Химические особенности витаминов

Витамины

В питании человека и животных наряду с белками, жирами, углеводами и минеральными веществами огромную роль играют биологически активные вещества, к которым относятся витамины. Минимальные дозы витаминов (10 -3 г или даже микрограммы) оказывают на организм мощное биологическое влияние, поэтому они должны быть обязательными компонентами пищи. Их отсутствие или недостаток пагубно сказываются на общем состоянии организма. Недостаточное количество витаминов вызывает гиповитаминоз, а отсутствие - авитаминоз.

Витамины - разнообразие сравнительно низкомолекулярные органические соединения, объединенные в отдельную группу природных соединений по признаку абсолютной необходимости для нормальной жизнедеятельности организма.

Механизм биологического действия многих витаминов заключается в том, что они являются составной частью многих ферментов, регулирующих в животном организме все процессы обмена. При отсутствии определенного витамина невозможно образование соответствующего фермента, что приводит к нарушению обмена веществ.

Участвуя в обмене веществ, витамины частично разрушаются, и их запасы должны постоянно пополняться. Основным источником витаминов являются растения, в которых витамины синтезируются. Животный организм в ходе эволюции утратил способность синтезировать многие биологически активные вещества, в том числе и витамины. Недостаточное количество витамина вызывает гиповитаминоз, а отсутствие - авитаминоз. Поэтому при выборе методов обработки сырья учитывают необходимость сохранения содержащихся в них витаминов, разрушающихся при высокой температуре и продолжительном нагревании.

Все витамины подразделяют на водорастворимые и жирорастворимые.

К первой группе относятся витамины С, B1. В2. B6. B12. Р, РР и другие, ко второй группе — витамины A, D, Е и К.

Водорастворимые витамины. Витамин С — аскорбиновая кислота. Физиологическое значение витамина С многообразно. Он участвует в образовании структурных элементов кровеносных сосудов, соединительной ткани хряща, кости, дентина зубов. Он играет важную роль в уменьшении проницаемости сосудов, в окислительно-восстановительных процессах, обмене веществ, белков, углеводов, жиров, повышении иммунитета, способности ткани к регенерации, улучшении функционального состояния ряда эндокринных желез, способствует лучшему усвоению железа. Недостаток его в пище приводит к понижению сопротивляемости различным заболеваниям, к легкой утомляемости и другим болезненным явлениям. При отсутствии витамина С человек заболевает цингой. Аскорбиновая кислота легко разрушается при нагревании, особенно в щелочной среде.

Содержится в различных продуктах питания, преимущественно растительного происхождения. Производится в больших количествах синтетическим путем (из глюкозы).

Витамин B1 — тиамин. Витамин предохраняет от заболевания бери-бери. Недостаток его приводит потере аппетита, расстройству нервной системы.

В кислой среде тиамин довольно устойчив к нагреванию и окислению, в щелочной — разрушается при нагревании.

Он широко распространен в мясе (особенно в печени), рыбе и дрожжах, а также пищевых продуктах растительного происхождения, в особенности в семенах злаков (преимущественно в зародышах и оболочке). В муке высших сортов и изделиях из нее содержится очень мало витамина B1. так как он лишь в небольших количествах находится в эндосперме зерна, из которого главным образом состоит мука высших сортов.

Тиамин получают синтетическим путем.

Витамин В2 — рибофлавин. В организме входит в состав ферментных соединений — флавопротеидов. При его отсутствии наблюдаются снижение аппетита, остановка роста, заболевание глаз, развитие анемии и другие расстройства.

Исследования, проведенные в России, установили так называемую экранирующую роль рибофлавина в отношении ультрафиолетового облучения. Обогащение пищевого рациона рибофлавином повышает стойкость органов зрения к действию ультрафиолетовых лучей солнечного света.

Рибофлавин широко распространен в продуктах растительного и животного происхождения. Источниками его служат молоко, яйца, рыба, почки, печень, сердце, мясо и молодые овощи. Зерновые и бобовые растения небогаты рибофлавином, но они потребляются в значительном количестве и поэтому являются существенным источником этого витамина.

Высокий помол зерна лишает муку этого витамина, так как большая часть его содержится в отрубях. В пророщенных зерновых и горохе содержание рибофлавина повышается.

Обычная кулинарная обработка, за исключением варки в щелочной среде, почти не разрушает рибофлавина.

Тепловая обработка на свету приводит к некоторому его разрушению.

Консервирование, медленное замораживание, а также оттаивание и обезвоживание продуктов приводят к потере рибофлавина.

