Вопросы по пищевой химии. 1. Предмет и задачи пищевой химии. Понятия о пищевой и биологической ценности продуктов
 Скачать 1.85 Mb.
|
|
Функции клеточного компартмента 1. Пространственная и временнáя координация всех обменных процессов. 2. Организация полиферментных систем, обеспечение синхронности их действий. 3. Поддержание постоянства внутриклеточной среды. 4. Изменение обменных процессов в ответ на внешнее воздействие, саморегуляция. 5. Секреция продуктов из клетки и наоборот. 6. Обеспечение системы контактов между клетками и тканями. 7. Иммунитет. 8. Регуляция перекисных процессов. Биохимические основы хранения растительного сырья Растительное сырьё может быть представлено либо жизнеспособными объектами — зерном, семенами, овощами, фруктами, либо объектами с разрушенной (перемолотой) клеточной структурой, например мукой. То, в каком состоянии следует хранить растительное сырьё, в жизнеспособном или в перемолотом, определяется интенсивностью и характером протекания происходящих в нём процессов. Процессы, происходящие в сырье с разрушенной клеточной структурой. В случае разрушения клетки нарушается скоординированность протекающих в ней процессов. В сырье с разрушенной клеточной структурой решающую роль начинают играть нежелательные окислительные и гидролитические процессы. Это связано с тем, что, во-первых, благодаря высокой дисперсности сырья открывается свободный доступ кислорода ко всем компонентам клеток и происходит их окисление, и, во-вторых, вследствие разрушения структуры лизосом высвобождаются содержащиеся в них гидролитические ферменты, что вызывает автолиз — саморастворение компонентов клеток под воздействием их собственных гидролаз. Таким образом, обменные процессы в клетках полностью нарушаются и сырьё становится не хранимым в прежних условиях. Разрушенная система больше не поддаётся регулированию, т.к. принцип биологического регулирования полностью нарушен. Эта система не имеет и общего критерия для своей характеристики. Наименее устойчивой фракцией пищевого сырья является липидная фракция. Деградация жиров в сырье с неразрушенной клеточной структурой и в сырье с разрушенной клеточной структурой протекает по-разному. При деградации жиров в неразрушенной клетке темп процессов скоординирован, жирные кислоты не накапливаются, а подвергаются β-окислению, в результате чего образуются молекулы ацетил-КоА, которые затем поступают в цикл Кребса, где полностью окисляются при участии дыхательной цепи до углекислого газа и воды. В разрушенной клетке механизм β-окисления сломан и жирные кислоты накапливаются. В результате растёт кислотное число жира. Жирные кислоты подвергаются окислению кислородом воздуха с помощью фермента липоксигеназы, активность которой возрастает в условиях увеличенной влажности, повышенной температуры и под воздействием света. В результате образуются гидроперекиси жирных кислот, которые влияют на многие свойства пищевого сырья, т.к. окисляют и тем самым разрушают его компоненты, а именно: новые порции высокомолекулярных жирных кислот с образованием новых гидроперекисей, аминокислоты, каротиноиды, придающие кремовый цвет муке (этот процесс называют отбеливанием муки), витамины и др. В конце концов, сырьё прогоркает: в нём накапливаются альдегиды и кетоны, имеющие неприятный запах и вкус. Таким образом, хотя химический состав размолотого сырья сразу не меняется, однако меняется характер протекающих в нём процессов 66. Строение и функции клеточных мембран. Уровни защиты клетки от окислительных процессов. Все биологические мембраны имеют общие структурные особенности и свойства. Основу мембраны составляет липидный бислой, образованный в основном фосфолипидами. В мембране фосфолипиды располагаются строго упорядоченно: гидрофобные хвосты молекул обращены друг к другу, а гидрофильные головки — наружу, к воде. Помимо липидов в состав мембраны входят белки (в среднем ≈ 60%). Они определяют большинство специфических функций мембраны (транспорт определенных молекул, катализ реакций, получение и преобразование сигналов из окружающей среды и др.). Различают: 1) периферические белки (расположены на наружной или внутренней поверхности липидного бислоя), 2) полуинтегральные белки (погружены в липидный бислой на различную глубину), 3) интегральные, или трансмембранные, белки (пронизывают мембрану насквозь, контактируя при этом и с наружной, и с внутренней средой клетки). Интегральные белки в ряде случаев называют каналообразующими, или канальными, так как их можно рассматривать как гидрофильные каналы, по которым в клетку проходят полярные молекулы (липидный