Изменения витаминов при производстве

X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2018

ПОЛУЧЕНИЕ ВИТАМИННЫХ ПРЕПАРАТОВ

До 30-х годов прошлого столетия рибофлавин (витамин В2) выделяли из природного сырья. В наибольшей концентрации он присутствует в моркови и печени трески. Из 1 т моркови можно изолировать лишь 1 г рибофлавина, а из 1 т печени — 6 г. В 1935 г. обнаружен активный продуцент рибофлавина — гриб эремотециум эшби, способный при выращивании на 1 т питательной смеси синтезировать 25 кг витамина В2. Сверхсинтеза рибофлавина добиваются действием на дикие штаммы мутагенов, нарушающих механизм ретроингибирования синтеза витамина В2, флавиновыми нуклеотидами, а также изменением состава культуральной среды. Отбор мутантов ведут по устойчивости к аналогу витамина В2 — розеофлавину. [1]

Витамин В12 открыт в 1948 г. одновременно в США и Англии. В 1972 г. в Гарвардском университете был осуществлен химический синтез корриноидного предшественника витамина В12. Химический синтез корнестерона — структурного элемента корринового кольца витамина, включающий 37 стадий, в крупных масштабах не воспроизведен из-за сложности процесса.

Первоначально витамин В12 получали исключительно из природного сырья, но из 1 т печени можно было выделить всего лишь 15 мг витамина. Единственный способ его получения в настоящее время — микробиологический синтез. Продуцентами витамина В12 при его промышленном получении служат актиномицеты, метанообразующие и фотосинтезирующие бактерии, одноклеточные водоросли. Для получения высокоочищенных препаратов витамина В12 пропионовокислые бактерии культивируют периодическим способом на средах, содержащих глюкозу, казеиновый гидролизат, витамины, неорганические соли, хлорид кобальта. [4]

Из культуральной жидкости витамин В12 выделяют экстракцией органическими растворителями, ионообменной хроматографией с последующим осаждением из фракций в виде труднорастворимых соединений. В процессе получения витамина В12 с помощью пропионовокислых бактерий применяют дорогостоящую антикоррозийную аппаратуру, сложные и дорогие питательные среды. В последние годы исследуется возможность получения витамина с использованием иммобилизованных клеток пропионовокислых бактерий.[4]

Важное место в обмене веществ у животных занимает р-каротин, который в печени превращается в витамин А (ретинол). В организме человека и животных каротины не образуются. Основные источники р-каротина для животных — растительные корма; человек получает р-каротин также из продуктов животного происхождения. Р-Каротин можно выделить из ряда растительных объектов — моркови, тыквы, облепихи, люцерны. Установлено, что многие микроорганизмы — фототрофные бактерии, актиномицеты, плесневые грибы, дрожжи — синтезируют каротин. [6]

Микробиологическим способом получают и витамин D2 (эрго-кальциферол), при производстве которого освоено дешевое сырье (углеводороды) и установлен стимулирующий эффект ультрафиолетовых лучей на синтез эргостерина культурой дрожжей.

В основном в условиях промышленного производства пантотеновую кислоту получают методом химического синтеза. Наиболее важной коферментной формой витамина В5 является кофермент ацетилирования (КоА). Способностью продуцировать в значительных количествах КоА обладают многие микроорганизмы, в частности актиномицеты. Активно внедряются в промышленное производство способы получения пантотеновой кислоты и ее структурных компонентов из р-аланина и пантотеата калия с помощью иммобилизованных клеток бактерий, а также достигнуты существенные успехи при получении КоА с использованием мутантных штаммов Brevibacterium ammoniagenes, которые позволяют получать КоА в количестве до 3 г на литр. [8]

Одним из наиболее распространенных биотехнологических способов получения коферментной формы никотиновой кислоты — никотинамидадениндинуклеотида (НАД) является выделение (экстракция) его из микроорганизмов, как правило, из пекарских дрожжей. Для повышения содержания НАД в дрожжевых клетках культивирование проводят на средах с предшественниками синтеза никотиновой кислоты. Так, при добавлении в среды культивирования аденина или самой никотиновой кислоты получают до 12 мг НАД на 1 г клеток (по сухой массе).

Аскорбиновая кислота в мировом промышленном производстве витаминной продукции в целом занимает наибольшую долю — около 40 тыс. т в год. Ее синтез был разработан швейцарскими учеными А. Грюсснером и С. Рейхштейном в 1934 г. и используется до настоящего времени. Синтез аскорбиновой кислоты является многостадийным химическим процессом, в котором только одна стадия представлена биотрансформацией. Эта стадия трансформации d-сорбита в L-сорбозу при участии ацетатных бактерий. Для получения сорбозы используют глубинную ферментацию, когда культуру продуцента Gluconobacter oxydans выращивают в ферментерах периодического режима с мешалкой и барботером для усиления аэрации и массообмена в течение 20 — 40 ч с результатом по выходу сорбозы до 98% исходного количества сорбита в среде. Обычно для достижения такого высокого выхода целевого продукта в питательную среду вносят кукурузный или дрожжевой экстракт в количестве около 20%. По окончании ферментации сорбозу выделяют из культуральной жидкости. Помимо оптимизации среды можно совершенствовать и технологическую аппаратуру. Например, переход от периодического культивирования продуцента Gluconobacter oxydans к непрерывному, в аппарате колоночного типа увеличивает скорость образования сорбозы в 1,7 раз. [3]

Впервые кальциферол был выделен из рыбьего жира в 1936 г. А. Виндаусом и применен при лечении рахита. Он получил название витамина D3, так как ранее из растительных масел был выделен эргостерин под названием витамин D, при облучении которого получили витамин D2 — эргокальциферол (кальциферол — в переводе «несущий кальций»).

В настоящее время кальциферол производят из эргостерина с применением УФ-облучения биотехнологическим методом. В процессе преобразования эргостерина в эргокальциферол принимают участие микроорганизмы. Особенно богаты эргостерином клетки дрожжей всех видов и плесневые грибы. В сухой биомассе дрожжей содержится 5—10% эргостерина.

При дальнейшем УФ-облучении эргостерина получают витамин D2, который либо используется как пищевая добавка, либо подвергается дальнейшей обработке с целью получения кристаллического витамина D2. [5]

Витамин А — циклический, непредельный одноатомный спирт, образуемый в слизистой кишечника и печени из провитаминов под воздействием фермента каротиноксидазы. Каротиноиды — широко распространенная группа природных пигментов, образуемых высшими растениями, водорослями и некоторыми микроорганизмами. У животных эти пигменты не образуются, а поступают с продуктами питания и служат источником витамина А. [10]

Убихиноны в последнее время вызывают интерес как перспективные лечебные препараты. С одной стороны, они синтезируются в организме животных и человека, делая необязательным их поступление с пищевыми продуктами, что отличает их от группы витаминов.

В производстве убихинонов применяются биотехнологические методы, в основе которых лежит экстракция из биологического материала. В промышленном производстве убихинонов, в качестве субстрата используются как растительные ткани, так и микроорганизмы с высоким содержанием убихинонов, например дрожжи и грибы.

В настоящее время используется биотехнология получения уби-хинона-9 и эргостерина из микробных липидов, являющихся побочным продуктом крупного производства белково-витаминного концентрата при выращивании грибов Candida maltosa. [11]

Витамины необходимы для образования иммунных клеток и антител. Суточная потребность в витаминах может быть небольшой, но именно от обеспеченности витаминами зависит нормальная работа иммунной системы и энергетический обмен. Вот почему витаминный дефицит ускоряет старение организма и увеличивает частоту возникновения инфекционных заболеваний и злокачественных опухолей, что значительно сокращает продолжительность и качество жизни.

Специалисты рекомендуют принимать препараты, которые содержат в своем составе весь спектр жизненно важных витаминов, причем, что не менее важно, комплекс должен быть качественным и хорошо сбалансирован по дозировкам. Это будет гарантией эффективности и безопасности препарата. Высокое качество и оптимальные дозировки витаминов позволяют значительно снизить риск аллергических реакций, которые, к сожалению, нередко встречаются в последнее время.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Карелин А.О. , Ерунова Н.В. «Витамины». — М.: серия советы доктора, 2002. — 160 с.2. Вент Ф. «В мире растений», -М.,1993 г. — 232 с3. Блинкин С.А. « Имунитет и здоровье», -М.: Знание. 1977г. — 316 с4. Вершигора А.Е. «Витамины круглый год»,-М 2007 г. — 159 с

6. Яннус А. Э. и Коллас С. Ю. Микробиология, эпидемиология и иммунобиология, 2010 г. — 426 с

7. Фердман Д. Л. В кн.: Витамины. Изд. АН УССР. Киев, 1986 г. — 285 с

8. Смирнова Л. А. Витаминные ресурсы. Витамин В12, его биосинтез, функции и применение. Изд. АН СССР. 1961 г. — 150 с

9. Минкина А. И. Биохимия, 2003 г. — 215 с

10. Игнатова Л. Н. Клиническая медицина, 2006 г. — 652 с

11. Березовский В. М. Химия витаминов. М., 1999 г. — 326 с

Источник

32. Изменение витаминов при кулинарной обработке продуктов.

ИЗМЕНЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ВИТАМИНОВ В МЯСЕ И МЯСНЫХ ПРОДУКТАХ

В мясе и мясопродуктах при тепловой кулинарной обработке снижается содержание витаминов, обусловленное, с одной сторо­ны, их разрушением при нагревании, а с другой — переходом во

внешнюю среду. На потери витаминов влияют способ тепловой обработки, температура греющей среды и в толще продукта, про­должительность воздействия тепла, а также термоустойчивость содержащихся в мясе и мясопродуктах витаминов. Наиболее устойчивы к действию тепла рибофлавин (В₂) и ниацин (РР), их сохраняется 80—85%. В процессе варки от 30 до 65% водораство­римых витаминов переходит в варочную среду. При припускании потери витаминов в окружающую среду значительно меньше, чем при варке и тушении. При варке потери витаминов несколько больше, чем при жарке, вследствие меньшей продолжительности тепловой обработки.

При варке тиамина сохраняется 55—65%, тушении — 70—78, жарке — 60—84 %. Потери рибофлавина при варке составляют 28—43%, тушении — около 10, жарке — 7—18%. Сохраняемость ниацина довольно высокая: при варке — 65—85%, тушении — 90—95, жарке — 81—95 %. При использовании высоких темпера­тур (112—121°С, автоклавирование) значительны потери тиами­на — 48—67%.

Малоустойчив к нагреванию пиридоксин (В₆), потери которого составляют в говядине 40—50 %, телятине и свинине — 33—35%. Сохраняемость пантотеновой кислоты составляет 70—85%. Вита­мин А достаточно устойчив к нагреванию, его сохраняемость — 85—90%. В изделиях из котлетного мяса витамины сохраняются лучше, чем в мясе, жаренном крупным куском, что объясняется меньшей продолжительностью тепловой обработки. По этой же причине выше сохраняемость витаминов в мясных изделиях, обра­ботанных в поле СВЧ.

Применение научно обоснованных способов и режимов тепло­вой обработки позволяет получать изделия не только с высокими вкусовыми достоинствами, но и с высокой пищевой ценностью.

ИЗМЕНЕНИЯ ВИТАМИНОВ В ОВОЩАХ И ПЛОДАХ

Содержащиеся в овощах и плодах витамины при тепловой кулинарной обработке в той или иной степени разрушаются.

Наиболее устойчивы к действию повышенных температур каро­тины. Витамины группы В частично переходят в отвар, частично разрушаются. В наибольшей степени разрушается витамин В₆: при варке шпината содержание его в продукте уменьшается на 40%, белокочанной капусты — на 36, моркови — на 22, при варке и жарке картофеля — на 27—28%. Несколько меньше при варке теряется тиамина и рибофлавина — около 20%; примерно 2 /₃ сохранив­шихся в овощах витаминов этой группы переходят в отвар.

Значительным изменениям подвергается витамин С, который частично переходит в отвар, Частично разрушается. Витамин С в начале тепловой обработки овощей и плодов окисляется под дей­ствием кислорода воздуха при участии окислительных ферментов. В результате этого часть аскорбиновой кислоты превращается в дегидроаскорбиновую. При дальнейшем повышении температуры происходит термическая деградация обеих форм витамина С.

Аскорбиген может гидролизоваться с высвобождением свобод­ной аскорбиновой кислоты, которая также может подвергаться окислению и термическому разрушению.

Степень разрушения витамина С при тепловой кулинарной обра­ботке овощей и плодов зависит от многих факторов — свойств обрабатываемого полуфабриката, скорости прогрева продукта, дли­тельности обработки, контакта с кислородом воздуха, состава и рН среды и др.

Так, при варке в воде степень разрушения витамина С в кар­тофеле может колебаться в значительных пределах в зависимости от его содержания и соотношения восстановленной и окисленной форм аскорбиновой кислоты. Например, при варке в осенний пе­риод неочищенного картофеля степень разрушения витамина С в нем не превышает 10%, весной достигает 25%. В очищенном картофеле осенью разрушается 15—35% витамина С, весной — более половины. При варке белокочанной капусты (сорт Подарок) потери витамина С осенью составили 2—3% первоначального его содержания, весной — 30%. Таким образом, чем выше содержание витамина С и меньше дегидроаскорбиновой кислоты в овощах, тем меньше он разрушается. Однако при варке некоторых других сор­тов капусты (Амагер, Белорусская, Слава) потери аскорбиновой кислоты в осенний и весенний периоды примерно одинаковы либо в весенний период меньше, чем осенью. Кроме того, имеются дан­ные, что при тепловой обработке некоторых овощей (помидоры, капуста брюссельская, кольраби) витамин С практически не раз­рушается.

Чем быстрее нагреваются овощи и плоды при варке, тем мень­ше разрушается аскорбиновой кислоты. Например, при варке кар­тофеля с погружением его в холодную воду разрушается 35% ви­тамина С, в горячую воду — всего лишь 7%. При ускорении нагре­ва овощей инактивируются ферменты, переводящие аскорбиновую кислоту в дегидроформу, вследствие чего витамин С лучше сохра­няется.

Сохраняемость витамина С находится в обратной зависимости от продолжительности воздействия высоких температур на про­дукт. Тепловая кулинарная обработка овощей и плодов в течение более длительного времени, чем это требуется для доведения их до готовности, может привести к излишней потере витамина С.

Присутствие кислорода способствует окислению витамина С и дальнейшему его разрушению.

Различные вещества, содержащиеся в варочной среде, могут ускорять разрушение аскорбиновой кислоты или способствовать ее сохранению. Ионы меди, железа, марганца, содержащиеся в водо­проводной воде или попадающие в варочную среду со стенок посуды, оборудования, катализируют разрушение витамина С. Наибольшим каталитическим действием обладают ионы меди. Же­лезо и марганец в значительно меньшей степени способствуют разрушению витамина С, хотя железо может усиливать каталити­ческое действие меди. Каталитическое действие меди зависит от реакции среды. В кислой среде оно проявляется в меньшей степе­ни. Так, при нагревании растворов аскорбиновой кислоты при рН 5 разрушается 74% витамина С, а при рН 3 — только 9,3%. При варке овощей в кислой среде (например, при добавлении в супы томатной пасты, соленых огурцов и др.) витамин С сохраня­ется лучше, что, по-видимому, связано с ослаблением действия ионов меди.

Некоторые вещества, содержащиеся в пищевых продуктах, об­ладают защитным действием по отношению к витамину С. Степень разрушения аскорбиновой кислоты в овощах при тепловой обра­ботке всегда меньше, чем при нагревании ее растворов той же концентрации. Считают, что аминокислоты, крахмал, витамины (А, Е, тиамин), пигменты (антоцианы, флавоны, каротиноиды) и другие вещества в той или иной степени предохраняют витамин С от разрушения. Например, при варке картофеля в мясном буль­оне, содержащем аминокислоты, витамин С практически полностью сохраняется, в то время как при варке в воде потеря его составляет около 30%.

Разрушение аскорбиновой кислоты может происходить и при длительном хранении вареных овощей как в горячем состоянии, так и при комнатной температуре либо в холодильном шкафу. За 3 ч хранения вареных овощей в остывшем состоянии может разрушиться до 20—30% витамина С, а после суточного хранения в овощах остается только около половины первоначального содер­жания его в вареных овощах.

При гидротермической обработке овощей и плодов аскорби­новая кислота как водорастворимый витамин частично переходит в отвар или конденсат (при варке на пару), в связи с чем в про­дукте ее остается еще меньше. Например, при варке белокочанной капусты более 40% аскорбиновой кислоты переходит в отвар, из картофеля — 10—20%.

Общие потери витамина С в овощах и плодах зависят от спо­соба тепловой кулинарной обработки. Наибольшие потери наблю­даются при варке в воде. Варка на пару способствует сохранению витамина С. Так, при варке целых очищенных клубней картофеля в воде потери витамина С составляют 49%, при варке на пару — 38%.

При припускании овощей витамин С разрушается несколько больше, чем при варке. Например, при варке белокочанной капус­ты общие потери витамина С составили 60%, при припускании — 66%, так как в этом случае продукт частично находится в паро­воздушной среде, содержащей кислород.

При обработке овощей в СВЧ-аппаратах сохраняемость вита­мина С увеличивается на 20—25% по сравнению с варкой и при-пусканием, что объясняется относительно быстрым прогревом овощей и сокращением сроков тепловой обработки.

В процессе жарки овощей витамин С разрушается в меньшей степени, чем при гидротермической обработке, так как жир, обво­лакивая кусочки овощей, предохраняет их от соприкосновения с кислородом воздуха.

При изготовлении изделий из овощной котлетной массы (кот­леты, зразы, крокеты, запеканки), когда тепловое воздействие чередуется с механической обработкой, потери витамина С дости­гают 90% и более.

Для того чтобы сохранить в овощных блюдах как можно боль­ше витамина С, необходимо строго соблюдать технологический режим, который способствует стабилизации аскорбиновой кис­лоты:

обеспечивать быстрый прогрев овощей в процессе тепловой обработки;

варить овощи в воде при умеренном кипении и не допускать выкипания жидкости;

не превышать сроков тепловой обработки, предусмотренных для доведения овощей до готовности;

использовать отвары от очищенных овощей для приготовления супов и соусов;

не допускать длительного хранения готовых изделий из ово­щей.

Источник