2.6. ГЛІКОЗИДИ, ІЗОПРЕНОЇДИ ТА ПОЛІНЕНАСИЧЕНІ ЖИРНІ КИСЛОТИ

Глікозиди та ізопреноїди. Глікозиди за хімічною природою є молекулами моноцукрів, які з’єднані глікозильними зв’язками зі спиртами невуглеводної природи. Ізопреноїди (терпени) — це вуглеводні, що відносяться до аліфатичного або циклічного ряду (основою їх будови є молекула ізопрену).

Глікозиди та ізопреноїди, як функціональні інгредієнти, почали розглядати наприкінці ХХ століття, а до цього їх вважали антиаліментарними токсичними речовинами. Фізіологічна активність глікозидів та ізопреноїдів встановлена у лімітованих мікрокількостях, а з їх перевищенням можуть проявлятись токсичні властивості. Деякі з них відіграють важливу роль у харчових виробництвах: смак і аромат гірчиці зумовлений наявністю глікозиду синігрину; в кісточках мигдалю, абрикосів, слив, персиків міститься глікозид амигдалін; у картоплі — глікозид соланін. Для багатьох глікозидів притаманні функціональні та фармакологічні властивості.

Фрукти, овочі, бобові містять глікозиди таких класів як флавоноїди, ізофлавони, сапоніни. Флавоноїди характеризуються сильними антиокислювальними властивостями, проявляють імуностимулюючу, радіопротекторну й протипухлинну активність, сприяють профілактиці серцево-судинних захворювань, порушень обміну речовин.

Ізофлавони виконують роль регуляторів гормональних порушень, сапоніни володіють протипухлинною, антиоксидантною, бактерицидною, імуностимулюючою активністю. Вони проявляють антитоксичний, знеболювальний, заспокійливий і тонізуючий вплив на організм людини.

Ізопреноїди відомі давно завдяки бактеріостатичній дії, широко використовуються у парфумерній промисловості як складові ефірних олій, містяться у багатьох рослинах: апельсинах, хмелі, кмині, кропі, м’яті та ін. Біологічні властивості ізопреноїдів зараз широко досліджуються.

Поліненасичені жирні кислоти (ω-3 і ω-6) є інгредієнтами жирів. Лінолеву кислоту та її похідні (γ-лінолеву і арахідонову кислоти), які мають перший подвійний зв’язок у 6-му положенні, відносять до ω-6. Ліноленову, ейкозапентаєнову, докозапентаєнову і докозагексаєнову кислоти, які мають перший подвійний зв’язок у 3-му положенні, відносять до ω-3.

54

Поліненасичені жирні кислоти (лінолева, ліноленова і арахідонова) не синтезуються в організмі людини і тому є незамінними в харчуванні. Ці кислоти входять до складу біомембран і беруть участь у пластичних процесах (синтезі власних жирів організму), забезпечують функції мембран клітин, сприяють перетворенню холестерину у холеві кислоти і виведенню їх із організму, нормалізують стан стінок кровоносних судин, підвищують їх еластичність і зменшують проникність.

Найважливішою біологічною функцією поліненасичених жирних кислот є їх участь у синтезі тканинних гормонів простагландинів, які знижують виділення шлункового соку й зменшують його кислотність. Вони є медіаторами запального процесу й алергічних реакцій, відіграють важливу роль у регуляції діяльності нирок, впливають на різні ендокринні залози. Добова потреба дорослої людини в поліненасичених жирних кислотах складає 2—6 г. Рекомендоване співвідношення жирних кислот у раціоні наведено у табл. 2.9.

Функціональні продукти харчування, збагачені ω-3 жирними кислотами, є засобами профілактики серцево-судинних, онкологічних, нервових, ниркових захворювань, діабету, артритів, виразкових колітів, гепатитів, ожиріння (рис. 2.7).

Рис. 2.7. Основні напрями фізіологічної дії ненасичених жирних кислот у зниженні ризику захворювань

55

2.7. АМІНОКИСЛОТИ, ПЕПТИДИ І ФЕРМЕНТИ

Амінокислоти зустрічаються у вільному стані в складі білків. З природних джерел виділено понад 200 амінокислот, в організмі людини міститься близько 60 амінокислот, 20 з яких постійно входять до складу білків, 10 амінокислот зустрічаються досить рідко, решта знаходиться у вільному стані або входить до складу пептидів та інших біологічно активних сполук.

У рослинах синтезуються практично всі амінокислоти, а в організмі людини — лише частина протеїногенних, незамінні повинні надходити з продуктами харчування. Кожна незамінна амінокислота виконує відповідну функцію в організмі людини.

Відсутність валіну (добова потреба 3—4 г) веде до зменшення інтенсивності асиміляційних процесів, порушення координації руху. За відсутності лейцину (добова потреба 4—6 г) відбувається затримка росту та зменшення маси тіла, дегенеративні зміни у нирках та щитовидній залозі. Відсутність лізину приводить до зменшення кількості еритроцитів і вмісту в них гемоглобіну, затримки росту й порушенню кальцифікації кісток.

Метіонін (добова потреба 2—4 г) — постачальник метильних груп для синтезу холіну — речовини з високою біологічною активністю, як сильний ліпотропний засіб, що попереджує жирове переродження печінки, впливає на обмін жирів та фосфатидів у печінці, що відіграє важливу роль у профілактиці та лікуванні атеросклерозу.

Треонін (добова потреба 2—3 г) лімітує синтез білка в організмі. Триптофан (добова потреба 1 г) пов’язаний з обміном ніацину, впливає на ріст та баланс азоту. Фенілаланін (добова потреба 2—4 г) впливає на функцію щитовидної залози, наднирники, бере участь у синтезі тироксину та адреналіну.

Замінні амінокислоти також виконують важливі фізіологічні функції. Аргінін активно реагує на вміст у крові оксиду азоту, в процесах згортання крові та послабленні кровоносних судин, необхідний для забезпечення роботи печінки й імунної системи, знижує рівень холестерину.

Глютамін — в організмі міститься в невеликій кількості, сприятливо впливає на тонкий кишечник, сприяє відновленню слизових оболонок товстої кишки. Глютамін вважається природним джерелом емоційної рівноваги, використовується мозком.

Фенілаланін організм використовує для отримання антидеприсанту фенілетиламіну. Амінокислота метіонін застосовується у профілактиці хвороб печінки, мозку, остеоартритів. Валін, лейцин, ізолейцин — амінокислоти, що захищають м’язи і тканини від розкладу у випадку перевтоми.

Пептиди проявляють фізіологічну активність, були виявлені в казеїні молока. Серед них глутамінові пептиди, які мають імуномоделюючу активність, регулюють обмін білків і біосинтез глікогену; пептиди з антигіпертензивними властивостями; фосфопептиди, які інгібірують накопичення жирів і регулюють обмін ліпідів.

Серед пептидів, що проявляють фізіологічну активність, вивчено білок лактоферин (лактотрансферин). Він виявлений в молоці ссавців і здатний зв’язувати залізо. За фізико-хімічними характеристиками його ідентифікували як трансферин.

Захисний фактор лактоферину підтверджується здатністю зв’язувати залізо і втримувати його навіть у достатньо жорстких фізіологічних умовах, а також присутність у тих місцях організму, де є загроза проникнення мікробів.

56

Функціональні властивості лактоферину залежать від його молекулярної структури, яка має дві форми. Перша форма — закрита, стабільна, відносно жорстка й стійка до дії протеїнази — утворюється внаслідок зв’язування металу (заліза). Друга форма, яку приймає протеїн без металу, є відкритою, гнучкою й більш чутливою до протеїнази. В обох випадках більша частина поверхні молекули залишається однаковою, тому на неї не повинно впливати приєднання металу. У випадку, коли молекула переходить у відкриту форму, яка не містить металу, вона може набувати додаткові характеристики.

Лактоферин відіграє важливу роль у загальному антимікробному захисті, оскільки проявляє бактеріостатичний ефект, залишаючи мікроорганізми без заліза, необхідного для їх росту, і гальмує ріст багатьох грампозитивих і грамвід’ємних бактерій.

Антибактеріальні характеристики лактоферину пояснюються руйнуванням мембран бактеріальних клітин залишками лізину й аргініну, які знаходяться вздовж поверхні молекули білка, а також обумовлена гідролізом пептидів під дією пепсину.

