Institutul de Biochimie. A.N. Bach RAS
Toată lumea își dă seama că mâncarea normală și sănătoasă mănâncă cu apetit, mănâncă cu bucurie experimentată; toate alimentele, alimentele prin ordin, prin calcul, sunt recunoscute ca fiind mai mult sau mai puțin rele.
Primul cotlet și revoluția
Este greu să-ți imaginezi viața unei persoane moderne fără a găti și a găti fără prăjire, gătit și coace, deși toate celelalte ființe vii fac fără tratament termic al alimentelor. Există date pe care deja Sinanthropus (Homo erectus pekinensis) a folosit focul și Homo sapiens moderne fierte în foc, după cum se spune, de la naștere. Așa că dragostea pentru friptură și fiert a fost formată cu mult timp în urmă. Dar ce a făcut ca omul primitiv să pună mâncarea în foc și să-l mănânce? Și de ce a început toată lumea să mănânce alimente procesate?
Este puțin probabil să știm când și cum sa întâmplat. Aparent, dintr-un anumit motiv, carnea brută a intrat în foc, era prăjită, iar strămoșii noștri pur și simplu nu puteau rezista, astfel încât să nu pună bucăți de parfum în gură. Este clar că piesa prajită la gust a depășit prime chiar și fără sare, ketchup și condimente. Cu toate acestea, este clar doar pentru nebiologi. În conformitate cu teoria evoluției, ar trebui să fie delicios faptul că este util să conțină componente valoroase (excesul de dulce este dăunător, dar strămoșii noștri nu au amenințat acest excedent). De ce prajit gustos pare a fi o întrebare non-trivială. Poate, doar pentru că gătitul este mai ușor de digerat și gustul receptorilor îl simt. În curând, mâncarea gătită a fost considerată sacră, "consacrată prin foc", deoarece în timpul sacrificiului, când ardea focul pe foc, partea lui sub formă de fum a fost oferită până la zei.
Este interesant faptul că dacă maimuțele mari de astăzi ar putea să se prăjească și să crească, cu siguranță ar face-o. Antropologii Richard Ranem Harvard si Victoria Uobber de Antropologie Evolutionary Institutul Max Planck a constatat ca cimpanzeii, bonobo, gorilele și urangutanii prefera fierte prime alimentare, fie că este vorba de carne, morcovi sau cartofi dulci. Care este punctul - în moliciunea produsului finit, cea mai bună digestibilitate sau cel mai bun gust - este neclară. Deși, după cum știm, animalele de companie se bucură și de alimentele "umane".
Oricum, incendiile, tigăile, frigiderele și tigălele au devenit principalele instrumente ale bucătarilor și ale gospodinelor, iar mâncărurile calde delicioase sunt una dintre cele mai accesibile plăceri. După cum a scris Jerome K. Jerome, "o conștiință clară dă un sentiment de satisfacție și fericire, dar un stomac plin vă permite să atingeți același scop cu mai multă ușurință și mai puțin cost".
Cu toate acestea, această metodă de gătit a produs consecințe mult mai semnificative, globale. Există o teorie interesantă că tratamentul termic al alimentelor a determinat revoluția Anthropogenetical și a servit ca punct de plecare în formarea culturală a persoanei. Strămoșii noștri erau omnivori. Acest lucru a dat un avantaj evolutiv de necontestat, deoarece varietatea de alimente consumate a fost mare, dar a avut dezavantaje: roughage crud digerat slab, astfel încât a trebuit să mănânce mult, petrece mult timp obtinerea de alimente. Experții estimează că cimpanzeul petrece pe ingestia de alimente de câteva ore pe zi, și omul modern - un pic mai mult de o oră (mai multe locuri în restaurante și baruri nu contează, aici majoritatea timpului petrecut pe comunicare). Se pare că tratamentul termic al produselor alimentare în creștere în mod dramatic eficiența de digestie, cerințe reduse de resurse și a dat strămoșii noștri timp liber și energie, care ar putea fi cheltuite pe reflecție, cunoașterea lumii, creativitatea, crearea de instrumente. Cu alte cuvinte, gătitul a dat Homo sapiens ocazia de a deveni o ființă cu adevărat inteligentă.