компонент мембраны их бы не пропустил). В состав мембраны могут входить углеводы (до 10%). Углеводный компонент мембран представлен олигосахаридными или полисахаридными цепями, связанными с молекулами белков (гликопротеины) или липидов (гликолипиды). В основном углеводы располагаются на наружной поверхности мембраны. Углеводы обеспечивают рецепторные функции мембраны. Молекулы белков, углеводов и липидов подвижны, способны перемещаться в плоскости мембраны. Толщина плазматической мембраны — примерно 7,5 нм. Мембраны выполняют такие функции: -отделение клеточного содержимого от внешней среды, -регуляция обмена веществ между клеткой и средой, -деление клетки на компартаменты («отсеки»), -место локализации «ферментативных конвейеров», -обеспечение связи между клетками в тканях многоклеточных организмов (адгезия), -распознавание сигналов. Важнейшее свойство мембран — избирательная проницаемость, т.е. мембраны хорошо проницаемы для одних веществ или молекул и плохо проницаемы (или совсем непроницаемы) для других. Это свойство лежит в основе регуляторной функции мембран, обеспечивающей обмен веществ между клеткой и внешней средой. Процесс прохождения веществ через клеточную мембрану называют транспортом веществ. Различают: 1) пассивный транспорт — процесс прохождения веществ, идущий без затрат энергии; 2) активный транспорт — процесс прохождения веществ, идущий с затратами энергии. 67. Современное состояние питания и задачи по его улучшению. Классификация пищевых веществ; макро- и микронутриенты. Питание современного человека, как, в общем, и всё в нашей жизни, претерпело существенные изменения. Во-первых, изменился темп жизни. На нормальный приём пищи зачастую просто не хватает времени. И в результате, пищевой рацион строится из сплошных перекусов и перехватов, набегу или в перерывах между срочными делами. Во-вторых, появляются новые технологии и новые продукты питания, некоторые из которых просто вредны, другие нежелательны, третьи можно употреблять с оговоркой. К первой группе, то есть, безусловно вредным, относятся продукты, содержащие генетически модицифицированные компоненты, неконтролируемое потребление которых может иметь непредсказуемые последствия в будущем, поэтому от них следует оградить в первую очередь детей. Ко второй группе можно отнести фаст-фуды (продукты быстрого питания), которые, к сожалению, стали неотъемлемой частью современного мира. У нас эти продукты также начинают занимать лидирующее место в питании некоторых категорий населения, вытесняя веками сложившиеся традиции и привычные всем и, конечно, более здоровые продукты. К фаст-фудам относятся бутерброды, пирожки, сдобные булочки, сосиски в тесте, пицца, хот-доги и гамбургеры, картофель фри, чипсы, лапша и картофельное пюре быстрого приготовления типа «Ролтон», а также сухие завтраки (хлопья, палочки, взорванные хлопья, фигурные изделия из кукурузы, сухие зерновые плитки). Питаться ими регулярно никак нельзя. Это может привести к очень нехорошим последствиям. [2] Во-первых, избыток «быстрых» углеводов перегружает поджелудочную железу, приводя к значительным колебаниям уровня сахара в крови, что сопровождается неприятными ощущениями: чувством голода, раздражительностью, головной болью, снижением работоспособности и др. Американские учёные считают, что 75% американцев имеют эти проблемы в результате питания фаст-фудами. Постоянная перегрузка поджелудочной железы может привести к развитию сахарного диабета. Кроме того, большая часть подобной пищи очень калорийна, содержит много жиров и мало витаминов, приводит к быстрому нарастанию массы тела со всеми вытекающими последствиями. Некоторые из этих продуктов содержат консерванты, и большое количество скрытой соли, перегружая печень и почки, которые должны всё это обезвредить и вывести из организма. Кроме того доказано, что злоупотребление продуктами, которые содержат много быстрых углеводов, меняет обменные процессы в организме таким образом, что на этом фоне быстрее формируется зависимость от алкоголя. В этом плане нужно очень осторожно относиться к избытку мучных и сладких продуктов у детей. Эти проблемы усугубляются практически полным отсутствием витаминов и минералов в такой пище, что ещё в большей степени ухудшает работу ферментной системы организма и способствует проявлению всех названных негативных последствий такой пищи. А также это является одной из основных причин развития гиповитаминозов и гипоэлементозов, то есть недостатка в организме, например, кальция (что сопровождается развитием остеопороза и повышенной ломкостью костей), железа (особенно у