Без белков-ферментов невозможны пищеварение, усвоение кислорода, накопление энергии, свертывание крови; транспортные — гемоглобин, переносящий кислород от легких к различным органам и тканям; защитные — белки-иммуноглобулины, нейтрализующие токсичные чужеродные белки; белок фибриноген, обеспечивающий свертывание крови.
Энергетическая ценность белков равна 16,7 кДж, или 4,0 ккал (при
окислении 1 г.). Человеку для нормальной жизнедеятельности ежедневно необходимо потребление 80—100 г. белков, в том числе 50 г. животных. Потребность взрослого организма в белке составляет около 100 г в сутки (при больших физических нагрузках – 120 – 170 г). Особенно важны полноценные белки растущему организму.
Ферменты
Ферменты — это вещества белковой природы, вырабатываемые животной клеткой и выполняющие роль катализатора всех биохимических процессов.
Дыхание и работа сердца, рост и деление клеток, мышечное сокращение,
переваривание и усвоение пищи, синтез и распад всех биологических веществ — обусловлены быстрым и бесперебойным действием определенных ферментных систем.
Как и все белки, ферменты построены из аминокислот, остатки которых в
молекуле каждого фермента соединены в определенной последовательности в полипептидную цепь. Порядок чередования аминокислот в полипептидной цепи и их число характерны для каждого данного фермента.
Ферменты играют огромную роль в процессах питания и обмена веществ.
большое значение они имеют и для производства пищевых продуктов. Ферменты могут ускорять как полезные процессы, так и нежелательные, приводящие к порче продуктов.
Действие ферментов зависит от ряда факторов, среди которых наиболее важны температура и реакция среды (величина рН среды):
— Оптимальной температурой для их развития является температура 40 —
60 °С. При низких температурах ферменты не разрушаются, но действие их резко замедляется, при высоких (70 — 80 °С и выше) — они денатурируются и утрачивают свою активность. Для ферментов человека и животных оптимум действия 37 — 38 °С, т.е. температура тела.
— Многие ферменты активны при нейтральной реакции среды, т.е. при
значениях рН среды, близких к физиологическим. В кислой или щелочной среде они теряют свою активность, за исключением некоторых, которые действуют в кислой и щелочной среде.
Кроме температуры и величины рН среды на активность ферментов влияют
различные вещества, которые могут активизировать (ионы различных металлов) или замедлять (например, синильная кислота) действие ферментов.
В зависимости от функциональной направленности ферменты делят на шесть
классов: оксиредуктазы, трансферазы, гидролазы, лиазы, изомеразы, лигазы (синтетазы).
Оксиредуктазы катализируют окислительно-восстановительные процессы в организме.
Трансферазы принимают участие в промежуточном обмене веществ. Они катализируют перенос химических группировок — метильной (СН3), аминной (NH2) и других — от одного соединения к другому.
Гидролазы катализируют процессы расщепления сложных веществ с
присоединением к ним воды.
Лиазы — ферменты, отщепляющие негидролитическим путем различные группы (CO2, Н20, NH3) от веществ с образованием двойных связей или присоединением группы к двойным связям. Они играют большую роль в процессах обмена веществ.
Изомеразы катализируют внутримолекулярное перемещение различных групп, т. е. превращение изомерных форм друг в друга.
Лигазы (синтетазы) принимают участие в синтетических процессах.
От химических катализаторов ферменты отличаются тем, что каждый из них
действует на вполне определенное вещество или на химическую связь строго определенного типа, например, сахараза катализирует только сахарозу, лактаза — лактозу и т. д.
Активность ферментов огромна, она во много раз превышает активность
неорганических катализаторов. Так, для расщепления белков до аминокислот 25 % -й серной кислотой при кипячении необходимо 20 ч, а под действием фермента трипсина в организме человека этот процесс протекает за 2—3 ч. Ферменты в ничтожных количествах способны катализировать большие количества вещества — одна часть фермента сахаразы катализирует 200 тыс. частей сахарозы.
Витамины
Витамины представляют собой органические соединения различной
химической структуры, синтезирующиеся, как правило, в растениях. В животных организмах витамины почти не синтезируются и поступают с пищей. Отсутствие их приводит к нарушениям в процессах обмена веществ, ведущим к тяжелым заболеваниям. Витамины участвуют в регуляции обмена веществ, они обладают каталитическими свойствами, т.е. способностью стимулировать химические реакции, протекающие в организме, а также активно участвуют в образовании ферментов. Витамины влияют на усвоение питательных веществ, способствуют нормальному росту клеток и развитию всего организма. Являясь составной частью ферментов, витамины определяют их нормальную функцию и активность.
Недостаток, и тем более отсутствие в организме какого-либо витамина ведет к нарушению обмена веществ. При недостатке витаминов в пище снижается работоспособность человека, сопротивляемость организма к заболеваниям, к действию неблагоприятных факторов окружающей среды.
В зависимости от свойств и характера распространения в природных
продуктах витамины делят на жирорастворимые и водорастворимые. Содержание витаминов в продуктах выражают в миллиграммах на 100 г. продукта или в миллиграмм-процентах (мг %).
