Характеристика каротиноидов плодов и овощей
Каротиноиды - группы природных пигментов: химическая природа, виды, физико-химические свойства, содержание в плодах и овощах. Роль каротиноидов для организма человека: значение, функции, нормы потребления. Методы количественного определения каротиноидов.
| Рубрика | Кулинария и продукты питания |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 08.12.2010 |
| Размер файла | 3,7 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
14
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Курсовая работа
По дисциплине
Товароведение и экспертиза продовольственных товаров
Тема
Характеристика каротиноидов плодов и овощей
2010
Содержание
- Введение
- 1. Обзор литературы
- 1.1 Химическая природа, свойства и виды каротиноидов
- 1.1.1 Физико-химические свойства каротиноидов
- 1.1.2 Химическая природа и виды каротиноидов
- 1.2 Содержание каротиноидов в плодах и овощах
- 1.3 Роль каротиноидов для организма человека
- 1.3.1 Значение и функции
- 1.3.2 Нормы потребления
- 1.3.3 Усвоение каротиноидов организмом человека
- 1.4 Методы количественного определения каротиноидов
- 1.5 Использование каротиноидов
- Заключение
- Список использованных источников
Введение
Каротиноиды -- наиболее многочисленная и широко распространенная группа природных пигментов. Они обнаружены у всех представителей растительного царства, как в фотосинтезирующих, так и в нефотосинтезирующих тканях, а также часто встречаются у микроорганизмов. Они полностью или частично обуславливают окраску многих животных, особенно птиц, рыб, насекомых, являются основой зрительных пигментов, ответственных за восприятие света и различение цветов. Они нерастворимы в воде, но растворяются в органических растворителях.
Каротиноиды образуются высшими растениями, водорослями, фототрофными бактериями и рядом хемотрофных бактерий. Кроме того, каротиноиды синтезируют некоторые мицелиальные грибы и дрожжи. Присутствуют каротиноиды также в организме некоторых членистоногих, рыб, птиц и млекопитающих, но самостоятельно эти пигменты не образуются, а поступают с пищей и служат источником обогащения организма витамином А. Каротиноиды находятся у растений и микроорганизмов в свободной форме, могут образовывать гликозиды, каротино-белко-вые комплексы, но значительно чаще встречаются в виде эфиров, длинноцепочечных жирных кислот.
К группе каротиноидов относят вещества, окрашенные в желтый или оранжевый цвет. Наиболее известные представители каротиноидов -- каротины -- пигменты, дающие специфическую окраску корням моркови, а также лютеин -- желтый пигмент, содержащийся наряду с каротинами в зеленых частях растений. Окраска семян желтой кукурузы зависит от присутствующих в них каротинов и каротинои-дов, получивших название цеаксантина и криптоксантина. Окраска плодов тома-та обусловлена каротиноидом ликопином.
1. Обзор литературы
1.1 Химическая природа, свойства и виды каротиноидов
1.1.1 Физико-химические свойства каротиноидов
По химической природе каротиноиды относятся к огромному классу терпеноидов, включающих также эфирные масла, фитогормоны, стероиды, сердечные гликозиды, жирорастворимые витамины, млечный сок. Их углеводородная структура состоит из цепи двух или более изопренов (С5-углеводородов). Каротиноиды относятся к тетратерпенам; они состоят из длинных ветвящихся углеводородных цепей, содержащих несколько сопряженных двойных связей, заканчивающихся на одном (б-каротин) или обоих концах (в-каротин) кольцевой циклической структурой -- иононовым кольцом.
Длинная цепь сопряженных двойных связей образует хромофор всех каротиноидов, что позволяет отнести их к природным пигментам. Человеческому глазу каротиноиды с 7-15 конъюгированными двойными связями видятся в цвете от желтого до красного. Их хромофорные электронные системы находятся также под влиянием других дополнительных двойных связей и различных функциональных групп (например, карбонильной, эпокси-группы и др.), которые также оказывают влияние на поглощение волн света определенных длин и, как следствие, на цвет молекул. [2]
К общим свойствам каротиноидов можно отнести их нерастворимость в воде и хорошую растворимость во многих органических растворителях (хлороформе, бензоле, гексане, петролейном эфире, четыреххлористом водороде и др.). Гидроксилсодержащие каротиноиды лучше растворяются в спиртах (метанол, этанол). Растворы каротиноидов в органических растворителях при спектрофотометрических исследованиях дают характеристические полосы поглощения в основном в видимой области спектра, а стереоизомеры показывают их также и в ультрафиолетовой области. Это один из наиболее точных показателей, используемых при идентификации этих веществ.
Характерной является также особенность каротиноидов избирательно абсорбироваться на минеральных и некоторых органических абсорбентах, что позволяет разделять их при помощи методов хроматографирования.
Для отдельных каротиноидов характерны некоторые специфические реакции, в том числе цветные. [10]
Следует учитывать, что каротиноиды в чистом виде характеризуются высокой лабильностью -- они весьма чувствительны к воздействию солнечного света, кислорода воздуха, нагреванию, воздействию кислот и щелочей. Под воздействием этих неблагоприятных факторов они подвергаются окислению и разрушению. В тоже время, входя в состав различных комплексов (например, протеиновых), они проявляют большую стабильность. [9]
1.1.2 Химическая природа и виды каротиноидов
Известна классификация каротиноидов, основанная на различиях химического строения этих пигментов. Каротиноиды делят, например, на каротины (содержат только углерод и водород) и гидроксикаротиноиды, в молекулу которых входит также кислород. Последние называют иногда общим термином ксантофиллы. Другая химическая классификация делит каротиноиды на ациклические, моноциклические и бициклические, Имеется также классификация каротиноидов, в основу которой положены отличия в функциональном значении этих пигментов. [3]
В зависимости от степени поглощения каротиноиды разделяются на 2 группы: каротины и ксантофилы. Все незамещенные каротиноиды -- каротины. Они не содержат атомов кислорода, являются чистыми углеводородами и обычно имеют оранжевый цвет. Наиболее известный представитель этой группы -- в-каротин. Каротиноиды, окрашенные в цвета от желтого до красного характеризуются наличием кислородсодержащих функциональных групп и называются ксантофилами. Продукты распада дифференцируются как апо-, секо- и норкаротиноиды.
