Материал: А26875 Колодязная В. С., Пищевая химия

Отсутствие, недостаточное (гиповитаминоз) или избыточное (гипервитаминоз) содержание в организме витаминов может приостановить или задержать образование важнейших ферментов и, следовательно, нарушить нормальный процесс обмена веществ.

Причины витаминной недостаточности организма многообразны, но можно выделить две главные группы факторов:

 алиментарные (пищевые), приводящие к возникновению первичных гиповитаминозов;

 заболевания, ведущие к развитию вторичных гиповитаминозов.

Это деление условно, так как нередки сочетания указанных факторов (смешанные формы гиповитаминозов).

К основным причинам алиментарной витаминной недостаточности относятся:

1. Неправильное по продуктовому набору питание. Недостаток в рационе овощей, фруктов и ягод, ведет к дефициту в организме витаминов С и Р. При употреблении рафинированных продуктов (сахар, изделия из муки высших сортов, очищенный рис и др.) поступает мало витаминов группы В. При длительном питании только растительной пищей в организме появляется недостаток витамина В₁₂.

2. Сезонные колебания содержания витаминов в пищевых продуктах.

3. Неправильное хранение и кулинарная обработка продуктов ведут к значительным потерям витаминов, особенно С, А, В₁, каротина, фолиевой кислоты.

4. Нарушение сбалансированности между пищевыми веществами в рационе. Даже при достаточном потреблении витаминов, но дефиците белков может возникнуть недостаточность в организме многих витаминов. Это обусловлено нарушением транспорта, образования активных форм и накопления в тканях витаминов. При избытке в питании углеводов, особенно за счет сахара и кондитерских изделий, может развиться В₁-гиповитаминоз. Длительный дефицит или избыток в питании одних витаминов нарушает обмен других.

5. Повышенная потребность организма в витаминах, вызванная особенностями труда, быта, климата и т.п. Так, в условиях холодного климата, при воздействии химических или физических профессиональных или умственных нагрузок на 3050% увеличивается потребность в витаминах.

При составлении рационов питания необходимо иметь в виду, что в плодах, овощах и ягодах содержатся аскорбиновая и фолиевая кислоты, -каротин и витамин Р. Витамины группы В имеются в различных крупах, бобовых культурах, хлебе из муки низших сортов, яйцах, мясе и рыбе. Витамин В₁₂  содержится в основном в печени животных и рыб, мясе и рыбе, в яйцах и молочных продуктах. Источником витамина А являются печень и жир животных, икра рыб, яйца и молочные продукты. Витамин Е имеется в растительных маслах и соответственно в исходных продуктах для их изготовления (семена подсолнечника, кукурузы, сои и т.д.), в орехах, зерновых и бобовых культурах, молочных продуктах, печени и почках животных, яйцах. Минимальный витаминный набор должен быть представлен витаминами А, Е, С и Р, группы В (В₁, В₂, В₆, РР,  фолиевая кислота и В₁₂), для детей  дополнительно еще витамином D. Витамины активируют и нормализуют обменные процессы, положительно влияют на общую активность и сопротивляемость организма и состояние отдельных органов и систем.

Более подробно ознакомиться с содержанием витаминов в различных пищевых продуктах и с их ролью в обменных процес- сах можно по учебникам, справочникам и научной литературе [10, 11, 13, 21, 22, 23].

3.5. Фенольные соединения

К фенольным соединениям ФС относится обширный класс циклических веществ, являющихся производными ароматического спир- та  фенола (С₆Н₅ОН). В молекуле фенольных соединений  имеется ароматическое кольцо, содержащее одну или несколько гидроксильных групп. Фенольные соединения находятся в растениях, плодах и овощах преимущественно в виде гликозидов и реже в свободном виде [24].

Биосинтез фенольных соединений в растительной клетке происходит в протоплазме, в частности, в хлоропластах. Однако основная масса водорастворимых фенолов сосредоточена в вакуолях, ограниченных от цитоплазмы белково-липидной мембраной  тонопластом, который регулирует участие веществ, содержащихся в вакуолях, в метаболизме клетки. В животном организме фенольные соединения не синтезируются, а поступают с растительной пищей и участвуют в обменных процессах.

К гликозидам относятся разнообразные вещества, у которых какой-либо сахар (чаще  глюкоза, реже  другие моносахариды) соединен за счет гликозидного гидроксила с другими веществами, не являющимися  сахарами (спиртами, альдегидами, фенолами, алкалоидами, стероидами и др.). Вторая часть молекулы гликозидов называется агликоном (не сахар).

От содержания и превращений фенольных соединений зависят цвет и аромат плодов, качество чая, кофе, вина. Многие фенолы обладают свойствами витамина Р и являются антиоксидантами.

