Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Биохимия пищевых продуктов и их метаболизм. Учебно-методическое пособие
.pdf
цировать белок вируса ящура, который используют для иммунизации животных.
Возможность встраивания участка ДНК млекопитающих в
ДНК бактерий кишечной палочки была использована для промышленного синтеза гормона поджелудочной железы инсулина, гормона гипофиза соматотропина.
В настоящее время еще сохраняется большая потребность
в безопасных вакцинах, используемых в медицине.
Путем микробиологического синтеза, основанного на выведении и использовании специальных штаммов микроорганизмов, продуцирующих ту или иную аминокислоту, получают
в промышленности кормовой белок, незаменимые аминокислоты: лизин, триптофан, метионин, треонин. Ведутся поиски
микробилогического синтеза других незаменимых аминокислот.
Однако достижения генной инженерии надо использовать
разумно, не нарушая экологического равновесия в природе.
Произвольное изменение генетического материала способно
нарушить взаимоотношение всех видов живых организмов и
может стать катастрофой для человечества.
1.5.2.1. Генетически модифицированные продукты питания
Генетически модифицированные (трансгенные) продукты
питания представляют особый интерес. Сообщения о генетически
модифицированных растениях и полученных из них продуктах
питания появились в начале 90-х гг. В настоящее время генетическому изменению подвергается важнейшее растительное сырье, а
без использования растительного сырья получают лишь очень немногие продукты.
Успехи в области генной инженерии позволяют получать
новые сорта растений (причем в течение всего 2-3 лет) с заданными свойствами. За счет встраивания генов, выделенных из
одних организмов и несущих определенную генетическую информацию (например, устойчивость к заморозкам, гербицидам,
болезням и паразитам, высокая урожайность, неполегаемость и
др.) в ДНК других, были получены растения, которые называют трансгенными, т. е. с перемещенными генами.
91
В США в настоящее время насчитывается более 150 наименований генетически измененных продуктов, а площади в
разных странах, на которых произрастают трансгенные растения, составляют по разным оценкам от 10 до 25 млн га. Трансгенные растения выращивают в США, Канаде, Японии, Китае,
Бразилии, Аргентине и многих других странах. Европейские
государства занимают в этом отношении более жесткую позицию. По прогнозам мировой экономики мировой рынок трансгенных культур достигнет приблизительно 25 млрд долларов
США к 2017 г.
В настоящее время среди промышленно выращиваемых
трансгенных растений доля устойчивых к гербицидам составляет 71%, устойчивых к вредителям - 22%, устойчивых одновременно и к гербицидам, и к вредителям - 7%, устойчивых к
вирусным, бактериальным и грибным болезням - менее 1%.
К трансгенным продуктам можно отнести генетически
измененную сою, устойчивую к гербицидам. Как известно, соя
используется для приготовления 30 000 пищевых продуктов:
супов, детского питания, картофельных чипсов, маргарина, салатных соусов, рыбных консервов и др. Кроме сои наибольшее
распространение получили трансгенные помидоры, кукуруза,
рис, картофель, клубника, а также генетически модифицированные дрожжи и ферментные препараты, полученные из
трансгенных микроорганизмов.
Известны ферментные препараты, полученные из генетически модифицированных микроорганизмов. Основными ферментными препаратами, полученными методами генной инженерии, являются: α-амилаза из В. stearothermophilus, экстрессированная в В. subtilis; α-амилаза В. megaterium, экстрессированная в В. subtilis; химозин А, полученный из штамма Е. coli
К- 12, содержащего ген телячьего прохимозина А. Кроме того,
при производстве глюкозного сиропа из кукурузного крахмала
применяются ферменты из генетически измененных бактерий.
В Германии получены трансгенные пектиназы, используемые
при производстве соков и вин. Генная инженерия находит применение и в животноводстве, влияя на рост и продуктивность
сельскохозяйственных животных.
92
Возможны различные подходы к оценке генетически измененного сырья и готовых пищевых продуктов из него. Это
можно проиллюстрировать на примере трансгенной сои и продуктов ее переработки (рис. 4).
