Лекция: АНТИАЛИМЕНТАРНЫЕ ФАКТОРЫ ПИТАНИЯ

Помимо чужеродных соединений, загрязняющих пищевые продук­ты, так называемых контаминантов-загрязнителей, и природных токси­кантов, необходимо учитывать действие веществ, не обладающих общей

Его молекулярная масса примерно 8000 дальтон. Молекула ингибитора состоит из 71 аминокислотного остатка. Особенностью аминокислотно­го состава является высокое содержание остатков цистеина (7 на одну молекулу) и отсутствие остатков глицина и триптофана. Обращает на себя внимание, что молекула ингибитора Баумана—Бирка состоит из двух ча­стей, сходных по структуре (доменов), которые соединены между собой короткими полипептидными цепочками. Реактивный центр, ответствен­ный за связывание трипсина, локализован в первом домене и содержит пептидную связь: лиз(16) — сер(17); а реактивный центр, ответственный за связывание химотрипсина, находится во втором домене и содержит пептидную связь: лей(43) — сер(44), поэтому ингибиторы этого семей­ства иногда называют ингибиторами лизинового типа.

В клубнях картофеля содержится целый набор ингибиторов химо­трипсина и трипсина, которые отличаются по своим физико-химичес­ким свойствам: молекулярной массе, особенностям аминокислотного со­става, изоэлектрическим точкам, термо- и рН-стабильности и т. п. Кро­ме картофеля, белковые ингибиторы обнаружены в других пасленовых, а именно — в томатах, баклажанах, табаке. Наряду с ингибиторами сери-новых протеиназ в них обнаружены и белковые ингибиторы цистеино-вых, аспартильных протеиназ, а также металлоэкзопептидаз.

Заслуживает внимания и тот факт, что в семенах растений и в клуб­нях картофеля находятся «двухглавые» ингибиторы, способные одно­временно связываться и ингибировать протеазу и α-амилазу. Такие бел­ковые ингибиторы были выделены из риса, ячменя, пшеницы, трити­кале, ржи.

Рассматриваемые белковые ингибиторы растительного происхождения характеризуются высокой термостабильностью, что в целом не характер­но для веществ белковой природы. Например, полное разрушение со­евого ингибитора трипсина достигается лишь 20 минутным автоклавированием при 115°С, или кипячением соевых бобов в течение 2—3 ч. Из этого следует, что употребление семян бобовых культур, особенно бога­тых белковыми ингибиторами пищеварительных ферментов, как для кор­ма сельскохозяйственных животных, так и в пищевом рационе человека, возможно лишь после соответствующей тепловой обработки.

Цианогенные гликозиды.Цианогенные гликозиды — это гликозиды некоторых цианогенных альдегидов и кетонов, которые при фермента­тивном или кислотном гидролизе выделяют синильную кислоту — HCN, вызывающую поражение нервной системы.

Из представителей цианогенных гликозидов целесообразно отметить лимарин, содержащийся в белой фасоли, и амигдалин, который обнару­живается в косточках миндаля (до 8%), персиков, слив, абрикос (от 4 до 6%).

Амигдалин представляет собой сочетание дисахарида гентиобио-зы и агликона, включающего остаток синильной кислоты и бензаль-дегида.

Серотонин, главным образом, содержится во фруктах и овощах. Например, содержание серотонина в томатах — 12 мг/кг; в сливе — до 10 мг/кг. Тирамин чаще всего обнаруживается в ферментированных про­дуктах, например в сыре до 1100 мг/кг. Содержание гистамина корре­лирует с содержанием тирамина в сыре от 10 до 2500 мг/кг. В количе­ствах более 100 мг/кг гистамин может представлять угрозу для здоровья человека.

Алкалоиды.Алкалоиды — весьма обширный класс органических со­единений, оказывающих самое различное действие на организм челове­ка. Это и сильнейшие яды, и полезные лекарственные средства. Печаль­но известный наркотик, сильнейший галлюциноген — ЛСД — диэтил-амид лизергиловой кислоты, был выделен из спорыньи, грибка, расту­щего на ржи, в 1943 г. швейцарским химиком А. Гофманом.

