Токсичные минеральные вещества

Раздел 1. Химия питания* Цель - ознакомиться с составом пищевых продуктов, особенностями переваривания пищи в процессе жизнедеятельности организ­ма человека. Учебное задание: изучить представленную информацию. Методические указания Материалы раздела изучаются самостоятельно. Получаемые зна­ния носят предварительный характер и проверяются при подведении итогов изучения дисциплины. Питание - процесс и фактор внешней среды, обеспечивающие единство и взаимосвязь человека с природой. Прекращение этой связи означает летальный исход для человека. В организме человека и животных постоянно протекают два вза­имно противоположных процесса: ассимиляция и диссимиляция - сози­дание и распад. В процессе созидания (пластические процессы) происхо­дит формирование новых и восстановление изношенных тканей, воспро­изводство потомства, создание резерва жизнедеятельности. Диссимиля­ция характеризуется распадом пищевых веществ до конечных продуктов в процессе осуществления жизненных функций. Часть пищевых веществ при этом «сжигается» (окисляется), в результате чего высвобождается энергия. Эту энергию организм использует для поддержания постоянной температуры, обеспечения нормальной деятельности внутренних орга­нов (сердца, дыхательного аппарата, органов кровообращения, нервной системы и т.д.) и особенно для выполнения физической работы. * См.: Васиаинец ИМ., Ишевский А.Л. Состав и свойства пищевых продуктов: Текст лекций. СПб., 2000. Для поддержания жизни необходимо, чтобы все траты организма возмещались. Источником такого возмещения являются вещества, по­ступающие с пищей. Пища - не просто механическая смесь готовых хи­мических элементов, необходимых для организма. Она состоит из слож­ных соединений, которые вначале необходимо «разобрать» на простые «строительные блоки». Из них затем собираются специфические макро­молекулы. Химическая разборка сложных соединений осуществляется с помощью гидролитических реакций, катализируемых ферментами. Пища - это сложный комплекс неорганических и органических веществ, извлекаемых организмом из окружающей среды и используе­мых им для построения и возобновления тканей, получения энергии и поддержания жизнедеятельности. Главными пищевыми веществами являются белки, жиры, углево­ды, витамины, минеральные вещества и вода. Несмотря на очень слож­ный химический состав живых организмов, число незаменимых пище­вых веществ, которые не могут синтезироваться в организме человека, относительно невелико. Это, прежде всего, незаменимые аминокислоты, необходимые организму для биосинтеза белков, нуклеиновых кислот и других азоторганических соединений, около пятнадцати витаминов, которые входят в состав ферментов, около пятнадцати неорганических ионов, формирующих скелет, зубы, металл о ферментные системы, гор­моны и т.д. Что касается углеводов и липидов, то они используются в основном как топливо для извлечения энергии, а также в качестве ис­ходных и промежуточных соединений в синтезе других биомолекул. Эссснциальными пищевыми веществами (нутриентами) называ­ют только такие соединения, которые после переваривания и всасыва­ния могут использоваться организмом как источник энергии, пластиче­ских материалов для роста и регенерации тканей или выступать в роли регуляторов биохимических реакций. Естественно, пищевым продуктом можно назвать только то, что содержит хотя бы один нутриент. Некоторые особенно ценные пищевые продукты (например, молоко) содержат различные нутриенты и могут выполнять множество функций; другие продукты (такие, как глюкоза) состоят из одного нутриента и могут выполнять только одну функцию, В нормальный рацион питания здорового человека обычно вхо­дят шесть типов нутриентов: жиры, углеводы, белки, вода, минеральные вещества и витамины. Отсутствие в рационе каких-либо нутриентов или недостаток некоторых из них приводит к болезненному состоянию ор­ганизма. В случае непоступления в организм главных нутриентов воз­никает состояние голода, которое затем может привести к серьезным заболеваниям. 1. Белковые вещества Белки принадлежат к группе молекул, играющих чрезвычайно важную роль в живой природе. В течение жизни человека белок в орга­низме обновляется примерно 200 раз. Белок мышечных тканей обновля­ется на 50% за 8 суток, внутренних органов - за 10 суток. Белки состоят из углерода (50-55%), водорода (6,5-7,3%), азота (15-18%), кислорода (21-24%). Структурными элементами белковой молекулы являются в основном аминокислоты. Среди аминокислот белковых веществ найдены: моноаминокар-боновыс кислоты, дикарбоновые моноаминокислоты, монокарбоновые диамшюкислоты, осксиаминокислоты, аминокислоты, содержащие се­ру, ароматические и гетероциклические аминокислоты. Аминокислоты - бесцветные кристаллические вещества; они рас­творимы в воде, но не растворимы в органических растворителях; име­ют высокую температуру плавления; легко кристаллизуются. Амино­кислоты содержат одновременно основную (аминнуш) NH3 В кислую (карбоксильную) СООН группы. Аминокислоты могут быть нейтральными, кислыми и основны­ми, о чем можно судить по их изоэлектрической точке: она меняется от 2,77 для аспарагиновой кислоты до 10,76 - для аргинина. Аминокисло­ты являются амфолитами: они способны взаимодействовать в растворах как с кислотами, так и со щелочами. В состав отдельных белков могут входить, помимо аминокислот, и другиесоединения. В настоящее время известны 22 аминокислоты. В подавляющем большинстве случаев это сс-аминокислоты. Животные и человек могут синтезировать только часть необходимых аминокислот, остальная часть необходимых аминокислот должна поступать в орга­низм с нищей. Такие аминокислоты называют незаменимыми амино­кислотами. К ним относятся: триптофан, лизин, метионин, лейцин, изо-лейцин, валин, треонин, фенилаланин. Кроме указанных аминокислот, некоторые авторы относят к незаменимым аминокислотам аргинин и гистидин. Следовательно, не все продукты, содержащие белки, равноценны. В зависимости от содержания в них незаменимых аминокислот одни имеют большую питательную ценность, а другие - меньшую. В питании детей дошкольного возраста незаменимые аминокис­лоты должны составлять 40% суммы аминокислот, школьного возраста -30%, а взрослых людей - 16%. Питательная ценность белков также зависит от степени усвояе­мости их организмом. Чаще всего растительные белки усваиваются ор- ганизмом человека хуже, чем животные. Так, белки яиц и молока усваи­ваются на 96%, белки рыбы и мяса - на 95, белки хлеба из муки I и II сортов - на 85, белки овощей - на 80, белки картофеля, хлеба из обойной муки, бобовых — на 70%. Человек получаст белки с яйцами, рыбой, мясом, молоком, мо­лочными продуктами, а также с продуктами растительного происхож­дения, в первую очередь с продуктами переработки злаковых. Большинство растительных белков имеет недостаточное содер­жание одной или двух незаменимых аминокислот. Так, в белке пшени­цы содержание лизина составляет лишь 50% от оптимального соотно­шения аминокислот («идеального белка»). Белки составляют важнейшую часть всех клеток живых организ­мов. Жизнь живых организмов без белков невозможна. В живых ор­ганизмах белки преобладают по своей массе над другими соединения­ми. Организм человека, например, на 60% (на сухую массу) состоит из белков. Поступая в организм, белки подвергаются гидролизу с помощью ферментов и гормонов до аминокислот. Аминокислоты всасываются че­рез стенки кишечника в кровь. Часть аминокислот разносится к тканям и органам, где они расходуются на построение и обновление клеток, а также на построение и обновление биологически активных веществ -ферментов и гормонов. Часть аминокислот посредством тока крови по­ступает в печень, где происходят их дальнейшие превращения. Наконец, часть аминокислот является источником энергии для организма, глав­ным образом при нехватке углеводов и жиров. Таким образом, белки являются главным материалом для построения тканей организма. На состоянии организма человека сказываются как недостаток, так и избыток белков в пищевом рационе. Организм человека переносит избыток белков труднее, чем других пищевых веществ (например, жиров или углеводов). Особенно страдают от избытка белков печень и почки. Избыток белков в питании в течение длительного времени вызывает пе­ревозбуждение нервной системы, нарушение обмена витаминов, ожире­ние, заболевания суставов. Вес это связано с повышенным поступлением с пищей нуклеиновых кислот, накоплением мочевой кислоты - продукта обмена пуринов, превращением избытка белков в жиры и т.д. Основными источниками белков в пище являются мясные, рыб­ные и зернобобовые продукты. Содержание белков в сырах составляет 25%; горохе и фасоли - 22-23; разных видах мяса, рыбы и птицы -16-20; яйцах-13; жирном твороге- 14; крупах- 12-13; ржаном хлебе-5-6; пшеничном - 8; молоке - 2,9; овощах и плодах - не более 2%. Потребность человеческого организма в белках составляет 1,1-1,5 г в сутки на 1 кг массы тела. Следовательно, потребность взрослого человека в белках в сутки составляет примерно 100 г (минимум - 70 г). Суточная потребность человека в белке зависит от качества белка, т.е. от его полноценности. Так, в случае «идеального» белка норма потреб­ности в нем составляет 56-63 г. В пищевом рационе за счет белка долж­но быть обеспечено 12-14% калорийности. 1.1. Классификация белков Классифицировать белки исходя из химического строения чрез­вычайно сложно, так как число белков, полученных из различных объек­тов (растений, микроорганизмов, органов и тканей животных), очень ве­лико. В настоящее время белки подразделяют на две большие группы -простые и сложные. К простым (протеины) относят белки, состоящие только из ами­нокислот. Условная классификация простых белков основана на их фи­зико-химических свойствах, главным образом на растворимости в раз­личных растворителях (воде, растворах солей, щелочи, спирте). К ним относятся проламины, гистоны, альбумины, глобулины и др. Сложные бедки (протеиды) содержат, кроме аминокислот, небел­ковые (простетическис) группы. К сложным белкам относятся: липопро-теиды, глюкопротенды, хромопротеиды, фосфопротсиды, нуклепротеи-ды и ферменты. 1.2. Пищевая ценность белков Примерно 17% общей массы тела человека, или 45% массы сухих веществ, составляют белки. Непрерывное поступление белков с пищей является необходимым условием роста, развития и функционирования живых организмов. Белки являются обязательным составным элементом всех без исключения клеток организма; ни одна из функций организма невозможна без участия белков. В процессе жизнедеятельности белки постоянно обновляются. Белки в организме расщепляются до аминокислот и используются для постоянно продолжающегося в организме биосинтеза белков взамен также постоянно протекающего их распада. В этом и заключается пла­стическая функция белков, она непрерывна и незаменима. Белки, кроме того, используются организмом как источник энер­гии, т.е. выполняют энергетическую функцию. Эта функция белков не исключительна, она вполне может быть компенсирована жирами и угле- водами; в обычных условиях питания и функционирования организма белки лишь в относительно небольшой мерс используются в качестве энергетического материала. Пластическая функция белков. В организме постоянно с большой скоростью и точностью синтезируется огромное количество белков. Так, даже в маленькой микробной клетке синтезируются тысячи раз­личных белков. При этом замена только одной аминокислоты в молеку­ле синтезируемого белка в ряде случаев приводит к тяжелым последст­виям для организма. Необычайно велика и скорость биосинтеза белков: в течение 1 с, например, в организме человека отмирает около 3 млн «начиненных» гемоглобином эритроцитов и, следовательно, столько же эритроцитов за это время образуется вновь. Полипептидная цепь из 150 аминокислот­ных остатков синтезируется у животных всего за 3 мин, а у микроорга­низмов и того быстрее - за 20-30 с. Способность клеток к биосинтезу определенного набора белков передается от клетки к клетке, из поколения в поколение. В организме существует определенный, передающийся по наследству, «запоминаю­щий» механизм, на основании которого далее реализуется столь точное воспроизведение весьма разнообразных белковых молекул с большой скоростью. Решающая роль в обеспечении всех этих процессов принадлежит нуклеопротеидам - основной составной части хромосом клеток. Нуклео-протеиды являются сложными белками; белковая часть представлена, как правило, гистонами или протаминами, а небелковая - нуклеиновыми кислотами. Энергетическая функция белков заключаются в том, что часть аминокислот, образующихся в организме, окисляется и, таким образом, потребляется организмом как энергетический материал. Поступающие с нищей белки попадают в желудочно-кишечный тракт, где расщепляются соответствующими протеолитическими фер­ментами до аминокислот. Всосавшиеся из кишечника аминокислоты используются клетками, прежде всего, для биосинтеза белков. Некото­рая их часть расходуется для биосинтеза биологически активных соеди­нений (например, адреналина и некоторых других гормонов - произ­водных аминокислот). Остальная часть аминокислот окисляется и по-требляется организмом как энергетический материал. Как уже отмечалось, в организме постоянно протекает процесс обновления тканевых белков, и определенная часть аминокислот, кроме поступающих из кишечника в результате распада пищевых белков, обра­зуется при распаде тканевых белков. Распад тканевых белков катализи- 8 руется тканевыми протеазами - катспсинами, которые подобны пепсину, трипсину, карбо- и аминопептидазе. В живом организме этот процесс строго регулируется. Из фонда, образованного аминокислотами пищевых и тканевых белков, большая их часть подвергается окислительному распаду (около 25%). Эта величина может варьировать в зависимости от обеспеченно­сти организма другими источниками энергетического материала {угле­водами и жирами), а также от интенсивности расходования аминокис­лот для биосинтеза белка. Для каждой аминокислоты имеется свой, иногда очень сложный, путь распада. Большинство аминокислот, утратив аминогруппу, превращаются в пировиноградную кислоту, которая после ее декарбоксилирования да­ет активную форму уксусной кислоты (ацстил-КоА). Все образующиеся из аминокислот безазотистыс соединения в цикле трикарбоновых ки­слот распадаются до конечных продуктов. Еще одним продуктом процесса дезаминирования является амми­ак. Это токсичный продукт, в организме человека и многих животных он постоянно обезвреживается. Данный процесс протекает в клетках пече­ни, где имеется специальная ферментная система, обеспечивающая обра­зование из аммиака и диоксида углерода нетоксичного продукта - моче­вины (H2N-CO-NH2). Дезаминированию подвергаются также амиды аминокислот и азо­тистые основания. Особый интерес представляют пуриновые основания (аденин и гуанин), являющиеся источником образования еще одного ко­нечного азотсодержащего продута распада белков - мочевой кислоты. Мочевая кислота образуется при распаде простетических групп сложных белков - нуклеопротеидов. Биологическая ценность белков. Согласно современным нормам взрослый здоровый человек должен потреблять ежедневно до 120 г бел­ка. Причем нижний уровень представляет собой минимальное количест­во потребляемого белка для работников преимущественно умственного труда, а верхний предел - для людей, чья деятельность связана с выпол­нением тяжелого физического труда, или для людей, находящихся в осо­бом физиологическом состоянии (например, в период беременности). При оценке роли потребляемых белков в обеспечении нормаль­ной жизнедеятельности организма и установлении степени их полезно­сти следует различать пищевую ценность как общий критерий качества пищевого продукта. Биологическая ценность продукта определяется, главным обра­зом, наличием в нем незаменимых факторов питания. При определении биологической ценности белков таковыми являются незаменимые ами­нокислоты. Как уже отмечалось, из 22 природных аминокислот незаме­нимыми для человека оказались 10: треонин, метионин, валин, лейцин, изолейцин, лизин, фенилаланин, триптофан, гиетидин и аргинин. Две последние аминокислоты в небольшой, но недостаточной для организма степени могут синтезироваться в нем, в связи с чем их называют отно­сительно незаменимыми. Отсутствие хотя бы одной из незаменимых аминокислот в пище приведет к остановке синтеза белков, прекраще­нию обмена веществ и в итоге - к летальному исходу. Таким образом, белки, не имеющие хотя бы одной из незамени­мых аминокислот, следует считать неполноценными. В продуктах как животного, так и растительного происхождения содержится большое количество белков, в состав которых входит весь набор природных, в том числе и незаменимых, аминокислот. Иное дело, в каких соотношениях представлены незаменимые аминокислоты в белках каждого пищевого продукта. Этот показатель и определяет биологическую ценность продукта. При недостаточном количестве какой-либо незаменимой амино­кислоты в составе белков продукта приходится потреблять большее ко­личество продукта для удовлетворения потребности в дефицитной ами­нокислоте. Методы определения соответствия аминокислотного состава пи­щевых белков потребностям организма человека основаны на сопостав­лении результатов определения аминокислотного состава исследуемого белка с идеальными белками, которые должны полностью соответство­вать аминокислотному составу синтезируемого в организме суммарного гипотетического (идеального) белка. В качестве такого идеального белка специальный комитет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) предлагает принять белки куриного яйца или белки женского молока.