Из-за многочисленных двойных связей, обычно циклического окончания молекул и наличия ассимметричных атомов углерода каротиноиды имеют разнообразные конфигурации и стереоизомеры с различными химическими и физическими свойствами. Большинство каротиноидов имеют цис- и трансгеометрические изомеры. Атом углерода с 4 различными заместителями обусловливает возможность оптических R- или S-изомеров. Эти различия между молекулами одной и той же формулы оказывают заметное влияние на физические свойства и на эффективность каротиноидов как пигментов.
Одна из характерных особенностей этих соединений -- наличие в них значительного числа сопряженных двойных связей, образующих их хромофорные группы, от которых зависит окраска. Все натуральные каротиноиды могут рассматриваться как производные ликопина -- каротиноида, обнаруженного в плодах томатов, а также в некоторых ягодах и фруктах. Эмпирическая формула ликопина С40Н56. Строение ликопина представлено на рисунке 1
Рисунок 1 - химическая структура ликопина
Путем образования кольца на одном или обоих концах молекулы ликопина образуются его изомеры: б-, в- или г-каротины (рисунки 2, 3, 4).
Рисунок 2 - химическая структура б-каротина
Рисунок 3 - химическая структура г-каротина
Рисунок 4 - химическая структура в-каротина
Сопоставляя формулы, можно заметить, что б-каротин отличается от в-изо-мера положением двойной связи в одном из циклов, расположенных по концам молекулы. В отличие от б- и в-изомеров г-каротин имеет только лишь один цикл. [2]
Каротины являются веществами, из которых образуется витамин А. Поскольку ликопин и каротины содержат 40 углеродных атомов, они могут рассматриваться как образованные восемью остатками изопрена. Все без исключения другие природные каротиноиды -- производные четырех указанных выше углеводородов: ликопина и каротинов. Они образуются из этих углеводородов путем введения гидроксильных, карбонильных или метоксильных групп или же путем частичной гидрогенизации или окисления. [4]
В результате введения в молекулу в-каротина двух оксигрупп образуется каротиноид, содержащийся в зерне кукурузы и называемый цеаксантином С40Н56О2 (3,3'-диокси-в-каро-тин), его строение представлено на рисунке 5.
Рисунок 5 - химическая структура цеаксантина
Введение двух оксигрупп в молекулу б-каротина приводит к образованию лютеина С40Н56О2 (3,3'-диокси-б-каротина), изомера цеаксантина, обнаруженного наряду с каротином в зеленых частях растений. В результате присоединения к молекуле в-каротина одного атома кислорода с образованием фураноидной структуры получается каротиноид цитроксантин С40Н56О, содержащийся в кожуре цитрусовых (рисунок 6).
Рисунок 6 - химическая структура цитроксантина
Продуктами окисления каротиноидов с 40 углеродными атомами в молекуле являются кроцетин С20Н24О4, биксин С25Н30О4 и в-цитраурин С30Н40О2.
Кроцетин - красящее вещество, находящееся в рыльцах крокуса в соединении с двумя молекулами дисахарида гентиобиозы в виде гликозида кроцина. Кроцетин представляет собой дикарбоновую кислоту (рисунок 7).
Рисунок 7 - химическая структура кроцетина
Биксин - пигмент красного цвета, содержащийся в плодах тропического растения Bixa orellana, применяется для подкраски масла, маргарина и других пищевых продуктов (рисунок 8).
Рисунок 8 - химическая структура биксина
в-Цитраурин находится в кожуре плодов цитрусовых, его строение представлено на рисунке 9.
Рисунок 9 - химическая структура в-цитраурина
В бурых водорослях обнаружен каротиноид фукоксантин С40Н60О6, который принимает участие в процессе фотосинтеза в качестве так называемого вспомогательного пигмента (рисунок 10).
Рисунок 10 - химическая структура фукоксантина
В организме человека и животных каротиноиды играют важную роль в качестве исходных веществ, из которых образуются витамины группы А, а также «зрительный пурпур», участвующий в зрительном акте. В растительном организме каротиноиды играют важную роль в процессе фотосинтеза. [2]
Исходя из химического строения каротиноидов, содержащих значительное количество двойных связей, можно предполагать, что они являются в растении переносчиками активного кислорода и принимают участие в окислительно-восстановительных процессах. На это указывает широкое распространение в растениях кислородных производных каротиноидов -- эпоксидов, чрезвычайно легко отдающих свой кислород.
Примером такого кислородного производного может служить диэпоксид в-каротина (рисунок 11). [19]
Рисунок 11 - химическая структура диэпоксида в-каротина
Каротиноиды легко образуют перекиси, в которых молекула кислорода присоединяется по месту двойной связи и может затем легко окислять различные вещества. Каротиноиды в качестве основной структурной единицы имеют изопрен (рисунок 12).
Рисунок 12 - химическая структура изопрена
Фитол и каротиноиды так же, как терпены, гутта, каучук и рассматриваемые ниже стероиды, представляют собой изопреноиды.
В настоящее время фитол, каротиноиды, терпены, каучук, гутту, стероиды, а также убихиноны, пластохиноны, витамин Е и витамин К объединяют общим термином терпеноиды.