С 1806 г. известен морфин, он выделен из сока головок мака и являет­ся очень хорошим обезболивающим средством, благодаря чему нашел применение в медицине, однако при длительном употреблении приво­дит к развитию наркомании.

Хорошо изучены в настоящее время так называемые пуриновые алка­лоиды, к которым относятся кофеин и часто сопровождающие его тео­бромин и теофиллин. Структурные формулы кофеина, теобромина и тео-филлина представлены ниже.

Содержание кофеина в сырье и различных продуктах колеблется в до­статочно широких пределах. В зернах кофе и листьях чая, в зависимости от вида сырья, от 1 до 4%; в напитках кофе и чая, в зависимости от спосо­ба приготовления, до 1500 мг/л (кофе) и до 350 мг/л (чай). В напитках пепси-кола и кока-кола до 1000 мг/л и выше. Здесь уместно подчерк­нуть, что пуриновые алкалоиды при систематическом употреблении их на уровне 1000 мг в день вызывают у человека постоянную потребность в них, напоминающую алкогольную зависимость.

К группе стероидных алкалоидов будут относится соланины и чакони-ны, содержащиеся в картофеле. Иначе их называют гликоалкалоидами, они содержат один и тот же агликон (соланидин), но различные остатки сахаров. В картофеле обнаружены шесть гликоалкалоидов, одним из ко­торых является α-соланин.

Особенности состава других гликоалкалоидов картофеля видны из сопоставления их структурных компонентов:

α-соланин… соланидин + галактоза + глюкоза + рамноза; β-соланин… соланидин + галактоза + глюкоза;

γ-соланин… соланидин + галактоза;

α-чаконин… соланидин + глюкоза + рамноза + рамноза;

β-чаконин ……соланидин + глюкоза + рамноза;

γ-чаконин… соланидин + глюкоза;

Таким образом, гликоалкалоиды картофеля весьма близки по составу и являются промежуточными продуктами при биосинтезе α -соланина. Это вещества средней токсичности, их накопление в клубнях картофеля (в позеленевших частях клубня их количество может увеличиваться бо­лее чем в 10 раз и достигать 500 мг/кг), придает горький вкус и вызывает типичные признаки отравления. Эти соединения обладают антихолин-эстеразной активностью.

Соланины и чаконины могут содержаться в баклажанах, томатах, та­баке.

Антивитамины. Согласно современным представлениям, к антивита­минам относят две группы соединений.

1-я группа — соединения, являющиеся химическими аналогами ви­таминов, с замещением какой-либо функционально важной группы на неактивный радикал, т. е. это частный случай классических антиметабо­литов.

2-я группа — соединения, тем или иным образом специфически инак-тивирующие витамины, например с помощью их модификации, или ог­раничивающие их биологическую активность.

Если классифицировать антивитамины по характеру действия, как это принято в биохимии, то первая (антиметаболитная) группа может рас­сматриваться в качестве конкурентных ингибиторов, а вторая — некон­курентных, причем во вторую группу попадают весьма разнообразные по своей химической природе соединения и даже сами витамины, спо­собные в ряде случаев ограничивать действие друг друга.

Рассмотрим некоторые конкретные примеры соединений, имеющих ярко выраженную антивитаминную активность.

Лейцин — нарушает обмен триптофана, в результате чего блокируется образование из триптофана ниацина — одного из важнейших водораство­римых витаминов — витамина PP.

Индолилуксусная кислота и ацетилпиридин — также являются антивита­минами по отношению к витамину РР; содержатся в кукурузе. Чрезмерное употребление продуктов, содержащих вышеуказанные соединения, может усиливать развитие пеллагры, обусловленной дефицитом витамина PP.

Аскорбатоксидаза и некоторые другие окислительные ферменты про­являют антивитаминную активность по отношению к витамину С. Аско-батоксидаза (Н. Ф. 1.10.3.3) катализирует реакцию окисления аскорби­новой кислоты в дегидроаскорбиновую кислоту:

Содержание аскорбатоксидазы и ее активность в различных продук­тах неодинакова: наиболее активна аскорбатоксидаза в огурцах, кабач­ках, наименее — в моркови, свекле, помидорах. При измельчении ово­щей за 6 часов хранения теряется более половины витамина С, т. к. из­мельчение способствует взаимодействию фермента и субстрата.

