Класифікація і біологічні функції вітамінів

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 9

 

ТЕМА: Вітаміни продовольчої сировини та харчових продуктів

МЕТА: Вивчити біологічну роль вітамінів продовольчої сировини і харчових продуктів. з’ясувати способи збереження вітамінів при технологічній обробці сировини; навчитись визначати способи обробки сировини, що зменшують втрати вітамінів.

ЛІТЕРАТУРА:

1. Пищевая, биологическая ценность и безопасность сырья и продуктов его переработки: Учебник/ Л.Ф. Павлоцкая, Н.В. Дуденко, В.В. Евлаш. –К.: Фирма «Инкос», 2007. – 287 с.

2. Плахотін В.Я., Тюрікова І.С., Хомич Г.П. Теоретичні основи харчових виробництв. –Київ: Центр навчальної літератури, 2006. – 640 с.

ПИТАННЯ ДЛЯ САМОПІДГОТОВКИ:

1. Що таке вітаміни?

2. Наведіть класифікацію вітамінів.

3. Назвіть сировину, що містить вітамін С.

4. Назвіть способи запобігання втратам вітаміну С.

5. Які речовини називають вітаміном Р?

6. Охарактеризуйте вітаміни групи В.

7. Вкажіть до яких технологічних факторів чутливі вітаміни групи В.

8. До яких факторів стійкий вітамін А?

9. Назвіть джерела вітаміну D.

10. До яких технологічних факторів виявляє стійкість вітамін Е?

11. Опишіть загальні заходи по збереженню вітамінів у сировині.

12. Опишіть біологічну роль кожного вітаміну.

ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ:

Стан екологічної ситуації в Україні та в світі ставить населення перед фактом зростання загрози онкологічних та інших важких захворювань. Пестициди, важкі метали, інші різноманітні токсичні сполуки в харчових продуктах, зростаючий рівень сонячної радіації внаслідок руйнування озонового шару – все це погіршує здоров’я людини. Для підвищення захисних сил організму і здатності чинити опір дії несприятливих факторів раціон людини має містити біологічно-активні речовини, насамперед –вітаміни.

Класифікація і біологічні функції вітамінів

Більшість вітамінів сприяють нормальному функціонуванню та підвищенню імунітету організму. Вітаміни — органічні речовини різноманітної хімічної природи, що беруть участь в регуляції обміну речовин. Класифікують вітаміни наступним чином (таблиця 1). В біологічній літературі вітаміни мають звичайно дві назви: одну — традиційну (літерами латинського алфавіту), другу — згідно з їх хімічною номенклатурою.

 

Таблиця 1

Класифікація вітамінів

 

Водорозчинні вітаміни	Жиророзчинні вітаміни	Вітаміноподібні сполуки
Тіамін (вітамін В1)	Ретинол (вітамін А)	Карнітин (вітамін Вт)
Рибофлавін (вітамін В2)	Кальцифероли (вітамін Д)	Біофлавоноїди (вітамін Р)
Ніацин (Вітамін В5, нікотинова кислота, вітамін РР)	Токофероли (вітамін Е)	Пангамова кислота (вітамін В15)
Піридоксин (вітамін В6)	Філлохінони (вітамін К)	Параамінобензойна кислота (вітамін Н1)
Цианкобаламін (вітамін В12)		Оротова кислота (вітамін В13)
Фолацин (фолієва кислота, вітамін Вс)		Холін (вітамін В4)
Пантотенова кислота (вітамін В3)		Інозит (вітамін В8)
Біотин (вітамін Н)		Метилметіонінсульфоній хлорид (вітамін U)
Аскорбінова кислота (вітамін С)		Ліпоєва кислота (вітамін N)

Водорозчинні вітаміни, як правило, беруть участь в окисно-відновних процесах розпаду органічних речовин, тобто сприяють їх перетворенню. Дія вітамінів, розчинних у жирах, проявляється повільніше і впливає на процеси росту, розмноження, формування тканин і стійкості організму. Функції окремих вітамінів тісно пов’язані між собою і з обміном інших сполук — мікроелементів та інших фізіологічно активних речовин. Біологічні функції вітамінів наведено у додатку.

Водорозчинні. Вітамін С (аскорбінова кислота) – не синтезується організмом людини і тому повинен поступати з продуктами харчування. Основним джерелом є овочі, плоди та ягоди. При нестачі вітаміну С спостерігається швидка втомлюваність, в’ялість, головні болі. При гострій нестачі розвивається цинга — порушується відновлення і утворення кісток, синтез колагену, випадають зуби, кровоточать ясна. Аскорбінова кислота легко окислюється і відновлюється, завдяки чому вона відіграє важливу роль у обміні речовин.