Despre modul în care zaharurile, grăsimile și proteinele se găsesc într-o tigaie
Trebuie să ne imaginăm doar o crustă de aur crocantă pe o carne bine prăjită sau o pâine de pâine proaspătă, pe măsură ce începe să curgă saliva. De ce este alimentul prăjit atât de gustos și atractiv în aspect?
Trei dintre cele mai importante componente fac parte din alimentele ecologice: carbohidrati, grasimi si proteine. Nu mă voi concentra asupra semnificației biologice a acestor substanțe, deoarece acest lucru este evident pentru cititorii de chimie și viață. În acest caz, vom fi interesați de anumite caracteristici ale structurii chimice a acestor substanțe. Carbohidrații, numiți și polihidroxidici aldehide naturale și polihidroxicetone cu formula generală (CH2O) n. în compoziția moleculelor lor conțin nu numai grupări hidroxil -OH, ci și carbonil C = 0.
Proteinele sunt mult mai complicate, sunt polimeri, dintre care lanțurile sunt construite dintr-o mare varietate de aminoacizi. Proprietățile proteinei depind direct de aminoacizii și în ce secvență se formează. Dintre cei 20 de aminoacizi care alcătuiesc proteina, există câteva dintre cele mai vulnerabile din punct de vedere chimic: lizina, arginina, triptofanul și histidina. Moleculele lor conțin inel liber grupuri amino (-NH2), grupuri guanidino (-C (NH2) 2), indol și imidazol.
Melanoidine: Bine și Rău
Cu privire la esența chimică a melanoidinelor - o gamă largă de polimeri neregulai, cu o structură diversă, inclusiv structuri heterociclice și chinoide, cu o greutate moleculară de 0,2 până la 100 mii daltoni. Mecanismul formării lor este destul de complicat și nu a fost studiat pe deplin - există prea multe produse intermediare care interacționează între ele și cu substanțele originale.
Formarea melanoidină este însoțită de o multitudine de compuși aromatici: furfurol, hidroximetilfurfuralul, acetaldehidă, formaldehidă, izovaleraldehidă, methylglyoxal, diacetil și altele. Acestea dau o aromă de neuitat și apetisant pâinii proaspăt coapte, pilaf, kebab shish. Înapoi în 1948, creatorul laboratorului nostru la Institutul de Biochimie. A.N. Bakha V.L. Kretovici (ulterior membru corespondent al Academiei de Științe din Rusia) și R.R. Tokarev a constatat că în soluțiile de glucoză în prezența aminoacizilor de leucină și valină se formează cruste specifice de pâine de secară și, în prezența glicinei, o aromă de caramel. Nu un mod de a obține aditivi aromatizanți și aromatizanți?
Cu toate acestea, întrebarea se învârte în jurul limbii - nu sunt periculoase aceste substanțe? La urma urmei, numai tu poți auzi: nu mânca prajit, într-o crustă crustă conține orice gunoi carcinogen. Să ne dăm seama.
Astăzi, oamenii de știință care studiază natura activității antioxidante a melanoidinelor sugerează că aceasta este legată de structura acestor substanțe, care conțin un sistem de legături duble conjugate în unități heterociclice și chinoid.
Această structură le permite să neutralizeze radicalii liberi și să profite de metale. Și pentru organism este extrem de util.
De exemplu, prin legarea fierului (Fe2 +), melanoidinele nu îi permit să interacționeze cu peroxidul de hidrogen în organism cu formarea unui agent puternic de oxidare și a unui radical distrugător - hidroxil (HO •). Ele pot, de asemenea, restabili radicalii lipidelor peroxid (ROO •).