Исходным материалом для синтеза терпеноидов является радикал ацетила СН3СО, а промежуточным продуктом, образующимся при биосинтезе терпеноидов из соединений, содержащих активный ацетил, -- мевалоновая кислота. [1]
1.2 Содержание каротиноидов в плодах и овощах
Несмотря на то, что каротин может быть получен с помощью химического синтеза, его производят преимущественно из природного сырья.
В качестве источников каротина используют растения, бактерии, водоросли и грибы с высоким содержанием целевого вещества.
Каротиноиды в зеленых листьях составляют примерно 0,07 -- 0,2-% при расчете на сухую массу листьев. В отдельных исключительных случаях наблюдается, однако, очень высокая концентрация каротиноидов. Например, в пыльниках многих видов лилий содержатся очень большие количества лютеина и каротиноида, называемого антераксантином. [21]
Каротиноидные композиции у различных групп и видов живых организмов не только отличаются по количественному содержанию, но и различны по качественному составу. Следует отметить, что в природе каротиноиды могут находиться в различных состояниях: в свободном виде они чаще встречаются в пластидах растений, мышечной ткани рыб, яйцах птиц, в виде эфиров жирных кислот -- в хроматофорах и эпидермальных структурах растений, в форме каротин-протеинов -- в эпидермальных тканях животных и т. д. [2]
В большинстве фруктов и овощей основным или иногда даже единственным источником активности витамина А является в-каротин. Единственным исключением здесь является морковь, содержащая примерно 30 каротиноидов в виде б-каротина. В таблице 1 приводится содержание других каротиноидов в продуктах. Значения по криптоксантинам зачастую не дифференцируют -- преобладающей является их в-форма, а б-форма представлена гораздо меньшим количеством. Содержание в-каротина эквивалентно сумме в-каротина и половины присутствующих б-каротина и криптоксантинов; значение эквивалента ретинола составляет одну шестую от эквивалента в-каротина. В ликопене активности витамина А не наблюдается. [22]
Таблица 1
Содержание каротиноидов в продуктах, мкг/100г съедобной части
|
№ п/п |
Продукт |
Каротиноидные фракции |
|||||
|
б-Каротин |
в-Каротин |
в-Криптоксантин |
Эквивалент каротина |
Эквивалент ретинола |
|||
|
Бобовые |
|||||||
|
1 |
Стручковая фасоль (мунг), сырая |
20 |
20 |
20 |
40 |
7 |
|
|
2 |
Кормовые бобы, замороженные отварные без соли |
12 |
220 |
0 |
225 |
37 |
|
|
3 |
Зеленая фасоль / французская фасоль, отваренная без соли |
52 |
494 |
0 |
520 |
87 |
|
|
Горошек |
|||||||
|
4 |
Зеленый горошек, сырой |
19 |
290 |
0 |
300 |
50 |
|
|
5 |
Зеленый горошек, отваренный без соли |
7 |
245 |
0 |
250 |
41 |
|
|
6 |
Зеленый горошек, замороженный, отваренный без соли |
26 |
558 |
0 |
571 |
95 |
|
|
7 |
Зеленый горошек, консервированный, разогретый, без жидкости |
15 |
526 |
0 |
534 |
89 |
|
|
Овощи разные |
|||||||
|
8 |
Спаржа, сырая |
10 |
310 |
0 |
315 |
53 |
|
|
9 |
Спаржа, отваренная в соленой воде |
0 |
389 |
0 |
389 |
65 |
|
|
10 |
Баклажан, сырой |
60 |
40 |
0 |
70 |
12 |
|
|
11 |
Баклажан, жаренный на кукурузном масле |
110 |
70 |
0 |
125 |
21 |
|
|
12 |
Свекла, сырая |
20 |
10 |
0 |
20 |
3 |
|
|
13 |
Морковь старая, сырая |
4070 |
10400 |
0 |
12500 |
2080 |
|
|
14 |
Морковь молодая, сырая |
3380 |
6120 |
0 |
7810 |
1300 |
|
|
15 |
Морковь молодая, отваренная без соли |
3420 |
5990 |
0 |
7700 |
1280 |
|
|
16 |
Морковь, консервированная разогретая подсушенная |
729 |
1710 |
0 |
2070 |
345 |
|
|
17 |
Кабачки-цуккини, сырые |
0 |
550 |
0 |
610 |
100 |
|
|
18 |
Кабачки-цуккини, поджаренные на кукурузном масле |
0 |
450 |
0 |
500 |
83 |
|
|
19 |
Капуста кудрявая, сырая |
0 |
3130 |
32 |
3150 |
525 |
|
|
20 |
Капуста кудрявая, отваренная без соли |
0 |
3350 |
33 |
3380 |
560 |
|
|
21 |
Тыква (сорт карела), сырая |
95 |
295 |
0 |
345 |
57 |
|
|
22 |
Салат-латук, сырой |
0 |
1020 |
0 |
1023 |
171 |
|
|
23 |
Бамия, сырая |
30 |
500 |
0 |
515 |
85 |
|
|
24 |
Бамия, отваренная без соли |
29 |
450 |
0 |
465 |
77 |
|
|
25 |
Стручковый перец, капсикум, зеленый, сырой |