Харчовий раціон багатий на вітамін С знижує ризик виникнення раку молочної залози, шлунку, мозку. Вченими доведено, що аскорбінова кислота нейтралізує негативний вплив нітратів та нітритів на організм людини.

Вітамін С нерівномірно розташований в органах плодових та овочевих культур. Так, у плодах найбільший вміст його зосереджений у шкірці і прилеглих шарах паренхіми, в цих місцях вітаміну у 3...5 разів більше, ніж в середньому. У лежких сортів білоголової капусти в листках головки вміст аскорбінової кислоти складає 40...50 мг на 100 г, в качані головки — досягає 80...100 мг на 100 г.

Вміст вітаміну С в плодах і овочах під час зберігання поступово знижується. До кінця зберігання втрачається приблизно 40-60% вітаміну С. Причому у плодах лежких сортів втрати невеликі, а у малолежких вони значні, і цей процес проходить досить швидко.

Він швидко руйнується в очищених овочах. Так при очищенні картоплі втрачається до 20 % вітаміну.

При різних способах термічного консервування плодів і овочів значна кількість аскорбінової кислоти руйнується. Процес руйнації особливо швидко відбувається при термічній обробці в присутності кисню, а також на світлі.

Окисленню аскорбінової кислоти сприяє наявність у середовищі іонів металів (міді, заліза), особливо міді, яка входить до складу ферменту аскорбатоксидази. З цієї причини апарати для консервування плодів і овочів необхідно виготовляти із нержавіючої сталі або матеріалів, стійких до агресивних середовищ.

В умовах повільного нагрівання кількість зруйнованого вітаміну С збільшується порівняно з короткочасною термічною обробкою. При зануренні плодів і овочів у холодну воду руйнується 20-25 % вітаміну С, а при зануренні у гарячу воду він майже повністю зберігається. При варінні у воді руйнується біля 70% вітаміну С, а при варінні на пару лише 8-12%.

Високий вміст цукру сприяє збереженню вітаміну в продуктах переробки. При правильному веденні теплового консервування втрачається 20...40% і більше початкового вмісту вітаміну С, в залежності від особливостей продукції і виду консервів.

Особливо великі втрати вітаміну при сушінні — 70%.

Непогано зберігається вітамін С при квашенні капусти, тому що молочнокисле бродіння проходить в анаеробних умовах. В правильно заквашеній капусті втрати не перевищують 15...20%. Але якщо капусту не закриває розсіл, то вітамін швидко руйнується.

Досить добре зберігається аскорбінова кислота при швидкому заморожуванні плодів та овочів і подальшому зберіганні при мінусових температурах. В таких продуктах зберігається до 90% початкового вмісту вітаміну С.

Щоб зменшити втрати вітаміну С, сировину бланшують або оброблюють сірчистою кислотою, спалюючи сірку. При цьому інактивуються ферменти, які окислюють аскорбінову кислоту. Ведення технологічних операцій під вакуумом теж сприяє збереженню вітаміну С. Для запобігання руйнації вітаміну С за дії світла, при фасуванні застосовують непрозору тару.

Вітамін Р (біофлавоноїди). Під цією назвою об’єднують декілька речовин, фізіологічна дія яких полягає в підвищенні еластичності капілярних кровоносних судин. Це цитрин (лимони), рутин (гречка), катехін (чай). Існують дані, про Р-вітамінну активність багатьох флавоноїдів.

Дія вітамінів С і Р сильніше проявляється при сумісному споживанні, а при відсутності або нестачі одного з них дія іншого послаблюється. Вітаміни С і Р взаємозв’язані в ланцюгу окисно-відновних процесів, чим і зумовлене підсилення фізіологічної дії кожного з них. Ці вітаміни зустрічаються в плодах і овочах разом, причому, як правило, чим більше міститься одного з них, тим більше й іншого. В літературі наводяться дані про взаємозв’язок вітамінів С і Р в процесі накопичення при рості плодів, а також при їх переробці. Так, при виробництві соків високий вміст флавоноїдів, зокрема антоціанів, наприклад, в смородині чорній, запобігає окисленню аскорбінової кислоти. Тому вміст вітаміну С в продуктах залишається досить високим тривалий час.

Високим вмістом Р-активних речовин відзначаються плоди і ягоди, менше їх в овочевих культурах.