Тиаминаза (Н. Ф. 3.5.99.2) — антивитаминный фактор для витамина В1 — тиамина. Она содержится в продуктах растительного и животного происхождения, наибольшее содержание этого фермента отмечено у пре­сноводных и морских рыб, кроме того, тиаминаза продуцируется бакте­риями кишечного тракта — Вас. thiaminolytic и Вас. anekrinolytieny, что может являться причиной дефицита тиамина. Оршодифенояы и биофла-воноиды (вещества с Р-витаминной активностью), содержащиеся в кофе и чае, а также окситиамин, который образуется при длительном кипяче­нии кислых ягод и фруктов, проявляют антивитаминную активность по отношению к тиамину.

Все это необходимо учитывать при употреблении, приготовлении и хранении пищевых продуктов.

Линатин — антагонист витамина В6, содержится в семенах льна. Кро­ме этого, ингибиторы пиродоксалевых ферментов обнаружены в съедоб­ных грибах и некоторых видах семян бобовых.

Авидин — белковая фракция, содержащаяся в яичном белке, приво­дящая к дефициту биотина (витамина Н), за счет связывания и перевода его в неактивное состояние.

Гидрогенизированные жиры — являются факторами, снижающими со­хранность витамина А (ретинола).

Говоря об антиалиментарных факторах питания, нельзя не сказать о гипервитаминозах. Известны два типа: гипервитаминоз А и гипервита-

миноз D. Например, печень северных морских животных несъедобна из-за большого содержания витамина А.

Приведенные выше данные свидетельствуют о необходимости даль­нейшего тщательного изучения вопросов, связанных с взаимодействием различных природных компонентов пищевого сырья и продуктов пита­ния, влияния на них различных способов технологической и кулинар­ной обработки, а также режимов и сроков хранения с целью снижения потерь ценных макро- и микронутриентов, и обеспечения рационально­сти и адекватности питания.

Факторы, снижающие усвоение минеральных веществ.К факторам, сни­жающим усвоение минеральных веществ, в первую очередь следует от­нести щавелевую кислоту и ее соли (оксалаты), фитин (инозитолгекса-фосфорная кислота) и танины.

Наиболее изучена в этом плане щавелевая кислота:

ноос-соон

Продукты с высоким содержанием щавелевой кислоты способны при­водить к серьезным нарушениям солевого обмена, необратимо связы­вать ионы кальция. Установлено, что интоксикация щавелевой кисло­той проявляется в большей степени на фоне дефицита витамина D.

Известны случаи отравлений с летальным исходом, как от самой ща­велевой кислоты (при фальсификации продуктов, в частности вин, ког­да подкисление проводили дешевой щавелевой кислотой), так и от из­быточного потребления продуктов, содержащих ее в больших количе­ствах. Смертельная доза для взрослых людей колеблется от 5 до 150 г и зависит от целого ряда факторов. Содержание щавелевой кислоты в сред­нем в некоторых растениях таково (в мг/100 г): шпинат—1000, ревень — 800, щавель — 500, красная свекла — 250.

Фитин, благодаря своему химичес­кому строению, легко образует трудно­растворимые комплексы с ионами Са, Mg, Fe, Zn, и Сu. Этим объясняется его деминерализующий эффект.

Достаточно большое количество фитина содержится в злаковых и бобо­вых культурах: в пшенице, горохе, ку­курузе его содержание примерно 400 мг/100 г продукта, причем основ-

ная часть сосредоточена в наружном слое зерна. Хлеб, выпеченный из муки высшего сорта, практически не содержит фитина. В хлебе из ржа­ной муки его мало, благодаря высокой активности фитазы, способной расщеплять фитин.

Дубильные вещества, кофеин, балластные соединения могут рассмат­риваться как факторы, снижающие усвоение минеральных веществ.