Рис. 4. Возможные продукты переработки трансгенной сои
Из трансгенного сырья (х) при технологической переработке (в
зависимости от способа) можно получить продукты как содер-
жащие (х), так и не содержащие (о) генетически измененные
компоненты. Например, из сои получают масло, которое может
быть трансгенным (х) или нет (о). Соответственно продукты,
при изготовлении которых используется соевое масло, будут
трансгенными (х) или обычными (о)
Безопасность генетически модифицированных продуктов
питания остается все еще под вопросом. Хотя нет конкретных
примеров серьезной экологической опасности трансгенных
растений в природной среде, на сегодняшний день нет и не может быть однозначного ответа на вопрос о возможной опасности отдаленных последствий таких продуктов, поскольку их
потенциальная опасность не подвергается сомнению.
Очевидно одно - трансгенная продукция должна проходить тщательную многофакторную проверку на безопасность и
93
иметь специальную маркировку. Однако и в этом пока больше
вопросов, чем ответов.
Рис. 5. Потенциальные риски применения трансгенных культур
Все большее число стран старается регламентировать
продажу «новых» пищевых продуктов. Так, в законе, принятом
Европарламентом, на упаковках нерафинированного масла и
попкорна из генетически измененной кукурузы должна быть
соответствующая маркировка, а на упаковке с крахмалом или
полученным из него глюкозным сиропом подобная маркировка
не требуется. Маркировка не требуется на упаковке с рафинированным маслом или приготовленном на его основе майонезе.
Полученный из генетически измененного яблока мусс или яблочный сок должны нести соответствующую маркировку, а яблочный уксус - нет. Не фиксируется факт использования генетически измененного сырья при изготовлении лецитина и получении с его помощью шоколада и крема. Должны иметь соответствующую маркировку соевый шрот, белок, полученный
из него, и готовые супы с данным белком. Корма для живот-
94
ных, полученные из шрота генетически измененной сои, не
маркируются.
В странах Евросоюза в настоящее время барьер перед генетически измененной пищей сломан, однако к потребителю
допускается пища, в которой обнаруживаются только следы
генетических изменений.
В России с 1 июля 1999 г. вступило в силу постановление
Министерства здравоохранения РФ «О порядке гигиенической
оценки и регистрации пищевой продукции, полученной из генетически модифицированных источников». Согласно этому
документу гигиеническая экспертиза пищевых продуктов и
продовольственного сырья, а также компонентов (фрагментов)
для их производства, полученных из генетически модифицированных источников, должна включать определение вносимой
последовательности генов, маркерных генов антибиотиков,
промотеров, стабильности генетически модифицированных организмов на протяжении нескольких поколений, а также санитарно-химические показатели качества и безопасности, результаты токсикологических исследований на лабораторных животных, оценку аллергенных свойств продукта, возможных мутагенных, канцерогенных и тератогенных эффектов. Кроме
этого, обязательна технологическая оценка пищевой продукции, полученной из генетически модифицированного сырья органолептических свойств и физико-химических параметров.
Успехи и возможности генной инженерии далеко не однозначно воспринимаются человеческим сообществом, причем
приоритеты неприятия время от времени изменяются. Вначале
общественное мнение было встревожено генетической модификацией кишечной палочки Е. соli. Предполагалось, что эти
генетические трансформанты выйдут из-под контроля и станут
причиной многих страшных заболеваний. К началу 90-х гг. XX
в., когда оказалось, что эти страхи безосновательны, внимание
переключилось на трансгенные растения. К этому времени
большие успехи в получении трансгенных сои, картофеля, кукурузы и других сельскохозяйственных культур были достигнуты в США. Преимущества устойчивых к сорнякам, насекомым и другим условиям окружающей среды растений были
очевидны, однако потребление генно-инженерных раститель-
95
ных продуктов в США и особенно в странах Западной Европы
было ограничено из-за боязни отдаленных последствий воздействия генетически измененных продуктов питания. То же самое
касается трансгенных животных с повышенным содержанием
гормона роста - соматотропина. Можно полагать, что в основном эти опасения безосновательны, хотя бурно развивающиеся
генно-инженерные исследования должны находиться под контролем сообщества ученых, общественности и правительственных организаций.
1.6. Витамины
Витамины (от лат vita- жизнь, amin - амин) – это низкомолекулярные органические вещества, содержащиеся в организме
человека в сверхмалых количествах и выполняющие функции
биологических катализаторов самостоятельно или в составе
коферментов – активных центров ферментов.
Для нормальной жизнедеятельности человека витамины
необходимы в небольших количествах, но так как организм не
может удовлетворить свои потребности в них за счет биосинтеза, они должны поступать с пищей в качестве ее обязательного компонента. Отсутствие или недостаток в организме витаминов вызывает болезни недостаточности: гиповитаминозы
(болезни в результате длительного недостатка) и авитаминозы
(болезни в результате отсутствия или резко выраженного дефи-
цита витаминов). Недостаток одного витамина относят к моногиповитаминозам, нескольких - полигиповитаминозам. При
приеме витаминов в количестве, значительно превышающих
физиологические нормы, могут развиться гипервитаминозы.
Это особенно характерно для жирорастворимых витаминов.
Сейчас известно свыше тридцати соединений, относящихся к
витаминам. Различают собственно витамины и витаминоподобные соединения (полная незаменимость которых не всегда
доказана). К ним относятся: биофлавоноиды (витамин Р), пангамовая кислота (витамин В15), парааминобензойная кислота
(витамин Н1), оротовая кислота (витамин В13), холин (витамин
В4), инозит (витамин Н3), метилметионинсульфоний (витамин
U), липоевая кислота, карнитин. В отдельных продуктах содержатся провитамины, соединения, способные превращаться в
96
организме человека в витамины, например, β-каротин, превращающийся в витамин А, эргостеролы, которые под действие
ультрафиолетовых лучей превращаются в витамин Д2.
В то же время имеется группа соединений, часто близких
к витаминам по строению, которые, конкурируя с витаминами,
могут занять их место в ферментных системах, но не в состоянии выполнить их функции. Они получили названия антивитаминов.
Так как химическая природа витаминов была открыта после установления их биологической роли, их условно обозначили буквами латинского алфавита (А, В, С, Д и т.д.), они сохранились и до настоящего времени для обозначения групп,
родственных по структуре и фракциям соединений с общими
биохимическими функциями.
В качестве единицы измерения пользуются миллиграммами (1мг=10-3г), микрограммами (1мкг=0,001мг=10-6г) на 1 г
продукта или мг% (миллиграммы витаминов на 100 г продукта)
и мкг% (микрограммы витаминов на 100 г продукта). Потребность человека в витаминах зависит от его возраста, состояния
здоровья, условий жизни, характера деятельности, содержания
в пище основных компонентов питания. Сведения о потребности взрослого человека в витаминах приведены в табл. 10.
По физико-химическим свойствам витамины разделяют на
две группы: витамины, растворимые в жирах (липовитамины),
и витамины, растворимые в воде (гидровитамины). Принято
обозначать витамины заглавными буквами латинского алфавита (А, Д, Е, В и т.д.), а также по болезни (которую излечивает
данный витамин) с прибавкой «анти» (антирахитный, антиневритный и т.д.) или по химическому (условному) названию (ретинол, кальциферол, биотин и т.д.).
1.6.1. Жирорастворимые витамины
Характерной особенностью группы жирорастворимых витаминов является тот факт, что для их всасывания в пищеварительном тракте необходимо наличие жиров и солей желчных
кислот. Эти витамины способны депонироваться в печени в
значительных количествах (А, Д, Е, К, F).
Витамин А, ретинол, антиксерофтальмический
97
Изучение этого витамина начато в 1909 году, а синтез
осуществлен в 1933 году. Ретинол представляет собой циклический непредельный одноатомный спирт, состоящий из шестичленного кольца β - ионона, двух остатков изопрена и первичной спиртовой группы.
Химическое строение витамина А и его провитаминов
.
При недостатке витамина А страдает зрение (ксерофтальмия - сухость роговых оболочек; «куриная» слепота), замедляется рост молодого организма, особенно рост костей, наблюдается повреждение слизистых оболочек дыхательных путей,
пищеварительных систем. Обнаружен только в продуктах животного происхождения, особенно его много в печени морских
животных и рыб. В рыбьем жире (мкг%) -15, печени трески- 4,
в сливочном масле - 0,5, молоке - 0,025. Потребность человека
в витамине А может быть удовлетворена и за счет растительной пищи, в которой содержатся его провитамины - каротины.
Из молекулы β-каротина образуется в организме человека две
молекулы витамина А. β-каротина больше всего в моркови
(мг%) - 9,0, красном перце - 2, помидорах - 1, сливочном масле
-0,2÷0,4. При недостатке ретинола замедляется рост развиваю-
щегося организма, нарушается зрение, особенно его адаптация
к различной освещенности (гемералопия), происходит ороговение слизистых оболочек, появляются трещины кожи. При кулинарной обработке разрушается до 30% витамина А.
Витамины группы Д. Под этим термином понимают
несколько соединений, относящихся к стеринам, наиболее
активны – кальциферол (Д2) и холекальциферол (Д3).
98
Витамин Д регулирует содержание кальция и фосфора в
крови, участвует в минерализации костей. Отсутствие приводит
к развитию рахита у детей и разрежению костей (остеопороз) у
взрослых. Следствие последнего - переломы костей, кариес зубов. Кальциферол содержится в продуктах животного происхождения (мкг%): рыбьем жире - 125, печени трески - 100, говяжьей печени - 2,5, яйцах - 2,2, молоке 0,005, сливочном масле
- 1,3÷1,5. Потребность взрослого человека удовлетворяется за
счет его образования в коже под влиянием ультрафиолетовых
лучей из провитамина - 7-дигидрохолестерина. У детей суточная потребность выше - 12÷25 мкг, и при гипо- или авитаминозе необходимо его повышенное поступление с пищей или
со специальными препаратами. При избытке витамина Д у детей и взрослых (гипервитаминоз) развивается витаминная интоксикация. Витамин Д не разрушается при кулинарной обработке.
Токоферолы (витамин Е). Обладающий наибольшей
биологической активностью среди соединений этой группы, αтокоферол в чистом виде впервые был выделен в 1936 г. из зародышей пшеницы. Известно еще несколько представителей
этой группы (токоферолы, метилтоколы), которые имеют
меньшее количество метильных групп в ароматическом ядре, и
их аналоги токотриенолы с ненасыщенной боковой цепью.
Токоферолы регулируют интенсивность свободно радикальных реакций в живых клетках, предотвращают окисление
ненасыщенных жирных кислот в липидах мембран, влияют на
биосинтез ферментов. При авитаминозе нарушаются функции
размножения, наблюдается поражение миокарда, сосудистой и
нервной систем. Распространены в растительных объектах, в
первую очередь в маслах (мк%): соевом - 115, хлопковом - 99,
99
подсолнечном - 42. В хлебе - 2÷4, крупах - 2÷15 мг%. Витамин
Е устойчив при нагревании, разрушается под влиянием ультрафиолетовых лучей.
α-токоферол
Витамины группы К
Витамин К. Витамин К (от немецкого –
Koagulationsvitamin – витамин коагуляции) открыт в 1929 г. как
антигеморрагический фактор. Необходим человеку для нормализации или ускорения свертывания крови. По химической
природе витамин К является хиноном с боковой изопреноидной
цепью. Существует два ряда витаминов группы К – филлохинон (витамин К) и хинон (витамин К2).
Филлохиноны и их производные содержатся в зеленых
частях растений и поступают в организм с пищей, хиноны образуются в результате деятельности микрофлоры кишечника
или при метаболизме нафтохинонов в тканях организма. Витамин К регулирует процесс свертывания крови, участвуя в образовании компонентов ее системы (протромбин и другие). При
недостатке витамина К наблюдается повышенная кровоточивость, особенно при порезах. Основные источники – укроп,
шпинат, капуста.
О Витамин К
(филлохинон)
1
О Витамин К
(фарнохинон, менахинон)
2
100
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]