Вітамін В₁ (тіамін). Організмом людини не синтезується. При відсутності або нестачі його в їжі людини розвивається поліневрит (хвороба бері-бері). Вона проявляється в порушенні діяльності нервової системи, втраті чутливості шкіри, болі в серці. Тривала відсутність вітаміну може викликати смерть. Найбільше у дріжджах, хлібному квасі, хлібобулочних виробах. Тіамін, хоча і в невеликій кількості, виявлений у цвітній і брюссельській капусті, пастернаку, шпинаті, бобах, горосі і деяких плодах. Теплова обробка продуктів викликає незначну руйнацію тіаміну, особливо, якщо вона проводиться у кислому середовищі.

Вітамін В₂ (рибофлавін). Організмом людини не синтезується. При його відсутності у людини спостерігається зупинка росту, пошкодження слизових оболонок, порушення діяльності нервової системи. Основним джерелом є продукти тваринного походження (м’ясо, яйця, сири). Серед овочів і плодів досить високим вмістом цього вітаміну відзначаються петрушка, кріп, селера та капустяні овочі, зелень цибулі, зелений горошок, лісова суниця.

Рибофлавін чутливий до дії ультрафіолетових променів, легко руйнується в лужному середовищі. При сушці, варінні, стерилізації губиться не більше 20% вітаміну.

Вітамін В₅ (ніацин, вітамін РР, нікотинова кислота і нікотинамід) — запобігає захворюванню людини пелагрою, яке проявляється у запаленні шкіри (дерматит). Виявлено, що В₅ –авітаміноз настає у тих випадках, коли в білках їжі недостатньо амінокислоти триптофану, з якого вітамін В₅ синтезується. Джерелом являються продукти тваринного походження і дріжджі. Найбільш стійкий вітамін. Майже не руйнується при високих температурах, за дії кисню, лугу, світла.

Вітамін В₆ (піридоксин). Організмом людини синтезується у кишечнику. Піридоксин регулює білковий, а також ліпідний обміни. При його нестачі спостерігається порушення кровотворення, розвиток дерматитів. В незначній кількості міститься майже у всіх продуктах. Стійкий до дії кислот, лугів, до нагрівання, але швидко руйнується під дією світла.

Вітамін В₁₂ (цианкобаламін). При його нестачі порушується нормальне утворення червоних кров’яних тілець у кістковому мозку, що може бути причиною розвитку анемії. До складу вітаміну входить кобальт, що зумовлює червоний колір його кристалів. Джерелом являються продукти тваринного походження, особливо багато у нирках та печінці. Стійкий до нагрівання. На світлі В₁₂ швидко втрачає активність.

Вітамін Н (біотин). Міститься у печінці, нирках, сої. Стійкий до нагрівання, дії кислот, лугу, ультрафіолету.

Вітамін U. Його називають антивиразковий, бо він сприяє заживленню пошкоджень шлунково-кишкового тракту. За хімічним складом хлорид метилметионінсульфонію, він є резервом метильних груп в біосинтетичних процесах. В багатьох овочах, в першу чергу в капусті білоголовій, вміст цього вітаміну досить високий. Цей вітамін чутливий до тривалої теплової обробки.

Жиророзчинні. Вітамін А (ретинол). Широко розповсюджений у тваринних тканинах та у вигляді провітаміну - каротину в пігментах рослин. Продукти, багаті на каротин, потребують проведення гарячої кулінарної обробки в присутності жирів. При цьому каротин розчиняється в жирах і краще засвоюється організмом. Каротин термостійкий. Добре зберігається при консервуванні і в процесі обробки продуктів. При нагріванні і варінні продуктів без доступу повітря його втрати не перевищують 10...20%. Легко окислюється на повітрі та при дії світла. При сушінні абрикосів на повітрі втрати каротину можуть досягати 50% початкової кількості. Вітамін може відкладатися в організмі про запас, головним чином в печінці.

Вітамін D (кальцифероли). При його нестачі в організмі порушується фосфорно-кальцієвий обмін, внаслідок чого затримується утворення кісткової тканини. У дітей при цьому розвивається специфічне захворювання — рахіт. Міститься у значних кількостях в риб’ячому жирі, печінці тріски, вершковому маслі, жовтках яєць. За дії сонячного проміння синтезується організмом людини.

Вітамін Е (сума токоферолів). Регулює функцію статевого розмноження, при його нестачі порушується розвиток плоду в організмі матері. Крім того, може наставати м’язова дистрофія, порушення діяльності спинного мозку. Найбільш важливі джерела вітаміну Е — рослинна олія, тваринні жири, обліпиха, салат та інші овочі. Він може накопичуватись в організмі людини, наприклад, в жировій тканині.

