Витамины. 8
Витами́ны (от лат. vita — «жизнь») — группа низкомолекулярных органических соединений относительно простого строения
и разнообразной химической приро
Наука на стыке биохимии, гигиены питания, фармакологии и некоторых других медико-биологических наук, изучающая структуру и механизмы действия витаминов, а также их применение в лечебных и профилактических целях, называется витаминологией.
Витамины участвуют во
множестве биохимических
Витамины не являются для организма поставщиком энергии, однако витаминам отводится важнейшая роль в обмене веществ.
Концентрация витаминов
в тканях и суточная потребность
в них невелики, но при недостаточном
поступлении витаминов в
Большинство витаминов не
синтезируются в организме
С нарушением поступления витаминов в организм связаны 3 принципиальных патологических состояния: недостаток витамина — гиповитаминоз, отсутствие витамина —авитаминоз, и избыток витамина — гипервитаминоз.
Известно около полутора
десятков витаминов. Исходя из растворимости,
витамины делят на жирорастворимые — A, D, E, F,
Витамины отличаются от других органических пищевых веществ тем, что не включаются в структуру тканей и не используются организмом в качестве источника энергии (не обладают калорийностью).
Важность некоторых видов еды для предотвращения определённых болезней была известна ещё в древности. Так, древние египтяне знали, что печень помогает от куриной слепоты. Ныне известно, что куриная слепота может вызываться недостатком витамина A. В 1330 году в Пекине Ху Сыхуэй опубликовал трёхтомный труд «Важные принципы пищи и напитков», систематизировавший знания о терапевтической роли питания и утверждавший необходимость для здоровья комбинировать разнообразные продукты.
В 1747 году шотландский врач Джеймс Линд], пребывая в длительном плавании, провел своего рода эксперимент на больных матросах. Вводя в их рацион различные кислые продукты, он открыл свойство цитрусовых предотвращать цингу. В 1753 году Линд опубликовал «Трактат о цинге», где предложил использовать лимоны и лаймы для профилактики цинги. Однако эти взгляды получили признание не сразу. Тем не менее, Джеймс Кукна практике доказал роль растительной пищи в предотвращении цинги, введя в корабельный рацион кислую капусту, солодовое сусло и подобие цитрусового сиропа. В результате он не потерял от цинги ни одного матроса — неслыханное достижение для того времени. В 1795 году лимоны и другие цитрусовые стали стандартной добавкой к рациону британских моряков. Это послужило появлением крайне обидной клички для матросов — лимонник. Известны так называемые лимонные бунты: матросы выбрасывали за борт бочки с лимонным соком.
В 1880 году русский биолог Николай Лунин из Тартуского университета скармливал подопытным мышам по отдельности все известные элементы, из которых состоит коровье молоко: сахар, белки, жиры, углеводы, соли. Мыши погибли. В то же время мыши, которых кормили молоком, нормально развивались. В своей диссертационной (дипломной) работе Лунин сделал вывод о существовании какого-то неизвестного вещества, необходимого для жизни в небольших количествах. Вывод Лунина был принят в штыки научным сообществом. Другие учёные не смогли воспроизвести его результаты. Одна из причин была в том, что Лунин использовал тростниковый сахар, в то время как другие исследователи использовали молочный сахар, плохо очищенный и содержащий некоторое количество витамина B.[3]
В последующие годы накапливались
данные, свидетельствующие о
В 1920 году Джек Сесиль Драммонд предложил убрать «e» из слова «vitamine», потому что недавно открытый витамин C не содержал аминового компонента. Так «витамайны» стали «витаминами».
Витамины для человека — нормы
Буквенное обозначение |
Химическое название |
Растворимость |
Последствия гиповитаминоза, физиологическая роль |
Верхний допустимый уровень[4] |
Суточная потребность[4] |
|
A1 |
Ретинол |
Ж |
Куриная слепота, ксерофтальмия |
3000 мкг |
900 мкг |
B1 |
Тиамин |
В |
Бери-бери |
нет данных |
1,5 мг |
B2 |
Рибофлавин |
В |
Арибофлавиноз |
нет данных |
1,8 мг |
B3 , PP |
никотинамид, никотиновая кислота, ниацин |
В |
Пеллагра |
60 мг |
20 мг |
B4 |
Холин |
В |
Расстройства печени |
20 г |
425—550 мг |
B5 |
Пантотеновая кислота, кальция пантотенат |
В |
Боли в суставах, выпадение волос, судороги конечностей, параличи, ослабление зрения и памяти. |
нет данных |
5 мг |
B6 |
Пиридоксин |
В |
Анемия, головные боли, утомляемость, дерматиты и др. кожные заболевания, кожа лимонно-жёлтого оттенка, нарушения аппетита, внимания, памяти, работы сосудов |
25 мг |
2 мг |
B7, H |
Биотин |
В |
Поражения кожи, исчезновение аппетита, тошнота, отечность языка, мышечные боли, вялость, депрессия |
нет данных |
50 мкг |
B8 |
Инозитол[# 1] |
В |
Нет данных |
нет данных |
500 мг |
B9, Bс, M |
Фолиевая кислота |
В |
Фолиево-дефицитная анемия, нарушения в развитии спинальной трубки у эмбриона |
1000 мкг |
400 мкг |
B10 |
n-Аминобензойная кислота, ПАБ |
В |
Стимулирует выработку витаминов кишечной микрофлорой. Входит в состав фолиевой кислоты |
Не установлена | |
B11, Bт |
Левокарнитин[# 1] |
В |
Нарушения метаболических процессов |
нет данных |
300 мг |
B12 |
Цианокобаламин |
В |
Пернициозная анемия |
нет данных |
3 мкг |
B13 |
Оротовая кислота[# 1] |
В |
Различные кожные заболевания
(экзема, нейродермит, псориаз, |
нет |
0,5—1,5 мг |
B15 |
Пангамовая кислота[# 1] |
В |
нет данных |
50—150 мг | |
C |
Аскорбиновая кислота |
В |
Цинга (лат. scorbutus — цинга) |
2000 мг |
90 мг |
D1 |
Ламистерол |
Ж |
Рахит, остеомаляция |
50 мкг |
10—15 мкг[5] |
|
E |
α-, β-, γ-токоферолы |
Ж |
Нервно-мышечные нарушения:
спинально-мозжечковая атаксия |
300 мг |
15 мг |
F |
Смесь триглицеридов жирных кислот Омега-3 и Омега-6 |
Ж |
Атеросклероз, замедление развития, ускоренное старение тканей |
нет данных |
нет данных |
K1 |
Филлохинон |
Ж |
Гипокоагуляция |
нет данных |
120 мкг |
N |
Липоевая кислота, Тиоктовая кислота[# 1] |
В |
Необходима для нормального функционирования печени |
75 мг |
30 мг |
P |
Биофлавоноиды, полифенолы[# 1] |
В |
Ломкость капилляров |
нет данных |
нет данных |
U |
Метионин[# 1][7] |
В |
Противоязвенный фактор; витамин U (от лат. ulcus — язва) |
к правило суточная норма витаминов различается в зависимости от возраста, рода занятий, сезона года, беременности, пола и др. факторов.
Антивитамины
Антивитамины (греч. ἀντί — против, лат. vita — жизнь) — группа органических соединений, подавляющих биологическую активность витаминов.
Это соединения, близкие к витаминам
по химическому строению, но обладающие
противоположным биологическим
действием. При попадании в организм
антивитамины включаются вместо витаминов
в реакции обмена веществ и
тормозят или нарушают их нормальное
течение. Это ведёт к витаминной
недостаточности даже в тех случаях,
когда соответствующий витамин
поступает с пищей в
Поливитамины
Поливитамины (греч. πολύ — много, лат. vita — жизнь) — фармакологические препараты или естественные многокомпонентные полидисперсные вещества, содержащие в своём составе комплекс витаминов и минеральные соединения.
Единственным натуральным
Высокий уровень метаболизма у детей, не только поддерживающий жизнедеятельнос
Влияние технологической обработки на минеральный состав пищевых продуктов.
При переработке пищевого сырья, как правило, происходит снижение содержания минеральных веществ (кроме добавления пищевой соли). в растительных продуктах они теряются с отходами. Так, содержание ряда макро- и особенно микроэлементов при получении крупы и муки после обработки зерна снижается, так как в удаляемых оболочках и зародышах этих компонентов находится больше, чем в целом зерне. Сравнительный анализ минерального состава в пшеничной муке высшего сорта и в муки из цельносмолотого зерна приведен в табл. 6.9.
Таблица 6.9. Содержание микро- и макроэлементов в пшенице
Элемент |
Цельнозерновая |
Высокоочищенная |
Ca |
41 |
16 |
P |
372 |
87 |
Fe |
3,3 |
0,8 |
K |
370 |
95 |
Mg |
60 |
16 |
Zn |
3,50 |
0,07 |
Cu |
1,00 |
0,32 |
Mo |
0,14 |
0,02 |
Mn |
3,2 |
0,83 |
Cr |
0,014 |
0,002 |
Например, в среднем, в зерне пшеницы и ржи зольных элементов содержится около 1,7%, в муке же, в зависимости от сорта от 0,5 (в высшем сорте) до 1,5% (в обойной). При очистке овощей и картофеля теряется от 10 до 30% минеральных веществ. Если их подвергают тепловой кулинарной обработке, то в зависимости от технологии (варки, обжаривании, тушении) теряется еще от 5 до 30%.
Мясные, рыбные продукты и птица в основном теряют такие макроэлементы, как кальций и фосфор, при отделении мякоти от костей.
При тепловой кулинарной обработке (варке, жарении, тушении) мясо теряет от 5 до 50% минеральных веществ. Однако если обработку вести в присутствии костей, содержащих много кальция, то возможно увеличение содержания кальция в кулинарно обработанных мясных продуктах на 20%.
В технологическом процессе за счет недостаточно качественного оборудования может переходить в конечный продукт некоторое количество микроэлементов. Так, при изготовлении хлеба при тестоприготовлении в результате контакта теста с оборудованием содержание железа может увеличиваться на 30%. Этот процесс нежелательный, поскольку вместе с железом в продукт могут переходить и токсичные элементы, содержащиеся в виде примесей в металле. При хранении консервов в жестяных сборных (то есть спаянных) банках с некачественно выполненным припоем или при нарушении защитного лакового слоя в продукт могут переходить такие высокотоксичные элементы как свинец, кадмий, а также олово.
Следует учесть, что ряд
металлов, таких как железо и медь,
даже в небольших концентрациях
могут вызвать нежелательное
окисление продуктов. Их каталитические
окислительные способности
При хранении напитков в присутствии железа выше 5 мг/л и меди 1 мг/л часто наблюдается помутнение напитков.
Применение ферментов в пищевых технологиях.
За последние десятилетия
в мире технологий и ассортимента
пищевых продуктов произошли
огромные изменения. Они сказались
и на ставших классическими
Эти изменения связаны с пониманием роли питания в жизни человека, взаимосвязи качества пищи и болезней цивилизации, проявлением новых условий и ритма жизни, а также экологических проблем, применением пищевых, биологически активных добавок и улучшителей.
Упомянутые фундаментальные изменения в значительной степени стали возможными благодаря использованию большой группы пищевых добавок, получивших условное название «технологические добавки».
Ускорение технологических процессов обеспечивают ферментные препараты, химические катализаторы, экстрагенты и другие вещества. Для регулирования и улучшения текстуры пищевых систем и готовых продуктов используют эмульгаторы, гелеобразователи, стабилизаторы, для улучшения качества сырья и готовых продуктов применяют отбеливатели муки, фиксаторы миоглобина. Для предотвращения комкования и слеживания продукта применяют полирующие средства.
Подразделение пищевых добавок
на самостоятельные группы является
в достаточной степени
предусматривает их технологические функции, и большая часть пищевых добавок ими обладает.
Под комплексными пищевыми
добавками понимают изготавливаемые
промышленным способом смеси пищевых
добавок одинакового или
Следует отметить, что в
последнее время появилось
Вспомогательные материалы
— это любые вещества или материалы,
которые, не являясь пищевыми компонентами,
используются при переработке сырья
и в производстве пищевой продукции
с целью улучшения технологии;
в готовых пищевых продуктах
вспомогательные материалы
Они, как уже указывалось ранее, не рассматриваются в качестве пищевых добавок.