Ферменты

Ферменты - особая группа белков, которые играют в живой при­роде очень важную роль, поэтому рассмотрим их отдельно.

Ферменты представляют собой специфические катализаторы об­мена веществ. Как и неорганические катализаторы, они изменяют (обычно увеличивают) скорость только таких химических реакций, са­мопроизвольное протекание которых термодинамически возможно, т.е. реакций с уменьшением свободной энергии. Оказывая влияние на ско­рость, ферменты не «расходуются» - не входят в состав конечных про­дуктов реакции.

 

10

11

Ферменты являются биологическими катализаторами, ускоряю­щими течение химических реакций в организме и, следовательно, иг­рающими важную роль в обмене веществ.

Ферменты обладают обратимостью действия, т.е. в зависимости от условий ускоряют скорость как прямой, так и обратной реакции. Они состоят из двух компонентов: белка (ферона или апофермента), обу­словливающего специфичность фермента, и простстической группы не­белкового характера (агона или кофермента), обусловливающей актив­ность фермента. Один и тот же кофермент может активировать различ­ные белки, катализируя несходные между собой реакции.

Однако имеется и ряд ферментов, которые состоят лишь из одного компонента - белка (липаза, уреаза, пепсин, трипсин, рибонуклеаза и др.). В однокомпонентных ферментах роль активной группы выполняют оп­ределенные химические группировки, входящие в состав самого белка.

Многие двух- и однокомпонентпые ферменты содержат в своем составе металлы, входящие в их простетическис группы. Например, же­лезо входит в состав цитохромов, участвующих в процессе дыхания, а также в состав ряда окислительных ферментов, катализирующих отня­тие водорода от различных соединений. В состав окислительных фер­ментов полифенозюксидазы и аскорбатоксидазы входит медь. Некоторые ферменты содержат также молибден и цинк. Активные группы многих ферментов включают в себя витамины.

Каталитическая активность фермента характеризуется числом молей превращенного субстрата, приходящегося на 1 моль фермента, за 1 мин. Каталитическое действие ферментов основано на снижении ими энергии активации реагирующих молекул. Действие ферментов прояв­ляется путем соединения их с субстратом. Однако получающиеся со­единения ферментов с субстратами крайне неустойчивы.

На скорость ферментативных реакций могут влиять различные факторы: угнетающее действие продуктов реакции, концентрация фер­мента и субстрата, температура, рН среды и т.д.

Ферменты весьма лабильны; их лабильность обусловлена белко­вой природой. Они легко денатурируются и изменяются под влиянием химических и физических воздействий. Важнейшими факторами, влияющими на действие фермента, являются температура и влажность. Активность фермента возрастает с повышением температуры до опреде­ленного уровня, достигает экстремального уровня, затем снижается из-за начинающейся денатурации образующего фермент белка. Оптимальная температура зависит, кроме того, от продолжительности ее действия -с увеличением продолжительности оптимальная температура сдвигается

в сторону более низких величин. При температуре около 100"С боль­шинство ферментов инактивируются.

Скорость ферментативных реакций обусловливается также увели­чением влажности, поскольку ферменты, как и другие белки, более ус­тойчивы в сухом состоянии. Активность ферментов в значительной сте­пени зависит от величины рН среды. Для каждого фермента характерны узкие пределы значений рН, в которых его каталитическая активность наиболее высока.

На активность ферментов влияют также специфические активато­ры и ингибиторы. К числу активаторов некоторых ферментов относят соединения, содержащие сулъфгидрильную группу -SH. Ишибирование (угнетение) ферментов происходит под влиянием веществ, осаждающих белки. К ним относятся соли тяжелых металлов, трихлоруксусиая кисло­та, танин и др.

Ферменты, участвующие в обмене веществ живой клетки, разде­ляют на конститутивные и адаптивные.

Конститутивные ферменты всегда находятся в клетке и постоян­но выполняют одну и ту же функцию.

Адаптивные ферменты образуются только при наличии потреб­ности в них, при изменении условий обмена веществ (изменении соста­ва питательных веществ в субстрате и т.д.).

Кроме того, различают эндо- и экзофермепты. Эндофермснты синтезируются внутри клетки и катализируют реакции, происходящие внутри клетки. Экзоферменты синтезируются внутри клетки, а затем вы­ходят за се пределы, где катализируют реакции расщепления питатель­ных веществ, находящихся в субстрате, до форм, которые могут пройти через цитоплазматическую мембрану и ассимилироваться клеткой.

Гормоны

Термин гормон (от греч. hormao - возбуждаю, побуждаю) был введен в 1905 г. У. Бейлиссом и Э. Стерлингом при изучении открытого ими в 1902 г. гормона секретина, вырабатываемого в двенадцатиперст­ной кишке и стимулирующего выработку сока поджелудочной железы и отделение желчи.

По мнению Я. Кольмана и К.-Г. Рема, гормоны - сигнальные ве­щества, образующиеся в клетках эндокринных желез. После синтеза гормоны поступают в кровь и переносятся к органам-мишеням, где вы­полняют определенные биохимические и физиологические регулятор-ные функции.

 

12

13

К настоящему времени открыто более сотни различных веществ, наделенных гормональной активностью, синтезируемых в железах внутренней секреции и регулирующих процессы обмена веществ.

Особенности биологического действия гормонов можно выразить следующими положениями:

а) гормоны оказывают биологическое действие в ничтожно ма­
лых концентрациях;

б) гормональный эффект реализуется через белковые рецепторы
и внутриклеточные вторичные посредники (мессенджеры);

в) не являясь ни ферментами, ни коферментами, гормоны в то же
время оказывают действие путем увеличения скорости синтеза фермен­
тов de novo или путем изменения скорости ферментативного катализа;

г) действие гормонов в организме определяется в известной сте­
пени контролирующим влиянием центральной нервной системы (ЦНС);

д) железы внутренней секреции и продуцируемые ими гормоны
составляют единую систему, тесно увязанную при помощи механизмов
прямой и обратной связи.

Под влиянием разнообразных внешних и внутренних раздражи­телей возникают импульсы в специализированных весьма чувствитель­ных рецепторах. Импульсы затем поступают в ЦНС; гормоны оказыва­ют действие на органы и ткани, вызывая соответствующие химические и физиологические ответные реакции организма.

Гормоны служат химическими носителями информации. Достиг­нув органа-мишени, они оказывают на него специфическое воздействие. Специфичность действия гормонов обеспечивается присутствием в клетках молекул-рецепторов. Рецепторами соответствующего гормона обладают только клетки органа-мишени, способные благодаря этому «считывать» химически закодированную информацию.

Гормоны влияют на тс функции организма, для запуска или регу­ляции которых требуются минуты или часы. Таким образом, передача гормональной информации осуществляется в десятки раз медленнее, чем нервная передача, позволяющая организму немедленно реагировать на факторы окружающей среды или внутренние функциональные изме­нения.

3.1. Образование гормонов

Гормоны вырабатываются секреторными клетками. Такие клетки либо образуют компактные органы (железы), либо разбросаны по одной или в виде скоплений внутри органов, предназначенных для синтеза гормонов. Образовавшиеся гормоны хранятся в гранулах - внутрикле­точных органеллах, отделенных от цитоплазмы мембраной. В гранулах

14

содержится большое число молекул гормона, погруженных в белковую матрицу. В ответ на специфический стимул гормон высвобождается, мембрана гранулы сливается с плазматической мембраной, и в месте слияния образуется отверстие, через которое молекулы гормона выбра­сываются в межклеточное пространство. Этот процесс называется экзо-цитозом. Гранулы и процесс экзоцитоза хорошо изучены морфологиче­ски. Процесс экзоцитоза гормонов из секреторных клеток подобен вы­свобождению нейромедиаторов из нервных окончаний.

3.2. Классификация гормонов

Поскольку передаваемая гормоном информация закодирована в его молекулярной структуре, для понимания механизма действия гор­монов необходимо иметь хотя бы общее представление об их химиче­ском строении. Более подробные сведения по этому вопросу можно найти в учебниках по биохимии.

Все гормоны представляют собой либо белки (в том числе произ­водные аминокислот), либо липиды. В зависимости от локализации ре­цепторов в клетках-мишенях их можно разделить на три группы.

Первую группу составляют гормоны липидной природы. Будучи жирорастворимыми, они легко проникают через клеточную мембрану и взаимодействуют с рецепторами, локализованными внутри клетки (как правило, в цитоплазме).

Вторая группа - белковые и пептидные гормоны. Они состоят из аминокислот и по сравнению с гормонами липидной природы имеют более высокую молекулярную массу и являются менее липофильными, из-за чего с трудом проходят через плазматическую мембрану. Рецепто­ры этих гормонов находятся на поверхности клеточной мембраны, так что белковые и пептидные гормоны в клетку не проникают.

Третью химическую группу гормонов составляют низкомолску-лярные тиреоидные гормоны, образованные двумя аминокислотными остатками, связанными между собой эфирной связью. Эти гормоны лег­ко проникают во все клетки тела и взаимодействуют с рецепторами, ло­кализованными в ядре. Одна и та же клетка может иметь рецепторы всех трех типов, т.е. локализованные в ядре, цитоплазме и на поверхности плазматической мембраны. Кроме того, в одной и той же клетке могут присутствовать разные рецепторы одного типа; например, на поверхно­сти клеточной мембраны могут находиться рецепторы разных пептид­ных и/или белковых гормонов.

15

3.3. Механизмы действия гормонов

Главное условие осуществления всех эндокринных функций - это присутствие в клетках-мишенях специфических рецепторов, позволяю­щих считывать информацию, закодированную в гормоне. При взаимо­действии гормона с рецептором, находящимся в цитоплазме, в ядре или на поверхности плазматической мембраны образуется гормон-рецептор-ный комплекс.

Гормоны и пептиды желудочно-кишечного тракта. Желудочно-кишечный тракт относится к органам, наиболее подверженным гормо­нальным влияниям как по разнообразию действующих на него гормо­нов, так и по диапазону эффектов.

К настоящему времени в слизистой желудочно-кишечного тракта и в поджелудочной железе обнаружено 18 видов клеток, вырабатываю­щих важные для функций желудочно-кишечного тракта гормоны или пептиды. К классическим гормонам желудочно-кишечного тракта отно­сятся гастрин, секретин и холецистокинин; высвобождаясь в кровь под действием специфических стимулов, эти вещества воздействуют на оп­ределенные эффекторные органы.

В последние годы доказано также существование целого ряда биологически активных пептидов, которые, не будучи классическими гормонами, действуют на желудочно-кишечный тракт в основном так же, как гормоны. Некоторые из этих пептидов действуют паракринным путем, т.е. диффундируют из клеток, в которых они образуются, к со­седним эффекторным клеткам, что не сопровождается повышением их концентрации в сыворотке. Другие пептиды действуют нейрокринным путем, т.е. высвобождаясь из нервных окончаний в местах их действия. Ранее считалось, что некоторые нейропептиды (энкефалины, эндорфи-ны) присутствуют только в мозгу, но теперь их рецепторы обнаружены и в кишечнике.

Высвобождение гормонов или пептидов может происходить при участии блуждающего нерва. Кроме того, эндокринные клетки желудоч­но-кишечного тракта обладают рецепторами, которые взаимодействуют со специфическими веществами, находящимися в просвете кишечника. Под действием этих веществ из базальных частей клеток высвобождают­ся гранулы с гормонами, поступающими затем в капилляры, Регуляция образования гормонов в желудочно-кишечном тракте отличается от та­ковой в других эндокринных системах тем, что секреция гормонов зави­сит не столько от концентрации гормонов или пептидов в крови, сколько от прямого взаимодействия компонентов пищи с эндокринными клетка­ми пищеварительного тракта.

4. Углеводы

Углеводы - обширная группа природных органических соедине­ний, содержащихся в животных тканях в значительно меньшем количе­стве, чем белки и жиры. Очень широко распространены они в расти­тельном мире. Углеводы входят в состав опорных тканей растений (клетчатка) или накапливаются в растениях в качестве запасного пита­тельного материала (крахмал). В зернах злаков, например, содержание крахмала достигает 70%. Многие растительные ткани почти на 60% со­стоят из клетчатки.

Углеводы состоят в основном из углерода и воды - отсюда и про­исходит их название.

Углеводами называют также полиоксиальдегиды, полиоксикето-ны и производные этих соединений. Эти углеводы, как следует из на­званий, содержат спиртовые и альдегидные или кетонные группы, спо­собные вступать во взаимодействие со многими другими соединениями. При этом образуется ряд производных, также относящихся к углеводам.

Различают простые (моно-, олиго- и полисахариды), а также сложные углеводы.

4.1. Моносахариды

Моносахариды - твердые нейтральные соединения, легко рас­творимые в воде. Они хуже растворяются в метиловом и этиловом спиртах и совершенно не растворяются в петролейном и диэтиловом эфирах. Одни моносахариды имеют сладкий вкус, другие - безвкусны. Некоторые из них обладают горьким вкусом. При нагревании выше температуры плавления моносахариды буреют (карамелизуются). Не­которые моносахариды (например, глюкоза) частично распадаются уже при температуре 115°С с образованием о ксиметил фурфурол а и продук­тов ангидридизации.

В присутствии аминокислот распад моносахаридов ускоряется как при нагревании их в растворах, так и в твердофазном состоянии.

Моносахариды являются сильными восстановителями. Они оса­ждают серебро из аммиачного раствора азотнокислого серебра и закись меди из фелинговой жидкости. Последней реакцией пользуются для ко­личественного определения Сахаров в различных объектах.

Моносахариды весьма чувствительны к действию щелочей. Напри­мер, при действии разбавленных щелочей на глюкозу она даже при ком­натной температуре частично превращается в стсрсоизомсриую алдозу (менозу) и кетозу (фруктозу).

 

16

17

При взаимодействии моносахаридов с окислами металлов полу­чаются производные моносахаридов типа алкоголятов, называемые сахаратами.

С ангидридами органических кислот или с кислотами в присутст­вии дегидратирующих средств монозы образуют сложные эфиры. При этом получаются неполные и полные эфиры моноз, в которых атомы водорода всех гидроксильных групп замещены на кислотные остатки.

4.2. Сахароподобные полисахариды (олигосахариды)

D-галактоза кристаллизуется с одной молекулой воды. Безводная галактоза плавится при 164°С. При мутаротации конечное удельное вращение растворов галактозы [ctjD = +81°. Галактоза способна сбражи­ваться, но несколько труднее, чем моноза.

Сахароподобные полисахариды построены из моносахаридов и близки к ним по растворимости, вкусу и некоторым другим свойст­вам. Соединение молекул моносахаридов в этом случае происходит по принципу образования глюкозидов, т.е. полуацетальная гидроксильная группа одной молекулы моносахарида при отщеплении воды соединяет­ся с гидроксильной группой (полуацстальной или обычной спиртовой) другой молекулы моносахарида.

Важнейшей реакцией полисахаридов является реакция гидролиза, т.е. реакция, обратная их образованию. Гидролиз может быть полным или неполным. В первом случае молекула полисахарида распадается на все структурные элементы с образованием соответствующего количест­ва моноз; во втором случае от молекулы сложного сахарида может от­щепляться лишь часть моноз.

В зависимости от числа молекул простых Сахаров, образующихся при полном гидролизе молекулы полисахарида, различают;

а) дисахариды, или биозы (дают 2 молекулы моносахарида);

б) трисахариды, или триозы (дают 3 молекулы моносахарида);

в) тетрасахариды, или тетраозы (дают 4 молекулы моносахарида);

г) пентасахариды, или пентаозы (дают 5 молекул моносахарида).
Расщепление сложных Сахаров до простых может происходить не

только при нагревании их с разбавленными кислотами.

Полисахариды, по-видимому, способны частично распадаться на моносахариды при нагревании в присутствии аминокислот или белко­вых веществ. Такой распад может происходить одновременно с сахаро-амшнюй реакцией.

18

4.3. Полисахариды, не обладающие свойствами Сахаров

Полисахариды, не обладающие свойствами Сахаров, построены из очень большого количества остатков соединенных между собой мо­носахаридов. Остатки моносахаридов могут присутствовать в них как в а-, так и в 0-форме и образовывать неразветвлепные и разветвленные цепи. По строению эти полисахариды разделяются на гомополисахари-ды, состоящие из остатков одного какого-либо моносахарида (глюкозы, фруктозы и др.), и гетерополисахариды, состоящие из остатков различ­ных моносахаридов и их производных. Остатки моносахаридов в этих соединениях обычно связаны между собой посредством кислорода по-луацетального гидроксила, поэтому несахароподобпые полисахариды можно рассматривать как полиглюкозиды.

Полисахариды этой группы либо совсем не растворимы в воде и в обычных растворителях, либо образуют коллоидные растворы. При действии минеральных кислот они подвергаются гидролизу, расщепля­ясь до моноз.

Среди несахароподобных полисахаридов наибольшее значение имеют крахмал, целлюлоза (клетчатка), гемицеллюлозы, пектиновые вещества и некоторые другие.

Крахмал не является химически индивидуальным веществом. В растениях он откладывается в виде крахмальных зерен. Свойства, размеры, форма и химический состав зерен крахмала различны для от­дельных видов растений. Размеры крахмальных зерен (в поперечнике) колеблются от 0,02 до 0,15 мм. Относительная плотность крахмала со­ставляет примерно 1,5. Рентгенографические исследования показывают, что крахмальные зерна имеют кристаллическую структуру. В холодной воде крахмал практически не растворим, но при нагревании в водной среде происходит набухание зерен и образование вязкого коллоидного раствора, не восстанавливающего жидкость Фелинга. Такой раствор при охлаждении застывает в студнеобразную массу (крахмальный клей­стер). Температура образования крахмального клейстера называется температурой клейстеризации.

Важнейшим свойством крахмала является его способность окра­шиваться в синий цвет при действии раствора йода в йодистом кали. С помощью этой пробы можно обнаружить даже незначительные коли­чества крахмала.

Крахмал на 96-98% состоит из полисахаридов. В крахмале со­держится 0,2-0,7% минеральных веществ, главным образом фосфорной кислоты. Фосфорная кислота в крахмальных зернах некоторых видов растений представляет собой примесь, которая может быть отделена те­плой водой или спиртом; в крахмальных зернах других растений фос-

19

форная кислота связана посредством сложиоэфирной связи с углевод­ной частью. В природном крахмале найдено до 0,6% высших жирных кислот.

Углеводная часть крахмала состоит из двух различных по строе­нию и свойствам полисахаридов: амилозы и амилопсктина.

Целлюлоза (клетчатка) представляет собой длинную цепь из ос­татков глюкозы, имеющих р-1,4-глкжозидные связи, причем глюкозные остатки соединены в целлобиозные димеры. Отдельные линейные цепи молекул соединяются водородными связями и образуют прочные пучки микрокристаллической структуры, называемые мицелиями. При гидро­лизе целлюлозы сильной кислотой образуется глюкоза, в более мягких условиях - дисахарид целлобиоза.

Целлюлоза содержится в стеблях растений, цветочной пленке, входит в состав семенной и плодовой оболочек, присутствует в алейро­новом слое зерен злаков, стенках клеток, но практически отсутствует в стенках крахмальных клеток. Она нерастворима в воде, трудно гидро-лизуется кислотами н ферментами при нагревании.

Молекулярная масса целлюлозы точно не установлена ввиду трудности ее определения. Число глюкозных остатков в целлюлозе ко­леблется от 2 000 до 11 300. Чистая целлюлоза - белое вещество без вкуса и запаха. По внешнему виду целлюлоза - аморфное вещество, од­нако рентгенографические исследования указывают на выраженную упорядоченность ее структуры. При нагревании в концентрированных растворах минеральных кислот целлюлоза подвергается полному гид­ролизу с выходом D-глюкозы.

Целлюлоза обладает очень слабыми восстановительными свойст­вами. Она восстанавливает жидкость Фелинга в сотни раз слабее, чем глюкоза, вследствие наличия лишь одного глюкозного остатка со сво­бодным полуацетальным гидроксилом в огромной молекуле.

Целлюлоза как многоатомный спирт способна к реакции образо­вания алкоголятов и эфиров целлюлозы.

При обработке концентрированными растворами едких щелочей целлюлоза образует прочное соединение - щелочную целлюлозу, или алкалицеллюлозу, содержащую в среднем один атом натрия на два ос­татка глюкозы. Щелочная обработка целлюлозы, называемая мерсери­зацией, широко применяется для придания волокнам целлюлозы луч­шей восприимчивости к красителям.

Целлюлоза образует простые и сложные эфиры. В зависимости от условий этерификации может быть замещено различное количество спиртовых гидроксилов, однако не более трех на каждые шесть углерод­ных атомов.

20

При действии натриевой соли монохлор уксусной кислоты на ще­лочную целлюлозу получается карбоксиметилцеллюлоза. Карбоксиме-тилделлюлозу применяют в качестве полезной добавки в производстве некоторых синтетических моющих средств с целью удержания в рас­творе отмытых от тканей загрязнений.

Пектиновые вещества - высокомолекулярные соединения угле­водной природы. В растениях они присутствуют в виде пектина и не­растворимого протопектина, который переходит в растворимый пектин при нагревании, действии разбавленных кислот или фермента протопек-тиназы.

Пектиновые вещества присутствуют во всех наземных растениях (особенно много их в плодах). Они способствуют поддержанию в тка­нях растений необходимого давления, обеспечивающего вертикальное положение стеблей, их прочность и устойчивость, повышают засухоус­тойчивость растений, устойчивость овощей и плодов при хранении.

Пектиновые вещества используются в пищевой и фармацевтиче­ской отраслях промышленности как студнеобразующие вещества. В пиве способствуют образованию пены.

Пектиновые вещества производят из яблочных выжимок, жома сахарной свеклы и т.п.

4.4. Значение углеводов в питании

Энергетическая ценность 1 г углеводов составляет 4 ккал, что примерно в два раза ниже энергетической ценности липидов и примерно равно энергетической ценности белков. Однако особенности строения и обмена углеводов обусловливают преимущественное их использование в качестве энергетического материала. То, что углеводы выполняют пре­имущественно энергетическую функцию, связано и с особенностями функционирования ряда органов и тканей.

Некоторые ткани (например, мышечная) способны функциониро­вать и при недостаточном обеспечении их кислородом. При отсутствии кислорода в мышечной ткани (анаэробные условия) или, точнее, в усло­виях недостаточного количества кислорода в ней в первую очередь сго­рают углеводы, так как они способны к быстрому распаду в анаэробных условиях с освобождением определенного количества энергии, которая дает возможность мышцам функционировать еще некоторое время в этих условиях.

Нервная ткань для обеспечения энергией потребляет в основном углеводы, но окисление их протекает по аэробному пути. Дыхательный коэффициент (отношение объема выделенной углекислоты к объему по­глощенного кислорода) для нервной ткани равен единице. В отличие от

21

мышечной ткани, где одновременно протекают аэробные и анаэробные процессы окисления, нервная ткань не способна переживать длительное анаэробное состояние. Всего несколько минут недостаточного обеспе­чения мозга кислородом приводит к необратимым изменениям нервной ткани. Нервная ткань, как и мышечная, - один из основных потребите­лей углеводов; она поглощает около 20% всего вдыхаемого кислорода, и практически весь он расходуется на окисление углеводов.

Невзирая на то что, кроме углеводов, в качестве энергетического материала организмом используются липиды и белки, полное исключе­ние углеводов из пищи (замена их липидами и белками) приводит к серьезным нарушениям обмена веществ в организме.

При расщеплении углеводов образуется ряд соединений, являю­щихся составными элементами, необходимыми для распада липидов и белков. При их отсутствии распад жиров затрудняется, начинают на­капливаться продукты неполного их окисления. Окисляясь, углеводы создают условия для окисления жиров и белков. Таким образом, нор­мальное полное окисление липидов и белков возможно лишь на фоне некоторого, хотя бы минимального, уровня распада углеводов. Жиры сгорают в пламени углеводов.

Из изложенного следует, что углеводы принимают непосредст­венное участие в формировании ряда важнейших структурных элемен­тов клеток и тканей, так же как белки и липиды. Биосинтез углеводов из других пищевых компонентов в животных тканях весьма ограничен.

Нарушения углеводного обмена связывают, прежде всего, с на­рушением функций ряда желез внутренней секреции. Так, диабет связан с недостаточностью функции поджелудочной железы и, в частности, недостаточным образованием этой железой гормона инсулина.

Инсулин выполняет в организме важную роль регулятора обмена углеводов. При недостатке инсулина увеличивается содержание сахара (глюкозы) в крови, которое может превысить его нормальное содержа­ние (60-100 мг - %) в несколько раз. Когда содержание глюкозы в крови превысит 150-180 мг - % (почечный порог), глюкоза начинает выделять­ся с мочой. Увеличение количества глюкозы в крови создает' угрозу сдвига осмотического давления. Возникает чувство жажды, которое уст­раняется введением в организм повышенного количества жидкости для выравнивания осмотического давления. Соответственно увеличивается выделение мочи, а с ней и количества глюкозы. При диабете возрастает скорость окисления жирных кислот и одновременно замедляется их био­синтез. В крови накапливаются ацетоновые тела, вызывающие сдвиг ве­личины рН крови в кислую сторону. Если не принять эффективных срочных мер, наступает состояние диабетической комы, характеризую-

щейся резким расстройством важнейших функций организма (дыхание, сердечная деятельность), что нередко заканчивается его гибелью.

Комплекс наступающих при диабете расстройств возникает вследствие того, что при отсутствии или недостатке в тканях инсулина нарушается нормальная проницаемость клеточных мембран по отноше­нию к глюкозе.

Кроме того, замедляется биосинтез в клетках фермента гсксокииа-зы, который катализирует реакцию фосфолирования глюкозы. В резуль­тате задерживается окисление глюкозы. Обеспечение организма энерги­ей уменьшается вследствие пониженного сгорания углеводов, которое пополняется за счет усиления процесса сгорания жирных кислот, но этот процесс не беспределен.

Детальный механизм развития некоторых нарушений обмена уг­леводов при диабете пока не раскрыт. Ясно, однако, что полное излече­ние диабета возможно только путем введения в организм инсулина. Важную роль при этом может сыграть и специальное питание больных, в частности ограниченное введение в организм углеводов.

Нарушение обмена углеводов наступает и при расстройствах функций других желез внутренней секреции (щитовидной железы, над­почечников).

Диетическое питание в ряде случаев является эффективным спо­собом лечения подобных заболеваний. При некоторых формах гипо­функции щитовидной железы достаточно, например, назначения в пищу больных небольших количеств йода.

Выраженные нарушения обмена углеводов возникают также при недостаточном поступлении в организм тиамина (витамина В]). Этот ви­тамин является источником образования в организме кофермента кокар-боксилазы, участвующего в ферментативных реакциях окислительного декарбоксилирования пировиноградной кислоты. При недостаточном потреблении витамина В] замедляются превращения пировиноградной кислоты и окисление углеводов в целом. Особенно чувствительна к из­менениям такого рода нервная ткань. Возникает авитаминоз, характери­зующийся рядом нарушений функций нервной системы. Единственный эффективный способ профилактики этой болезни - использование пищи, богатой тиамином.

Существует целая группа заболеваний, вызываемых нарушением структуры образующегося в печени и мышцах гликогена. Возникающие при этом нарушения связаны с недостаточным содержанием в тканях ферментов, катализирующих реакции превращения гликогена.

 

22

23

5. Липиды

Обширную группу природных органических соединений, вклю­чающую жиры и жироподобные вещества, называют дитдами. Липиды играют очень важную роль в обмене веществ: они являются одним из основных компонентов клеток и тканей живых организмов.

Жиры находятся в тканевых клетках организмов и в некоторых их жидкостях (кровь, лимфа).

Группы клеток, содержащих липиды, образуют жировые ткани. В зрелых клетках жировых тканей липиды тонко диспергированы, по­этому формы их скоплений трудно различить даже в лучшие отечест­венные микроскопы.

Жиры очень распространены в природе. В растениях они состав­ляют непременную составную часть семян. Семена некоторых растений, содержащие особенно много жира, принято называть масличными (се­мена хлопчатника, льна, подсолнечника, сои и др.). Масличные семена служат сырьем для промышленного получения жиров.

Получаемые в промышленных условиях нерафинированные жи­вотные жиры и жирные растительные масла представляют собой смесь триглицеридов высших жирных кислот, содержащую некоторое коли­чество сопутствующих жирам веществ.

К числу сопутствующих веществ относятся те вещества живот­ных тканей и масличных семян, которые растворимы в триглицеридах или в гидрофобных растворителях (например, фосфатиды, стеролы, воски, токоферолы, пигменты и продукты гидролиза глицеридов и дру­гих сложных соединений). Такую сложную смесь различных по своему строению соединений часто называют «сырым жиром». В сырых жирах может содержаться 90-98% триглицеридов. В жирах и маслах, подверг­нутых промышленной очистке (рафинации), содержание триглицеридов колеблется от 98,5 до 99,5%.

5.1. Триглицериды

Триглицериды, или собственно жиры, по химическому строению представляют собой сложные эфиры трехатомного спирта - глицерина -и высших жирных кислот.

Триглицериды высших жирных кислот в расплавленном состоя­нии бесцветны, не имеют вкуса и запаха, практически не растворяются в воде, но хорошо растворяются в гидрофобных органических раство­рителях (петролейном эфире, гексане, бензине, диэтиловом эфире, хло­роформе). Природные собственно жиры - сложная смесь различных триглицеридов, которые могут быть простыми и смешанными.

24

5.2. Вещества, сопутствующие жирам

Жиры и масла, полученные в производственных условиях, а так­же жиры в клетках растительных или животных жироносных тканей со­держат некоторое количество сопутствующих им веществ (свободные жирные кислоты, фосфолипиды, стеролы, воски, красящие вещества, углеводороды, жирорастворимые витамины). Содержание указанных веществ в нерафинированных маслах и жирах зависит от особенностей сырья, его свежести и технологии извлечения жира или масла. Одни из числа сопутствующих жирам веществ улучшают их пищевые достоин­ства (жирорастворимые витамины, провитамины, фосфолипиды), дру­гие, наоборот, ухудшают (госсипол, воски). Поэтому знание свойств со­путствующих жирам веществ имеет большое практическое значение.

5.3. Пищевая ценность жиров

Жиры играют очень важную роль в жизнедеятельности организ­мов. Значительная доля энергетических затрат организмов покрывается за счет окисления жиров.

Энергетическая ценность жиров более чем в 2 раза превышает таковую для углеводов и белков.

Жиры могут накапливаться в организме в виде резервного или запасного материала, образуя так называемые жировые депо, что обес­печивает постоянное поступление жиров в ткани и клетки независимо от приема их с пищей. Это имеет место и при относительно длительном недоедании и даже голодании животных и человека. Тем самым даже в экстремальных условиях в течение более или менее продолжительно­го периода удастся поддерживать основные функции организма.

Пищевая ценность липидов не ограничивается их энергетической функцией. Некоторые жиры входят в состав биологических мембран, яв­ляясь важным строительным материалом клеток и клеточных органелл. Ряд жирных кислот являются незаменимыми для организма: они участ­вуют в образовании важных соединений или структур, без которых не­возможно нормальное функционирование организма. Эти кислоты вхо­дят в состав фосфолипидов различных мембран.

Незаменимые жирные кислоты выступают как предшественники образования целой группы биологически активных соединений - про-стагландинов, которые оказывают влияние на сердечно-сосудистую систему и гладкую мускулатуру.

Особенно большое значение в жизнедеятельности человеческого организма имеют глицериды жиров, содержащие линолсвую, линолено-вую и арахидоновую жирные кислоты, называемые витамином F, или

25

эссенциальными кислотами. Они существенно необходимы для жизне­деятельности животных организмов.

Эссенциальныс кислоты играют большую роль в обмене стсри-нов. Считается, что при их отсутствии или недостатке в организме че­ловека холестерин образует с насыщенными жирными кислотами труд­но окисляющиеся при обмене веществ сложные эфиры. Вследствие хи­мической стойкости они накапливаются в крови и откладываются, в ча­стности, на стенках артерий. При достаточном количестве эссенциаль-ных жирных кислот они образуют с холестерином сложные эфиры, ко­торые при обмене веществ окисляются до низкомолекулярных веществ и легко выводятся из организма.

Количество эссенциальных жирных кислот, требуемое для нор­мальной жизнедеятельности человека, с достаточной точностью не ус­тановлено. Полагают, что в дневном рационе взрослого человека долж­но содержаться 12 г эссенциальных кислот (от 1 до 2-2,5% от общей ка­лорийности пищи).