Все фенольные соединения являются активными метаболитами клеточного обмена и играют важную роль в различных физиологических функциях растений, плодов, картофеля и овощей  дыхании, росте, устойчивости к инфекционным заболеваниям.

О важной биологической роли фенольных соединений свидетельствует их распределение в растительной ткани. Разные органы и ткани растений, плодов и овощей различаются не только количественным содержанием фенолов, но и качественным их составом.

В настоящее время известно более 2000 фенольных соединений, существенно различающихся по своим свойствам. В связи с этим важное значение имеет классификация фенольных соединений, представленная на рис. 3 .

Фенольные соединения условно разделяются на три основные группы [24]:

1. Мономерные.

2. Димерные.

3. Полимерные.

Мономерные фенольные соединения содержат одно  ароматиче-ское кольцо и делятся на три подгруппы:

 соединения С₆-ряда, состоящие из ароматического кольца без углеродных боковых цепей; к ним относятся гидрохинон, пирокатехин и его производные, гваякол, флороглюцин, пирогаллол. Все они содержатся в растениях главным образом в связанном виде;

 соединения с основной структурой С₆С₁-ряда включают в себя группу фенолкарбоновых кислот и их производных  протокатеховую, ванилиновую, галловую, салициловую, оксибензойную и другие

кислоты; эти соединения встречаются в плодах и овощах в свободном виде;

 соединения с основной структурой С₆С₃-ряда, состоящие из ароматического кольца и трехуглеродной боковой цепи, делятся на коричные кислоты, кумарины и производные последних: изокумарины, фурокумарины.

Кумарины рассматриваются как лактоны оксикоричных кислот. Наиболее распространенными коричными кислотами являются п-ку-маровая, кофейная, феруловая и синаповая.

Фенолы

Мономерные

Пирогаллол Пирокатехин Гваякол и другие

С₆

Фенолкарбо- новые кислоты и их произ- водные

Эллаговые дубильные вещества

Галлотан- ниды

Изоку- марины

Катехины

Рис. 3. Классификация фенольных соединений

Фенолкарбоновые кислоты, обладая фенольными и кислотными группами, могут реагировать друг с другом с образованием соединений типа сложных эфиров, называемых депсидами. Если в реакции участвуют две фенолкарбоновые кислоты, то образуется дидепсид, если три  тридепсид и т.п. Соединения С₆С₃-ряда участвуют в формировании аромата и вкуса плодов и овощей.

Димерные фенольные соединения имеют основную структуру с двумя ароматическими кольцами С₆С₃С₆ и делятся на флавоноиды и изофлавоноиды (ротеноиды). Эти соединения наиболее широко распространены в природе, и многие из них принимают участие в формировании аромата и цвета растительных продуктов.

В зависимости от структуры связующего трехуглеродного фрагмента в молекуле и степени окисленности флавоноиды подразделяются на катехины, лейкоантоцианы, флаваноны, флаванонолы, антоцианы, флавоны, флавонолы и другие (см. рис. 3). Наиболее восстановленные соединения  катехины, наиболее окисленные  флавонолы.

Катехины  бесцветные соединения, легко окисляются, в результате чего приобретают разную окраску. Например, различный цвет чая (черный, красновато-коричневый, желтый) обусловлен степенью окисления катехинов, содержащихся в чайном листе. Существует несколько форм катехинов: катехин, галлокатехин, галлокатехингаллат и другие. Каждый катехин может существовать в виде четырех оптических изомеров, различающихся по направлению и величине угла вращения: (+)-катехин, ()-катехин; (+)-эпикатехин, ()-эпикатехин. Кроме того, для каждого катехина известны два рацемата  смесь, лишенная оптической активности: (+)-катехин и (+)-эпикатехин. Все они отличаются по физическим свойствам и биологическому действию. Например, высокой Р-витаминной активностью обладает ()-эпикатехин.

В плодах и овощах катехины могут присутствовать в свободном и связанном состоянии (в составе полимерных форм). Много катехинов содержится в винограде, айве, черной смородине, яблоках, черноплодной рябине, косточковых плодах и ягодах.

Катехины хорошо растворимы в воде, имеют слабый вяжущий вкус, легко окисляются на свету, при нагревании, особенно в щелочной среде под действием окислительных ферментов (фенолоксидазы и пероксидазы). Продукты окисления  хиноны  и полимеризации катехинов  флобафены  придают плодам и овощам при термической и механической обработке темную окраску.

Окисление фенольных соединений может быть обратимым и необратимым. Этот процесс происходит и в здоровых, неповрежденных растительных клетках, но ткань их при этом не темнеет. Это обусловлено тем, что через тонопласт в цитоплазму поступает строго ограниченное количество фенолов, рассчитанное на тот ферментативный аппарат, который имеется в цитоплазме.

При окислении в здоровой клетке часть фенолов окисляется до карбоновых кислот и в качестве конечных продуктов окисления образуются СО₂  и Н₂О.

Часть же промежуточных продуктов окисления фенолов с помощью ферментов фенолоксидазы и пероксидазы, а также восстановителей, вновь восстанавливается до исходных соединений.

В поврежденных клетках в контакте с о-фенолоксидазой оказывается сразу большое количество фенолов и поэтому восстановления не происходит, а образующиеся хиноны необратимо конденсируются как между собой, так и с аминокислотами с образованием коричневых и красных аморфных веществ  флобафенов.

Например, причиной потемнения очищенных и нарезанных клубней картофеля является окисление аминокислоты фенольного ха-рактера  тирозина ( -оксифенилаланин). Тирозин окисляется до диоксифенилаланина, который превращается в хинон, образующий красные гетероциклические соединения. Хиноны полимеризуются и превращаются в продукты темного цвета  меланины.

Образование темноокрашенных веществ при хранении очищенного картофеля может происходить в результате окисления другого вещества фенольной природы  хлорогеновой кислоты. Потемнение внутренней сердцевины картофеля связано с окислением хлорогеновой кислоты, а внешней сердцевины  с окислением тирозина.

Предотвратить окисление фенолов очень важно при производстве крахмала, так как образующийся при измельчении картофеля клеточный сок содержит наряду с другими веществами тирозин. Последний легко окисляется, что вызывает потемнение крахмала, ухудшение его качества. Быстрое отделение клеточного сока от крахмала на центрифуге позволяет получить крахмал высокого качества.

Для предотвращения потемнения плодов и овощей при чистке, резке и дроблении применяют различные вещества (диоксид серы, аскорбиновую, лимонную кислоты и др.), а также тепловую обработку для инактивации фенолоксидаз, пероксидаз и каталазы.

На предприятиях общественного питания применяется сульфитация очищенного картофеля, заключающаяся в обработке клубней слабым раствором диоксида серы (0,10,2%).

Лейкоантоцианы, флаваноны и флаванонолы  это бесцветные фенольные соединения. Лейкоантоцианы изменяют окраску в зависимости от температуры. Так, при 135°С они имеют желтый цвет, при 165°С  винно-красный, выше 225°С  сине-серый, при 260°С  черный. При нагревании они превращаются в лейкоантоцианидины. Лейкоан-тоцианы в значительном количестве содержатся в плодах и овощах, придавая некоторым из них терпкий вкус.

Флаваноны и флаванонолы в свободном виде встречаются редко, чаще в форме гликозидов. Богаты ими цитрусовые плоды, в которых содержатся нарингенин, гесперидин и эридиктол.

Лейкоантоцианы Флаваноны Флаванонолы

Флавоновые пигменты  это окрашенные фенольные соединения: антоцианы, флавоны и флавонолы. Эти фенольные гликозиды хорошо растворимы в воде, обладают бактерицидными свойствами. Они содержатся во многих плодах и овощах, отличаются повышенной окислительной способностью. Антоцианы имеют фиолетовый цвет, флавоны и флавонолы  желтый.

Антоцианы. Они представляют собой гликозиды, в которых остатки сахаров (глюкозы, галактозы и рамнозы) связаны с окрашенными агликонами, принадлежащими к группе антоцианидинов. Раз- личают шесть антоцианидинов, составляющих агликоны антоцианов  пеларгонидин, цианидин, пеонидин, дельфинидин, петунидин, мальвидин. В зависимости от наличия этих соединений плоды имеют разную окраску.

Наиболее распространен цианидин, он обнаружен в яблоках, землянике, сливах и в других плодах. В некоторых плодах антоцианы находятся только в кожице (виноград, слива), в других  в кожице и мякоти (малина, черника, смородина).

В зависимости от рН окраска антоцианов может меняться от кра-сной до синей и фиолетовой (в кислой среде  красные, в щелочной синие). Антоцианы с ионами К, Nа, Fе и других металлов дают соединения синего цвета.

Флавоны  это пигменты, имеющие желтую окраску; содержат-ся во многих плодах и овощах. Флавоны являются предшественниками антоцианов.

Флавонолы отличаются от флавонов наличием гидроксильной группы и обладают сильными бактерицидными свойствами. Чаще всего в плодах и овощах из флавонолов распространены кверцетин, кемферол, рутин и мирицетин. Кверцетин  самый распространенный флавонол придает золотистый цвет кожице лука, облепихе.