БЕЛКОВ 35

2.5. СТРОЕНИЕ ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ. ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ПЕПТИДОВ.. 39

2.6 Белки пищевого сырья. 53

Белки бобовых культур. 61

Белки масличных культур. 66

Белки картофеля, овощей и плодов. 70

Белки мяса и молока. 73

2.7. НОВЫЕ ФОРМЫ БЕЛКОВОЙ ПИЩИ. ПРОБЛЕМА ОБОГАЩЕНИЯ БЕЛКОВ ЛИМИТИРУЮЩИМИ АМИНОКИСЛОТАМИ.. 79

2.8. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА БЕЛКОВ.. 83

2.9. ПРЕВРАЩЕНИЯ БЕЛКОВ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПОТОКЕ.. 92

2.10. КАЧЕСТВЕННОЕ И КОЛИЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ БЕЛКА.. 102

Контрольные вопросы.. 110

ГЛАВА 3. УГЛЕВОДЫ... 111

3.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА УГЛЕВОДОВ.. 111

Моносахариды.. 112

Полисахариды.. 114

3.2. ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ УГЛЕВОДОВ.. 119

Усваиваемые и неусваиваемые углеводы.. 120

Углеводы в пищевых продуктах. 122

3.3. ПРЕВРАЩЕНИЯ УГЛЕВОДОВ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ.. 124

Гидролиз углеводов. 124

Реакции дегидратации и термической деградации углеводов. 132

Реакции образования коричневых продуктов. 135

Окисление в альдоновые, дикарбоновые и урановые кислоты.. 149

Процессы брожения. 152

3.4. ФУНКЦИИ МОНОСАХАРИДОВ И ОЛИГОСАХАРИДОВ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ 154

Гидрофильность. 154

Связывание ароматических веществ. 155

Образование продуктов неферментативного потемнения и пищевого аромата. 156

Сладость. 157

3.5. ФУНКЦИИ ПОЛИСАХАРИДОВ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ.. 157

Структурно-функциональные свойства полисахаридов. 157

Крахмал. 160

Гликоген. 168

Целлюлоза. 168

Гемицеллюлозы.. 170

Пектиновые вещества. 170

3.6. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛЕВОДОВ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ.. 172

Контрольные вопросы.. 174

ГЛАВА 4. ЛИПИДЫ (ЖИРЫ И МАСЛА) 175

4.1. СТРОЕНИЕ И СОСТАВ ЛИПИДОВ. ЖИРНОКИСЛОТНЫЙ СОСТАВ МАСЕЛ И ЖИРОВ 175

4.2. РЕАКЦИИ АЦИЛГЛИЦЕРИНОВ С УЧАСТИЕМ СЛОЖНОЭФИРНЫХ ГРУПП.. 187

Гидролиз триацилглицеринов. 187

Переэтерификация. 189

4.3. РЕАКЦИИ АЦИЛГЛИЦЕРИНОВ С УЧАСТИЕМ УГЛЕВОДОРОДНЫХ РАДИКАЛОВ 192

Присоединение водорода (гидрирование ацилглицеринов) 192

Окисление ацилглицеринов. 194

4.4. СВОЙСТВА И ПРЕВРАЩЕНИЯ ГЛИЦЕРОФОСФОЛИПИДОВ.. 200

4.5. МЕТОДЫ ВЫДЕЛЕНИЯ ЛИПИДОВ ИЗ СЫРЬЯ И ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ И ИХ АНАЛИЗ 202

4.6. ПИЩЕВАЯ ЦЕННОСТЬ МАСЕЛ И ЖИРОВ.. 206

4.7. ПРЕВРАЩЕНИЯ ЛИПИДОВ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ.. 209

Контрольные вопросы.. 211

ГЛАВА 5. МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА.. 211

5.1. РОЛЬ МИНЕРАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА.. 211

5.2. РОЛЬ ОТДЕЛЬНЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.. 215

Макроэлементы.. 215

Микроэлементы.. 220

5.3. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ.. 226

5.4. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ.. 228

Электрохимические методы анализа. 230

Контрольные вопросы.. 230

ГЛАВА 6. ВИТАМИНЫ... 231

6.1. ВОДОРАСТВОРИМЫЕ ВИТАМИНЫ... 234

6.2. ЖИРОРАСТВОРИМЫЕ ВИТАМИНЫ... 242

6.3. ВИТАМИНОПОДОБНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ.. 246

6.4. ВИТАМИНИЗАЦИЯ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ.. 247

Контрольные вопросы.. 248

ГЛАВА 7. ПИЩЕВЫЕ КИСЛОТЫ... 248

7.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КИСЛОТ ПИЩЕВЫХ ОБЪЕКТОВ.. 251

7.3. ПИЩЕВЫЕ КИСЛОТЫ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА КАЧЕСТВО ПРОДУКТОВ.. 254

7.4. РЕГУЛЯТОРЫ КИСЛОТНОСТИ ПИЩЕВЫХ СИСТЕМ... 255

7.5. ПИЩЕВЫЕ КИСЛОТЫ В ПИТАНИИ.. 258

7.6. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КИСЛОТ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ.. 259

ГЛАВА 8. ФЕРМЕНТЫ... 261

8.1. ОБЩИЕ СВОЙСТВА ФЕРМЕНТОВ.. 262

Ферментативная кинетика. 265

8.2. КЛАССИФИКАЦИЯ И НОМЕНКЛАТУРА ФЕРМЕНТОВ.. 279

Оксидоредуктазы.. 282

Гидролитические ферменты.. 287

8.3. ПРИМЕНЕНИЕ ФЕРМЕНТОВ В ПИЩЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ.. 306

Мукомольное производство и хлебопечение. 307

Производство крахмала и крахмалопродуктов. 308

Кондитерское производство. 311

Производство плодово-ягодных соков, безалкогольных напитков и вин. 313

Спиртные напитки и пивоварение. 316

8.4. ИММОБИЛИЗОВАННЫЕ ФЕРМЕНТЫ... 318

8.5. ФЕРМЕНТАТИВНЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ.. 326

ГЛАВА 9. ПИЩЕВЫЕ И БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ДОБАВКИ.. 330

9.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПИЩЕВЫХ ДОБАВКАХ.. 330

Общие подходы к подбору технологических добавок. 338

О безопасности пищевых добавок. 338

9.2. ВЕЩЕСТВА, УЛУЧШАЮЩИЕ ВНЕШНИЙ ВИД ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ.. 340

Цветокорректирующие материалы.. 355

9.3. ВЕЩЕСТВА, ИЗМЕНЯЮЩИЕ СТРУКТУРУ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ.. 356

Эмульгаторы.. 381

9.4. ВЕЩЕСТВА, ВЛИЯЮЩИЕ НА ВКУС И АРОМАТ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ.. 394

Подслащивающие вещества. 396

Ароматизаторы.. 407

Пищевые добавки, усиливающие и модифицирующие вкус и аромат. 418

9.5. ПИЩЕВЫЕ ДОБАВКИ, ЗАМЕДЛЯЮЩИЕ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКУЮ И ОКИСЛИТЕЛЬНУЮ ПОРЧУ ПИЩЕВОГО СЫРЬЯ И ГОТОВЫХ ПРОДУКТОВ.. 421

Консерванты.. 422

Антибиотики. 430

Пищевые антиокислители. 431

9.6. БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ДОБАВКИ.. 439

ГЛАВА 10. ВОДА.. 444

10.1. ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ И ЛЬДА.. 445

Физические свойства воды и льда. 445

Диаграмма состояния воды.. 446

Строение молекулы и свойства воды.. 448

Взаимодействие вода — растворенное вещество. 451

Структура и свойства льда. 454

10.2. СВОБОДНАЯ И СВЯЗАННАЯ ВЛАГА В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ.. 454

Рассмотрим некоторые примеры. 455

10.3. АКТИВНОСТЬ ВОДЫ... 459

Изотермы сорбции. 461

Активность воды и стабильность пищевых продуктов. 463

10.4. РОЛЬ ЛЬДА В ОБЕСПЕЧЕНИИ СТАБИЛЬНОСТИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ.. 471

10.5. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАГИ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ.. 474

Определение общего содержания влаги. 474

ГЛАВА 11. БЕЗОПАСНОСТЬ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ.. 475

11.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ЧУЖЕРОДНЫХ ВЕЩЕСТВ И ПУТИ ИХ ПОСТУПЛЕНИЯ В ПРОДУКТЫ 476

11.2. ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА - ОСНОВНОЙ ИСТОЧНИК ЗАГРЯЗНЕНИЯ СЫРЬЯ И ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ.. 478

Меры токсичности веществ. 479

Токсичные элементы.. 481

Радиоактивное загрязнение. 486

Диоксины и диоксинподобные соединения. 490

Полициклические ароматические углеводороды.. 493

Загрязнения веществами, применяемыми в растениеводстве. 496

Загрязнение веществами, применяемыми в животноводстве. 501

11.3. ПРИРОДНЫЕ ТОКСИКАНТЫ... 505

Микотоксины.. 506

Методы определения микотоксинов и контроль за загрязнением пищевых продуктов. 516

11.4. АНТИАЛИМЕНТАРНЫЕ ФАКТОРЫ ПИТАНИЯ.. 518

11.5. МЕТАБОЛИЗМ ЧУЖЕРОДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ.. 531

11.6. ФАЛЬСИФИКАЦИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ.. 534

Фальсификация: аспект безопасности. 534

Генетически модифицированные продукты питания. 536

Контрольные вопросы.. 539

ГЛАВА 12. ОСНОВЫ РАЦИОНАЛЬНОГО ПИТАНИЯ.. 540

12.1. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ХИМИИ ПИЩЕВЫХ ВЕЩЕСТВ.. 540

12.2. ПИТАНИЕ И ПИЩЕВАРЕНИЕ.. 542

Основные пищеварительные процессы.. 544

Схемы процессов переваривания макронутриентов. 550

Метаболизм макронутриентов. 553

12.3. ТЕОРИИ И КОНЦЕПЦИИ ПИТАНИЯ.. 557

Первый принцип рационального питания. 564

Второй принцип рационального питания. 569

Третий принцип рационального питания. 572

12.4. РЕКОМЕНДУЕМЫЕ НОРМЫ ПОТРЕБЛЕНИЯ ПИЩЕВЫХ ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ 573

12.5. ПИЩЕВОЙ РАЦИОН СОВРЕМЕННОГО ЧЕЛОВЕКА. ОСНОВНЫЕ ГРУППЫ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ.. 577

12.6. КОНЦЕПЦИЯ ЗДОРОВОГО ПИТАНИЯ. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИНГРЕДИЕНТЫ И ПРОДУКТЫ 579

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ... 588

ПРЕДИСЛОВИЕ КО ВТОРОМУ
ИЗДАНИЮ

Содержание первого издания учебника по курсу "Пищевая химия", форма изложения материала были предметом обсуждений на всероссийских вузовских научно-методических конференциях. Учебник получил положительную оценку специалистов, студентов вузов, изучающих этот курс, а тираж книги был распродан в кратчайшие сроки. Были высказаны пожелания и сделаны замечания. Авторы выражают свою благодарность всем, кто высказал свое мнение об учебнике.

Положительная оценка учебника заставила нас подготовить второе издание. В нем учтены пожелания читателей, внесены дополнения, исправлены неточности. Практически, переделке подверглись в разной степени все главы книги, авторы которых не изменились.

Авторы учебника выражают свою особую благодарность рецензентам второго издания учебника: д.т.н., проф., зав. кафедрой КГТУ В. Г. Лобанову и проф. этой кафедры, д.т.н., заслуженному деятелю науки и техники РСФСР В. Г. Щербакову, д.м.н., проф. ММА им. Сеченова и Института питания РАМН В. П. Суханову; д.т.н., проф., зав. кафедрой ВТА В. М. Болотову за ценные замечания и советы, а также проф. кафедры органической, физической и биологической химии СПбГУНиПТ К. К. Горбатовой.

Авторы второго издания учебника будут благодарны за все пожелания и практические замечания.

5 :: Содержание

6 :: 7 :: Содержание

ПРЕДИСЛОВИЕ К ПЕРВОМУ
ИЗДАНИЮ

Настоящее издание - первая попытка создания отечественного учебника для вузов по курсу "Пищевая химия", который предназначен для студентов всех специальностей по направлению "Технология продуктов питания".

В учебнике основное внимание уделяется химическому составу пищевых систем (сырье, полуфабрикаты, готовая продукция), технологическому и биологическому значению основных компонентов продуктов питания, роли воды в пищевых системах, пищевым, биологически активным добавкам и улучшителям, а также безопасности пищевых продуктов. Рассматриваются основы рационального питания.

Учебник состоит из 12 глав. Каждая глава заканчивается контрольными вопросами, что даст возможность более глубоко понять и запомнить содержащийся в данном разделе материал, усвоить суть излагаемых в нем вопросов. Список рекомендуемой литературы, приведенный в конце книги, позволит получить дополнительную информацию по изучаемым вопросам. Авторами отдельных разделов являются: А. П. Нечаев (предисловие, главы 1, 4, 6, 9, 11); В. В. Колпакова (глава 2); С. Е. Трау-бенберг (главы 3, 5, 8, 10); А. А. Кочеткова (главы 7, 9, 12); И. С. Витол (главы 8, 11); И. Б. Кобелева (главы 3, 5, 8, 10).

В основу учебника положен курс пищевой химии, читаемый в МГУПП в течение последних лет.

Исторически изучение химии пищевых веществ началось в середине XIX в., когда они рассматривались как природные органические соединения, входящие в состав пищевого сырья и готовых продуктов. Авторы настоящего издания стремились при изложении материала учесть работы большой группы выдающихся отечественных и зарубежных ученых, создавших основы пищевых технологий, которые естественно опирались на известные в то время представления о составе, свойствах и превращениях пищевых веществ. Они отдают дань методологии и ряду новых

подходов и понятий, сформулированных школой А. Н. Несмеянова при разработке научных основ искусственного и синтетического питания, а также достижениям медицинской науки, и в первую очередь- науке о питании. Естественно, что авторы в той или иной степени опирались и на достижения фундаментальных дисциплин - органической химии и биохимии, и на то новое, что внесла биотехнология в производство продуктов питания. Учтен и опыт преподавания этого курса и изданные учебные пособия в других странах, а также курс лекций в 2-х частях (опубликованный авторами ранее) и накопленный ими опыт при чтении лекций по указанной дисциплине в МТИПП (сейчас МГУПП).

Материал, содержащийся в учебнике, призван помочь студентам разобраться в сложных вопросах, касающихся роли основных пищевых веществ в пищевой технологии и питании человека, в проблемах, связанных с превращением макро- и микронутриентов в технологическом потоке, строением и ролью пищевых и биологически активных добавок.

Авторы учебника выражают особую благодарность д.т.н., проф. М. П. Попову, члену первого коллектива лекторов этого курса; высоко оценивают вклад проф., д.х.н. С. В. Богаткова , доц., к.т.н. Н. П. Соболевой, начинавших эту работу, рецензентам учебника: акад. Академии технологических наук, д.х.н., проф., заведующему кафедрой МТУ В. Н. Голубеву; д.т.н., проф., заведующему кафедрой КГТУ В. Г. Лобанову и проф. этой кафедры, д.т.н., заслуженному деятелю науки и техники РСФСР В. Г. Щербакову, д.м.н., проф. ММА им. Сеченова и института питания РАМН В. П. Суханову за ценные замечания и советы. Большую благодарность авторы выражают сотрудникам химических и технологических кафедр МГУПП, сделавших свои замечания по тексту рукописи. Авторы учебника будут благодарны за все пожелания и критические замечания.

6 :: 7 :: Содержание

8 :: 9 :: 10 :: 11 :: 12 :: 13 :: 14 :: 15 :: 16 :: Содержание

ГЛАВА 1.
ХИМИЯ ПИЩЕВЫХ ВЕЩЕСТВ
И ПИТАНИЕ ЧЕЛОВЕКА

Среди основных проблем, стоящих перед человеческим обществом в наше время, можно выделить несколько главных, превалирующих над всеми другими:

- обеспечение населения земного шара продуктами питания;

- обеспечение энергией;

- обеспечение сырьем, в том числе водой;

- охрана окружающей среды, экологическая и радиационная безопасность жителей планеты, замедление негативных последствий интенсивной производственной деятельности и защита человека от результатов этой негативной деятельности.

Среди них одной из самых важных и сложных является обеспечение населения земного шара продуктами питания. Являясь одним из важнейших факторов окружающей среды, питание с момента рождения до самого последнего дня жизни человека влияет на его организм. Ингредиенты пищевых веществ, поступая в организм человека с пищей и преобразуясь в ходе метаболизма в результате сложных биохимических превращений в структурные элементы клеток, обеспечивают наш организм пластическим материалом и энергией, создают необходимую физиологическую и умственную работоспособность, определяют здоровье, активность и продолжительность жизни человека, его способность к воспроизводству. Состояние питания, поэтому, является одним из важнейших факторов, определяющих здоровье нации.

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

На решение этих задач и направлена концепция государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации

на период до 2005 г., одобренная постановлением Правительства РФ от 10 августа 1998 г. №917.

Под государственной политикой в области здорового питания понимается комплекс мероприятий, направленный на создание условий, обеспечивающих удовлетворение потребностей населения в рациональном здоровом питании с учетом его традиций, привычек, экономического положения, в соответствии с требованиями медицинской науки.

Последние десятилетия характеризуются стойким ухудшением показателей здоровья населения России: продолжает снижаться средняя продолжительность жизни (она составила 58 лет у мужчин и 73 года у женщин, в среднем 65,5 года - это значительно ниже, чем в большинстве развитых стран); увеличивается общая заболеваемость. Смертность на 1000 человек увеличилась с 11,2 в 1990 г. до 15,4 в 2000 г. Среди причин заболеваемости и смертности ведущее место занимают сердечно-сосудистые и онкологические заболевания, развитие которых в определенной степени связано с питанием (табл. 1.1). Снижается уровень грудного вскармливания, ухудшаются показатель здоровья и антропометрические характеристики детей, подростков, а также состояние здоровья лиц пожилого возраста. Одной из важнейших причин этого является неудовлетворительное питание.

Таблица 1.1.Средняя продолжительность жизни жителей ряда стран и смертность от ишемической болезни сердца и новообразований

У большинства населения России, по данным Института питания РАМН, выявлены нарушения полноценного питания, обусловленные

как недостаточным потреблением пищевых веществ (табл. 1.2), так и нарушением пищевого статуса населения России, в первую очередь недостатком витаминов, макро- и микроэлементов, полноценных белков, и нерациональным их соотношением. Важнейшие нарушения пищевого статуса населения России (по данным Института питания РАМН):

- избыточное потребление животных жиров;

- дефицит полиненасыщенных жирных кислот;

- дефицит полноценных (животных) белков;

- дефицит витаминов (аскорбиновой кислоты, рибофлавина (В₂), тиамина (В,), фолиевой кислоты, ретинола (А) и (3-каротина, токоферола и других);

- дефицит минеральных веществ (кальция, железа);

- дефицит микроэлементов (селена, цинка, иода, фтора);

- дефицит пищевых волокон.

Негативное влияние оказывает потребление некачественных, фальсифицированных и опасных для здоровья человека продуктов. На устранение этих недостатков и направлен закон РФ № 29-ФЗ "О качестве и безопасности пищевых продуктов" (2 января 2000 г.).

Организация здорового питания населения - сложный и многофакторный процесс, который можно реализовать только опираясь на глубокие знания, стройную научную концепцию и продуманную научно-техническую политику.

Технический прогресс в пищевой промышленности во многом определяется демографическими изменениями (численность населения, увеличение доли пожилых и больных людей), социальными изменениями, изменениями в условиях жизни и труда (рост численности городского населения, изменение характера труда, социальное расслоение общества). Он связан с достижениями медицины, фундаментальных наук (физика, химия, микробиология), новыми технологическими возможностями, которые появились у производителей продуктов питания в результате развития науки, технологии, техники; ухудшением экологической обстановки; жесткой конкуренцией на рынке продуктов питания. Все это требует не только коренного совершенствования технологии получения традиционных продуктов, но и создания нового поколения пищевых продуктов, отвечающих возможностям и реалиям сегодняшнего дня. Это продукты со сбалансированным составом, низкой калорийностью, с пониженным содержанием сахара и жира и повышенным - полезных для здоровья ингредиентов, функционального и лечебного назначения, с увеличенным сроком хранения, быстрого приготовления и, конечно, совершенно безопасных для человека. Классификацию современных продуктов питания можно представить схемой (рис. 1.1).

Таблица 1.2.Потребление основных продуктов питания в России, кг/год на (баланс продовольствия, по данным Госкомстата) человека

Рис. 1.1.Классификация современных продуктов питания

Создание новых и совершенствование технологии получения традиционных продуктов питания требует изучения структуры питания населения России, анализа состояния пищевых и перерабатывающих отраслей АПК, правильной и продуманной научно-технической политики в области здорового питания с учетом демографических изменений, развития науки в области здорового питания. Важным также является решение вопросов производства растительного белка, биологически активных добавок (БАД), пищевых добавок (ПД), организация индустрии продуктов детского питания. Решающая роль в реализации этих вопросов принадлежит развитию исследований по пищевой химии, пищевой биотехнологии, разработке новых технологических решений и оборудования, методов анализа и системы управления качеством.

Большое место в реализации этих вопросов, как уже указывалось, принадлежит пищевой химии. Пищевая химия - один из разделов химической науки, значение которой, учитывая роль питания в жизни общества, крайне велико. Это наука о химическом составе пищевых систем (сырье, полупродукты, готовые пищевые продукты), его изменениях в ходе технологического потока под влиянием различных факторов (физических, химических, биохимических и т. д.), включающих липид-белковое, липид-углеводное, белок-белковое, белок-углеводное взаимодействия, общих закономерностях этих превращений. Она включает изучение взаимосвязи структуры и свойств пищевых веществ и ее влияние на свойства и пищевую ценность продуктов питания. Пищевая химия также уделяет внимание методам выделения, фракционирования, очистки пищевых веществ (белков, углеводов, липидов и т.д.), их каталитической модификации. Неотъемлемой частью пищевой химии являются разделы, посвященные пищевым и биологически активным добавкам, загрязнителям пищевого сырья и продуктов.

Решение всех перечисленных вопросов требует знания методов исследования пищевого сырья и готовых продуктов. Эта наука предусматривает как разработку новых принципов и методов анализа пищевых систем, так и установление строения отдельных компонентов, их функций и взаимосвязи с другими компонентами. Кроме этого, пищевая химия уделяет особое внимание анализу вредных и посторонних веществ в сырье, полуфабрикатах и готовых продуктах.

Пищевая химия основывается на достижениях фундаментальных дисциплин, науки о питании и теснейшим образом взаимодействует с биотехнологией, микробиологией, широко использует в своей практике разнообразные методы исследования. В настоящее время это бурно развивающаяся отрасль знаний. В максимально укрупненном виде все перечисленные выше основные направления, входящие в область пищевой химии и нацеленные на создание современных технологий продуктов питания, приведены на рис. 1.2.

Первое направление посвящено изучению химического состава пищевых систем (сырье, полупродукты, готовые продукты), их полно-

Рис. 1.2.Схема основных направлений пищевой химии

ценности и экологической безопасности. Крупный успех в этой области - создание таблиц химического состава пищевого сырья и готовых продуктов.

Наряду с изучением содержания основных макро- и микронутриен-тов, в последнее время все большее внимание уделяется пищевым веществам (28-32 нутриента), которые организм человека не способен синтезировать (так называемые незаменимые факторы питания): незаменимым аминокислотам, их сбалансированности; полиненасыщенным жирным кислотам (соотношение между отдельными кислотами); витаминам; пищевым волокнам, а также содержанию посторонних веществ (вредные вещества), попадающих в продукты питания по цепи: поле - сырье - переработка сырья - пищевые продукты. Спектр последних очень широк: тяжелые металлы, пестициды, антибиотики и многие другие, а также источники радиационного заражения сырья и готовых продуктов. Этим нежелательным для организма человека посторонним веществам уделяется в последнее время особое внимание, так же как и специально вносимым неалиментарным веществам, их безопасности.

Второе направление посвящено превращениям макро- и микронут-риентов, пищевых и биологически активных добавок, а также посторонних веществ в технологическом потоке, обеспечивающем превращение сырья в готовый продукт. Эти традиционные исследования имеют широкий спектр. Однако, сегодня все большее внимание уделяется не только изменению содержания отдельных компонентов, но и продуктам их взаимодействия между собой, а также продуктам их деструкции и трансформации, в том числе строению и безопасности образующихся при этом соединений и комплексов, влиянию всех этих процессов на потребительские свойства пищевого продукта (пищевую ценность, безопасность, текстуру, вкус, аромат и т.д.). Особое внимание этим объектам уделяется при применении новых методов воздействия на сырье и полуфабрикаты (температура, СВЧ, ИК, УФ-облучение, УЗ, ферментные препараты и т.д.). Это хорошо демонстрируют реакции Майяра (меланоидинообразование), белок-липидное и липид-белковое взаимодействия, белок-углеводные, белок-белковые взаимодействия вносимых белков и белков основного сырья, главным образом, растительных белков с животными белками. Результаты этих взаимодействий оказывают огромное влияние на свойства готовых продуктов.

Особое внимание пищевая химия уделяет разработке общей концепции превращений алиментарных и неалиментарных веществ в технологическом потоке. Пищевая химия должна базироваться на знании состава, структуры и свойств химических компонентов пищевых систем, а также на теории о множественности и неоднозначности химических превращений, протекающих под влиянием различных факторов

(физических, химических, биохимических и т.д.) при хранении и переработке сырья в пищевые продукты. Она изучает влияние особенностей строения компонентов на их взаимодействие между собой, характер возникающих связей, механизмы образования устойчивых соединений и комплексов. Влияние на эти превращения основных технологических факторов и умение управлять этими процессами - одно из наиболее важных направлений современной пищевой химии.

Третье направление, рассматриваемое в курсе, посвящено разработке теоретических основ выделения, фракционирования и модификации компонентов пищевого сырья. Эти приемы широко используются в пищевой технологии. Она включает выделение сахарозы и крахмала из сахар- и крахмалсодержащего сырья, липидов - из масличного сырья, растительного белка - из сои и других источников. Несмотря на значимость этих процессов, на практике им не всегда уделяется должное внимание, особенно современным методам комплексного выделения основных компонентов из пищевого сырья, получения вторичных продуктов, модификации выделенных компонентов. Эти вопросы пищевая химия рассматривает с учетом биотехнологических, физических и некоторых других приемов выделения, фракционирования и модификации пищевых веществ.

Следующие два раздела, вошедшие в курс пищевой химии, посвящены одной из важнейших проблем современной науки о питании и пищевой технологии - разработке научных основ технологии получения и применения пищевых (ПД) и биологически активных добавок (БАД).

Пищевые добавки могут быть определены как группа природных или синтетических веществ, не употребляемых обычно в качестве пищевых продуктов или основных компонентов пищи и специально вводимых в сырье, полупродукты или готовые пищевые продукты с целью совершенствования технологии, сохранения природных качеств пищевых продуктов, улучшения их органолептических свойств и стабильности при хранении. Биологически активные добавки - природные (идентичные природным) биологически активные вещества, предназначенные для употребления одновременно с пищей или введения в состав пищевых продуктов. Пищевая химия уделяет этой проблеме особое внимание. Работа по созданию пищевых добавок должна быть комплексной. Одновременно с поиском и разработкой технологии их получения должны проводиться глубокие медицинские исследования по их безопасности, а также работа по технологии их введения в продукты питания. Внесение биологически активных добавок должно согласовываться с требованиями медицины.

Важнейший раздел пищевой химии - разработка методов анализа и исследования пищевых систем, их компонентов, пищевых и

биологически активных добавок, вредных веществ. Это один из очень важных разделов пищевой химии, в котором она тесно взаимодействует с аналитической, физической химиями и другими областями знаний. По существу, развитие этого направления пищевой химии (эффективность и надежность методов исследования, их трудоемкость и т.д.) во многом определяет результаты исследований и полученные результаты по всем предыдущим направлениям, а также безопасность продуктов питания.

Пищевая химия - дисциплина, значение которой все возрастает. Знание основ пищевой химии даст возможность технологам решить один из важнейших вопросов современности - обеспечение населения планеты качественными продуктами питания. В связи с этим ничуть не потеряла своей актуальности мысль И. П. Павлова, сформулированная им в 1904 г. при вручении ему Нобелевской премии: "...над всеми явлениями человеческой жизни господствует забота о насущном хлебе".

Контрольные вопросы

1. Расскажите об основных положениях государственной политики в области здорового питания. Приведите классификацию современных продуктов питания.

2. Дайте определение дисциплины "Пищевая химия". Какие вопросы она изучает? Определите ее место и роль в создании современных продуктов питания.

3. Расскажите об основных разделах пищевой химии.

8 :: 9 :: 10 :: 11 :: 12 :: 13 :: 14 :: 15 :: 16 :: Содержание

17 :: 18 :: 19 :: Содержание

ГЛАВА 2.
БЕЛКОВЫЕ ВЕЩЕСТВА

Белки или протеины - высокомолекулярные азотсодержащие органические соединения, молекулы которых построены из остатков аминокислот. Названием белки (или белковые вещества) в отечественной литературе принято обозначать класс соединений, которые по аналогии с белком куриного яйца при кипячении (денатурации) приобретают белый цвет. Термин "протеины", введенный Барцелиусом в 1838 г., происходит от греческого слова proteios, означающего "первостепенный". Оно достаточно точно отражает главенствующее биологическое значение важнейшего класса соединений, которое заключается в обеспечении сложной иерархии молекулярной структуры и специфических функций живых организмов.

В природе существует примерно от 10¹⁰ до 10¹² различных белков, составляющих основу 1,2 · 10⁶ видов живых организмов, начиная от вирусов и заканчивая человеком. Огромное разнообразие белков обусловлено способностью 20 протеиногенных α-аминокислот взаимодействовать друг с другом с образованием полимерных молекул с молекулярной массой от 5 тыс до 1 млн (и более) дальтон¹. К примеру, включение в состав белка остатков только 15 аминокислот приводит к получению приблизительно 1,3 · 10¹² изомеров. Поэтому нетрудно представить, какое многообразие белков со всеми особенностями структурной организации возможно в природе при условии включения в полимерную цепь около сотни и более протеиногенных аминокислот.

Каждый вид живых организмов характеризуется индивидуальным набором белков, определяемым наследственной информацией, закодированной в ДНК. Информация о линейной последовательности

нуклеотидов ДНК переписывается в линейную последовательность аминокислотных остатков, которая, в свою очередь, обеспечивает самопроизвольное формирование трехмерной устойчивой структуры индивидуального белка. Расположение белковых молекул в пространстве определяет их биологические функции, главными из которых являются структурная (кератин волос, ногтей, коллаген соединительной ткани, эластин, муцины слизистых выделений), каталитическая (ферменты), транспортная (гемоглобин, миоглобин, альбумины сыворотки), защитная (антитела, фибриноген крови), сократительная (актин, миозин мышечной ткани), гормональная (инсулин поджелудочной железы, гормон роста, гастрит желудка) и резервная (овальбумин яйца, казеин молока, ферритин селезенки). Резервная, или питательная, функция заключается в использовании белков в качестве источника аминокислот, расходующихся на синтез белков и других активных соединений, регулирующих процессы обмена, например, в развивающемся плоде или проростках растений. Подобного рода белки откладываются про запас в процессах созревания семян и жизнедеятельности животных. Поэтому их еще называют запасными. Запасные белки растительного происхождения, в соответствии с классификацией Осборна, относятся к классам проламинов (глиадин пшеницы, гордеин ячменя, зеин кукурузы) и глютелинов (оризенин риса, глютенин пшеницы). Такие белки достаточно широко распространены в природе и в относительно большом количестве входят в состав пищи и кормов животных.

Белковые вещества участвуют в осуществлении множества и других важнейших процессов в организме, таких, например, как возбудимость, координация движений, дифференцировка клеток. Учитывая то, что белки составляют значительную часть сухого вещества не только живых организмов, но и продуктов питания, а также то, что они наделены рядом специфических свойств и функций, которые не являются характерными для других классов соединений, определение состава и структурно-функциональной организации полипептидов заключает в себе ответ на решение многих важнейших проблем не только в биологии и медицине, но и в производстве, хранении и потреблении пищевых изделий. Углубленное изучение данного класса соединений в курсе пищевой химии (в рамках фундаментальных и прикладных исследований) необходимо в связи с конечной целью - сохранением здорового образа жизни человека и продлением сроков его жизни. Этим следует руководствоваться специалистам, занятым в современном производстве пищевых продуктов.

В естественных науках проблема белка включает два аспекта. Первый из них заключается в исследовании природы белка и его биологических функций в качестве ингредиента протоплазмы клетки, играющего первостепенную роль в развитии живых организмов (в прижизненных

процессах). Второй включает изучение его ресурсов как обязательного компонента пищи, путей их увеличения (с приданием особого значения белку растительного происхождения), разработку способов улучшения качества белка с учетом функциональных свойств и зависимости их от реакционной способности, структурной организации, физико-химических, биохимических и других видов превращений в технологических процессах производства и хранения пищевых продуктов. Несмотря на то, что обе стороны проблемы изучения белка самостоятельны, в то же время они и взаимосвязаны, так как дополняют друг друга конкретными знаниями как при изучении физиологических процессов в организме, так и процессов приготовления пищи при разработке продуктов питания и условий их хранения. Вопросы первого аспекта проблемы белка составляют предмет изучения биохимии и молекулярной биологии, второго - пищевой химии.

¹ Дальтон (Да) - единица массы, практически равная массе атома водорода (1,0000 по шкале атомных масс). Наименование дано в честь Д. Дальтона, разработавшего атомарную теорию строения материи. Килодалътон (кД) - единица массы, равная 1000 дальтон.

17 :: 18 :: 19 :: Содержание

19 :: 20 :: 21 :: 22 :: 23 :: 24 :: 25 :: 26 :: 27 :: Содержание

2.1. БЕЛКИ В ПИТАНИИ ЧЕЛОВЕКА.
ПРОБЛЕМА БЕЛКОВОГО ДЕФИЦИТА НА ЗЕМЛЕ

Белки в питании человека занимают особое место. Они выполняют ряд специфических функций, свойственных только живой материи. Белковые вещества наделяют организм пластическими свойствами, заключающимися в построении структур субклеточных включений (рибосом, митохондрий и т. д.), и обеспечивают обмен между организмом и окружающей внешней средой. В обмене веществ участвуют как структурные белки клеток и тканей, так и ферментные и гормональные системы. Белки координируют и регулируют все то многообразие химических превращений в организме, которое обеспечивает функционирование его как единого целого.