Велика физиологическая роль жиров и из-за наличия в них фи­зиологически важных сопутствующих веществ. К таким веществам от­носятся стерины, часть которых может быть источником образования витамина D и других производных, характеризующихся физиологиче­ской активностью. Каротины (провитамин А) в жирах являются источ­ником образования витамина А. Важны содержащиеся в растительных жирах токоферолы (витамин Е) и антигеморрагический витамин К.

Очень большое значение имеют находящиеся во многих жирах, особенно в растительных маслах, фосфатиды. Попадая в организм чело­века с пищей, они способствуют более раннему и обильному выделе­нию желчи и лучшему всасыванию жира в верхних отделах кишечника, предохраняют печень от жировой инфильтрации, а также способствуют накоплению в организме белков.

Синтез ряда липидов, в состав которых входят незаменимые не синтезируемые в организме жировые компоненты, без внесения их из­вне оказывается невозможным.

Липиды выполняют и некоторые другие функции в организме. Вследствие плохой теплопроводности жиры предохраняют организм от охлаждения. Жировая ткань образует мягкую прослойку, обеспечивая механическую защиту внутренних органов от сотрясений. Жиры явля­ются хорошими растворителями некоторых биологически активных со­единений (например, жирорастворимых витаминов).

Велико значение жиров для кулинарии.

5.4. Биологическая ценность жиров

Биологическая ценность жиров определяется, главным образом, теми компонентами, которые не могут синтезироваться в организме, т.е. незаменимыми жирными кислотами, входящими в состав жиров.

При недостатке поступления в организм незаменимых жирных кислот, и тем более при их полном отсутствии, наступает обширный комплекс расстройств функций организма, называемый синдромом не­достаточности незаменимых жирных кислот.

Главным признаком этого синдрома является замедление, а затем и прекращение роста животных, поражение кожи, сосудов и нарушение липидного обмена. Сравнительная оценка биологической ценности раз­личных жиров и масел по снятию синдрома недостаточности показывает, что наибольшую биологическую активность проявляют масла, затем -липиды рыб и, наконец, липиды наземных животных.

Следует отметить, что существующие в настоящее время методы определения биологической ценности жиров являются интегральными, они не выявляют влияние каждой из кислот на метаболизм липидов.

В отличие от белков в настоящее время не представляется воз­можным определить биологическую ценность жиров на основе их хи­мического состава.

При нарушении обмена жиров в организме возникают болезнен­ные состояния.

При нарушении обмена фосфатидов возникает ожирение печени. Это заболевание характеризуется значительным отложением в печени нейтральных жиров, которые сдавливают печеночную паренхиму и на­рушают нормальное функционирование органа в целом.

Установлено, что избыточный синтез нейтральных жиров связан с недостатком в организме холина, необходимого для нормального син­теза фосфатидов. Обычно холин поступает в организм с пищей в соста­ве сложных жиров. Оказалось, однако, что он также синтезируется в ор­ганизме при наличии в потребляемой пище достаточного количества не­заменимой аминокислоты метионина.

Из пищевых продуктов, например, белки творога (казеин) отли­чаются богатым содержанием метионина. Введение с пищей белков с высоким содержанием в них метионина оказалось достаточно эффектив­ным средством лечения печени и предупреждения тяжелых осложнений.

В основе общего ожирения лежат причины, связанные с избыточ­ным питанием. Вводимые с пищей белки, углеводы и жиры в этом слу­чае намного превышают энергетические и другие потребности организма в питательных веществах. Жиры вначале откладываются в жировых депо, а затем повсеместно. Не всегда это состояние связано только с дефскта-

 

26

27

ми питания, оно может быть обусловлено и другими факторами. Однако чаще всего этот фактор является ведущим.

Широко распространенным заболеванием, вызванным нарушени­ем липидного обмена, является атеросклероз. Атеросклеротические из­менения обнаруживаются в артериях и поражают в первую очередь внут­ренние стенки сосудов, в которых происходит накопление лигшдов и, как результат, разрастание в этом месте фиброзной соединительной ткани. Наблюдается перерождение и утолщение внутренней оболочки кровеносного сосуда. Его просвет постепенно сужается, и кровоснабже­ние соответствующих участков тканей ухудшается. Повреждение арте­рии постепенно нарастает, захватывая ее более глубокий мышечный слой. При этом образуется так называемая атеросклеротическая бляшка. Пораженный атеросклеротическим процессом кровеносный сосуд теряет эластичность и прочность. Разрыв сосуда приводит к выходу из него крови в просвет и дальнейшему ее свертыванию с образованием тромба. Последний частично или полностью закупоривает сосуд, а кровоснабже­ние участка ткани, питающегося этим сосудом, частично или полностью прекращается. Если это жизненно важные органы (сердце, мозг), процесс может закончиться летальным исходом.

Главными компонентами атеросклеротических бляшек сосудов являются холестерин и его эфиры. Частично в них содержатся и р-липопротсиды - постоянные составные компоненты плазмы крови. Установлено, что практически все липиды плазмы крови человека на­ходятся в связанном с белками состоянии: холестерин входит в состав а- и р-липопротеидов, а триглицериды в комплексе с белками образуют так называемые хил омикроны.

Образование в организме холестерина практически не зависит от состава пищи. Синтез холестерина легко осуществляется за счет любого из основных компонентов пищи - белков, жиров и углеводов, в частно­сти из простейшего соединения - ацстил-КоА. Без сомнения, причиной поражения сосудов при атеросклерозе являются расстройства липидно­го обмена. Однако непосредственные причины, ведущие к развитию этого патологического состояния, пока не установлены. Обусловливает­ся оно, по-видимому, многими факторами, которые называют фактора­ми риска: возраст, повышенное содержание липидов в крови, понижен­ная степень усвояемости углеводов, ожирение, недостаточная физиче­ская активность, курение и др.

Как показали исследования, из всех известных факторов риска наибольшее значение имеет фактор повышенного содержания в крови липидов. Частота атсросклсротичсских поражений сосудов сердца воз­растает с повышением уровня холестерина в сыворотке крови. Вместе с тем известно, что содержание липидов и липопротеинов в сыворотке

28

крови зависит от общего количества жиров в пищевом рационе и от их химического состава. Установлено, что многие жиры растительного происхождения понижают уровень холестерина в сыворотке крови лю­дей. Таким же действием обладают жиры некоторых видов рыб. Содер­жание холестерина понижается под влиянием полинснасыщешшх неза­менимых жирных кислот, тогда как мононенасыщенные кислоты не оказывают заметного влияния, а насыщенные, напротив, даже увеличи­вают его содержание. Уровень холестерина в сыворотке крови зависит также от содержания в пищевом рационе нейтральных жиров и самого холестерина.

Хотя в основе заболевания диабетом лежат расстройства углевод­ного обмена, нарушается и обмен жиров, резко понижается их усвоя­емость.

Нарушение жирового обмена сопровождается увеличением со­держания ацетоновых тел в крови человека. Диабет также является од­ним из факторов риска, ведущих к атеросклерозу.

Таким образом, качественная и количественная характеристики доставляемых с пищей жиров являются фактором воздействия и управ­ления обменом липидов. Поскольку питание существенно влияет на продолжительность жизни человека и на его активную деятельность, то эти вопросы необходимо учитывать при разработке и создании продук­тов питания для различных возрастных групп детей, для определенных профессиональных групп людей, для лиц пожилого возраста и т.д. при разработке основ индивидуального питания.

Витамины

Витамины - низкомолекулярные органические соединения раз­личной химической природы, необходимые в незначительных количе­ствах для нормального обмена веществ и жизнедеятельности. Они нуж­ны для процессов усвоения всех пищевых веществ, для роста и восста­новления клеток и тканей. Многие витамины являются предшественни­ками коферментов, в составе которых участвуют в различных фермен­тативных реакциях. Человек и животные или не синтезируют витамины, или синтезируют их в недостаточном количестве. Человек получает ви­тамины с пищей. Источником витаминов обычно служат растения. Не­которые витамины образуются микрофлорой кишечника. Многие вита­мины, используемые как лекарственные препараты, получают химиче­ским или микробиологическим синтезом.

Длительное употребление пищи, лишенной витаминов, приводит к серьезным заболеваниям (авитаминозам). Поэтому витамины относят­ся к незаменимым факторам питания животных организмов.

29

Вначале витамины условно обозначали буквами латинского ал­фавита. В дальнейшем были приняты единые международные названия, отражающие их химическую структуру. Все витамины делятся на водо­растворимые, жирорастворимые и витаминоподобные соединения.

В табл. 1 приведена обобщенная характеристика различных наи­более распространенных витаминов, их функции и примерная суточная потребность в них человека.

Таблица 1

Характеристика и функции наиболее распространенных витаминов; примерная суточная потребность человека в витаминах

 

Витамины	Суточная потребность	Функции
Аскорбиновая кислота (витамин С)	50,0-110,0 мг	Антицинготный фактор. Участвует в окисли­тельно-восстановительных реакциях, повышает сопротивляемость организма к экстремальным воздействиям
Тиамин (аневрин) (витамин Б])	1,2-2,4 мг	Необходим для нормальной деятельности цен­тральной и периферической нервной системы
Рибофлавин (вкпмниВ2)	1,5-3,0 мг	Участвует в окислительно-восстановительных реакциях
Пантотеновая кислота (витамин Вэ)	5,0-10,0 мг	Участвует в реакциях биохимического ацетиро-вания, обмена липидов, углеводов
Ниацнн (витамин РР, В5)	15,0-25,0 мг	Участвует в окислительно-восстановительных реакциях в клетках. Недостаточность вызывает пеллагру
Пиридоксин (витамин Вб)	2,0-2,2 мг	Участвует и синтезе и метаболизме аминокислот, жирных кислот и ненасыщенных липидов
Фол и свая кислота (витамин В9)	200,0 мкг	Кроветворный фактор, переносчик одноуглерод-ных радикалов, участвует в синтезе аминокис­лот, холина, пуриновых и пиримидиновых осно- нан и й
Кобалашш (витамин Вц)	2,0-50,0 мкг	Фактор кроветворения; участвует в превращени­ях аминокислот
Биотин (витамин Н)	50,0-300,0 мкг	Участвует в реакциях карбоксилирования- декарбоксилирования, в обмене аминокислот, липидов, углеводов, нуклеиновых кислот
Холин,холинхлорид	1,0-4,0 г	Участвует в синтезе биологически важных со­единений
Ретинол (витамин А)	0,5-2,5 мг	Участвует в деятельности мембран клеток. Не­обходим для роста и развитии человека, функ­ционирования слизистых оболочек. Участвует в процессе фоторсцепции - восприятии света
Витамины группы D	2,5-10,0 мкг	Регуляция содержания кальция и фосфора в кро­ви, минерализация костей, зубов
Токоферолы (витамины группы Е)	8,0-15,0 мг	Предотвращают окисление липидов. Активный антиокислитель
Витамины группы К	1,5-4,0 мг	Антигеморрагический фактор. Регулируют про­цесс свертывания крови

30

Антивитамины

В природе встречаются вещества, способные оказывать на орга­низм влияние, противоположное действию витаминов. Они инактивизи-руют витамины. Такие вещества называются антивитаминами.

Многие из антивитаминов схожи по строению и реакционной способности с витаминами, но не обладают их биологическими свойст­вами. Занимая (например, в ферменте) место соответствующего вита­мина, аналога по строению, они лишают фермент присущих ему функ­ций и тем самым нарушают обмен веществ. В других случаях сгруктур-норазличные соединения лишают витамин действия, изменяя его моле­кулу или соединяясь с ним. Антивитамин тиамина - окситиамин, буду­чи по строению близким тиамину, отличается от него тем, что вместо аминогруппы имеет оксигруппу. Антивитамины нередко образуются в процессе жизнедеятельности растений. Из льняных семян выделено активное вещество линатин - антивитамин пиридоксина. В зерне куку­рузы найден антагонист ниацина. Вытяжка из проростков гороха и ле­пестков мака сдерживает рост дрожжей, содержит антивитамины био­тина и пантотеновой кислоты.

Нуклеиновые кислоты

В 1868 г. швейцарский ученый Фридрих Мишер выделил из ядер клеток гноя, вытекающего из ран, необычное фосфорсодержащее веще­ство, которое назвал нуклеином. Позднее эти вещества, получившие на­звание нуклеиновых кислот, были обнаружены в самых разных клетках живой ткани. В настоящее время известно, какую огромную роль они играют в процессах передачи наследственности, старения и синтеза белка. Поэтому название приобрело новый смысл и особую значимость.

Нуклеиновая кислота при гидролизе дает смесь пуриновых и пиримидиновых оснований, сахар и фосфорную кислоту. Из пурино­вых оснований в состав нуклеиновой кислоты входят адеин и гуанин, из пиримидиновых - цитозин и тиамин, из Сахаров - дезоксирибоза. В нук­леиновой кислоте, извлеченной из растений, дрожжей и бактерий, вместо тиамина содержится урацил, а вместо дезоксирибозы - рибоза. В клеточных ядрах находится дсзоксирибозосодержащая кислота или еще более распространенная (в основном в клеточной плазме) рибозо-содержащая нуклеиновая кислота.

В соответствии с природой входящего в их состав сахара нуклеи­новые кислоты носят названия рибонуклеиновой (РНК) и дезоксирибо-нуклеиновой кислот (ДНК). Обе нуклеиновые кислоты - РНК и ДНК -

31

встречаются в живых тканях в связанных белками видах. Такие белки, прежде всего те, которые в клеточных ядрах связаны с ДНК, обладают особыми свойствами: имеют ярко выраженный основный характер, что обусловлено большим количеством содержащейся в них специфической аминокислоты аргинина. Эти белки известны под названием гистонов, в то время как комплексы нуклеиновых кислот с белками называют нук-лсопротеидами.

Нуклеиновые кислоты более устойчивы, чем белки: они выдер­живают воздействие разбавленных растворов щелочей и кислот, а также нагревание до 100°С. Извлеченные и очищенные нуклеиновые кислоты представляют собой обычно беловатое волокнообразное вещество (ДНК внешне под микроскопом напоминает асбестовое волокно), вполне ус­тойчивое при длительном хранении. Молекулярная масса нуклеиновых кислот составляет величины порядка сотен тысяч, а макромолекулы их, подобно полисахаридам и белкам, представляют собой цепи, построен­ные из многократно повторяющихся звеньев.

В природе существует немало рибонуклеиновых и дезоксирибо-нуклеиновых кислот. Хроматография ДНК показывает, что «общая» или «суммарная» ДНК, полученная из любой ткани, делится на ряд слегка отличающихся фракций. Тем не менее обычно говорят о «суммарной» ДНК какого-либо органа или ткани (ДНК тимуса, ДНК печени, ДНК почек и т.д.). Условно считают нуклеиновую кислоту, извлеченную из данного источника, однородным индивидуальным веществом.

Белки состоят только из аминокислотных звеньев, полисахари­ды- из моносахаридных; в состав же нуклеиновых кислот входят пури­ны, пиримидины, сахара и фосфорная кислота, поэтому строение повто­ряющегося звена нуклеиновой кислоты не столь просто, как строение звеньев рассмотренных высокомолекулярных соединений. Известно, что пурин или пиримидин связаны с сахаром, а сахар, в свою очередь, с фосфатом.

Минеральные вещества

Минеральные вещества в пищевых системах составляет 2-5% массы сухих веществ. Качественный состав и содержание минеральных веществ в пищевых системах колеблются в широких пределах.

Доказано, что нормальная жизнедеятельность животного и расти­тельного организма возможна лишь при условии полной его обеспечен­ности микроэлементами. При недостатке микроэлементов возникают серьезные нарушения обмена веществ, вплоть до летального исхода.

 

Ряд микроэлементов - железо, медь, молибден, марганец, цинк, магний и кобальт - являются коферментами многих ферментов.

Зерно и продукты его переработки являются одним из важней­ших источников поступления минеральных элементов с пищей в орга­низм человека.

Содержание минеральных веществ определяют, сжигая навеску материала при температуре 650-850°С. Массу золы, выраженную в про­центах к исходной массе материала, называют зольностью материала. Минеральные вещества в состав золы за редким исключением входят в виде окислов.

Исходя из количества минеральных элементов, содержащихся в тканях животных или растений, их принято делить на группы:

макроэлементы. Объединяют элементы, содержание которых ко­леблется от десятков миллиграммов до граммов: С1, Р, К, Mg, Na, S, Ca; микроэлементы. Объединяют элементы, содержание которых колеблется от миллионных долей миллиграмма до нескольких милли­граммов: Мл, Fe, F, Си, Zn, Se, I, Вг, Mo, Co и др.;

ультрамикроэлементы. Объединяют элементы, которые в силу малой растворимости содержатся в организме в ультрамикроколичест-вах: Si, Cd, Hg, Ag, Au, Ra.

Животные и человек очень чувствительны к недостатку, а тем более к отсутствию тех или иных минеральных веществ в пище.

Минеральные вещества играют большую роль в пластических процессах, формировании и построении тканей организма, особенно костей скелета. Они очень важны для поддержания кислотно-щелочного баланса в организме, создания физиологической концентрации водород­ных ионов в тканях, клетках, межткаиевых и межклеточных жидкостях и придания им свойств, необходимых для нормального течения процес­сов обмена веществ и энергии, в том числе водно-солевого обмена. Большое значение имеют минеральные вещества для образования и фор­мирования белка. Общеизвестно значение минеральных веществ для деятельности эндокринных желез (например, йода для щитовидной же­лезы), а также их роль в ферментных процессах.

Минеральные вещества участвуют в нейтрализации кислот и служат для предотвращения «закисления» организма, т.е. развития так называемого ацидоза, резко нарушающего нормальное течение реакций обмена веществ и приводящего к развитию ряда патологий.

В золе пшеницы и ржи преобладают фосфор, калий и магний. На фосфор приходится около половины всей золы, на калий - около 1/3 и на магний - 12-13%. В пленчатых культурах резко возрастает доля

 

32

33

кремния вследствие его высокого содержания в лузге. В семенах бобо­вых содержание фосфора меньше, чем в злаковых, а доля железа воз­растает примерно вдвое.

Химический состав золы масличных семян заметно различается. Например, зола подсолнечника богата не только фосфором, но и кали­ем, магнием, кальцием; зола семян сои содержит повышенное количест­во калия.

Биологическая роль отдельных макро- и микроэлементов в организме

Макроэлементы

Минеральные вещества входят в состав всех тканей организма человека и постоянно расходуются в процессе его жизнедеятельности.

Хлор - жизненно важный элемент, участвующий в образовании желудочного сока, формировании плазмы, а также активизирующий ряд ферментов.

Среди разнообразных минеральных солей, которые человек по­лучает с пищей, значительное место занимает поваренная соль, в состав которой и входит, как известно, хлор. Пресная пища, даже самая разно­образная, быстро приедается и вызывает отвращение. Поваренная соль необходима для поддержания нормального количества жидкости в кро­ви и тканях; она влияет на мочевыведение, деятельность нервной систе­мы, кровообращение, участвует в образовании солянойкислоты в желе­зах желудка. Всего в организме человека содержится около 300 г соли. В среднем человеку за день следует употреблять до 12 г соли.

Несмотря на то что хлор поступает в организм человека в основ­ном в виде хлорида натрия, пути обмена хлора и натрия неодинаковы. Хлор способен откладываться в коже, задерживаться в организме при избыточном поступлении, выделяться в значительных количествах с по­том. Нарушение обмена хлора ведет к таким патологическим состояни­ям, как развитие отеков, недостаточная секреция желудочного сока и др. Резкое уменьшение содержания хлора в организме может привести к тя­желому состоянию, вплоть до летального исхода. Повышенное содержа­ние хлора в крови имеет место при обезвоживании организма, а также при нарушении работы почек.

Фосфор. Разнообразные фосфорорганические соединения, встре­чающиеся в тканях животных и растений, характеризуются одной об­щей чертой - все они содержат фосфор только в окисленной форме. Роль фосфора в обмене веществ определяется в первую очередь тем, что

34

он входит в состав нуклеопротеидов. Важнейшую роль играет фосфор­ная кислота в процессе дыхания и фотосинтеза, поскольку она участвует в построении образующегося при дыхании и фотосинтезе аденозинтри-фосфата (АТФ), являющегося источником энергии для различных про­цессов обмена веществ. Фосфор участвует в образовании костной ткани, входит в состав нервной ткани, поэтому он необходим для нормальной деятельности нервной системы. Суточная норма фосфора для взрослого

человека- 1200-1800 иг.

Сера входит в состав белков в виде мстионина, нистсина и явля­ется составной частью глютиона. Ассимиляция серы растением выража­ется в восстановлении поглощенных сульфатов и синтезе аминокислот и белков. Этот процесс особенно выражен в созревающих семенах. Ис­ключительно высокая активность и важная роль кофермента А (КоА) в обмене веществ обусловлены его SH-группоЙ.

Калий и натрий при большом сходстве химических свойств в физиологическом отношении различны. Они находятся во всех пище­вых продуктах: в растительных продуктах содержится больше калия, а в животных - натрия. Кровь человека содержит 0,32% натрия и 0,2% калия. Калий повышает гидрофильность протоплазмы и увеличивает ее водоудерживающую способность. Повышенная обводненность коллои­дов благоприятствует сохранению нормального состояния протоплаз­менных структур, нормальной проницаемости мембран, обеспечивает благоприятные условия для развертывания в клетке синтетических про­цессов. Суточная потребность организма человека в калии приблизи­тельно равна 2-3 г.

Магний - жизненно важный элемент, участвующий в формирова­нии костей, регуляции работы нервной ткани, в обмене углеводов и энергетическом обмене. Магний участвует в построении хлорофилла, хотя он и отсутствует в его молекуле. Он играет существенную роль в обмене веществ клетки, поскольку является кофактором, необходи­мым для действия многих ферментов. Структурная организация рибо­сом зависит от концентрации в них магния. Рибосомы содержат замет­ное количество магния.

Соли магния имеют большое значение для нормальной деятельно­сти сердечно-сосудистой системы. Особенно они необходимы в пожи­лом возрасте, так как способствуют выведению из организма избыточно­го количества холестерина. Большое количество солей магния содержит­ся в отрубях, хлебе грубого помола, гречневой и ячневой крупах, в мор­ской рыбе. Взрослый человек должен получать в сутки 500 мг магния.

Кальций является важным элементом пищи. Он входит в состав костной ткани. Костный скелет составляет около 1/5-1/7 массы человс-

35

ческого тела, а кости на 2/3 состоят из минеральных солей. В состав ко­стной ткани входит 99% всего кальция, имеющегося в организме чело­века. Однако оставшаяся часть кальция играет большую роль, участвуя в самых разнообразных процессах обмена веществ.

Соли кальция присутствуют почти во всех пищевых продуктах, но усваиваются организмом человека на 10-40%. Поэтому для обеспе­чения организма необходимым количеством кальция следует включать в пищевой рацион продукты, содержащие хорошо усвояемый организ­мом кальций: молоко, молочнокислые продукты, сыр, яичный желток. Суточная норма кальция для взрослого человека составляет примерно 800-1200 мг.

Микроэлементы

Железо входит в состав ряда дыхательных ферментов - цитохро-моксидазы, каталазы и пероксидазы. Оно входит в состав так называе­мых негеминовых железопротеинов, участвующих в процессе дыхания, фотосинтеза и фиксации молекулярного азота. Азотфиксирующие бак­терии, живущие в клубеньках на корнях бобовых растений, не могут существовать без железа. Без железа не происходит образование хлоро­филла, хотя оно и отсутствует в его молекуле.

Потребность человека в железе составляет примерно 10-18 мг в сутки. Обычно она покрывается пищевым рационом, но следует учи­тывать, что оно полностью не усваивается организмом. Много железа содержится в печени, почках, бобовых.

Йод принимает участие в деятельности щитовидной железы. От­сутствие его в пищевых продуктах приводит к нарушению деятельности щитовидной железы и развитию так называемого эндемического зоба. Для предупреждения развития этого заболевания в поваренную соль, которой снабжается население районов, где почва и вода не содержат йода, добавляют некоторое количество йода.

Суточная потребность взрослого человека в йоде составляет 0,15 мг. Много солей йода содержат морская рыба и продукты моря.

Соли кобальта играют большую роль в кроветворении, так как кобальт входит в состав витамина Bj2- В значительном количестве они содержатся в горохе, свекле, красной смородине, клубнике.

Цинк содержится в ряде ферментов, нуждающихся в нем для про­явления своей активности. Суточная потребность - 15-25 мг. Потреб­ность в цинке обеспечивается обычным питанием.

Бром ~ постоянная составная часть различных тканей организма человека и животных. В организм человека бром поступает, главным

образом, с пищевыми продуктами растительного происхождения; не­большое его количество поступает с поваренной солью, содержащей примесь брома. Соли брома широко применяются в медицине в качест­ве лекарственных средств.

Фтор в небольших количествах содержится во всех тканях чело­века, в крови, костях, особенно много его в зубах. В костях и зубах фтор находится в нерастворимом состоянии в виде фтор кальциевой соли фос­форной кислоты и фторапатита. В организм фтор поступает преимуще­ственно с питьевой водой. Оптимальное содержание фтора в воде колеб­лется в пределах 0,5-1,2 мг/л. В местностях, где содержание фтора в воде низкое и пищевые продукты бедны фтором, у людей часто встречается такое заболевание, как кариес зубов. Избыток фтора вызывает другое за­болевание - флюороз (крапчатость зубной эмали).

Марганец входит в состав молекул некоторых ферментов и сти­мулирует их активность.

Токсичные минеральные вещества

Наряду с полезными, жизненно важными минеральными вещест­вами существуют вещества, потребление которых влечет за собой отри­цательные последствия, связанные в первую очередь с загрязнением ок­ружающей среды, прежде всего тяжелыми металлами. В основном они поступают в организм человека с пищевыми продуктами.

Источниками загрязнения атмосферы, почвы и растительности тяжелыми металлами и другими токсичными элементами служат вы­бросы металлургических, горнодобывающих и химических предпри­ятий, продукты сгорания топлива, ядохимикаты, минеральные удобре­ния и сточные воды. На интенсивных автомагистралях страны выхлоп­ные газы, содержащие значительное количество свинца, увеличивают содержание этого элемента в растительности на расстоянии до 200 м от дороги даже при наличии лесозащитной полосы. Накопление тяжелых металлов и других токсичных элементов в почве приводит к повыше­нию их концентрации в растениях и их плодах.

Объединенная комиссия ФАО и ВОЗ по Пищевому кодексу вклю­чила в число обязательных компонентов пищевых продуктов, подвер­гаемых контролю при международной торговле, наиболее опасные ток­сичные элементы: ртуть, кадмий, свинец, мышьяк, медь. В нашей стране список содержащихся в пищевых продуктах элементов, подлежащих ги­гиеническому контролю, шире. В него добавлены сурьма, никель, селен, хром, алюминий, фтор и йод. Это не значит, что другие элементы явля-

36

ются абсолютно безвредными. Многие из них в определенных концен­трациях могут представлять опасность для здоровья человека.

Особенно тщательному контролю следует подвергать продукты детского и диетического питания.

Настораживает тот факт, что за последние десять лет содержание токсичных элементов в продуктах питания возросло в 2-3 раза.

10. Вода

Значение воды как компонента пищевого продукта, понимание ее свойств и поведения в пищевых продуктах чрезвычайно важны.

Удаление влаги высушиванием или замораживанием существенно изменяет состав биологических веществ и природные свойства продукта. Все попытки вернуть воду в первоначальное состояние не привели к успеху. Удаление или замораживание воды весьма широко использует­ся среди методов хранения продуктов, и поэтому необходимо считаться с теми существенными изменениями, которые имеют место в продукте в обоих случаях.

Удаление влаги из пищевых продуктов или связывание ее увели­чением содержания соли или сахара тормозит многие реакции и инги-бирует рост микроорганизмов, увеличивая продолжительность хранения многих пищевых продуктов.

Вода обусловливает консистенцию и структуру продукта, влияет на его внешний вид и вкус.

Благодаря физическому взаимодействию с белками, полисахари­дами, липидами и солями, вода значительно влияет на текстуру пищи. Поскольку многие пищевые продукты содержат большое количество влаги, требуется разработать эффективные способы их длительного хра­нения.

Организм человека на 2/3 состоит ш воды, причем в разных час­тях и органах содержится неодинаковое ее количество. Суточная по­требность в воде в среднем составляет 35-40 мл на I кг массы тела. При средней массе тела взрослого человека 70 кг суточная потребность в во­де составляет 2,5 л. Значительная часть этой нормы содержится в пище­вых продуктах. Свободная жидкость, содержащаяся в пище, должна со­ставлять около 1,2 л при общей массе дневного рациона около 3 кг.

Количество воды, вводимое в организм с пищей и питьем, меня­ется в зависимости от климатических условий и степени интенсивности физической нагрузки.

Вода не обладает энергетической и пищевой ценностью, но без воды жизнь невозможна.

Функции воды в организме важны и разнообразны. Вода:

1) растворяет питательные вещества и транспортирует их в орга­
низме человека;

2) выводит отходы процессов обмена из клеток организма;

3) является дисперсной средой для крови, протоплазмы клеток;

4) служит терморегулятором организма, так как, будучи хорошим
проводником теплоты, выравнивает температуру между соседними
клетками, а следовательно, предохраняет организм от перегревания;

 

5) поддерживает химические реакции, является прямым участни­
ком гидролитических реакций;

6) служит смазочным материалом в суставах и в местах сопри­
косновения различных частей организма.

 

38

39

---

Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 798; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!