Яды пептидной природы. Интересным и важным является тот факт, что многие биологически активные вещества являются циклопептида-ми, т. е. имеют циклическое строение. К таким циклопептидам относят­ся антибиотики, гормоны и токсины. Было показано, что ядовитый гриб бледная поганка (Amanita phalloides) содержит не менее десяти токсич­ных циклопептидов. Их молекулярная масса около 1000; они содержат атом серы, принадлежащий к остатку цистеина, связанному с индоль-ным кольцом триптофана. Ниже представлена структура особенно ядо­витого циклопептида бледной поганки α-аманитина:

Алкоголь. Алкоголь можно рассматривать как рафинированный про­дукт питания, который имеет только энергетическую ценность. При окис­лении 1 г этанола выделяется 7 ккал энергии; данная величина лежит между калорийностью углеводов и жиров. Алкоголь не является источ­ником каких-либо пищевых веществ, поэтому его часто называют ис­точником «холостых» калорий.

Попадая в организм человека, этанол под воздействием фермента — алкогольдегидрогеназы окисляется до ацетальдегида, согласно уравне­нию:

Далее ацетоальдегид под воздействием другого фермента — альдегид-дегидрогеназы окисляется до ацетата:

В результате этих двух реакций образуются две молекулы НАДН, которые служат донорами водорода в дыхательной цепи митохондрий. В ходе последующего переноса электронов к кислороду из АДФ и ос­татка фосфорной кислоты образуется 6 молекул АТФ. Образовавший­ся из этанола ацетат в дальнейшем активируется и переходит в ацетил-кофермент А:

Из приведенной структуры видно, что сера цистеина, связываясь с остатком триптофана, разделяет циклопептид на два кольца. Подобная бициклическая структура свойственна всем циклопептидам бледной по­ганки.

Лектины. Лектины — группа веществ гликопротеидной природы с молекулярной массой от 60 до 120 тысяч дальтон. Они широко распрос­транены в семенах и других частях растений. Лектины обнаружены в бо­бовых, арахисе, проростках растений, а также в икре рыб.

Лектины обладают способностью повышать проницаемость сте­нок кишечника для чужеродных веществ; нарушать всасывание нут-риентов; вызывать агглютинацию (склеивание) эритроцитов крови. С этим связано их негативное действие при высоких концентрациях (см. также раздел Белки). Некоторые лектины токсичны, например, лектин из семян клещевины (Ricinus communis) — рицин, а также лек­тины некоторых животных и микроорганизмов, в частности холер­ный токсин.

Образовавшийся ацетил-КоА, в свою очередь, может окисляться в цикле лимонной кислоты.

Алкоголь синтезируется ферментными системами организма для соб­ственных нужд и в течение дня организм человека способен синтезиро­вать от 1 до 9 г этилового спирта. Эндогенный алкоголь является есте­ственным метаболитом, и ферментных мощностей организма вполне хва­тает для его окисления в энергетических целях. При потреблении алко­голя в больших количествах ферменты не справляются, происходит на­копление этилового спирта и уксусного альдегида, что вызывает симп­томы обширной интоксикации (головная боль, тошнота, аритмия сер­дечных сокращений). Таким образом, алкоголь можно рассматривать как антиалиментарный фактор питания, приводящий к специфическим на­рушениям обмена веществ.

У людей, потребляющих большие количества алкоголя, обнаружива­ется дефицит незаменимых веществ. Примером могут служить тяжелые формы недостаточности витаминов у алкоголиков: алкогольные формы полиневрита, пеллагры, бери-бери и т. п., а также гипогликемия, т. к. эта­нол блокирует синтез глюкозы из лактата и аминокислот.

Хроническое потребление алкогольных напитков приводит не толь­ко к авитаминозам, но и к нарушению углеводного, жирового и белково­го обмена и заканчивается, как правило, биохимической катастрофой с тяжелыми патологиями. Кроме того, совершенно очевидно, что алкоголь обладает наркотическим действием, вызывая устойчивую зависимость, которая приводит к негативным изменениям психики и, в конечном сче­те, к деградации личности.

В этом разделе приведены сведения о компонентах пищи, способных оказывать неблагоприятное воздействие на организм человека. Эти дан­ные свидетельствуют о необходимости их учета при составлении рацио­нов питания, при решении ряда технологических вопросов в производ­стве продуктов питания, а также при их кулинарной обработке.

В табл. 11.1 приведены антиалиментарные факторы питания и их ос­новные источники, а также возможные пути устранения их негативного влияния.