Все элементы клеток находятся в процессе обновления, при котором распад уравновешивается ресинтезом, то есть имеет место стационарное состояние фиксации равновесия. О стационарном состоянии и целостности организма свидетельствует равновесие между скоростью синтеза и распада белков тела. Постоянный обмен и обновление осуществляется между тканевыми белками и фондом свободных аминокислот, образующихся в процессе переваривания пищи и поступающих в кровь (рис. 2.1). Белки в организме человека обновляются постоянно независимо от его возраста. В молодом растущем организме скорость синтеза белков превышает скорость распада; при тяжелых заболеваниях или голодании - наоборот. Наиболее быстрому обновлению подвергаются белки печени и слизистой оболочки кишечника (до 10 дней), наиболее медленному (до 180 дней) - белки мышц (миозин), соединительной ткани (коллаген) и

мозга (миелин). Период обновления гормонов измеряется часами или даже минутами (инсулин). Скорость обновления белков выражается временем, необходимым для обмена половины всех молекул. Эта величина носит название периода полужизни (Т1/2). Средняя величина Т,/2 для белков всего организма составляет примерно 3 недели. Общая скорость синтеза белков у человека достигает 500 г в день, что почти в 5 раз превосходит потребление их с пищей. Достижение такого результата осуществляется за счет повторного использования продуктов распада белков и предшественников аминокислот в организме.

Рис. 2.1.Стационарное состояние обмена белков

Эффективность обмена белков в значительной степени зависит от количественного и качественного состава пищи. При поступлении белков (с пищей) ниже рекомендуемых норм, в организме начинают распадаться белки тканей (печени, плазмы крови и т. д.), а образующиеся аминокислоты - расходоваться на синтез ферментов, гормонов и других необходимых для поддержания жизнедеятельности организма биологически активных соединений. Повышенное количество белков в составе пищи значительного влияния на обмен веществ в организме человека не оказывает, при этом избыток продуктов азотистого обмена выводится с мочой. Состояние белкового обмена в большей степени зависит от недостатка или отсутствия незаменимых аминокислот. Клетки организма человека не могут синтезировать необходимые белки, если в составе пищи отсутствует хотя бы одна незаменимая аминокислота. Синтез белков также нарушается, если часть аминокислот в кишечнике разрушается патогенной микрофлорой, аминокислоты плохо всасываются, а протеолити-ческие ферменты желудочно-кишечного тракта мало активны. Удаление части аминокислот из организма с продуктами обмена веществ обуславливает его отрицательный азотистый баланс.

Показатель азотистого баланса используется для оценки степени обеспеченности человека белковой пищей. Он представляет собой разность между количеством поступающего с пищей азота и количеством азота, выводимого в виде конечных продуктов обмена, выраженными в одних

и тех же единицах (г/сут). При положительном балансе количество выводимого из организма азота меньше количества азота, поступающего с пищей, а при отрицательном - количество выделяемого азота превышает количество азота, поступающего в течение суток. Положительный баланс азота характерен для молодого организма и беременных женщин, отрицательный - для людей, пища которых бедна белком, для больных с нарушениями процессов переваривания пищи и людей пожилого возраста.

Состояние, при котором количество азота, поступающего с пищей, равно количеству азота, выводимого из организма, характерно для азотистого равновесия. Им обладает здоровый взрослый человек, потребляющий полноценные белки в необходимом количестве. Азотистый баланс у такого организма равен нулю.

На состояние азотистого обмена любого организма существенное влияние оказывают жиры и калорийность пищи, витамины (В,, В2, В6, РР и др.), минеральные вещества и гормоны. Например, гормоны щитовидной железы и низкокалорийная диета стимулируют распад белков, а гормоны роста и половых желез, наоборот, способствуют их синтезу. Таким образом, организм человека требует обеспечения его белковой пищей, в противном случае могут развиваться патологические процессы и наступить гибель организма. Следовательно, здесь уместно рассмотреть нормы потребления человеком белка.

Средняя суточная физиологическая потребность человека в белке в течение более чем ста лет постоянно исследуется и периодически отражается в решениях ВОЗ, ФАО и национальных организаций различных стран. Эти величины носят ориентировочный характер, так как они находятся в стадии постоянного уточнения в зависимости от возраста человека, пола, характера профессиональной деятельности, физиологического состояния, климата, индивидуальных и национальных особенностей и степени загрязнения окружающей среды. В соответствии с рекомендациями ВОЗ и ФАО величина оптимальной потребности в белке составляет 60-100 г в сутки или 12-15% от общей калорийности пищи. В общем количестве энергии на долю белка животного и растительного происхождения приходится по 6-8%. В пересчете на 1 кг массы тела потребность белка в сутки у взрослого человека в среднем равняется около 1 г, тогда как для детей, в зависимости от возраста, она колеблется от 1,05 до 4,00 г.

Приведенные здесь данные отражают общие требования к оптимальному уровню белка для обеспечения здоровья человека. К примеру, еще в 1904 г. Читтенден (Chittenden) установил, что уровень порядка 44-53 г белка в день способствует нормальному физиологическому состоянию взрослого человека (весом 70 кг). Известны случаи, когда люди хорошо

себя чувствовали при употреблении и повышенного количества белка в день, например, мяса до 337 г в сутки (Shah, 1953). Это все крайние случаи, в питании следует придерживаться рекомендуемых норм.

Рекомендуемые нормы потребления основных пищевых веществ для основных групп населения, выработанные российской научной школой питания, включают 73-120 г белка в сутки для мужчин и 60-90 г для женщин, в том числе белка животного происхождения 43-65 и 43-49 г, соответственно. Нижняя граница относится к тем, чья деятельность не связана с физическим трудом, верхняя - к людям, испытывающим тяжелые физические нагрузки. В среднем, для взрослого мужчины в возрасте 30 лет необходимый уровень потребления белка в пересчете на азот равен 9,0-9,2 г в сутки на 1 кг массы тела. Потребность в белке для лиц, перенесших тяжелые инфекции, хирургические вмешательства, имеющих заболевания органов пищеварения, дыхания, увеличивается в среднем до 110-120 г в день, а в высокобелковой диете, например, у диабетиков его количество может достигать 135-140 г. Белок ограничивается до 20-40 г в сутки при заболеваниях, связанных с почечной недостаточностью, подагре и некоторых других.

Сегодня в мире существует дефицит пищевого белка и недостаток его в ближайшие десятилетия, вероятно, сохранится. На каждого жителя Земли приходится около 60 г белка в сутки, при норме 70 г. По данным Института питания РАМН, начиная с 1992 г. в России потребление животных белковых продуктов снизилось на 25-35% и соответственно увеличилось потребление углеводсодержащей пищи (картофеля, хлебопродуктов, макаронных изделий). Среднедушевое потребление белка уменьшилось на 17-22%: с 47,5 до 38,8 г/сут белка животного происхождения (49% против 55% рекомендуемых); в семьях с низким доходом потребление общего белка в сутки не превышает 29-40 г.

Снижение употребления белка с пищей соответствует современным мировым тенденциям снижения степени обеспеченности населения Земли белком. Общий дефицит белка на планете оценивается в 10-25 млн т в год. Из 6 млрд человек, живущих на Земле, приблизительно половина страдает от недостатка белка. Нехватка пищевого белка является не только экономической, но и социальной проблемой современного мира. Не во всех странах продукты животного происхождения доступны широким слоям населения. В районах тропической Африки, Латинской Америки и Азии, население которых занято тяжелым сельскохозяйственным трудом, проблема обеспеченности белком яиц, мяса и молока особенно острая. Пока животные белки будут оставаться ценным источником питания, экономически развитым и богатым странам предстоит найти решение важной проблемы: с одной стороны, это разработка рациональных способов хранения и сбыта избытка продуктов животного

происхождения, а с другой - поиск путей получения новых ресурсов пищевого белка. В противном случае большая часть населения земного шара будет употреблять в пищу только белки растительного происхождения, отличающиеся неполноценным аминокислотным составом.

Традиционным путем увеличения ресурсов пищевого белка является повышение производительности растениеводства и животноводства на основе технологий возделывания зернобобовых, масличных и злаковых культур, употребляемых как непосредственно в пищу, так и на корм скоту. Наибольшие количества белка, и особенно лизина, обеспечивают посевы зернобобовых культур: сои, нута, чечевицы, гороха, люпина. Однако, бобовые культуры, используемые непосредственно в пищу, не являются традиционными для многих народов, к тому же трудно достичь высоких урожаев и расширения площадей посева любой культуры в силу особенностей почвенно-климатических условий выращивания и применения агротехнических мероприятий.

Растительный рацион, содержащий полноценный белок в необходимом количестве, может быть создан на основе использования пищевых продуктов, полученных из разных источников. Например, кукуруза бедна триптофаном и лизином, а бобовые - метионином, поэтому смесь, состоящая из кукурузы и соевых белковых продуктов или овощей, обеспечивает поступление в организм "качественного" белка. Возможность же использования однокомпонентного состава диеты в пище человека повышается за счет практического применения достижений генетики растений. В нашей стране и за рубежом выведены сорта вы-соколизиновой кукурузы "Опейк-2", ячменя "Хайпроли", сорго, пшеницы с повышенным количеством белка. Путем скрещивания, например, ячменя "Хай-проли" с высокобелковыми мутантами, получены сорта с содержанием лизина 4,5-4,8% и белка 13,5-15,5%. Создан гибрид ржи и пшеницы (тритикале) с 3,7% лизина и средним содержанием белка 13,4%.

В последние годы все большее внимание уделяется получению новых видов белковой пищи, производство которых основано на использовании полноценных по аминокислотному составу растительных белков. Научные и практические основы производства пищевых изделий с применением белкового сырья растительного происхождения для замены продуктов из натурального мяса, рыбы и птицы в нашей стране заложены А. Несмеяновым с сотрудниками еще в 1971 г. Однако, учитывая сложность и высокую стоимость отдельных стадий производства, данное направление пищевой промышленности только зарождается.

Увеличение количества пищевого белка за счет животноводства является менее перспективным путем, по сравнению с растениеводством. На получение 1 кг животного белка, содержащегося в молоке, мясе и

яйцах, требуется израсходовать 5-8 кг кормового белка. При этом коэффициенты трансформации растительных белков в белки высокопродуктивных животных и птиц очень низкие (25-39%). В процессе трофической (пищевой) цепи теряется 60-75% белка в непереваренных остатках корма, неутилизированных в организме аминокислотах, выделяемых с мочой в виде продуктов распада, в процессах обмена (движении, обновлении белков тканей и т. д.) и через кожно-волосяные покровы. Особенно большие потери белков происходят за счет затрат на их биосинтез, так как животные белки значительно отличаются по аминокислотному составу от белков растений. Отсутствие у животных способности синтезировать ряд аминокислот приводит к тому, что свои потребности в последних они удовлетворяют за счет повышенного количества растительных белков. Организм животного может синтезировать ряд недостающих аминокислот, но только в ущерб деятельности гормональной и ферментативной систем. Отсюда актуальным является сбалансированное кормление животных (отходы мясомолочной, рыбной промышленности, соевый шрот и т.д.) в целях повышения коэффициента трансформации белков в животноводческую продукцию.

В ближайшие годы растениеводство и животноводство, вероятно, будут основными источниками пищевого белка, однако важное место в решении белковой проблемы отводится и рыболовству. В то же время запасы морепродуктов ограничены, поэтому поиск новых эффективных путей покрытия белкового дефицита с учетом природных ресурсов каждой страны остается актуальным. Так, в недавнем прошлом Россия была единственной страной, производящей микробиологический белок для кормления животных - БВК. Из объема свыше 1 млн т/год 60% продукции выпускалось на основе парафинов нефти, а 40% - на основе гидролиза-тов древесины. Организация производства белка осуществлялась и с использованием спирта и природного газа. Такие технологические процессы экономически выгодны при отсутствии соевого белка для кормления животных. По содержанию незаменимых аминокислот и витаминов дрожжевая масса не уступает, а иногда даже и превосходит соевые белки. Добавка БВК в корма экономит фуражное зерно (5 т на 1 т БВК) и увеличивает привесы животных.

В решении проблемы дефицита белка за последние два десятилетия определилось новое биотехнологическое направление - получение пищевых объектов с повышенным содержанием и улучшенным качеством белка методами генетической инженерии. Сущность генетической инженерии заключается в переносе генов любого организма в клетку реципиента для получения растений, животных или микроорганизмов с рекомбинированными генами, а следовательно, и с новыми полезными свойствами. Растения, животные и микроорганизмы, полученные

генетической инженерией, называются генетически измененными, а продукты их переработки - трансгенными пищевыми продуктами.

Генетическая инженерия, или рекомбинация in vitro, включает выделение чужеродного гена ДНК, получение гибридных (рекомбинированных) молекул ДНК и введение их в живые клетки модифицируемого, например, растения для получения новых признаков организма.

ДНК растения предварительно подвергается гидролизу ферментом ре-стриктазой в специфических участках двойной спирали, при этом на обоих концах расщепленной молекулы становятся свободными четыре нук-леотида, в которых азотистые основания представлены, например, ти-мином и аденином (ТТАА и ААТТ) (рис. 2.2). Ген, который необходимо встроить в ДНК, "выщипывают" из ДНК организма-донора с помощью того же фермента рестрикции так, чтобы его концы были комплементарными нуклеотидными последовательностями на концах ДНК модифицируемого организма (ААТТ и ТТАА). Обе ДНК "сшивают" вместе ферментом лигазой. Полученную рекомбинантную ДНК вводят в клетку растения, признаки которого хотят изменить. Клетка, размножаясь, образует клон, содержащий чужеродный ген, индуцирующий синтез белка с новой аминокислотной последовательностью.

Рис. 2.2. Введение гена в ДНК модифицируемого растения

Наиболее интенсивно проводятся работы с такими сельскохозяйственными культурами как соя, пшеница, кукуруза, томаты, сахарная свекла, картофель, хлопчатник, рапс. Практические разработки уже сейчас внедрены во многих странах мира, увеличиваются площади под трансгенной соей, рисом, картофелем и ягодными культурами (малина, клубника). С генетически измененной соей только в США выпускается около 3000 пищевых продуктов: супов, рыбных консервов, детских каш, соусов и т. д.

Продукты, полученные с использованием генов микроорганизмов и растений, по сравнению с традиционными продуктами, содержат меньше пестицидов, консервантов, остаточного количества тяжелых металлов, они не требуют обработки химическими препаратами от вредителей. Трансгенная соя и кукуруза устойчивее к сорнякам и насекомым, трансгенные томаты невосприимчивы к вирусным заболеваниям, а ботва картофеля несъедобна для колорадского жука. Соя, содержащая ген пшеницы, к примеру, имеет биологическую ценность 1,0 против 0,92 у традиционной, а картофель, полученный с пересаженным геном фасоли, содержит повышенное количество белка (на 6%).

Одним из способов интенсификации производства продуктов питания с повышенным содержанием качественного белка является внедрение урожайных сортов растений, не подверженных влиянию пестицидов, гербицидов, инсектицидов, но обладающих рядом других полезных свойств (морозоустойчивость, засухоустойчивость, отсутствие способности к полеганию, определенные размеры семян и повышенная биологическая ценность).

С помощью генетически измененных бактерий получают ферменты, которые применяются при производстве глкжозного сиропа из крахмала, при производстве кондитерских, хлебобулочных изделий (амилазы), соков и вин (пектиназы). При этом улучшаются физико-химические и органолептические показатели качества пищевых продуктов.

Потребление генетически модифицированных продуктов находится под контролем специальных органов, так как введение в организм растений генов, ответственных за синтез белков, например, альбуминов молока, яиц и т.д., заключает в себе опасность употребления в пищу продуктов питания, непереносимых определенной группой людей (пищевая аллергия). Это может быть связано с появлением антиалиментарных и токсичных веществ, определяемых свойствами переносимых генов. При условии пересадки генов из микроорганизмов может синтезироваться белок с низкой усвояемостью.

Подходы к оценке безопасности и качества генетически модифицированных объектов в различных странах разные и по содержанию и объему, но во всех них разрабатываются специальные методы и критерии. Так, в России принят закон "О государственном регулировании в области генной инженерной деятельности" и создана специальная Комиссия во главе с главным санитарным врачом РФ, задача которой состоит в разработке подзаконных актов и методик для контроля общей безопасности трансгенных продуктов. С учетом выполненных комплексных мер, в РФ разрешена для использования в питании населения соя линии 40-3-2 ("Мон-санто Ко", США) и белковый концентрат из нее. Длительное включение белкового концентрата из генетически модифицированной сои в раци-

он крыс не сопровождалось изменениями состояния мембран клеток печени и активности ферментных систем, участвующих в защитно-адап-ционных процессах.

Таким образом признано, что ликвидация в питании человека дефицита белка всеми эффективными методами, включая генетическую инженерию, является одной из насущных проблем нашего столетия.

19 :: 20 :: 21 :: 22 :: 23 :: 24 :: 25 :: 26 :: 27 :: Содержание

27 :: 28 :: Содержание

2.2. БЕЛКОВО-КАЛОРИЙНАЯ
НЕДОСТАТОЧНОСТЬ И ЕЕ ПОСЛЕДСТВИЯ.
ПИЩЕВЫЕ АЛЛЕРГИИ

Белковая недостаточность является важнейшей проблемой питания. Бедно живущие семьи на фоне недостаточно калорийной пищи потребляют мало белка, в результате чего возникает синдром дистрофии, который называется квашиоркором. Богатая белком пища дорого стоит, поэтому не все слои населения могут ею постоянно питаться. Кваши-оркор у человека развивается при частичном (или полном) голодании и при потреблении неполноценных белков. Заболевание сопровождается нарушением функции кишечника, так как с надлежащей скоростью не синтезируются ферменты поджелудочной железы и не обновляются клетки его слизистой оболочки. Возникает порочный круг ква-шиоркора, характеризующийся прекращением процесса усвоения белка пищи. В организме развивается отрицательный азотистый баланс, нарушается водно-солевой обмен, появляется атония мышц и остановка роста. Пищевая дистрофия особенно опасна для младенцев. Ква-шиоркор может сопровождаться их гибелью от диареи, острых инфекций, заболеваний печени и отставанием в физическом и умственном развитии. Резкое снижение синтеза белка в печени на фоне недостаточного поступления его в организм уменьшает количество сывороточного альбумина, липопротеидов низкой плотности (ЛНП) и гемоглобина в крови (рис. 2.3).

Наряду с общими нарушениями обмена аминокислот в организме существуют специфические изменения некоторых из них. Так,

Рис. 2.3. Порочный круг при квашиоркоре

нарушения обмена гистидина выражаются в снижении активности фермента гистидинаммиакилазы и повышении активности гистидиндекарбокси-лазы. Это вызывает, в свою очередь, накопление избытка гистидина в тканях. При недостатке триптофана снижается синтез никотиновой кислоты и накапливается ксантуреновая кислота, которая угнетает р-клетки островков Лангерганса поджелудочной железы, провоцируя тем самым возникновение диабета.

Тяжелые последствия недостаточного поступления белка в организм человека невозможно лечить терапевтическими методами, поэтому предоставление всем нуждающимся материальной помощи для употребления в пищу белковых добавок может решить проблему охраны и сохранения здоровья людей как в детском, так и в зрелом возрасте. Использование в рационе полноценного животного белка или сбалансированных растительных белковых смесей необходимо для исключения необратимых отклонений в здоровье человека.

Отрицательную роль для человека играют пищевые аллергии, связанные с непереносимостью организмом отдельных видов белковой пищи (молоко, яйца, орехи, белки некоторых злаков). Термин "аллергия" происходит от двух греческих слов: "аллос" - другой и "эргон" - действие. При нормальном пищеварении белки расщепляются в желудочно-кишечном тракте до аминокислот, которые не являются антигенами (аллергенами) и не вызывают ответной иммунной (защитной) реакции. Если в кровяное русло без предварительного расщепления через эпителий кишечника проникает незначительное количество белков пищи, то в организме поддерживается как бы тренинг иммунной системы для защиты от действия чужеродных компонентов. При значительном поступлении в кровяное русло аллергенов возникает острая реакция, проявляющаяся в зуде, кожных высыпаниях или желудочно-кишечных расстройствах. Природа таких реакций до конца не выяснена. Предотвратить пищевую аллергию у младенцев возможно грудным вскармливанием или нагреванием некоторых белков до 120°С, однако наиболее эффективным способом борьбы является исключение аллергена из диеты.

27 :: 28 :: Содержание

28 :: 29 :: 30 :: 31 :: 32 :: 33 :: 34 :: 35 :: 36 :: 37 :: 38 :: 39 :: Содержание

2.3. АМИНОКИСЛОТЫ И ИХ НЕКОТОРЫЕ
ФУНКЦИИ В ОРГАНИЗМЕ

Общее число встречающихся в природе аминокислот достигает около 300. Среди них различают: а) аминокислоты, входящие в состав белков; б) аминокислоты, образующиеся из других аминокислот, но только после включения последних в процесс синтеза белка (их обнаруживают

в гидролизатах белков); в) свободные аминокислоты. С точки зрения питания выделяют эссенциальные (незаменимые) аминокислоты. Эти аминокислоты не могут синтезироваться в организме человека и должны поступать с пищей.

Аминокислоты - полифункциональные соединения, содержащие по меньшей мере две разные химические группировки, способные реагировать друг с другом с образованием ковалентной пептидной (амидной) связи:

В аминокислотах амино- (-NH₂) и карбоксильная (-СООН) группы присоединены к одному и тому же атому углерода, который называют а-углеродом. Природа боковых цепей 20 протеиногенных аминокислот приведена на рис. 2.4.

Для объяснения и понимания свойств аминокислот следует помнить следующее.

1. Аминокислоты, существуя в твердом или растворенном

Поиск по сайту: