Last saved by: Work

Лабораторная работа 3. 
ПРИРОДНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ПРОДОВОЛЬСТВЕННОГО СЫРЬЯ И ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ, ОКАЗЫВАЮЩИЕ ВРЕДНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
Некоторые природные компоненты сырья и пищевых продуктов проявляют относительно высокую токсичность, но большинство из них не представляет значительную опасность для здоровья человека, если эти продукты не употребляются в больших количествах. 
Антивитамины Антивитаминами являются вещества разрушающие витамины. Согласно современным представлениям, к антивитаминам относят две группы соединений: 1 соединения, являющиеся химическими аналогами витаминов, с замещением какой-либо функционально важной группы на неактивный радикал, т.е. частный случай классических антиметаболитов. 2 соединения, тем или иным образом специфически инактивирующие витамины, например, с помощью их модификации, или ограничивающие их биологическую активность. 
Рассмотрим некоторые конкретные примеры соединений, имеющих ярко выраженную антивитаминную активность, например, ферменты аскорбатоксидаза, тиаминаза, белок авидин, природные антагонисты тиамина, рибофлавина, антивитаминоподобные соединения ниацина, линатин и др. Под влиянием аскорбатоксидазы и некоторых других окислительных ферментов возможна потеря значительного количества витамина С, что может привести к дефициту его в рационе питания. Она катализирует реакцию окисления аскорбиновой кислоты в дегидроаскорбиновую и далее в дикетогулоновую кислоту. Аскорбатоксидаза содержится в большинстве овощей, фруктов и ягод. Наибольшее ее количество обнаружено в огурцах и кабачках. В то же время она обнаруживается в небольших количествах в моркови, луке, томатах, свекле, в некоторых плодах и ягодах. 
Степень проявления активности аскорбатоксидазы зависит от степени нарушения структуры тканей растений. Например, смесь сырых измельченных овощей за 6 часов хранения теряет более 50 % содержащейся в них аскорбиновой кислоты, причем потери тем больше, чем больше степень измельчения. В соках в результате большого контакта между аскорбатоксидазой и аскорбиновой кислотой этот процесс еще больше ускоряется: 15 минут достаточно для окисления 50 % содержащейся в тыквенном соке аскорбиновой кислоты, 35 минут - в капустном соке. Аскорбатоксидаза термолабильна: нагревание растительных продуктов в течение 3 минут при 1000С достаточно для подавления ее активности. В связи, с чем существуют правила тепловой обработки овощей, плодов и ягод с целью максимального сохранения витамина С. Одно из правил, – закладывают растительное сырье в кипящую воду. Тиаминаза – антивитаминный фактор для витамина В1 (тиамина). Она содержится в тканях многих пресноводных и морских рыб, особенно много ее в карпе, атлантической сельди, моллюсках. Недостаточность тиамина выявлена у лиц, употреблявших свежую рыбу. Тиаминазы растительного и животного происхождения вызывают разрушение части тиамина в различных пищевых продуктах при хранении. Ортодифенолы и биофлавоноиды (вещества с Р-витаминной активностью), содержащиеся в кофе и чае, а также окситиамин, который образуется при длительном кипячении кислых ягод и фруктов проявляют антивитаминную активность по отношению к тиамину. Линатин - антагонист пиридоксина (витамин В6), обнаружен в семенах льна. Лейцин –нарушает обмен триптофана, в результате чего блокируется из триптофана ниацин (витамин РР), антивитамин содержится в сорго. Авидин – белковая фракция, содержащаяся в яичном белке, приводящая к дефициту биотина (витамина Н), за счет связывания и перевода его в неактивное состояние. Гидрогенизированные жиры – являются факторами снижающими сохранность витамина А (ретинол). 
Ингибиторы ферментов пищеварения Ингибиторами протеаз называют вещества белковой природы, способные ингибировать протеолитическую активность пищеварительных ферментов (пепсина, химотрипсина, трипсина). Они содержатся в семенах бобовых (соя, фасоль и др.), злаковых (пшеница, ячмень и др.) культурах, в картофеле, яичном белке (овомукоид) и других продуктах растительного и животного происхождения. Механизм действия этих соединений заключается в образовании стойких комплексов «фермент-ингибитор», подавлении активности пищеварительных ферментов, и тем самым, снижение усвоения белковых веществ и других макронутриентов. Ингибиторы протеаз, выделенные из сои, представлены ингибиторами Кунитца и Баумана-Бирка. Одна молекула ингибитора Кунитца инактивирует одну молекулу трипсина, а ингибитор Баумана-Бирка инактивирует по одной молекуле трипсина и химотрипсина. В сырых бобах содержание ингибитора Кунитца составляет 1,4 %, ингибитора Баумана-Бирка – 0,6 %. При использовании сои в качестве пищевого продукта, необходимо учитывать возможную угрозу здоровью человека, в случае нарушения технологических режимов ее обработки, в связи с неполной инактивацией ингибиторов протеаз. Нагревание сухих продуктов, содержащих ингибиторы трипсина и химотрипсина до 130 0С или кипячение их при 100 0С в течение 30 минут, не приводит к существенному снижению их ингибирующих свойств. Для полного разрушения соевого ингибитора трипсина необходимо автоклавирование при 115 0С в течение 20 минут или при 108 0С в течение 40 минут, или кипячение соевых бобов в течение 2-3 часов. Кроме того, для полной инактивации ингибиторов обезжиренные соевые бобы должны быть увлажнены до 14-16 % с последующей термической обработкой. Однако при такой обработке снижается усвояемость соевого белка и идет потеря незаменимых аминокислот. Заслуживает внимание и тот факт, что в семенах растений и в клубнях картофеля находятся «двухглавые» ингибиторы, способные одновременно связываться и ингибировать протеазу и α-амилазу. Такие белковые ингибиторы были выделены из риса, ячменя, пшеницы, ржи. Из этого следует, что использование растительного сырья, богатого белковыми ингибиторами пищеварительных ферментов возможно лишь после соответствующей тепловой обработки. 
Лектины Лектины - вещества белковой природы широко распространены в растениях, особенно в бобовых. Например, фасоль, чечевица и горох содержат фитогемагглютинины. В организме человека лектины взаимодействуют с кровяными тельцами (эритроцитами), а также способны к стимуляции деления клеток и агглютинации раковых клеток. Кроме того, они связывают активность клеток слизистой кишечника и снижают тем самым их способность к поглощению питательных веществ. Для полной нейтрализации токсинов, например фасоли обыкновенной, семена перед автоклавированием необходимо замачивать в воде, хотя автоклавирование в течение 30 минут также полностью подавляет гемагглютинирующую активность. Поэтому при переработке бобовых культур следует строго соблюдать технологические режимы их тепловой обработки. 
Оксалаты и фитин Соли щавелевой кислоты (оксалаты) широко распространены в продуктах растительного происхождения. Значительные количества щавелевой кислоты содержат некоторые овощи (в мг/100 г): шпинат - 1000, ревень - 800, щавель - 500, свекла красная - 275, какао бобы – 500, чай – 2000. Щавелевая кислота в растительном сырье содержится в свободном и связанном состоянии. Попадая в организм, свободная щавелевая кислота связывает кальций, обедняя им организм. Ее деминерализующей эффект обусловлен образованием практически нерастворимых в воде соединений с солями кальция. Влияние щавелевой кислоты на усвоение кальция в значительной степени зависит от содержания в продукте кальция и оксалатов. С этой точки зрения наиболее неблагоприятным эффектом обладают шпинат, портулак, листья свеклы, щавель, ревень, в которых содержание щавелевой кислоты в 10 раз выше, чем кальция. Значительное количество щавелевой кислоты, способно резко снизить усвоение кальция в тонком кишечнике и даже послужить причиной тяжелых отравлений. Смертельная доза щавелевой кислоты для взрослых от 5 до 150 г, которая зависит от ряда факторов. Установлено, что интоксикация щавелевой кислоты проявляется в большей степени на фоне дефицита витамина D. Следует отметить, что щавелевая кислота угнетает также поступление кальция в организм из молока и молочных продуктов, служащих основным источником легкоусвояемого кальция. Деминерализующим эффектом обладает также фитин (инозитолгексафосфорная кислота). Он образует трудно растворимые комплексы с ионами кальция, магния, железа, цинка и меди. Достаточно большое количество фитина содержится в злаковых и бобовых культурах (380-400 мг/ 100 г). При этом основная часть фитина сосредоточена в наружном слое зерна. Поэтому хлеб, выпеченный из муки высших сортов, практически не содержит фитина. В хлебе из ржаной муки его мало, благодаря высокой активности фитазы, способной расщеплять фитин. Необходимо отметить, что кроме фитина и щавелевой кислоты, выступающих в качестве факторов снижающих усвоение минеральных веществ, могут рассматриваться еще дубильные вещества, кофеин и балластные соединения. 
Алкалоиды Алкалоиды – весьма обширный класс органических соединений, оказывающих самое различное действие на организм человека. Это и сильнейшие яды, и полезные лекарственные средства. С 1806 года известен морфин, который выделен из сока головок мака. Он является хорошим обезболивающим средством, благодаря чему нашел применение в медицине, однако при длительном употреблении приводит к развитию наркомании. В настоящее время изучены, так называемые, пуриновые алкалоиды, к которым относятся кофеин, теобромин и теофилин. Содержание кофеина в сырье и различных продуктах колеблется в достаточно широких пределах. В зернах кофе и листьях чая, в зависимости от вида сырья, его количество составляет от 1 до 4 %; в напитках кофе и чая, в зависимости от способа приготовления, - до 1500 мг/л (кофе) и до 350 мг/л (чай). В напитках «Пепси-кола» и «Кока-кола» - до 1000 мг/л и выше. Здесь уместно подчеркнуть, что пуриновые алкалоиды при систематическом употреблении их на уровне 1000 мг в день вызывают у человека постоянную потребность в них, напоминающую алкогольную зависимость. Наиболее известными гликоалкалоидами являются соланин и его разновидность – чаконин. Они содержат один и тот же агликон (соланидин), но различные остатки сахаров. Соланины и чаконины содержаться в баклажанах, томатах, табаке. В картофеле обнаружены шесть гликоалкалоидов, одним из которых является α- соланин (в кожуре – 270 мг %, в клубнях – 40 мг %). Зрелые и здоровые клубни к весне накапливают в 3 раза больше соланина. Особенно его много в зеленых, проросших и прогнивших клубнях. Свет, попадающий на картофель, способствует образованию в нем гликоакалоидов, и поверхность кожуры и мякоти приобретает зеленый цвет и горький вкус. Термическая обработка разрушает соланин и растение теряет токсичность. Действие соланина на организм человека неоднозначно, в больших дозах он вызывает отравление, а в малых – полезен. Чаще отравления возникают у детей, которые поедают картофельные ягоды. Симптомы отравления: першение в горле, боль в животе, тошнота, рвота, понос, снижение артериального давления, отдышка, а в тяжелых случаях – судороги и потеря сознания. Эти симптомы проявляются при концентрации соланина примерно 2,8 мг на 1кг массы тела. В небольших количествах соланин обладает противовоспалительным, антиаллергическим, обезболивающим и спазмолитическим действием. Цианогенные гликозиды Цианогенные гликозиды – это гликозиды некоторых цианогенных альдегидов и кетонов, которые при ферментативном или кислотном гидролизе выделяют синильную кислоту, вызывающую поражение нервной системы. Цианистые соединения использовали в качестве ядов уже в древние времена, хотя их химическая природа не была изучена. Так, древнеегипетские жрецы умели изготовлять из листьев персика эссенцию, которой они умерщвляли провинившихся людей. В Париже, в Лувре, на рулоне папируса имеется предостерегающее изречение: «Не произносите имени Иао под страхом наказания персиком», а в храме Изиды найдена надпись: «Не открывай – иначе умрешь от персика». Из представителей цианогенных гликозидов в растениях целесообразно отметить линамарин, который входит в состав семян льна и белой фасоли, амигдалин, который находится в ядре косточковых плодов (от 4 до 6 %) и горького миндаля (до 8 %), дхурин, входящий в состав зерна сорго. В растениях цианиды (или соли синильной кислоты) находятся в составе гликозидов – соединений с углеводами (отсюда их название – «цианогенные гликозиды»). Синильная кислота, освобождающаяся под влиянием ферментов из гликозидов, при приготовлении пищи или при повреждении растительной ткани. Синильная кислота – это летучая жидкость с характерным запахом горького миндаля. В количестве 0,05 г она вызывает у человека смертельное отравление. Отравление цианидами происходят вследствие употребления в пищу большого количества ядер персика, абрикоса, вишни, сливы и других растений 21 семейства розоцветных или настоек из них. В легких случаях отравления цианидами возникает головная боль и тошнота; в тяжелых – поражение дыхательного центра, в pезультате чего усвоение тканями кислоpода, пеpеносимого кpовью, становится невозможным, оpганизм задыхается, что приводит к параличу дыхания и смерти. Наибольшее количество цианогенного гликозида – амигдалина содержится в косточках абрикоса и горького миндаля. Амигдалин представляет собой сочетание дисахарида гентиобиозы и агликона, включающего остаток синильной кислоты и бензальдегида. Амигдалин обуславливает горький вкус ядрышек косточек и ферментативно расщепляется на бензальдегид, синильную кислоту и глюкозу. Например в 100 г горького миндаля содержится 0,25 г синильной кислоты. В 5 - 10 ядрах миндаля содержится смертельная доза для маленького ребенка. Поэтому применение горького миндаля в кондитерском производстве требует строжайшего соблюдения норм вложения и технологии приготовления. Ограничивается также настаивание косточковых плодов в производстве алкогольных напитков. Употребление 60-80 г очищенных горьких ядер абрикосов может вызвать смертельное отравление. В коре черемухи обыкновенной содержится до 2 %, а в плодах до 1,5 % гликозида амигдалина. Но, тем не менее, плоды черемухи обыкновенной в целом и измельченном виде широко используются в кулинарии при изготовлении кондитерских изделий, сладких ликеров и настоек. Эффект отравления от употребления, например, плодов черемухи в пищу, значительно снижается, так как синильная кислота переходит в связанное состояние – нетоксичный циангидрин – путем взаимодействия с глюкозой. Защитная функция организма человека состоит в том, что в его крови всегда в некотором количестве присутствует сахар, благодаря которому синильная кислота нейтpализуется оpганизмом, а человек может выдерживать небольшую концентрацию цианидов. 
Зобогенные вещества Более 50 лет назад открыто зобогенное действие овощных растений семейства капустных – капусты белокочанной, цветной, савойской, кольраби и некоторых кормовых растений – турнепса, рапса и особенно горчицы Зобогенная активность обусловлена синергическим действием трех групп веществ, образующихся из гликозинолатов под действием фермента тиогликозидазы в пищеварительном тракте человека, - изотиоцианатов (эфирных горчичных масел), тиоцианатов и нитрилов. Много изотиоцианатов содержит пищевая горчица – характерный жгучий вкус горчицы обусловлен именно присутствием эфирных горчичных масел. В различных видах капусты содержание изотиоцианатов колеблется от 10 до 30 мг/ 100 г, тиоцианатов – от 3 до 50 мг/ 100 г. Среди гликозинолатов капустных растений наиболее опасен прогоитрин. Токсичность изотиоцианатов заключается в ингибировании накопления йода щитовидной железой, вызывая образование зоба. Для предотвращения «капустного зоба» необходимо дополнительное введение в рацион питания человека йодсодержащих пищевых продуктов. При употреблении арахиса также возможно увеличение щитовидной железы из-за присутствия фенолгликозида, локализированного на семенной кожуре. Действие арахиса, приводящее к зобу, снимается весьма эффективно добавлением в пищевой рацион йода, но не термически обработанного. Токсины моллюсков и ракообразных В истории отмечено много случаев серьезного заболевания и смерти из-за употребления моллюсков и ракообразных в период «красного прилива». Они становятся токсичными, когда питаются бентосом, в частности панцирными жгутиковыми - динофлагеллятами, которые являются основой морской пищевой цепи. Эти организмы при определенных условиях развития проходят период быстрого роста (цветения), давая феномен, образно называемый «красным приливом». В этот период большое количество организмов окрашивают воду в различные оттенки красного цвета. Паралитический яд концентрируется в любом морском организме, который питается динофлагеллятами, содержащими токсины. Причиной токсичности являются сильнодействующие нейротоксины – сакситоксин и сакситоксиновые аналоги, выделенные из динофлагеллят. При отравлении средней тяжести паралитический яд вызывает ощущение покалывания вокруг губ, лица и шеи, головную боль, тошноту. В тяжелых случаях отравление проявляется в скованности конечностей и одновременно общей слабости, затруднении дыхания. 
Скомброидное отравление Наибольшее количество отравлений продуктами моря вызывается токсинами, образуемыми при бактериальном разложении из-за неправильного хранения рыбы. Этот тип отравления называется скомброидным. Бактериальное разложение тканей тунца, макрели, сардин, анчоусов и других рыб создает высокий уровень концентрации гистамина (2000 - 5000 мкг/г) до появления первых внешних признаков ее порчи. Симптомы данного вида отравления напоминают аллергическую реакцию на гистамин и включают покраснение лица, сильную головную боль, рвоту, боли в животе. Эта болезнь редко приводит к смертельному исходу. В системе профилактических мероприятий по содержанию вредных для человека природных компонентов в готовой пищевой продукции необходимо соблюдать режим технологической обработки, срок и условия хранения. 
Контрольные вопросы: 
1. Какие соединения имеют ярко выраженную антивитаминную активность? 
2. От каких факторов зависит активность аскорбатоксидазы? 
3. Какие технологические приемы используются при приготовлении блюд из овощей, плодов и ягод для максимального сохранения витаминов? 
4. Какие вещества способны ингибировать протеолитическую активность пищеварительных ферментов? 
5. К чему приводит действие ингибиторов протеаз? 
6. Какие изменения вызывают лектины в организме человека? 
7. Каким токсическим действием обладают оксалаты и фитин на человеческий организм? 
8. Особенности воздействия на организм человека соланина и чаконина? 
9. Какие технологические приемы можно использовать для снижения соланина в готовой продукции? 
10. Назовите представителей цианогенных гликозидов в растениях? 
11. Чем обусловлена токсичность зобогенных веществ? 
12. Укажите причины вызывающие наибольшее количество отравлений продуктами моря?