Datorită proprietăților sale benefice, melanoidinele au găsit aplicații nu numai în domeniul gătitului și al chimiei alimentelor. În medicina populară, din timpuriu, folosiți proprietățile vindecătoare ale acestor substanțe. Buta de usturoi este utilizată pentru tratarea bolilor sistemului respirator ca emolient expectorant; puturile de la malț de orz sunt recomandate pentru inflamarea pielii și hemoroizilor; bulionul de boabe de orz tratează bolile din tractul gastrointestinal, rinichii, tractul urinar și tulburările metabolice. În Rusia, în secolul al XIX-lea, așa-numitul quass spital era popular, care făcea parte din rația fiecărui soldat care se recuperează de la rănire, pentru a-și crește puterea. Aparent, prin urmare, zicala "quass-ul rus a salvat o multime de oameni".
Și ce astăzi? In afara agent antiseptic pentru tratarea bolilor de piele - „Mitroshina lichid“ - reprezintă melanoidină concentrat obținut în tratarea termică ovăz, grâu și secară. Medicamentul se numește „Holef“ (feholin) extract gros din germeni de grau aprobat pentru tratamentul pacienților cu diferite forme de distrofie musculara, progresive. Practic de Zootehnie al Academiei Naționale de Științe a Republicii Belarus științific și a primit un lot experimental de suplimente antioxidante pentru hrana animalelor „Ekolin-1“, care este o compoziție de hidrolizate de varza de malț și de turbă. În Stavropol Institutul Politehnic din producția de lapte de deșeuri de droguri a facut „MF“, recomandat pentru utilizarea pe scară largă în creșterea plantelor și animalelor ca biostimulator. Din păcate, toate aceste medicamente sunt produse la nivel local și în loturi mici
Dar înapoi la melanoidinele pe care le mâncăm. Acestea trebuie să fie admise, sunt slab digerate de enzime digestive și nu sunt absorbite în tractul gastro-intestinal. Se pare că este minus? Nu ne vom grăbi. Melanoidinele îndeplinesc aceeași funcție ca fibrele dietetice, îmbunătățesc digestia și stimulează creșterea bifidobacteriilor, adică detectează proprietățile prebioticelor. Și asta este mai mult decât un plus.
Arsură, criptografie și giulgiu
Dacă utilizați mijloacele pentru autosuncul (pătat cu cremă și fără soare maroniu), atunci observați această reacție pe piele. Principiul activ al autosunburn este dihidroxiacetona obținută din sfeclă de zahăr și trestie de zahăr, precum și fermentarea glicerinei. Dihidroxiacetona sau derivatul său erythrulose reacționează cu aminoacizii proteinelor keratinei pielii, ducând la melanoidine similare cu pigmentul natural al pielii, melanina. Timp de câteva ore după formarea melanoidinelor, pielea capătă culoarea unui bronz natural. Această procedură este adesea folosită de culturisti și fotomodeli, care au nevoie să obțină rapid o frumoasă culoare a pielii.
Se crede că, spre deosebire de plajă, auto-bronzarea produce un ton natural al pielii maro, fără a afecta sănătatea. Cu toate acestea, acest lucru nu este în întregime adevărat. Autosunburn are un dezavantaj: nu protejează pielea de efectele radiației ultraviolete, ca și pigmenții naturali de melanină. Dar nu este așa de rău, este mai rău decât celălalt. Melanoidinele sunt fotosensibilizante, după absorbția luminii, ele intră în reacții chimice, în special, cu formarea unui anion radic al superoxidului (O2 • -). Prin urmare, pielea acoperită cu melanoidine este mai sensibilă la acțiunea soarelui. După 40 de minute de expunere la soare, această piele produce de trei ori mai mulți radicali liberi decât pielea netratată.
In materialul realizat conform tehnologiei descrise, cercetătorii au lucrat produși de descompunere a proteinelor care conțin amino - putresceină (1,4-diaminobutan) și cadaverina (1,5-diaminopentan). Ambele substanțe se numesc "cadavre", deoarece se formează prin descompunerea proteinelor după moarte. Pe suprafața țesăturii de in, produsele de hidroliză a amidonului au interacționat cu putrescină și cadaverină și au obținut o culoare de suprafață cu adevărat. Deci, Rogers și Arnold a confirmat ipoteza despre originea imaginii saharoaminnom pe Giulgiu și că această reacție ar putea fi într-adevăr cazul în care organismul este învelit într-o pânză de in acel timp.