Унікальна властивість лактоферину полягає в інактивуванні молекули протеїнази імуноглобуліна А (lqА), яка розрізає молекулу lqА, що утворює першу лінію оборони проти мікробіологічної атаки. Лактоферин запобігає відділенню активної протеїнази lqА із патогенних бактерій. Він зв’язує гепарин, ліпополіцукрид, який є частиною клітинної стінки бактерії у місцях запалень і значно скорочує ступінь ураження, обмежує виділення реактивних кисневих радикалів із нейтрофілів.

Лактоферин здатний з’єднуватися з багатьма типами клітин, включаючи макрофаги, моноцити, активовані лімфоцити, які є основними компонентами в реалізації імунної системи людини.

Лактоферин стимулює природні клітини — кіллери як in vitro, так і in vivo. Це зв’язано з приєднанням лактоферину до багатьох типів клітин через рецептори або з допомогою менш специфічних механізмів (протипухлинна активність).

Лактоферин вважається загальним оксидантом. Здатність лактоферину зв’я- зувати ліпополіцукрид також обмежує утворення радикалів, індукованих ліпополіцукридом.

Лакторферин за своєю структурою дуже близький до трансферину і в переміщенні та поглинанні заліза він функціонує аналогічно. Це підтверджується високою концентрацією лактоферину і високою біодоступністю заліза в молоці.

Лактоферин ідентифікують як білок, який видаляє залізо навіть в умовах низьких значень рН, наприклад, у шлунково-кишковому тракті або в місцях запалення. Здатність з’єднуватися з різними клітинами та імунної модуляції підтверджує його антипухлинну активність і загальну роль у захисті організму.

Для виробництва лактоферину в промислових масштабах використовуються катіонообмінні смоли, на яких білок абсорбується і простіше відділяється від сировини, оскільки більшість інших молочних білків є аніонами. На другій стадії катіонобмінна смола промивається водою, а абсорбовані речовини екстрагують за допомогою сольових розчинів (рис. 2.8 і 2.9).

Лактоферин застосовують у багатьох продуктах. Якщо його додають як біоактивний компонент, то необхідно враховувати, що лактоферин легко інактивується під час теплового обробітку. У кислому середовищі, особливо за рН близько 4, його можна пастеризувати або стерилізувати НВЧ-методом без значної втрати біологічних властивостей. Процеси пастеризації і стерилізації запатентовані і застосовуються для виробництва широкого асортименту продуктів з лактоферином.

57

Лактулоза

Рис. 2.8. Схема отримання продуктів переробки сироватки за мембранною технологією

Сироватка або знежирене молоко

Розчин сирого лактоферину (мінерали /ЛФ=6)

УФ-1 (демінералізат)

Напівочищений ЛФ розчин (мінерали /ЛФ=0,1)

УФ-2 (випаровування)

Очищений розчин ЛФ (мінерали /ЛФ=0,1)

Сублімаційна сушка

Очищений порошок лактоферину

Рис. 2.9. Схема отримання лактоферину

58

Токсичність лактоферину вважають дуже низькою, не виявлено його мутагенних наслідків у тестах на бактерії. На основі клінічних досліджень в Японії лактоферин вважають безпечною харчовою добавкою. З 1996 р. він офіційно дозволений в Японії, затверджені його показники — вміст вологи, залишків золи, чистота й розчинність.

Товарний лактоферин повинен відповідати певним вимогам (табл. 2.10).

Біологічні властивості лактоферину передбачають дослідження in vitro та in vivo.

У 2001 р. отримані відповідні документи щодо безпечності лактоферину із молока від Адміністрації з харчових продуктів і ліків США. Активно виробляється й реалізується знежирене молоко, збагачене лактоферином, йогурт, продукти для спортсменів.

Розробка нових іонообмінних мембранних технологій дає можливість отримати із молока функціональні інгредієнти, які поліпшують стан здоров’я людей.

Ферменти — це органічні сполуки білкової природи, які утворюються в живих організмах, здатних прискорювати перебіг хімічних реакцій в організмі. Ферменти зустрічаються лише в живих організмах, мають високу специфічність і каталітичну дію. Всі біохімічні реакції відбуваються за участю ферментів за нормальним тиском, температурою, у слабокислому, нейтральному чи слаболужному середовищі.

Для ферментів характерним є те, що їх синтез та каталітична активність контролюється на генетичному рівні, а також за участю низькомолекулярних сполуксубстратів або продуктів реакції.

В організмі понад дві тисячі ферментів забезпечують обмін речовин і енергії. Усі ферменти поділяють на шість класів (рис. 2.10).

59