- •Содержание
- •Глава 1. Химия пищевых веществ и питание человека 6
- •Глава 2. Белковые вещества 14
- •Глава 3. Углеводы 111
- •Глава 4. Липиды (жиры и масла) 175
- •Глава 5. Минеральные вещества 211
- •Глава 6. Витамины 231
- •Глава 7. Пищевые кислоты 248
- •Глава 8. Ферменты 261
- •Глава 9. Пищевые и биологически активные добавки 330
- •Глава 10. Вода 444
- •Глава 11. Безопасность пищевых продуктов 475
- •Глава 12. Основы рационального питания 540
- •Предисловие ко второму изданию
- •Глава 1. Химия пищевых веществ и питание человека
- •Глава 2. Белковые вещества
- •2.1. Белки в питании человека. Проблема белкового дефицита на земле
- •2.2. Белково-калорийная недостаточность и ее последствия. Пищевые аллергии
- •2.3. Аминокислоты и их некоторые функции в организме
- •2.4. Незаменимые аминокислоты. Пищевая и биологическая ценность белков
- •2.5. Строение пептидов и белков. Физиологическая роль пептидов
- •2.6 Белки пищевого сырья
- •Белки масличных культур
- •Белки картофеля, овощей и плодов
- •Белки мяса и молока
- •2.7. Новые формы белковой пищи. Проблема обогащения белков лимитирующими аминокислотами
- •2.8. Функциональные свойства белков
- •2.9. Превращения белков технологическом потоке
- •2.10. Качественное и количественное определение белка
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3. Углеводы
- •3.1. Общая характеристика углеводов
- •Моносахариды
- •Полисахариды
- •3.2. Физиологическое значение углеводов
- •Усваиваемые и неусваиваемые углеводы
- •Углеводы в пищевых продуктах
- •3.3. Превращения углеводов при производстве пищевых продуктов Гидролиз углеводов
- •Реакции дегидратации и термической деградации углеводов
- •Реакции образования коричневых продуктов
- •Процессы брожения
- •3.4. Функции моносахаридов и олигосахаридов в пищевых продуктах Гидрофильность
- •Связывание ароматических веществ
- •Образование продуктов неферментативного потемнения и пищевого аромата
- •Сладость
- •3.5. Функции полисахаридов в пищевых продуктах Структурно-функциональные свойства полисахаридов
- •Крахмал
- •Гликоген
- •Целлюлоза
- •Гемицеллюлозы
- •Пектиновые вещества
- •3.6. Методы определения углеводов в пищевых продуктах
- •Контрольные вопросы
- •Глава 4. Липиды (жиры и масла)
- •4.1. Строение и состав липидов. Жирнокислотный состав масел и жиров
- •4.2. Реакции ацилглицеринов с участием сложноэфирных групп Гидролиз триацилглицеринов
- •Переэтерификация
- •4.3. Реакции ацилглицеринов с участием углеводородных радикалов Присоединение водорода (гидрирование ацилглицеринов)
- •Окисление ацилглицеринов
- •4.4. Свойства и превращения глицерофосфолипидов
- •4.5. Методы выделения липидов из сырья и пищевых продуктови их анализ
- •4.6. Пищевая ценность масел и жиров
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5. Минеральные вещества
- •5.1. Роль минеральных веществ в организме человека
- •5.2. Роль отдельных минеральных элементов Макроэлементы
- •Микроэлементы
- •5.3. Влияние технологической обработки на минеральный состав пищевых продуктов
- •5.4. Методы определения минеральных веществ
- •Электрохимические методы анализа
- •Контрольные вопросы
- •Глава 6. Витамины
- •6.1. Водорастворимые витамины
- •6.2. Жирорастворимые витамины
- •6.3. Витаминоподобные соединения
- •6.4. Витаминизация продуктов питания
- •Контрольные вопросы
- •Глава 7. Пищевые кислоты
- •7.1. Общая характеристика кислот пищевых объектов
- •7.3. Пищевые кислоты и их влияние на качество продуктов
- •7.4. Регуляторы кислотности пищевых систем
- •7.5. Пищевые кислоты в питании
- •7.6. Методы определения кислот в пищевых продуктах
- •Глава 8. Ферменты
- •8.1. Общие свойства ферментов
- •Ферментативная кинетика
- •8.2. Классификация и номенклатура ферментов
- •Оксидоредуктазы
- •Гидролитические ферменты
- •8.3. Применение ферментов в пищевых технологиях
- •Мукомольное производство и хлебопечение
- •Производство крахмала и крахмалопродуктов
- •Кондитерское производство
- •Производство плодово-ягодных соков, безалкогольных напитков и вин
- •Спиртные напитки и пивоварение
- •8.4. Иммобилизованные ферменты
- •8.5. Ферментативные методы анализа пищевых продуктов
- •Глава 9. Пищевые и биологически активные добавки
- •9.1. Общие сведения о пищевых добавках
- •Общие подходы к подбору технологических добавок
- •О безопасности пищевых добавок
- •9.2. Вещества, улучшающие внешний вид пищевых продуктов
- •Цветокорректирующие материалы
- •9.3. Вещества, изменяющие структуру и физико-химические свойства пищевых продуктов
- •Эмульгаторы
- •9.4. Вещества, влияющие на вкус и аромат пищевых продуктов
- •Подслащивающие вещества
- •Ароматизаторы
- •Пищевые добавки, усиливающие и модифицирующие вкус и аромат
- •9.5. Пищевые добавки, замедляющие микробиологическую и окислительную порчу пищевого сырья и готовых продуктов
- •Консерванты
- •Антибиотики
- •Пищевые антиокислители
- •9.6. Биологически активные добавки
- •Глава 10. Вода
- •10.1. Физические и химические свойства воды и льда Физические свойства воды и льда
- •Диаграмма состояния воды
- •Строение молекулы и свойства воды
- •Взаимодействие вода — растворенное вещество
- •Структура и свойства льда
- •10.2. Свободная и связанная влага в пищевых продуктах
- •Рассмотрим некоторые примеры.
- •10.3. Активность воды
- •Изотермы сорбции
- •Активность воды и стабильность пищевых продуктов
- •10.4. Роль льда в обеспечении стабильности пищевых продуктов
- •10.5. Методы определения влаги в пищевых продуктах Определение общего содержания влаги
- •Глава 11. Безопасность пищевых продуктов
- •11.1. Классификация чужеродных веществ и пути их поступления в продукты
- •11.2. Окружающая среда - основной источник загрязнения сырья и пищевых продуктов
- •Меры токсичности веществ
- •Токсичные элементы
- •Радиоактивное загрязнение
- •Диоксины и диоксинподобные соединения
- •Полициклические ароматические углеводороды
- •Загрязнения веществами, применяемыми в растениеводстве
- •Загрязнение веществами, применяемыми в животноводстве
- •11.3. Природные токсиканты
- •Микотоксины
- •Методы определения микотоксинов и контроль за загрязнением пищевых продуктов
- •11.4. Антиалиментарные факторы питания
- •11.5. Метаболизм чужеродных соединений
- •11.6. Фальсификация пищевых продуктов Фальсификация: аспект безопасности
- •Генетически модифицированные продукты питания
- •Контрольные вопросы
- •Глава 12. Основы рационального питания
- •12.1. Физиологические аспекты химии пищевых веществ
- •12.2. Питание и пищеварение
- •Основные пищеварительные процессы
- •Схемы процессов переваривания макронутриентов
- •Метаболизм макронутриентов
- •12.3. Теории и концепции питания
- •Первый принцип рационального питания
- •Второй принцип рационального питания
- •Третий принцип рационального питания
- •12.4. Рекомендуемые нормы потребления пищевых веществ и энергии
- •12.5. Пищевой рацион современного человека. Основные группы пищевых продуктов
- •12.6. Концепция здорового питания. Функциональные ингредиенты и продукты
- •Список использованной литературы
Радиоактивное загрязнение
Источники радиоактивности, как и другие загрязнители, являются компонентами пищевых цепей: атмосфера-ветер-дождь-почва-растения-животные-человек. Анализируя данные о взаимодействии радионуклидов с компонентами природной среды и организмом человека, необходимо
503
отметить следующее. Радионуклиды естественного происхождения постоянно присутствуют во всех объектах неживой и живой природы, начиная с момента образования нашей планеты. При этом радиационный фон в различных регионах Земли может отличаться в 10 и более раз. К радионуклидам естественного происхождения относят, во-первых: космогенные радионуклиды, главным образом3Н,7Ве,14C,22Na,24Na; во-вторых: радионуклиды, присутствующие в объектах окружающей среды (среди них основными источниками загрязнения пищевых продуктов и облучения человека являются40К,238U,232Th).
Радон - один из первых открытых человеком радионуклидов. Этот благородный газ образуется при распаде изотопа 226Ra и поступает в организм ингаляционным путем. Человек контактирует с радоном везде, но главным образом в каменных и кирпичных жилых зданиях (особенно в подвальных помещениях и на первых этажах), поскольку главным источником является почва под зданием и строительные материалы. Радиоактивность (мкЗв/год) строительных материалов такова: дерево 0; известняк, песчаник 0-100; кирпич, бетон 100-200; естественный камень, производственный гипс 200-400; шлаковый камень, гранит 400-2000. Высокое содержание радона может быть в подземных водах. Доступным и эффективным способом удаления радона из воды является ее аэрация.
В результате производственной деятельности человека, связанной с добычей полезных ископаемых, сжиганием органического топлива, созданием минеральных удобрений и т. п., произошло обогащение атмосферы естественными радионуклидами, причем естественный радиационный фон постоянно меняется.
С момента овладения человеком ядерной энергией в биосферу начали поступать радионуклиды, образующиеся на АЭС, при производстве ядерного топлива и испытаниях ядерного оружия. Таким образом, встал вопрос об искусственных радионуклидах и особенностях их влияния на организм человека. Среди радионуклидов искусственного происхождения выделяют 21 наиболее распространенный, 8 из которых составляют основную дозу внутреннего облучения населения: 14C,137Cs,90Sr,89Sr,106Ru,144Ce,131I,95Zr.
Существуют три пути попадания радиоактивных веществ в организм человека: а) при вдыхании воздуха, загрязненного радиоактивными веществами; б) через желудочно-кишечный тракт - с пищей и водой; в) через кожу.
Для наиболее опасных искусственных радионуклидов, к которым следует отнести долгоживущие 90Sr,137Cs и короткоживущий131I, в настоящее время выявлены закономерности всасывания, распределения, накопления и выделения, а также механизмы их связи с различными биологическими структурами. Одной из главных задач по профилактике и
504
снижению степени внутреннего облучения следует считать уменьшение всасывания радиоактивных элементов при их длительном поступлении в организм человека с пищевыми продуктами.
Эффект действия ионизирующих излучений на клетку и организм в целом можно понять, проследив изменения, происходящие на всех этапах следующей цепи: биомолекулы-клеточный компартмент-клетка-ткани-организм, и установив взаимосвязь между ними.
Клетка - это слаженная динамическая система биологически важных макромолекул, которые скомпонованы в компартменты (субклеточные образования), выполняющие определенные физиологические функции.
Наиболее чувствительными к облучению органеллами клеток организма млекопитающих являются ядро и митохондрии. Здесь повреждения проявляются в малые сроки и при малых дозах. Наиболее всего угнетаются процессы окислительного фосфорилирования, изменяются физико-химические свойства нуклеопротеидов, в результате чего происходят количественные и качественные изменения в ДНК, нарушаются процессы транскрипции и трансляции. Кроме этого, угнетаются энергетические процессы, выброс в цитоплазму ионов К+и Na+, нарушаются функции мембран. Одновременно возможны все виды мутаций: геномные мутации (кратные изменения гаплоидного числа хромосом), хромосомные мутации или хромосомные аберрации (структурные или численные изменения хромосом), генные или точковые мутации (изменения молекулярной структуры генов, в результате чего синтезируются белки, утратившие свою биологическую активность).
Принято рассматривать три этапа радиационного поражения клетки.
I этап можно назвать физическим. На этом этапе происходит ионизация и возбуждение макромолекул; при этом поглощенная энергия реализуется в слабых местах (в белках - SH-группы, в ДНК - хромофорные группы тимина, в липидах - ненасыщенные связи).
II этап - химические преобразования. На этом этапе происходит взаимодействие радикалов белков, нуклеиновых кислот, липидов с водой, кислородом, с радикалами воды и т. п. Это в свою очередь приводит к образованию гидроперекисей, ускоряет процессы окисления, вызывает множественные изменения молекул. В результате этого начальный эффект многократно усиливается. Разрушается структура биологических мембран, усиливаются другие процессы деструкции, высвобождаются ферменты, наблюдается изменение их активности.
III этап - биохимический. На этом этапе происходят нарушения, которые связаны с высвобождением ферментов и изменением их активности. Различные ферментные системы реагируют на облучение неоднозначно. Активность одних ферментов после облучения возрастает, других
505
- снижается, третьих - остается неизменной. К числу наиболее радиочувствительных процессов в клетке относится окислительное фосфорилирование. Нарушение этого процесса отмечается через 20-30 минут при дозе облучения 100 рад. Оно проявляется в повреждении системы генерирования АТФ, без которой не обходится ни один процесс жизнедеятельности.
Высокой чувствительностью обладают ДНК-комплексы (ДНК клеточного ядра в комплексе со щелочными белками, РНК, ферментами). Предполагается, что в этом случае в первую очередь поражаются связи белок-белок и белок-ДНК.
Облучение целостного организма приводит к снижению гликогена в скелетных мышцах, печени и ряде других тканей в результате нейрогуморальной реакции на облучение. Кроме этого обнаруживается нарушение процессов распада глюкозы (гликолиз) и высокополимерных полисахаридов.
При действии ионизирующих излучений на липиды происходит образование перекисей. Схема реакций в этом случае может быть представлена следующим образом:
ROOH → R и ROOH → ROO' - начальное образование радикалов;
R + О2→ RО2; и ROO + RH → ROOH + R - цепные реакции.
Этим процессам придают особое значение в развитии лучевого поражения, т. к. это приводит к разрушению клеточных мембран и гибели клетки.
В организме при его облучении наблюдается снижение общего содержания липидов, их перераспределение между различными тканями с увеличением уровня в крови и печени (что, вероятно, связано с изменениями углеводного обмена). Кроме того, наблюдается угнетение ряда антиоксидантов, что, в свою очередь, также способствует образованию токсичных гидроперекисей.
По характеру распределения в организме человека радиоактивные вещества можно условно разделить на следующие три группы.
1. Отлагающиеся преимущественно в скелете (так называемые остеотропные изотопы - стронций, барий, радий и другие).
2. Концентрирующиеся в печени (церий, лантан, плутоний и другие).
3. Равномерно распределяющиеся по системам (водород, углерод, инертные газы, железо и другие). Причем одни имеют тенденцию к накоплению в мышцах (калий, рубидий, цезий), а другие - в селезенке, лимфатических узлах, надпочечниках (ниобий, рутений).
Особое место занимает радиоактивный иод - он селективно аккумулируется щитовидной железой.
506
Если принять в качестве критерия чувствительности к ионизирующему излучению морфологические изменения, то клетки и ткани организма человека по степени возрастания чувствительности можно расположить в следующем порядке: нервная ткань, хрящевая и костная ткани, мышечная ткань, соединительная ткань, щитовидная железа, пищеварительные органы, легкие, кожа, слизистые оболочки, половые железы, лимфоидная ткань, костный мозг.
Из вышесказанного вытекают следующие направления по профилактике радиоактивного загрязнения окружающей среды: охрана атмосферы Земли как природного экрана, предохраняющего от губительного космического воздействия радиоактивных частиц; соблюдение глобальной техники безопасности при добыче, использовании и хранении радиоактивных элементов, применяемых человеком в процессе его жизнедеятельности.
Важнейшим фактором предотвращения накопления радионуклидов в организме людей является питание. Это и употребление в пищу определенных продуктов и их отдельных компонентов. Особенно это касается защиты организма от долгоживущих радионуклидов, которые способны мигрировать по пищевым цепям, накапливаться в органах и тканях, подвергать хроническому облучению костный мозг, костную ткань и т. п. Установлено, что обогащение рациона рыбой, кальцием, фтором, витаминами А, Е, С, которые являются антиоксидантами, а также неусвояемыми углеводами (пектин) способствует снижению риска онкологических заболеваний, играет большую роль в профилактике радиоактивного
Рис. 11.5. Современная концепция радиозащитного питания
507
воздействия наряду с радиопротекторами, к которым относятся вещества различной химической природы, в том числе и серосодержащие соединения, такие как цистеин и глутатион.
В настоящее время разработана современная концепция радиозащитного питания (рис. 11.5), которая базируется на трех основных положениях:
а) максимально возможное уменьшение поступления радионуклидов с пищей;
б) торможение процессов сорбции и накопления радионуклидов в организме;
в) соблюдение принципов рационального питания.
508
503::504::505::506::507::508::Содержание
508::509::510::511::Содержание