9 |
260 |
0 |
265 |
44 |
|
|
26 |
Стручковый перец, зеленый, отваренный в соленой воде |
8 |
235 |
0 |
240 |
40 |
|
|
27 |
Тыква, сырая |
14 |
445 |
0 |
450 |
75 |
|
|
28 |
Тыква, отваренная в соленой воде |
29 |
940 |
0 |
450 |
75 |
|
|
29 |
Шпинат, сырой |
0 |
3520 |
35 |
3540 |
589 |
|
|
30 |
Шпинат, отваренный без соли |
0 |
3820 |
39 |
3840 |
640 |
|
|
31 |
Зеленый лук, сырой |
0 |
2620 |
216 |
2630 |
438 |
|
|
32 |
Зеленый лук, отваренный без соли |
0 |
2260 |
23 |
2270 |
378 |
|
|
33 |
Сладкая кукуруза (зерно), консервированная, разогретая, без жидкости |
0 |
22 |
180 |
110 |
19 |
|
|
34 |
Сладкая кукуруза, в початке, цельная, отваренная без соли |
0 |
14 |
115 |
71 |
12 |
|
|
35 |
Помидоры, сырые |
0 |
564 |
0 |
564 |
94 |
|
|
36 |
Помидоры, жаренные на кукурузном масле |
0 |
740 |
42 |
765 |
125 |
|
|
37 |
Помидоры, жаренные на гриле |
0 |
1790 |
97 |
1840 |
306 |
|
|
38 |
Помидоры, консервированные |
0 |
362 |
0 |
362 |
60 |
|
|
Фрукты |
|||||||
|
39 |
Абрикосы, сырые |
2 |
405 |
0 |
405 |
67 |
|
|
40 |
Абрикосы, консервированные в сиропе |
0 |
810 |
0 |
810 |
135 |
|
|
41 |
Авокадо |
8 |
540 |
0 |
545 |
91 |
|
|
42 |
Ежевика, сырая |
4 |
78 |
0 |
80 |
13 |
|
|
43 |
Ежевика с сахаром |
3 |
61 |
0 |
62 |
10 |
|
|
44 |
Вишня, сырая |
4 |
23 |
0 |
25 |
4 |
|
|
45 |
Вишня, консервированная в сиропе |
4 |
15 |
0 |
17 |
3 |
|
|
46 |
Клементины |
5 |
73 |
0 |
75 |
13 |
|
|
47 |
Крыжовник, с сахаром |
3 |
40 |
0 |
41 |
7 |
|
|
48 |
Грейпфрут, сырой |
9 |
12 |
0 |
17 |
3 |
|
|
49 |
Гуава, сырая |
0 |
380 |
110 |
435 |
73 |
|
|
50 |
Киви |
0 |
40 |
0 |
40 |
7 |
|
|
51 |
Мандарины, консервированные в собственном соку |
7 |
92 |
0 |
95 |
16 |
|
|
52 |
Мандарины, консервированные в сиропе |
7 |
105 |
0 |
105 |
18 |
|
|
53 |
Манго, зрелые, сырые |
0 |
682 |
27 |
696 |
116 |
|
|
54 |
Дыня-канталупа |
19 |
1760 |
0 |
1770 |
294 |
|
|
55 |
Арбуз |
0 |
116 |
0 |
116 |
19 |
|
|
56 |
Нектарины |
0 |
114 |
0 |
114 |
19 |
|
|
57 |
Апельсины |
26 |
14 |
39 |
47 |
8 |
|
|
58 |
Маракуйя |
410 |
360 |
370 |
750 |
125 |
|
|
59 |
Папайя, сырая |
0 |
130 |
1365 |
810 |
135 |
|
|
60 |
Персики, сырые |
0 |
119 |
0 |
119 |
19 |
|
|
61 |
Груши, сырые |
0 |
17 |
3 |
18 |
3 |
|
|
62 |
Груши, сырые, без кожуры |
0 |
18 |
3 |
19 |
3 |
|
|
63 |
Слива, сырая |
23 |
355 |
19 |
376 |
63 |
|
|
64 |
Сливы, консервированные в собственном соку |
15 |
135 |
0 |
140 |
23 |
|
|
65 |
Сливы, готовые к употреблению |
27 |
125 |
0 |
140 |
3 |
|
|
66 |
Мандарины сацума |
5 |
73 |
0 |
75 |
13 |
|
|
67 |
Танжерины |
6 |
94 |
0 |
97 |
16 |
|
|
Фруктовые соки |
|||||||
|
68 |
Апельсиновый сок, без добавления сахара |
2 |
5 |
21 |
17 |
3 |
1.3 Роль каротиноидов для организма человека
1.3.1 Значение и функции
Хотя многие аспекты физиологических функций каротиноидов остаются невыясненными до конца, можно с уверенностью утверждать, что они играют важную роль в различных физиологических процессах, без которых жизнь в существующей форме была бы невозможна.
Одна из важнейших функций каротиноидов -- А-провитаминная активность. Человек и животные не способны синтезировать витамин А, который является незаменимым для зрения, роста, репродукции, защиты от различных бактериальных и грибковых заболеваний, нормального функционирования кожи и слизистых. Витамин А не образуется и в растительных тканях, и может быть получен только путем преобразования провитамин-А активных каротиноидов (прежде всего в-каротина, а также б-каротина, криптоксантина, 3,4-дигидро-в-каротина, астаксантина, кантаксантина и др.). [6]
Ранее исследования показывали, что в-каротин, будучи антиоксидантом, снижает вероятность заболеваний раком людей, употребляющих много продуктов, богатых в-каротином. Но последние крупные исследования показали, что в-каротин увеличивает риск раковых заболеваний у курильщиков. В ходе ряда исследований было доказано, что употребление в-каротина приводит к увеличению вероятности заболевания раком легких и раком простаты курильщиков, а также людей, работающих на асбестовом производстве .