Melanoidinele de la leagănul vieții
Faptul este că structura melanoidinelor include structuri cu legături duble conjugate care conferă polimerilor proprietăți de transport de electroni. De aceea matrice melanoidină pot imita unele reacții biochimice tipice care apar în celulele :. oxido-reductaza, o hidrolază, sintaza, etc. Mai mult, acești polimeri sunt capabili de a lega metale grele, care joacă un rol important în funcționarea multor enzime. De aceea, formarea unor astfel de polimeri ar putea servi ca punct de plecare în formarea principalelor tipuri de reacții biochimice. A.Nissenbaum, D.Kenon și Dzh.Oro în 1975 a emis ipoteza ca melanoidină - protofermentnye acest sistem joacă rolul matricei în procesul de originea vieții la apariția unor sisteme cu o specificitate ridicată.
În Institutul de Biochimie. AN Bakh RAS, personalul laboratorului de biochimie evolutivă, timp de mulți ani, simulează procesele de evoluție prebiologică și investighează rolul pigmenților melanoidin în complicațiile compușilor cu conținut de carbon. Candidat de științe biologice Т.А. Telegin și colegii din aceste experimente au demonstrat că melanoidinele posedă activitate catalitică, în special ele promovează formarea de legături peptidice între alanine. Pigmenții de melanoidină au fost aplicați pe silicagel și plasați într-o coloană cu cuarț iradiată cu ultraviolet, prin care a circulat o soluție de alanină. Ca rezultat, s-au obținut peptide di-, tri- și tetraalanine. Și concentrația lor a fost de zece ori mai mare decât concentrația de dialanină, care a fost obținută într-un experiment cu silicagel nemodificat. Acest rezultat a arătat avantajul matricelor de melanoidină față de anorganice în procesul de abiogeneză.
Datorită acumulării compușilor carbonil activi, care are loc odată cu îmbătrânirea sau cu diabetul, se dezvoltă așa-numitul stres de carbonil. Primul care a afectat, adică glikiruyutsya, proteine de lungă durată: hemoglobină, albumină, colagen, crystallins, lipoproteine cu densitate joasă. Consecințele sunt cele mai neplăcute. De exemplu, Glicozilarea proteinelor de membrane eritrocitare face mai puțin flexibile, mai rigide, rezultând în aport sanguin scăzut la țesuturi. Datorită glicării cristalinelor, lentila devine turbidă și, ca o consecință, se dezvoltă cataracta. Modificate în acest mod, pot fi găsite proteine, ceea ce înseamnă că ele servesc ca markeri pentru ateroscleroză, diabet zaharat și boli neurodegenerative. Astăzi, una dintre fracțiile de hemoglobinei glicozilate (A1C) - printre principalii markeri biochimici ai diabetului si a bolilor cardiovasculare. O scădere a nivelului de HbA1c cu 1% reduce riscul apariției oricăror complicații în diabet zaharat cu 20%.
În laboratorul său, la Institutul de Biochimie. AN Bach, am dezvoltat un sistem experimental care simulează condițiile de stres de carbonil. Ca un compus carbonil activ, am utilizat metil glicoxal. Sa constatat că interacțiunea lizinei cu metilglioxal dă radicalii liberi care pot restabili hemoglobina oxidată. Datorită acestui fapt, oxidul nitric (NO) se leagă mai eficient la fierul grupului hem, adică are loc o nitrozilare a hemoglobinei. În unele cazuri, se formează nitrihemoglobina, iar aceste procese pot apărea, de asemenea, direct în sânge, de exemplu, la pacienții diabetici. Caracteristicile funcționării unor astfel de hemoglobine modificate nu au fost încă studiate.
De altfel, datorită nitrimioglobina formării poate să apară așa numita ecologizarea azotit cârnatul sau sunca, în cazul în care rupt tehnologia de prelucrare a cărnii de nitrit de sodiu (aditiv alimentar E250). Deși este de obicei adăugat pentru a da produsele din carne de culoare roz apetisant (a nu se confunda cu ecologizarea cauzată de distrugerea grupului hem, ca urmare a deteriorării normale a produsului!).
Trimiteți-le prietenilor: