АМИНОКИСЛОТЫ И ИХ НЕКОТОРЫЕ ФУНКЦИИ В ОРГАНИЗМЕ

Среди них одной из самых важных и сложных является обеспечение населения земного шара продуктами питания.

Ингредиенты пищевых веществ, поступая в организм человека с пищей и преобразуясь в ходе метаболизма в результате сложных биохимических превращений в структурные элементы клеток, обеспечивают наш организм пластическим материалом и энергией, создают необходимую физиологическую и умственную работоспособность, определяют здоровье, активность и продолжительность жизни человека, его способность к воспроизводству. Состояние питания, поэтому, является одним из важнейших факторов, определяющих здоровье нации.

Продукты питания должны не только удовлетворять потребности человека в основных питательных веществах и энергии, но и выполнять профилактические и лечебные функции нарушения полноценного питания, обусловленные как недостаточным потреблением пищевых веществ (табл. 1.2), так и нарушением пищевого статуса населения России, в первую очередь недостатком витаминов, макро- и микроэлементов, полноценных белков, и нерациональным их соотношением. Важнейшие нарушения - избыточное потребление животных жиров;

- дефицит полиненасыщенных жирных кислот;

- дефицит полноценных (животных) белков;

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

- дефицит минеральных веществ (кальция, железа);

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

- дефицит пищевых волокон.

Негативное влияние оказывает потребление некачественных, фальсифицированных и опасных для здоровья человека продуктов.

Все это требует не только коренного совершенствования технологии получения традиционных продуктов, но и создания нового поколения пищевых продуктов, отвечающих возможностям и реалиям сегодняшнего дня. Это продукты со сбалансированным составом, низкой калорийностью, с пониженным содержанием сахара и жира и повышенным - полезных для здоровья ингредиентов, функционального и лечебного назначения, с увеличенным сроком хранения, быстрого приготовления и, конечно, совершенно безопасных для человека.

Большое место в реализации этих вопросов, как уже указывалось, принадлежит пищевой химии.

Пищевая химия - один из разделов химической науки.

Это наука о химическом составе пищевых систем (сырье, полупродукты, готовые пищевые продукты), его изменениях в ходе технологического потока под влиянием различных факторов (физических, химических, биохимических и т. д.), включающих липид-белковое, липид-углеводное, белок-белковое, белок-углеводное взаимодействия, общих закономерностях этих превращений.

Она включает изучение взаимосвязи структуры и свойств пищевых веществ и ее влияние на свойства и пищевую ценность продуктов питания.

Пищевая химия также уделяет внимание методам выделения, фракционирования, очистки пищевых веществ (белков, углеводов, липидов и т.д.), их каталитической модификации. Неотъемлемой частью пищевой химии являются разделы, посвященные пищевым и биологически активным добавкам, загрязнителям пищевого сырья и продуктов.

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

Пищевая химия основывается на достижениях фундаментальных дисциплин, науки о питании и теснейшим образом взаимодействует с биотехнологией, микробиологией, широко использует в своей практике разнообразные методы исследования. Основные направления, входящие в область пищевой химии

Первое направление посвящено изучению химического состава пищевых систем (сырье, полупродукты, готовые продукты), их полноценности и экологической безопасности. Наряду с изучением содержания основных макро- и микронутриен-тов, в последнее время все большее внимание уделяется пищевым веществам (28-32 нутриента), которые организм человека не способен синтезировать (так называемые незаменимые факторы питания): незаменимым аминокислотам, их сбалансированности; полиненасыщенным жирным кислотам (соотношение между отдельными кислотами); витаминам; пищевым волокнам, а также содержанию посторонних веществ (вредные вещества), попадающих в продукты питания по цепи: поле - сырье - переработка сырья - пищевые продукты. Это: тяжелые металлы, пестициды, антибиотики и многие другие, а также источники радиационного заражения сырья и готовых продуктов.

Второе направление посвящено превращениям макро- и микронутриентов, пищевых и биологически активных добавок, а также посторонних веществ в технологическом потоке, обеспечивающем превращение сырья в готовый продукт. Сегодня все большее внимание уделяется не только изменению содержания отдельных компонентов, но и продуктам их взаимодействия между собой, а также продуктам их деструкции и трансформации, в том числе строению и безопасности образующихся при этом соединений и комплексов, влиянию всех этих процессов на потребительские свойства пищевого продукта (пищевую ценность, безопасность, текстуру, вкус, аромат и т.д.). Особое внимание этим объектам уделяется при применении новых методов воздействия на сырье и полуфабрикаты (температура, СВЧ, ИК, УФ-облучение, УЗ, ферментные препараты и т.д

Особое внимание пищевая химия уделяет разработке общей концепции превращений алиментарных и неалиментарных веществ в технологическом потоке. Химических превращений, протекающих под влиянием различных факторов (физических, химических, биохимических и т.д.) при хранении и переработке сырья в пищевые продукты.

Третье направление, посвящено разработке теоретических основ выделения, фракционирования и модификации компонентов пищевого сырья. Эти приемы широко используются в пищевой технологии. Она включает выделение сахарозы и крахмала из сахар- и крахмалсодержащего сырья, липидов - из масличного сырья, растительного белка - из сои и других источников.

Следующие направление разработка научных основ технологии получения и применения пищевых (ПД) и биологически активных добавок (БАД).

Пищевые добавки могут быть определены как группа природных или синтетических веществ, не употребляемых обычно в качестве пищевых продуктов или основных компонентов пищи и специально вводимых в сырье, полупродукты или готовые пищевые продукты с целью совершенствования технологии, сохранения природных качеств пищевых продуктов, улучшения их органолептических свойств и стабильности при хранении. Биологически активные добавки - природные (идентичные природным) биологически активные вещества, предназначенные для употребления одновременно с пищей или введения в состав пищевых продуктов.

Важнейший раздел пищевой химии - разработка методов анализа и исследования пищевых систем, их компонентов, пищевых и биологически активных добавок, вредных веществ. Это один из очень важных разделов пищевой химии, в котором она тесно взаимодействует с аналитической, физической химиями и другими областями знаний.

БЕЛКИ

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

В природе существует примерно от 10¹⁰ до 10¹² различных белков, составляющих основу 1,2 · 10⁶ видов живых организмов, начиная от вирусов и заканчивая человеком. Огромное разнообразие белков обусловлено способностью 20 протеиногенных α-аминокислот взаимодействовать друг с другом с образованием полимерных молекул с молекулярной массой от 5 тыс до 1 млн (и более) дальтон¹

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

Биологические функци:

структурная(кератин волос, ногтей, коллаген соединительной ткани, эластин, муцины слизистых выделений),

каталитическая(ферменты),

транспортная (гемоглобин, миоглобин, альбумины сыворотки),

защитная(антитела, фибриноген крови),

сократительная (актин, миозин мышечной ткани), гормональная (инсулин поджелудочной железы, гормон роста, гастрит желудка) и резервная (овальбумин яйца, казеин молока, ферритин селезенки).

Резервная, или питательная,функция заключается в использовании белков в качестве источника аминокислот, расходующихся на синтез белков и других активных соединений, регулирующих процессы обмена, например, в развивающемся плоде или проростках растений. Подобного рода белки откладываются про запас в процессах созревания семян и жизнедеятельности животных. Поэтому их еще называют запасными. Такие белки достаточно широко распространены в природе и в относительно большом количестве входят в состав пищи и кормов животных.

Белковые вещества участвуют в осуществлении множества и других важнейших процессов в организме, таких, например, как возбудимость, координация движений, дифференцировка клеток.

Белки в организме человека обновляются постоянно независимо от его возраста. В молодом растущем организме скорость синтеза белков превышает скорость распада; при тяжелых заболеваниях или голодании - наоборот. Наиболее быстрому обновлению подвергаются белки печени и слизистой оболочки кишечника (до 10 дней), наиболее медленному (до 180 дней) - белки мышц (миозин), соединительной ткани (коллаген) и

Эффективность обмена белков в значительной степени зависит от количественного и качественного состава пищи. При поступлении белков (с пищей) ниже рекомендуемых норм, в организме начинают распадаться белки тканей (печени, плазмы крови и т. д.), а образующиеся аминокислоты - расходоваться на синтез ферментов, гормонов и других необходимых для поддержания жизнедеятельности организма биологически активных соединений. Повышенное количество белков в составе пищи значительного влияния на обмен веществ в организме человека не оказывает, при этом избыток продуктов азотистого обмена выводится с мочой. Показатель азотистого баланса используется для оценки степени обеспеченности человека белковой пищей. Он представляет собой разность между количеством поступающего с пищей азота и количеством азота, выводимого в виде конечных продуктов обмена, выраженными в одних и тех же единицах (г/сут). При положительном балансе количество выводимого из организма азота меньше количества азота, поступающего с пищей, а при отрицательном - количество выделяемого азота превышает количество азота, поступающего в течение суток. Положительный баланс азота характерен для молодого организма и беременных женщин, отрицательный - для людей, пища которых бедна белком, для больных с нарушениями процессов переваривания пищи и людей пожилого возраста.

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

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

АМИНОКИСЛОТЫ И ИХ НЕКОТОРЫЕ ФУНКЦИИ В ОРГАНИЗМЕ

Общее число встречающихся в природе аминокислот достигает около 300. Среди них различают: а) аминокислоты, входящие в состав белков; б) аминокислоты, образующиеся из других аминокислот, но только после включения последних в процесс синтеза белка (их обнаруживают в гидролизатах белков); в) свободные аминокислоты. С точки зрения питания выделяют эссенциальные (незаменимые) аминокислоты.Эти аминокислоты не могут синтезироваться в организме человека и должны поступать с пищей.

Аминокислоты- полифункциональные соединения, содержащие по меньшей мере две разные химические группировки, способные реагировать друг с другом В аминокислотах амино- (-NH₂) и карбоксильная (-СООН) группы присоединены к одному и тому же атому углерода, который называют а-углеродом.