Володіє високою стійкістю, не руйнується при нагріванні до 170 ^оС і під дією ультрафіолетових променів.

Вітамін К (філлохінони) — регулює згортання крові. При його нестачі можуть виникати довільні носові кровотечі; порушується функція печінки, в якій затримується синтез протромбіну, колоїдний стан крові також відхиляється від оптимального. Найбільш важливі джерела вітаміну — овочеві рослини і в першу чергу шпинат, салат, капустяні овочі, томати, а також печінка тварин. У здорової людини при нормальному функціонуванні печінки достатня кількість цього вітаміну утворюється внаслідок діяльності мікрофлори кишечнику.

Вітамін F — це жирні ненасичені кислоти — ліноленова, лінолева, арахідонова. Вони містяться в рослинних оліях, яйцях а також горіхах. Ці речовини сприяють засвоєнню жирів і запобігають зайвому відкладанню холестерину в тканинах, тобто стримують розвиток атеросклерозу.

Такі прийоми як правильна механічна обробка сировини, заміна води паром, зниження температури обробки, виключення впливу світла, кисню повітря, каталізаторів дозволять максимально зберегти вміст вітамінів у харчовій сировині.

ХІД РОБОТИ:

1. Обговорити виконані завдання для самопідготовки.

2. Для кожного вітаміну визначити спосіб отримання його організмом, біологічну дію в організмі; підібрати продукти, які є джерелом вітаміну для людини; з’ясувати проблеми, які можуть виникнути у людини за умови нестачі вітаміну.

3. Заповнити таблицю 1.

4. Захистити виконану роботу.

ЗАВДАННЯ:

1. Проведіть аналіз пакувальних матеріалів, заповніть таблицю 2.

Назва вітаміну	Чи синтезується організмом	Продукти, які містять вітамін	Хвороба при нестачі вітаміну	На що спрямована дія вітаміну	Сприятливі для засвоєння вітаміну мови	Умови руйнування вітаміну	Як зменшити втрати вітаміну
Вітамін С (аскорбінова кислота)					Дія вітамінів С і Р сильніше проявляється при сумісному споживанні
Вітамін Р (біофлавоноїди).
Вітамін В1 (тіамін).
Вітамін В2 (рибофлавін).
Вітамін В5 (ніацин, вітамін РР, нікотинова кислота і нікотинамід)
Вітамін В6 (піридоксин).
Вітамін В12 (цианкобаламін).
Вітамін Н (біотин).
Вітамін U.
Вітамін А (ретинол).
Вітамін D (кальцифероли).
Вітамін Е (сума токоферолів).
Вітамін К (філлохінони)
Вітамін F

 

 

Біологічна роль водорозчинних вітамінів

В1	®	При відсутності або нестачі розвивається порушення обміну речовин, діяльності нервової і серцево-судинної системи, шлунково-кишкового тракту. Тривала відсутність вітаміну викликає смерть. Добова потреба 1,5-2 мг
В2	®	Бере участь у великому числі ферментативних реакцій. Його нестача призводить до зниження обміну речовин, припинення росту, ураження слизових оболонок, порушення діяльності нервової системи. Добова потреба 2,5-3 мг
В3	®	Нестача виражається в онімінні пальців ніг, ураженні шкіряного покрову і слизових оболонок внутрішніх органів. Добова потреба 5-10 мг
РР	®	При нестачі затримується ріст, знижується апетит, з’являється роздратованість, нудота, запалення шкіри голови, тріщини губ, виразки в кутках рота, запалення язика, кон’юнктивіти. Добова потреба 2-3 мг
В6	®	Регулює білковий і ліпідний обмін, приймає участь в синтезі гемоглобіну. Добова потреба 2-3 мг
В12	®	Здійснює вплив на центральну нервову систему, органи кровотворення, травну і серцево-судинні системи. Добова потреба 15-25 мг
Вс	®	Нестача викликає анемію, порушення біосинтезу ДНК, травної системи. Добова потреба Вс – 0,30 мг
Н	®	Необхідний для дії ферментів, регуляції і трофічної діяльності нервової системи, шкіри, обміну білків жирів і вуглеводів. Утворюється мікрофлорою в кишковику. Добова потреба 0,15-0,30 мг
С	®	Приймає участь в окислювально-поновлюваних процесах і тканинному диханні, поліпшує обмін амінокислот і вуглеводів, позитивно впливає на діяльність нервової системи і багатьох внутрішніх органів, підвищує опірність організму несприятливим умовам. Добова потреба 50-75 мг%