— К жирорастворимым относят витамины А, D, Е, К.
Витамин А (ретинол) содержится в жирах морских рыб, говяжьей печени, желтке яиц, сливочном масле (летнем). В растительных продуктах содержится провитамин А — каротин (под действием фермента каротиназы в организме человека превращается в витамин А). Им богаты морковь, абрикосы, шпинат, лук зеленый, томаты.
Суточная потребность в витамине А — 1,5 мг. При недостатке этого
витамина в организме приостанавливается рост, нарушается зрение, снижается устойчивость к инфекционным заболеваниям.
Витамин А и каротин хорошо сохраняются при тепловой обработке
продуктов (разрушается 5—10%). Каротин хорошо сохраняется в квашеных и соленых овощах. Незначительны потери витамина А и каротина в замороженных продуктах. Под действием света и кислорода воздуха витамин А легко разрушается.
Витамин D (кальциферол) содержится в жире печени рыб, яичном желтке, сливочном масле, сыре. В организм человека поступает главным образом в виде эргостерола, содержащегося во многих пищевых продуктах. У человека эргостерол находится под кожей и под влиянием ультрафиолетовых лучей превращается в витамин D.
Суточная потребность в витамине — 0,0025—0,01 мг., при недостатке
его, особенно у детей, развивается рахит.
Витамин D стоек к нагреванию и хорошо сохраняется при кулинарной
обработке. Только при длительном нагревании жиров свыше 160 °С он
разрушается.
Витамин Е (токоферол) содержится в растительном масле, зародышах злаков (пшенице, овсе, кукурузе), салате, стручках гороха. Недостаток его в организме вызывает расстройство нервной системы, нарушение функции размножения у животных.
Суточная потребность в витамине — 10 — 20 мг.
Витамин Е устойчив к нагреванию и действию кислот, но чувствителен к
действию света и щелочей.
Витамин К способствует свертыванию крови. Он содержится в шпинате, капусте, печени и др. Устойчив к нагреванию. Суточная потребность составляет 0,2—3 мг.
— К водорастворимым относят витамины С, Н, Р, РР, U, группы В.
Витамин С (аскорбиновая кислота) в организме участвует в процессах
тканевого дыхания и укрепления стенок кровеносных сосудов. При пониженном его содержании нарушается деятельность нервной системы, человек становится раздражительным, чувствительным к шуму, страдает бессонницей, работоспособность резко снижается. При длительном недостатке витамина С в питании человек заболевает цингой.
Витамин С содержится: в картофеле – 10—20 мг %, белокочанной
капусте—50 мг %, квашеной — 20 мг %, томатах — 25 мг %, яблоках — 13 мг %, лимонах — 40 мг %, черной смородине — 200 мг %, сушеном шиповнике — 1200 мг %.
Витамин С легко разрушается под действием кислорода воздуха, в
щелочной среде, в присутствии ионов металлов (меди, железа), при высокой температуре. Его количество значительно уменьшается при хранении очищенных овощей в воде, варке плодов и овощей, в процессе приготовления пищи и повторном нагреве. В процессе хранения плоды и овощи быстро теряют содержащийся в них витамин С.
Кислая среда продукта, крахмал, поваренная соль задерживают окисление
витамина С, способствуя его coхранению. Сравнительно хорошо сохраняется витамин в квашеных овощах, замороженных и консервированных в герметичной таре продуктах.
Суточная потребность в витамине — 50 — 70 мг.
Витамин В1 (тиамин, аневрин) содержится в пищевых дрожжах, свинине, горохе, хлебе из обойной муки, гречневой, овсяной, ячменной крупах, говядине. Отсутствие витамина B1 в пище вызывает болезни бери-бери и полиневрит (воспаление нервных стволов), ведущие к параличам.
Витамин В1 устойчив к нагреванию, но в щелочной среде разрушается,
легко окисляется кислородом воздуха. Суточная потребность в витамине -- 1,5-2 мг.
Витамин В2 (рибофлавин) содержится в печени, говядине, яичном желтке, молоке. При недостатке его в организме нарушается процесс окисления органических веществ, в результате чего ослабляется нервная система, приостанавливается рост, возникают язвы в углах рта и шелушение кожи, появляются светобоязнь и слезоточивость.
Витамин устойчив к нагреванию в нейтральной и кислой средах, но
разрушается под действием света и приварке продуктов в щелочной среде. Суточная потребность в витамине — 2 — 2,5 мг.
Витамин В6 (адермин, пиродоксин) обнаружен в печени, мясе, рыбе, дрожжах, фасоли, горохе, пшенице и других пищевых продуктах. Отсутствие его в пище нарушает процессы превращения аминокислот и вызывает воспалительное поражение кожи. Суточная потребность в витамине – 2—3 мг. Витамин В12 (цианкобаламин) содержится в печени, почках, молочных продуктах, яичном желтке и др. Участвует в процессе синтеза белков, способствует образованию красных кровяных телец в костном мозгу. Отсутствие его в организме вызывает злокачественную анемию. Суточная потребность в витамине — 0,002—0,005 мг.