Однако это действие каротина относится только к курильщикам и людям контактирующим с вредными веществами. Это связано с тем, что бета-каротин активизирует канцерогенные вещества, находящиеся в табачном дыме и асбесте. А канцерогены в свою очередь повреждают человеческие клетки и превращают их в раковые. [12]
В то же время, витамин А и его производные ретиноиды - можно использовать при нарушении процессов керотинизации, а также для профилактики и лечения некоторых раковых заболеваний. В основу этих рекомендаций положены данные о том, что ретиноиды способны влиять на рост опухолей путем воздействия на иммунную систему, на дифференциацию ткани (особенно эпителиальной), на адгезивные свойства клеток и клеточные взаимодействия. Витамин А и его производные оказались эффективным средством при лечении прелейкемического синдрома, канцеромы языка, меланомы. Особенно ценным в действии ретиноидов на опухоли является то, что эффект этих соединений основан на иных механизмах подавления роста злокачественных клеток, чем при использовании обычной цитотоксической хемотерапии. [2]
Представляет интерес влияние каротиноидов на эндокринную систему, особенно это касается полового развития и созревания, оплодотворения, прохождения репродуктивных процессов.
Еще одна важная функция -- способность образовывать комплексы с протеинами. Известно, что маленькие молекулы (так называемые аллостерические эффекторы) изменяют агрегационное состояние протеинов, тем самым стабилизируя их протеиновую и энзимовую активность. Эта способность также обуславливает изменения проницаемости мембран.
Каротиноиды могут косвенно поддерживать водный баланс организма, способствуют работе обонятельных рецепторов и хеморецепторов.
Считается, что каротиноиды (ксантофилы) используются как запас кислорода в нейрональной дыхательной цепочке и потому важно их наличие в кислородных клетках и тканях.
Учитывая существующую взаимосвязь между высокой каротиноидной и кальциевой концентрацией, в особенности в компонентах митохондрий с каротиноидсодержащими мембранами, можно заключить, что эти липохромы играют большую роль в транспорте кальция через мембраны. [7]
Установлена иммуностимулирующая роль каротиноидов. Например, обнаружено, что рыбы с высоким содержанием каротиноидов были значительно более устойчивы к инфекционным и грибковым заболеваниям; цыплята -- устойчивы к энцефалопатии и т.д. Каротиноиды увеличивают цитостатическую активность клеток-киллеров, замедляют рост опухоли и ускоряют ранозаживление. Они также проявляют аппетитстимулирующую активность (и физиологически, и этиологически).
Весьма важной, проявляющейся внешне, функцией каротиноидов является их способность обеспечивать яркую окраску организмов, которая может выполнять сигнальную функцию, нести информацию.
Отмечено, что продукты разложения каротиноидов также обладают специфическими физиологическими функциями: например, участвуют в синтезе фитогормонов. [8]
1.3.2 Нормы потребления
Согласно методическим рекомендациям по нормам рационального питания 6 мкг бета-каротина эквивалентны 1 мкг витамина А. Среднее потребление в разных странах 1,8-5,0 мг/сутки. Верхний допустимый уровень потребления не установлен. Физиологическая потребность для взрослых - 5 мг/сутки. Ликопина следует употреблять порядка 5 мг в сутки, верхний допустимый уровень потребления -- 10 мг в сутки. Рекомендуемый уровень потребления лютеина в России -- 5 мг в сутки. Верхний допустимый уровень потребления -- 10 мг в сутки.
Благодаря контролируемому превращению бета-каротина в витамин А избыточное потребление бета-каротина не приводит к развитию гипервитаминоза А. Избыточный прием каротиноидов при различных заболеваниях (гиперлипемия, сахарный диабет, нефротический синдром или гипертиреоз) может вызывать гиперкаротедермию, которая проявляется в желтоватом оттенке кожи в основном ладоней и подошв стоп. При уменьшении или прекращении приема каротиноидов желтый цвет исчезает. [14, 16]
1.3.3 Усвоение каротиноидов организмом человека
Человек и животные не могут синтезировать каротиноиды de novo, их поступление зависит только от источников питания. Усвоение каротиноидов, как и других липидов, происходит в дуоденальной области тонкого кишечника. Под влиянием желудочно-кишечной среды (например кислотности желудочного сока), наличия специфических рецепторов протеинов каротиноиды могут разрушаться окислителями или энзимами или метаболизировать, как например в-каротин в витамин А в слизистой. Провитаминные свойства в -каротина и его окислительное преобразование в витамин А являются общими для всех животных. Согласно принятой гипотезе в -каротин превращается в витамин А в слизистой кишечника под воздействием фермента каротиндиоксигеназы. Молекула в -каротина, которая теоретически должна образовывать 2 молекулы витамина А, уменьшается с одного конца цепи в результате последовательного окисления до ретиналя (С20-соединения) и образует одну молекулу витамина А. Другие каротиноиды также могут проявлять А-провитаминную активность. [11, 24]
Установлено, что содержащиеся в продуктах питания каротиноиды далеко не полностью усваиваются организмом. Находясь внутри неповрежденных клеток растительных продуктов, каротиноды ресорбируются в кровь обычно в очень малой степени. Значительно лучше происходит усвоение из мелко измельченных и предварительно обработанных продуктов, в которых клеточные мембраны разрушены.
Кроме того, важным фактором для усвоения каротиноидов организмом является наличие жировой среды. Еще в 1941 году было установлено, что количество каротина, усвояемого организмом из сырой моркови при диете, лишенной жиров, не превышает 1%. При тех же условиях из вареной моркови усваивается 19% каротина. После добавления растительного масла усвоение каротина увеличивается до 25%. [5, 9]
1.4 Методы количественного определения каротиноидов
В настоящее время каротиноиды изучены очень хорошо. Замечательные успехи, достигнутые биохимией в области выделения, очистки, установления структуры изучения биохимических реакций каротиноидов, были сделаны благодаря гениальному по простоте и изяществу методу хроматографического адсорбционного анализа, разработанному в 1903 г. М.С. Цветом.
Хроматографический метод. Принцип этого метода заключается в том, что сложная смесь различных окрашенных веществ, растворенных в каком-либо органическом растворителе, например смесь различных каротиноидов, полученная путем экстрагирования листьев петролейным эфиром или сероуглеродом, пропускается через вертикально поставленную стеклянную трубку, наполненную адсорбентом. В качестве адсорбента могут быть использованы карбонат кальция, тальк, крахмал и другие вещества. Так как каждый из содержащихся в растворе пигментов обладает определенной, только ему свойственной способностью адсорбироваться на заполняющем трубку адсорбенте, то происходит разделение этих пигментов, и каждый из них концентрируется в строго определенном слое адсорбента. В стеклянной трубке с адсорбентом, называемой адсорбционной колонкой, получается несколько полос, окрашенных в разные цвета, в зависимости от того, какой пигмент адсорбировался в том или ином слое адсорбента. Слой адсорбента, содержащий тот или иной пигмент, вынимают из трубки, и адсорбированное вещество, отделенное таким образом от других присутствующих в растворе веществ, может быть экстрагировано (элюировано) из адсорбента с помощью какого-либо другого растворителя, например спирта. Выделенные таким образом пигменты могут быть подвергнуты повторному хроматографическому анализу на других адсорбентах и с другими растворителями. Если данный пигмент представляет собой смесь двух и трех изомеров, имеющих одинаковую эмпирическую формулу, но различающихся лишь незначительными особенностями своих структурных формул, то с помощью дальнейшего хроматографического анализа можно разделить такие, весьма близкие по своим свойствам изомеры. Этим методом были разделены, выделены в чистом виде и исследованы три изомера каротина, имеюгцие одинаковую эмпирическую формулу С40Н56. С помощью хроматографического анализа было показано также, что пигменты желтой кукурузы представляют собой смесь трех каротиноидов -- лютеина, криптоксантина и цеаксантина. [9]
Хроматографический адсорбционный анализ, разработанный Цветом на смесях окрашенных веществ, в настоящее время нашел широчайшее применение при разделении, выделении и исследовании самых разнообразных веществ, не обладающих окраской. Благодаря этому методу удается разделение, очистка и получение в чистом виде витаминов, аминокислот, белков, пептидов, ферментов, различных неорганических веществ и т. д. При разделении и идентификации очень малых количеств веществ исключительно большую помощь оказывает биохимикам одна из разновидностей хроматографического анализа -- так называемая распределительная хроматография на бумаге, разработанная английскими биохимиками А. Мартином и Р. Сингом. Она основана на том, что различные вещества по-разному диффундируют и распределяются на листе фильтровальной бумаги, пропитанном смесью определенных органических растворителей.
Особенно чувствительными разновидностями хроматографии являются называемые тонкослойная и газовая хроматографии, которые находят все бол широкое применение в биохимии, биоорганической химии и пищевой химии.
Газовая хроматография в настоящее время -- наиболее точный и быстрый метод анализа липидов. [13]
Методы извлечения каротиноидов. Традиционные методы извлечения каротиноидов из природных объектов состоят в гомогенизировании биомассы при охлаждении (процесс проводят обычно в присутствии антиоксидантов в темноте), извлечении пигментов полярными растворителями, например ацетоном или метанолом. Далее каротиноиды переводят в неполярные растворители -- гексан или петролейный эфир. Индивидуальные пигменты получают путем хроматографирования в тонком слое адсорбента (силикагель, алюминий). При использовании последнего сорбента разделение каротиноидов целесообразнее проводить в системе растворителей, содержащей различное количество гексана и ацетона. При разделении ксантофиллов перед тонкослойной хроматографией на силикагеле проводят предварительный щелочной метанолиз. Если каротиноиды связаны с белками, то для их извлечения используют детергенты, например тритон Х-100 (2 %) или додецилсульфат натрия (1%).
Первоначальную информацию о строении выделенного каротиноида дает исследование спектров поглощения пигмента в видимой области. Эти данные наряду с принятыми химическими методами исследования каротиноидов (озонолиз, восстановление NaBH4 и др.) позволяют составить представление о возможной структуре пигмента. Далее определяют сравнительную полярность изучаемого пигмента в разных хроматографических системах.
Масс-спектрометрия. Масс-спектрометрия используется для установления молекулярной массы каротиноида и особенностей строения. Информацию о наличии определенных функциональных групп в пигменте могут дать ИК- и ЯМР-спектры. Стереохимия каротиноида является конечным этапом его изучения. Наиболее полные данные о стереохимии каротиноида можно получить, используя спектры кругового дихроизма и низкотемпературные спектры поглощения (при температуре жидкого азота). Окончательное заключение о строении изучаемого каротиноида дают рентгеноструктурный анализ и тотальный синтез полиена. Следует отметить, что все перечисленные выше анализы могут быть проведены с небольшим количеством образца (около 10 -- 20 мг), что в значительной степени содействовало развитию в последние годы химии каротиноидов. [9, 23]
1.5 Использование каротиноидов
Уже в течение многих лет каротиноиды широко применяются в сельском хозяйстве, медицине и пищевой промышленности. Их присутствие во многих природных продуктах делает их идеально пригодными для этой цели.
Каротиноиды получают с помощью химического синтеза и путем выделения из природных источников -- растений и микроорганизмов. Химическим путем получают в-каротин, витамин А, в-апо-8-каротиналь, этиловый эфир в-апо-8-каротиновой кислоты, кантоксантин и ряд других каротиноидов, синтез которых осуществляется в заводских масштабах. Традиционными источниками получения каротиноидов служат также некоторые растения - морковь, тыква, трава, шиповник, облепиха и др. Наряду с этим все шире в тех же целях используют мицелиальные грибы и дрожжи. Как продуценты каротиноидов представляют также интерес бактерии и водоросли. [20]
в-Каротин используют главным образом в пищевой промышленности, а также при изготовлении лекарств и косметических средств. в-Каротин и ликопин применяют как пигментные вещества и красители при изготовлении таких пищевых продуктов, как колбасы и ветчинные изделия, сливочное масло. Как краситель используют также в-апо-8-каротиналь, придающий оранжевую окраску многим кондитерским изделиям, сырам и овощным пастам. [18]
В пищевые жиры, особенно в сливочное масло и маргарин, добавляют в-Каротин, благодаря чему организм получает дополнительное количество необходимого для него витамина А, а масло - более привлекательный цвет. Масло нагревают до 30'С и добавляют вытяжку из моркови или в-каротин, который при такой температуре хорошо растворяется в масле. Водорастворимые или по крайней мере диспергируемые в воде производные в-каротина, кантаксантин и апокаротиноиды, применяются для окрашивания напитков и других пищевых продуктов. В Италии существует давняя традиция добавлять каротиноиды в макаронные изделия. в-Ка-ротин и в-апо-8-каротиналь добавляют также в сыры и овощные пасты. Эти же каротиноиды используют для окраски яичного желтка (в-апо-8-каротиналь добавляют в пищевой рацион кур). [2]
Часто каротиноиды-красители используют в сочетании с аскорбиновой кислотой, что обеспечивает большую стабильность пигментов. Для лучшей сохранности каротиноидов при использовании их в качестве красителей применяют также особые препаративные формы пигментов. Каротиноиды растворяют в маслах или готовят вододисперсные формы: в такой форме пигменты заключают в микрокапсулы (наиболее удобная форма сохранения каротиноидов). Велико значение каротиноидов, в частности ликопина, при изготовлении колбас и ветчинных изделий, где, они могут заменить нитрит натрия. Как краситель используют также в-апо-8-каротиналь, придающий оранжевую окраску леденцам, пищевым пастам, кексам и другим кондитерским изделиям. [15]
В медицине каротиноиды используются главным образом для профилактики или лечения авитаминоза А. В этих случаях рекомендуется пищевой рацион, богатый каротиноидами, или специальные препараты. Вместе с тем, как недавно показано, при некоторых кожных заболеваниях, которые обостряются под действием солнечного излучения, каротиноиды играют защитную роль. В частности, большие дозы в-каротина значительно смягчают симптомы эритропоэтической Порфирии. Для этой болезни характерно нарушение метаболизма порфиринов, в результате чего они накапливаются в организме и начинают играть роль фотосенсибилизаторов. У таких больных под влиянием солнечного света появляется зуд, жжение и отечность. В настоящее время рассматривается также возможность использования каротиноидов. Кроме того, установлено, что каротикаротиноиды оказывают терапевтический эффект на развитие рака кожи, индуцируемого УФ-излучением или диметилбензантраценом. [2]
Заключение
Каротиноиды представляют собой классический пример группы природных пигментов. Все члены этой группы обладают очень близкой структурой, основанной на сопряженном полиеновом хромофоре, который и обуславливает их светопоглощающие свойства. Они дают возможность наблюдать четкую корреляцию между максимумом поглощения и длиной хромофора. Каротиноиды чрезвычайно широко распространены у живых организмов и принимают участие во всех фотофункциях, обычно связанных с природными пигментами.
Использование каротиноидов в качестве пищевых добавок, красителей и провитаминов А уже происходит в большиз количествах и постоянно расширяется. Это связано с увеличением спроса на природные красители, которые часто предпочитают синтетическим красящим веществам, а также с налаженным промышленным производством каротиноидов. Если число каротиноидов, которые могут быть использованы, и особенно диапазон красок, который может быть получен, увеличаться, то применение каротиноидов станет еще более широким.
Несомненный интерес представляют данные о том, что в-каротин оказывает терапевтический эффект на развитие рака кожи, индуцируемого УФ-излучением или диметилбензантраценом. Установлено, что и другой каротиноид -- кантаксантин, а также полиен фитоин обладают антираковой активностью в отношении рака кожи, индуцированного УФ-излучением.
Таким образом, изучение каротиноидов весьма перспективно и позволяет широко использовать эти соединения в промышленности, медицине и сельском хозяйстве.
Список использованных источников
1. Карнаухов, В.Н. Биологические функции каротиноидов/ В.Н. Карнаухов. - М.: Наука, 1988. - 240 с.
2. Бриттон Г. Биохимия природных пигментов: пер. с англ. / Г. Бриттон. - М.: Мир, 1986. - 422 с.
3. Гудвин Т. Сравнительная биохимия каротиноидов: пер. с англ. Ф. В. Церевитина/ Т. Гудвин. - М.: Мир, 1974. - 541 с.
4. Гудвин Т. Введение в биохимию растений: Пер. с англ. под ред. В.Л. Кретовича/ Т. Гудвин, Э. Мерсер. - М., 1986. - 630 с.
5. Дмитровский А.А. Экспериментальная витаминология/ А. А. Дмитровский, Островская Ю. М. - Минск.: Наука и техника, 1979. - 233 с.
6. Душейко А.А. Витамин А / А.А. Душейко. - Киев: Наукова Думка, 1988. - 512 с.
7. Конъ И.Я. Биохимические механизмы действия витамина А / И.Я. Конь. - М.: Ин-т питания АМН СССР, 1987. - 216 с.
8. Коротилова А.И. Витамины / А.И. Коротилова, Е.П. Глушанков. - СПб.: 1976. - 273 с.
9. Кретович В.Л. Биохимия растений: Учеб. - 2-е изд., перераб. и доп.; для биол. спец. ун-тов / В.Л. Кретович. - М.: Высш. шк., 1986. - 503 с.