Изучение комплексных
пищевых добавок и
6.1. ОБЩИЕ ПОДХОДЫ К ПОДБОРУ И ПРИМЕНЕНИЮ ПИЩЕВЫХ ДОБАВОК
Эффективность применения пищевых
добавок для решения
Схема наиболее полно отражает
все этапы технологии подбора
и применения новых пищевых добавок.
Совершенно очевидно, что при работе
с пищевыми добавками разного
функционального назначения нет
необходимости проводить
Ниже приводится краткая
характеристика некоторых видов
пищевых добавок
• ускорители технологических процессов (ферментные препараты);
• фиксаторы миоглобина;
• вещества, улучшающие качество муки и хлеба;
• растворители.
Первый уровень |
→ |
Характеристика пищевой добавки |
Основные качественные показатели (содержание основного вещества и др ). Растворимость |
↓ |
|||
Второй уровень |
→ |
Характеристика функциональных свойств |
Основные функциональные свойства Технологические свойства. Побочныесвойства |
↓ |
|||
Третий уровень |
→ |
Определение направлений использования |
Виды продуктов Особенности применяемого сырья Технология получения продукта |
↓ |
|||
Четвертый уровень |
→ |
Особенности состава и свойств пищевых систем |
Состав, физико-химические свойства Принцип действия добавки Возможные виды взаимодействия с другими компонентами, роль добавки в лишевой системе |
↓ |
|||
Пятый уровень |
→ |
Разработка способа введения добавки в пищевой продукт |
Выбор этапности внесения Определение оптимальной концентрации Наименьший уровень концентрации Технологические параметры |
↓ |
|||
Шестой уровень |
→ |
Оценка эффективности внесения |
Характеристика пищевого продукта Оценка целесообразности введения добавки в пищевой продукт |
↓ |
|||
Седьмой уровень |
→ |
Анализ медико-биологической безопасности |
Содержание добавки в готовом продукте Система контроля |
↓ |
|||
Восьмой уровень |
→ |
Сертификация пищевой добавки и продукта с ней |
Нормативно-техническая документация Особенности отдельно пищевой добавки и продукта с ней |
Рис. 6.1. Разработка технологиии подбора и применения новой пищевой добавки
6.2. ФИКСАТОРЫ МИОГЛОБИНА
Пищевые технологические добавки, обеспечивающие стойкий розово-красный цвет мясным и рыбным изделиям, являются консервирующими веществами для мяса и мясопродуктов, а также применяются в сыроделии для предотвращения вспучивания сыров и брынзы (табл. 6.1).
Таблица 6. 1
Фиксаторы миоглобина, разрешенные к применению в Российской Федерации
Е-номер |
Пищевая добавка |
Технологическая функция |
Е249 Е250 Е251 Е252 |
Нитрит калия Нитрит натрия Нитрат натрия Нитрат калия |
Консервант, фиксатор окраски То же » » |
Нитриты при взаимодействии с ферментами мяса (миоглобином) образуют нитрозогемоглобин — вещество красного цвета. При тепловой обработке нитрозогемоглобин переходит в гемоглобин, придающий мясным продуктам стойкий красный цвет. Поэтому нитриты в списке приведенных выше добавок играют основную роль в обеспечении красного цвета колбасных изделий.
Из общего количества внесенного нитрита натрия на реакцию с миоглобином расходуется около 30 % пищевой добавки, остальное количество взаимодействует со структурными компонентами макронутриентов: с амино- и сульфгидрильными группами белков, гидроксильными группами других компонентов, превращаясь в гидроксиламин и аммиак. По мнению отдельных авторов, при посоле мяса 5— 15 % нитритов связывается с метгемоглобином; 1—10 %переходит в нитраты; 5—20 % остается в виде нитритов; 1—5 % выделяется в виде газообразных продуктов; 1—5 % взаимодействует с липидами; 20— 30 % — с белками.
Нитраты не являются метгемоглобинообразователями, но при определенных условиях и в первую очередь в зависимости от особенностей состава пищевых продуктов и микрофлоры желудочно-кишечного тракта часть их восстанавливается до нитритов.
Несмотря на широкое распространение нитратов в природе, как пищевые добавки они вызывают все большую озабоченность у физиологов. Это связано со способностью частично восстанавливаться в более токсичные нитриты Механизм токсического действия последних на организм состоит во взаимодействии с гемоглобином крови и образовании метгемоглобина, не способного связывать и переносить кислород. ДСД нитритов - 0,2 мг/кг массы тела человека.
В связи с токсичностью нитратов и нитритов их потребление строго регламентировано. При использовании нитратов и нитритов в составе школьных смесей максимальный уровень нитритов в таких продуктах рассчитывают с учетом нитритов, образующихся из нитратов. Снижение до минимального уровня содержания в пищевых рационах нитратов и нитритов — актуальная задача.
6.3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ДОБАВКИ,
Целесообразность и
Таблица 6.2
Технологические добавки, разрешенные к применению в Российской Федерации, для улучшения муки и хлеба
Е-номер |
Пищевая добавка |
Технологическая функция |
Е920 |
L-Цистеин и его натриевая и калиевая соли |
Улучшитель муки и хлеба |
Е921 |
L-Цистин и его натриевая и калиевая соли |
Улучшитель муки и хлеба |
Е927а |
Азодикарбонамид |
То же |
Е927b |
Карбамид (мочевина) |
» |
Е928 |
Пероксид бензоила |
Улучшитель муки и хлеба, консервант |
Е930 |
Пероксид кальция |
Улучшитель муки и хлеба |
Однако это только небольшая
часть применяемых в
Подробно эти вопросы рассматриваются в специальных курсах.
Рис. 6.2. Классификация пищевых добавок, применяемых в хлебопечении
6.4. РАСТВОРИТЕЛИ
В ходе технологических процессов (производство жиров, рыбы, чая, кофе и др ) применяются растворители (см. табл. 1.1, функциональный класс 19). Перечень разрешенных растворителей, пропел-лентов, газовых сред, применяемых при упаковке, приведен в табл. 6.3.
Таблица 6.3
Пропелленты, разрешенные к применению в Российской Федерации*
Е-номер |
Пищевая добавка |
Смежные технологические функции |
Е940 |
Дихлордифторметан (хладон-12) |
Пропеллент, хладагент |
Е941 |
Азот |
Газовая среда для упаковки и хранения, хладагент |
Е943а |
Бутан |
Пропеллент |
Е943b |
Изобутан |
То же |
Е944 |
Пропан |
» |
Е945 |
Хлорпентафторэтан |
» |
Е946 |
Октафторциклобутан |
» |
*СанПиН 232560-96.
По строгому определению Пропелленты — это газы, выталкивающие продукт из контейнера. Химические свойства пропеллентов позволяют применять некоторые из них в качестве экстрагирующих агентов, поэтому они относятся к вспомогательным материалам.
6.5. ПЕНОГАСИТЕЛИ
Эта группа веществ (см. табл. 1.1, функциональный класс 4) объединяет добавки, обладающие способностью предупреждать или снижать образование пен — стабилизированных дисперсий определенных типов газов в жидкой дисперсионной среде (см. раздел 3.4).
В ряде случаев образование
пены может вызвать серьезные
проблемы в ходе технологического процесса
или отрицательно сказаться на качестве
конечного продукта. В частности,
пены могут снижать
Эффективный химический пеногаситель должен соответствовать ряду требований:
обладать более низким
поверхностным натяжением по сравнению
с системой, в которую он добавляется
(быть более поверхностно-активным
по сравнению с пенообразователем)
хорошо диспергироваться в системе;
обладать низкой растворимостью в системе;
быть инертным;
не оставлять значительного осадка или запаха;
соответствовать нормативам безопасности.
В табл. 6.4 приведены пищевые добавки, которые используются в качестве пеногасителей.
Таблица 6.4
Пищевые добавки с технологическими функциями пеногасителей, разрешенные к применению при производстве пищевых продуктов
Е-номер |
Технологическая функция |
Пропедленты |
Е404 Е570 Е900
Е1521 |
Альгинат кальция Жирные кислоты
Полиэтиленгликоль |
Загуститель, стабилизатор Стабилизатор пены, глазирователь Эмульгатор, добавка, препятствующая слеживанию и комкованию Диспергатор, пластификатор |
Описание химического
строения и состава перечисленных
добавок можно найти в
При выборе конкретного пеногасителя должны учитываться следующие факторы:
