- •Нутрициологические, микробиологические, генетические и биохимические основы разработки и производства продуктов с пробиотиками
- •Предисловие
- •Введение
- •1 Нутрициология и нутрициологическое значение молочнокислой заквасочной микрофлоры в производстве ферментированных функциональных молочных продуктов
- •1.1 Происхождение «нутрициологии» и ее связь с другими науками. Диетология и нутрициология
- •1.2 Нутрициология и нутрициологическая химия элементов среди других наук о питании
- •1.3 Нутрициологическое значение молочнокислой заквасочной микрофлоры в производстве ферментированных функциональных молочных продуктов
- •1.4 Современные представления о нормофлоре как базовый вектор выбора пробиотических культур для пфп
- •1.4.1 Зависимость пробиотического эффекта от конкретного пробиотического штамма
- •1.4.2 Функциональная нутрициология антибиотических свойств пробиотиков
- •1.5 Бактериофаги и бактериоцины
- •1.5.1 Таксономия бактериофагов молочнокислых микроорганизмов
- •1.5.2 Современная классификация бактериоцинов пробиотиков
- •1.6 Функциональная нутрициология веществ, обладающих пребиотической активностью
- •1.6.1 Лактоза и лактозопроизводные с пребиотическими и лечебными свойствами
- •1.7 Пробиотики на основе аллохтонных микроорганизмов
- •1.7.1 Распространение аэробных спорообразующих бактерий
- •1.7.2 Краткая характеристика аллохтонных микроорганизмов
- •1.7.3. Фармакологические аспекты применения биоэнтеросептиков
- •1.7.4 Перспективы использования аллохтонных микроорганизмов для разработки пфп
- •2 Селектируемые производственно-ценные свойства культур для ферментированных функциональных молочных продуктов
- •2.1 Особенности генетической селекции молочнокислых микроорганизмов
- •2.2 Использование маркеров антибиотикоустойчивости: за и против
- •2.3 Рекомбинация факторов фагоустойчивости, антибиотикоустойчивости и бактериоциногении
- •3 Функциональная биохимия отдельных нутриционных элементов
- •3.1 Кальций
- •3.2 Железо
- •3.3 Цинк
- •3.5 Медь
- •3.6 Марганец
- •3.7 Селен
- •3.8 Хром
- •3.9 Молибден
- •3.10 Кобальт
- •4 Влияние тяжелых металлов на развитие микроорганизмов закваски и способы детоксикации
- •4.1 Сорбент гидролизный лигнин и его влияние на процесс сквашивания кисломолочных пфп
- •Список литературных источников
- •Глоссарий
- •1 Нутрициология и нутрициологическое значение молочнокислой заквасочной микрофлоры в производстве ферментированных функциональных молочных продуктов 7
- •2 Селектируемые производственно-ценные свойства культур для ферментированных функциональных молочных продуктов 122
- •3 Функциональная биохимия отдельных нутриционных элементов 146
- •4 Влияние тяжелых металлов на развитие микроорганизмов закваски и способы детоксикации 157
3 Функциональная биохимия отдельных нутриционных элементов
В количественном отношении содержание минеральных веществ в пищевых продуктах невелико, поэтому их относят к микронутриентам пищи. Все же значение минеральных элементов для живого организма трудно переоценить. Все биогенные элементы, поступающие с продуктами, напитками и водой, задерживаются в организме человека в виде специфических соединений и выполняют множество разнообразных функций.
Наиболее изучены структурообразующие функции минеральных веществ в формировании как отдельных биомолекул, так и целых органов и тканей. Весьма значительна роль минералов в ферментативном катализе. По современным представлениям действие четвертой части всех ферментов тем или иным образом связано с металлами. Регуляторные функции минеральных веществ прослеживаются на всех уровнях: оперонном, клеточном, метаболитном и организменном. При этом роль отдельных минеральных элементов весьма специфична.
3.1 Кальций
В организме взрослого человека содержится в среднем 1,0–1,5 кг кальция. В настоящее время выделяют две основные функции кальция в организме человека. Первая – это структурная, поскольку кальций является важнейшим компонентом костной ткани и ткани зуба. Здесь сосредоточено 99% общей массы кальция.
В остальных тканях и жидкостях организма содержится лишь 1% от общей массы кальция. Именно этот кальций выполняет вторую, но не менее значимую функцию – регуляторную. Роль ионов Ca2+ как одного из универсальных внутриклеточных посредников доказана во множестве биохимических процессов в клетке – росте, делении, возбудимости, сокращении, секреции и многих других. Кроме этого, ионы кальция служат важнейшими посредниками во внутриклеточной передаче сигналов [362, 429].
Особенность кальциевого обмена заключается в том, что при недостаточном поступлении кальция с пищей он практически в прежних количествах продолжает выделяться из организма за счет его запасов, а постоянный уровень в крови поддерживается тремя гормонами: паратгормоном, кальцитриолом и кальцитонином. Если отрицательный баланс кальция сохраняется долго, могут возникнуть явления кальциевой недостаточности. У взрослых в тканях существует некоторый физиологический избыток кальция и фосфора, который играет роль резерва при кальций-фосфорной недостаточности. У детей такого резерва нет, и содержание этих минеральных веществ в крови целиком зависит от их содержания в пище и всасывания в кишечнике. Именно этим объясняется, что развитие «кальциевой недостаточности» не достигает у взрослых таких размеров, как у детей.
3.2 Железо
В организме взрослого человека содержится 3–4 г железа. В тканях железо используется для синтеза гемовых и негемовых железосодержащих белков или депонируется в ферритине, с помощью которого резервируется примерно 27% всего железа в организме [62].
Содержание железа в клетках и его использование для синтеза железосодержащих белков регулируется на оперонном уровне при трансляции ферритина и трансферритина.
Источниками железа при биосинтезе железосодержащих белков служат железо пищи и железо, освобождающееся при постоянном распаде эритроцитов в клетках печени и селезёнки.
Основное физиологическое значение железа – участие в процессе кроветворения. Недостаток его может привести к развитию анемии – малокровия. При этом снижается содержание гемоглобина и миоглобина. При возникновении железодефицитной анемии диета, обогащенная богатыми железом продуктами, ликвидировать анемию не может и необходим прием лечебных препаратов железа.
Кроме кроветворной функции железо играет важную роль в окислительно-восстановительных процессах. Гемопротеинами являются такие окислительно-восстановительные ферменты, как каталаза, пероксидаза и цитохромы. Каталаза и пероксидаза разлагают ядовитый для клеток пероксид водорода и тем самым предотвращают свободно радикальные процессы. В цитохромах, в отличие от гемоглобина и миоглобина, катион железа непосредственно участвует в транспорте электронов и обратимо превращается из трехвалентного в двухвалентный.
В негемовых железосодержащих белках железо напрямую связывается с белком. К таким белкам относят трансферрин, ферритин, окислительные ферменты рибонуклеотидредуктазу, ксантиноксидазу и др. На долю всех содержащих железо ферментов приходится всего 0,6% железа, имеющегося в организме. Таким образом, роль железа проявляется в участии в окислительно-восстановительных реакциях на метаболитном и клеточном уровнях и в реализации процессов кроветворения на уровне организма в целом.