10. Метлицкий Л.В. Основы биохимии плодов и овощей / Л. В. Метлицкий.- М.: 1976. - 203 с.
11. Овчаров К.Е. Витамины растений / К.Е. Овчаров.- М.: 1969. - 492 с.
12. Кротов С.М. Популярная медицинская энциклопедия: 4-е издание/ С.М. Кротов, А.Г. Шлепаков - Ульяновск.: “Книгочей”, 1997. - 165 с.
13. Аркадьева З.А. Промышленная микробиология: Учеб. пособие для вузов по спец. «Микробиология» и «Биология» / З.А. Аркадьева, А.М. Безбородов, И.Н. Блохина [и др.]. - М.: Высш. шк., 1989. - 688 с.
14. Савинов Б.Г. Каротин (провитамин А) и получение его препаратов. / Б.Г. Савинов. - Киев: Наукова Думка, 1978. - 264 с.
15. Семенов В.Ф. Пигменты пищевых производств (меланоидины)/ В.Ф. Селеменов, О.Б. Руданов, Г.В. Славянская, Н.В. Дроздова. -М.: Дели принт, 2008. - 246 с.
16. Сисакян Н.М. Биохимия и физиология витаминов/ Н.М. Сисакян. - М.: Колос, 1953. - 254 с.
17. Скорикова Ю.Г. Полифенолы плодов и ягод и формирование цвета продуктов: учебник/ Ю.Г. Скорикова. - М.: Пищ. пром-ть. - 1973. - 230 с.
18. Слепнева А.С. Товароведение плодоовощных, зерномучных, кондитерских и вкусовых товаров / А.С. Слепнева, А.Н. Кудяш, П.Ф. Пономарев. -2-е изд., переработанное. - М.: Экономика, 2007. -243 с.
19. Стайлер Л.К. Биохимия/ Л.К. Стайлер.- М.: Мир., 1985. - 476 с.
20. Гончарова В.Н. Товароведение пищевых продуктов/ В.Н. Гончарова, Е.Я. Голощапова. - М.: Экономика, 1990 г. - 263 с.
21. Третьяков Н.Н. Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений/ Н.Н. Третьяков, Е.И. Кошкин, Н.М. Макрушин [и др.]. - М.: Колос, 2000. - 180 с.
22. Химический состав и энергетическая ценность пищевых продуктов: справочник Мак Канса и Уиддоусона/ пер. с англ. под общ. ред. А.К. Батурина. - СПб.: Профессия, 2006. - 416 с.
23. Энциклопедический словарь - М.: Большая советская энциклопедия, 1955. - 864с.
24. Яковлева Н.Б. Химическая природа нужных для жизни витаминов/ Н.Б. Яковлева. - М.: Просвещение, 2006. - 120 с.
Подобные документы
Понятие, назначение переработки плодов и овощей, как объекта коммерческой деятельности. Пищевая ценность и основные химические вещества, обуславливающие свойства товаров. Состояние и перспективы развития производства переработанных плодов и овощей.
курсовая работа [38,2 K], добавлен 08.11.2008Масличность семян облепихи, химический состав и физико-химические показатели исследуемых образцов облепихи. Исследование содержания полиненасыщенных жирных кислот и каротиноидов в масле, полученном из семян облепихи. Оценка качества полученного масла.
статья [16,4 K], добавлен 22.08.2013Польза и химический состав овощей и плодов. Характеристика минеральных веществ и компонентов, входящих в их состав. Групповое разнообразие овощей и плодов, их место в питании человека. Причины вредного воздействия этих продуктов на организм людей.
курсовая работа [45,7 K], добавлен 18.04.2011Химический состав свежих плодов и овощей. Классификация отдельных видов. Транспортирование и приемка свежих плодов и овощей. Процессы, происходящие при хранении. Факторы, влияющие на сохранность пищевых продуктов. Пищевая ценность плодов и овощей.
реферат [21,1 K], добавлен 21.03.2011Классификация соков и роль плодово-ягодного пюре в сети общественного и детского питания. Использование диоксида серы и его влияние на организм, йодиметрический и качественный методы его определения. Консервирование продуктов переработки плодов и овощей.
курсовая работа [28,8 K], добавлен 19.05.2011Свойства, роль, функции белков в организме человека. Состав, структура, физико-химические и химические свойства жиров. Энергозатраты и калорийность суточного рациона питания спортсменов. Удовлетворение потребности в белках. Функции и источники углеводов.
презентация [1,3 M], добавлен 14.01.2015Факторы, влияющие на изменение цвета каротиноидов при кулинарной обработке продуктов. Ассортимент горячих закусок из мяса и мясных продуктов. Оформление и правила подачи, требования к качеству. Основные приемы приготовления блюд лечебного питания.
контрольная работа [27,0 K], добавлен 23.10.2010Общие характеристики свежих плодов и овощей, их ассортимент и классификация в зависимости от того, какая часть растения используется в пищу. Современные требования к качеству плодов на примере картофеля. Факторы, влияющие на сохранность пищевых продуктов.
презентация [3,8 M], добавлен 29.03.2015Хранение товаров как технологический процесс товародвижения. Характеристика тыквенных овощей, их свойства и особенности, районы происхождения. Условия хранения овощей и плодов. Способы и сроки хранения, особенности транспортировки тыквенных овощей.
эссе [27,3 K], добавлен 26.11.2011Суть аэробного и анаэробного дыхания плодов и овощей, влияние его интенсивности на величину потерь, формула процесса. Характеристика, ассортимент и экспертиза качества натуральных, специальных, особых виноградных вин. Расчет емкости картофелехранилища.
контрольная работа [30,4 K], добавлен 02.01.2010