беременных женщин и детей раннего возраста, что сопровождается развитием анемии), йода (особенно опасно для детей в период интенсивного развития центральной нервной системы, что приводит к потере существенной доли интеллектуальных способностей), а также фтора, селена, цинка. [3] Ещё одно нарушение в питании сводится к неправильному режиму приёма пищи. Как оказалось, золотое правило «Завтрак съешь сам, обедом поделись с другом, а ужин отдай врагу», имеет под собой биологическую и физиологическую основу. Как оказалось, все ферментные системы нашего организма имеют собственный биоритм, согласно которому они более активны в первую половину дня. Это касается ферментов, расщепляющих белки, а также процессов усвоения глюкозы из крови. Установлено, что поздний приём пищи способствует чрезмерному синтезу атерогенного холестерина и повышению массы тела. Есть ещё одно направление, связанное с нарушением питания, о котором обязательно следует сказать, так оно также чревато различными проблемами со здоровьем. Речь идет о широком распространении различных диет, которые, в основном, направлены на снижение массы тела любой ценой. Одни из них предлагают полный отказ от жиров, что приводит к ослаблению иммунной системы (жиры и углеводы принимают самое непосредственное участие в формировании таких важных составляющих иммунной системы как макрофаги и лимфоциты) и нарушению гормонального фона. Другие предлагают супернагрузку белками, что также очень вредно, так перегружаются органы пищеварения и выделения. И вообще, большинство диетологов считают, что соблюдение любой диеты - это серьезный стресс для организма. Пищевые вещества и являются компонентами питания. Их подразделяют на следующие виды: Макронутриенты – пищевые вещества, необходимые в больших количествах организму, в десятках граммов в сутки. Это белки, углеводы, жиры – основные компоненты, которые дают энергию и материал для обновления организма. Также к макронутриентам относят воду, необходимую ежедневно в количестве полутора – двух литров. Микронутриенты – пищевые вещества, которые требуются организму в малых количествах – в долях грамм (миллиграммах, микрограммах). Это витамины, ряд минеральных веществ, принимающие участие в процессе усвоения энергии, в координации различных функций, в процессах развития и роста организма. 68. Пищеварение: краткая характеристика, строение пищеварительной системы. Ферменты, принимающие участие в переваривание пищи.  Пищеварительная система ежедневно обеспечивает человеческий организм нужными для жизнедеятельности веществами и энергией.Начинается данный процесс в ротовой полости, где пища смачивается слюной, измельчается и перемешивается. Тут происходит начальное ферментативное расщепление крахмала амилазой и мальтазой, входящих в состав слюны. Большое значение имеет механическое воздействие пищи на рецепторы, находящиеся во рту. Их стимуляция генерирует импульсы, идущие к головному мозгу, который в свою очередь активирует все отделы пищеварительной системы. Всасывание веществ из ротовой полости в кровь не происходит. Из ротовой полости пища проходит в глотку, а оттуда по пищеводу попадает в желудок. Основные процессы, происходящие в желудке: обезвреживание пищи соляной кислотой, вырабатывающейся в желудке; расщепление белков и жиров пепсином и липазой соответственно, до более простых веществ; переваривание углеводов продолжается слабо (амилазой слюны внутри пищевого комка); всасывание в кровь глюкозы, спирта и незначительной части воды; Следующий этап пищеварения происходит в тонком кишечнике, который состоит из трех отделов (двенадцатиперстная кишка(12ПК), тощая и подвздошная кишка) В 12ПК открываются протоки двух желез: поджелудочной железы и печени. Поджелудочная железа синтезирует и секретирует панкреатический сок, содержащий основные ферменты, необходимые для полного переваривания поступивших в двенадцатиперстную кишку веществ. Белки перевариваются до аминокислот, жиры до жирных кислот и глицерола, а углеводы до глюкозы, фруктозы, галактозы. Печень вырабатывает желчь, функции которой разнообразны: активирует ферменты панкреатического сока и нейтрализует действие пепсина; облегчает всасывание жиров путем их эмульгации; активирует работу тонкого кишечника, облегчая передвижение пищи в нижние отделы ЖКТ; обладает бактериубивающем действием; Таким образом химус - так называют пищевой комок, попавший в двенадцатиперстную кишку из желудка - подвергается основной химической обработке в тонкой кишке. Основной момент пищеварения – всасывание полезных веществ – происходит здесь же. Непереваренный в тонком кишечнике химус попадает в конечный отдел пищеварительной системы - толстый кишечник. Здесь происходят следующие процессы: переваривание оставшихся полимеров (жиров, углеводов, белков); за счёт наличия в толстой кишке полезных бактерий расщепляется клетчатка - вещество, которое регулирует нормальную работу ЖКТ; синтезируются витамины групп В, D, K, E и некоторые другие полезные вещества; всасывание большей части воды, солей, аминокислот, жирных кислот в кровь Остатки непереваренной пищи, проходя через толстый кишечник, формируют каловые массы. Конечным этапом пищеварения является акт дефекации. 69. Основные этапы деполимеризации макронутриентов в желудочно-кишечном тракте. Правило соответствия в пищеварении. В общем случае физические и физико-химические изменения пищи заключаются в ее размельчении, перемешивании, набухании, частичном растворении, образовании суспензий и эмульсий; химические изменения связаны с рядом последовательных стадий расщепления основных нутриентов. Процесс разрушения (деполимеризация) природных полимеров осуществляется в организме путем ферментативного гидролиза с помощью пищеварительных (гидролитических) ферментов, именуемых гидролазами. Деполимеризуются только макронутриенты (белки, жиры, углеводы). В деполимеризации участвуют три группы гидролаз: протеазы (ферменты, разрушающие белки), липазы (ферменты, расщепляющие жиры), амилазы (ферменты, расщепляющие углеводы). Ферменты образуются в специальных секреторных клетках пищеварительных желез и поступают внутрь пищеварительного тракта вместе со слюной и пищеварительными соками — желудочным, поджелудочным и кишечным, объем выделения которых составляет у человека около 7 литров в сутки. Процесс образования и выделения специальными железами организма особых активных веществ (секретов) называется секрецией. Наряду с ферментами, являющимися катализаторами биохимических процессов расщепления пищевых веществ, в состав пищеварительных соков входят вода, различные соли, а также слизь, способствующая лучшему передвижению пищи. Одной из ключевых биологических закономерностей, определяющих процессы ассимиляции пищи, является правило соответствия: ферме нтные наборы организма находятся в соответствии с химическими структурами пищи; нарушение этого соответствия служит причиной многих заболеваний. В действительности, для эффективного пищеварения необходим набор обеспечивающих комплексное действие ферментов, которые вырабатываются пищеварительными железами в зависимости от состава поглощаемой пищи Основные отделы пищеварительного канала (пищевод, желудок и кишечник) имеют три оболочки: — внутреннюю слизистую, с расположенными в ней железами, выделяющими слизь, а в отдельных органах — и пищеварительные соки; — среднюю мышечную, сокращение которой обеспечивает прохождение пищевого комка по пищеварительному каналу; — наружную серозную, которая выполняет роль покровного слоя. (См вопрос 68) 70. Деполимеризация основных макронутриентов в процессе пищеварения. Промежуточные и конечные продукты распада. Основными конечными продуктами гидролитического расщепления высокомолекулярных веществ, содержащихся в пище, являются мономеры. Каждый из трех видов макронутриентов имеет свою схему процесса переваривания. П  ереваривание углеводов. Из углеводов у человека перевариваются, в основном, полисахариды — крахмал, содержащийся в растительной пище, и гликоген, содержащийся в пище животного происхождения. Этапы переваривания этих полисахаридов сходны и иллюстрируются на примере переваривания крахмала:Оба полисахарида полностью расщепляются ферментами желудочно-кишечного тракта до составляющих их структурных блоков, а именно—до свободной D-глюкозы. Процесс начинается во рту под действием амилазы слюны с образованием смеси, состоящей из мальтозы, глюкозы и олигосахари-дов, а продолжается и заканчивается в тонком кишечнике под действием амилазы поджелудочной желœезы, поступающей в двенадцатиперстную кишку. Гидролиз пищевых дисахаридов — сахарозы, лактозы и мальтозы — катализируют ферменты, находящиеся в наружном слое эпителиальных клеток, выстилающих тонкий кишечник: У многих взрослых азиатов и африканцев с возрастом часто пропадает лактазная активность. В этом случае молочный сахар не расщепляется в кишечнике, а частично сбраживается микроорганизмами с образованием газов, что вызывает диарею. В эпителиальных клетках тонкого кишечника D-фруктоза, D-галактоза, а также D-манноза частично превращаются в D-глюкозу. Смесь простых гексоз поглощается выстилающими тонкий кишечник эпителиальными клетками и доставляется кровью в печень. |