Сушка рыбы, овощей и других продуктов на солнце также приводит к значительному разрушению витамина.

Витамин В3 — пантотеновая кислота. Содержится во всех пищевых продуктах, поэтому потребность в нем при хорошо сбалансированном питании полностью удовлетворяется.

Витамин B6 — пиридоксин. При его отсутствии наблюдается нарушение белкового обмена и синтеза жиров в животном организме, отмечаются заболевания кожи (дерматит). Потребность в витамине В6 повышается при рентгеновском облучении, работе с радиоактивными веществами, ядохимикатами. Витамин способствует профилактике неврозов.

Витамин устойчив к кислотам и щелочам, но легко разрушается под действием света в нейтральной среде при рН=6,8.

Пиридоксин распространен в продуктах как животного, так и растительного происхождения; особенно много его в дрожжах, пшеничных зародышах, рисовых отрубях.

Витамин В9 — фолацин. Недостаток фолиевой рслоты при незначительном содержании в пище животных белков приводит к нарушению кроветворения и развитию малокровия.

Витамин в больших количествах содержится в листьях растений и в печени. Синтезируется бактериальной микрофлорой кишечника.

При кулинарной обработке наблюдаются потери фолацина.

Витамин В12 — кобламин. Витамин чрезвычайно эффективен при лечении различных форм анемии. Обладает кроветворной способностью, а также повышает использование организмом растительных белков, приближая их по пищевой ценности к животным белкам. Потребность в витамине B12 повышается при увеличении содержания в пище белка, особенно растительного происхождения.

Главный источник этого витамина — продукты животного происхождения, особенно печень и почки. Частично витамин B12 синтезируется микрофлорой кишечника.

Витамин Р — цитрин, чайный катехин. При отсутствии его повышается проницаемость кровеносных сосудов. Р-витаминной активностью обладает ряд биологически активных веществ. Термин «витамин Р» объединяет около 150 биофлавоноидов, обладающих сходным физиологическим действием.

В присутствии витамина Р лучше усваивается и задерживается в организме аскорбиновая кислота. Потребность в витамине Р не определена. По высказываниям некоторых авторов она составляет около 50% потребности в витамине С.

Много витамина Р содержится в плодах шиповника, ягодах черной смородины, винограде, а также в чайном листе. В промышленных условиях он вырабатывается из чайных листьев.

Витамин РР — ниацин. При недостатке его в пище возникает пеллагра. Ниацин оказывает также регулирующее воздействие на высшую нервную деятельность, играет важную роль в обмене веществ, в синтезе окислительно-восстановительных ферментов.

Из всех витаминов никотиновая кислота наиболее устойчива при хранении продуктов и обычных методах их консервирования. Потери ее при кулинарной обработке не превышают 15-20%.

Витамин довольно широко распространен в пищевых продуктах — мясе, ветчине, гречневой крупе; меньше в хлебе, кукурузе. Может быть получен синтетически.

Жирорастворимые витамины. Витамин А — ретинол. При его отсутствии наблюдается заболевание глаз — ксерофтальмия, а также остановка роста и другие болезненные явления. Функция его в организме, кроме участия в образовании зрительных пигментов, все еще недостаточно изучена.

Витамином А называют все соединения, обладающие А-витаминной активностью. Потребность в витамине рассчитывают по усвояемости спирта ретинола — витамина A1 .

На А-витаминную ценность питания оказывает влияние качество пищевых жиров. Прогорклые жиры или жиры с высоким содержанием полиненасыщенных жирных кислот могут вызывать окисление ретинола. Противоокислительное влияние на ретинол и каротин (провитамин А) оказывают α-токоферол (витамин Е) и аскорбиновая кислота.

Под действием кислорода витамин А разрушается больно быстро, при отсутствии его сохраняется даже при нагревании до 120-130°С.

Витамин А содержится в некоторых продуктах животного происхождения — сливочном и топленом масле, яичном желтке, печени и др. В печени рыб, главным образом пресноводных, находится дегидроретинол (витамин А2 ). Биологическая активность его составляет лишь 40% активности ретинола.

В продуктах растительного происхождения (морковь, абрикосы, зеленые части растений и пр.) содержится провитамин А — каротин, который превращается в организме человека в витамин А и имеет аналогичные ему свойства, однако биологическая активность его в 2 раза ниже. Продукты животного происхождения содержат незначительное количество каротина.

Степень усвояемости каротина зависит от полноты разрыва клеточных оболочек. Каротин, содержащийся морковном пюре, усваивается лучше, чем в вареной моркови, и еще лучше, чем в сырой.

Каротин и ретинол разрушаются в значительной степени под влиянием тепла, света, воздуха и нейтральной и щелочной среды. Потери при кулинарной обработке колеблются: для ретинола—от 0 до 40%, для каротина — от 0 до 30%.

Витамин Д — кальциферолы. Витамин Д необходим для нормального обмена кальция и фосфора в организме и сохранения структуры костей. Однако роль его заключается не только в предохранении от Д-витаминной недостаточности (рахит и др.), но и в полном обеспечении роста и минерализации зубов и костей скелета (особенно в младенческом, а также в детском возрасте).

Витамин Д поступает в организм не только с пищей, но и образуется в нем под воздействием ультрафиолетовых лучей. Поэтому в обычных условиях средней полосы достаточное количество его образуется за счет солнечного облучения. Дополнительное введение витамина Д необходимо взрослым здоровым людям, работающим в ночных сменах или на подземных работах, а также на Крайнем Севере, в особенности в период длительной полярной ночи.

Значительное увеличение нормы потребления витамина Д может вызвать интоксикацию (гипервитаминоз).

Витамин устойчив к высоким температурам.

Витамины группы Д содержатся в достаточном количестве в топленом масле, в желтках яиц, в печени, особенно много их в рыбьем жире. Они способствуют улучшению образования желчи, участвуют в синтезе желчных кислот и в других окислительных процессах.

Витамин Е — токоферол. Отсутствие его вызывает бесплодие, нарушение деятельности желез внутренней секреции, мышечную слабость и другие болезненные явления. Однако поскольку этот витамин широко распространен в продуктах как животного, так и растительного происхождения, Е-авитаминоз у людей возникает очень редко. Важнейшим источником токоферолов в питании человека являются продукты растительного происхождения, среди которых одно из первых мест принадлежит плодам облепихи. Особенно много витамина Е в масле из зародышей семян злаков.

Витамин получают и синтетическим путем.

Кулинарная обработка снижает содержание токоферола в растительных маслах и пшеничной муке.

Витамин К (различные формы). При недостатке его происходит замедление свертывания крови и проявление подкожных и внутримышечных кровоизлияний. Богаты витамином К зеленые растения (салат, шпинат, капуста и др.).

Вода, содержащаяся в мышечной ткани, играет важнейшую роль в процессах, происходящих в тканях рыбы и теплокровных животных при их обработке, а следовательно, и в формировании качества готовой продукции. В мышечных тканях вода находится в связанном и частично свободном состоянии, поэтому неоднородна по своим физико-химическим свойствам, биологической роли и технологическому значению. Воду, прочно удерживаемую силами физико-химической связи с молекулами растворенных и нерастворенных гидрофильных веществ, главным образом, белков, называют адсорбционной или связанной водой, а остальную, находящуюся в мясе рыбы воду - свободной водой, относя к ней не только механически, но и осмотически удерживаемую воду, поскольку ей соответствуют весьма малая энергия связи.

Свободную воду принято делить на структурно-свободную и иммобилизованную. К структурно-свободной относят капиллярноудерживаемую воду, способную свободно передвигаться в макро-капиллярах структурной сетки (в промежутках между мышечными волокнами и соединительной ткани), которая может быть выделена из мяса рыбы механическим путем (прессованием или центрифугированием) без разрушения при этом образующих его структурных элементов. Остальную, осмотически и капиллярно удерживаемую воду, не поддающуюся извлечение механическим путем без разрушения структуры ткани, относят к иммобилизованной. Такое деление свободной воды носит, в известной мере, условный характер, поскольку количество воды, извлекаемой из тканей рыбы механическим путем, зависит не только от ее состояния, но и от силы, и условий механического воздействия на ткань, то есть, от режима прессования или центрифугирования, который пока еще точно не определен.

Связывание воды с белковыми и другими гидрофильными веществами изменяет ее физические свойства, что важно знать для правильного понимания процессов консервирования рыбы холодом, посолом, сушкой.

В отличии от обычной свободной воды, связанная вода не является растворителем, требует значительно больше тепла для испарения, имеет пониженную диэлектрическую проницаемость и не замерзает даже при таких низких температурах, как минус 30 - 40 °С. Для отделения связанной воды из мяса требуется нарушить ее связь с белками, что может достигаться путем нагревания мяса, добавления к нему электролитов и другими методами, способствующими ослаблению гидрофильности веществ.

По полученным к настоящему времени экспериментальным данным содержание связанной воды в мясе свежей рыбы составляет 5 - 8 % (в расчете на сырое вещество).