Інгібітори протеаз - речовини білкової природи, здатні інгібувати протеолітичну активність травних ферментів (пепсину, хімотрипсину, трипсину). Вони містяться в насінні бобових (соя, квасоля та ін), злакових (пшениця, ячмінь та ін.) культурах, в картоплі, яєчному білку (овомукоід) та інших продуктах рослинного і тваринного походження.
Механізм дії цих сполук полягає в утворенні стійких комплексів «фермент - інгібітор», пригніченні активності травних ферментів, і тим самим, зниженні засвоєння білкових речовин та інших макронутрієнтів.
Інгібітори протеаз, виділені з сої, представлені інгібіторами Кунітца і Баумана-Бірка. Одна молекула інгібітора Кунітца інактивує одну молекулу трипсину, а інгібітор Баумана-Бірка інактивує по одній молекулі трипсину і хімотрипсину. У сирих бобах сої вміст інгібітора Кунітца становить 1,4 %, інгібітора Баумана-Бірка - 0,6 %.
Використання сої як харчового продукту, потребує врахування можливої загрози для здоров'я людини у зв’язку з неповною інактивацією інгібіторів протеаз у разі порушення технологічних режимів її обробки.
Нагрівання сухих продуктів, що містять інгібітори трипсину і хімотрипсину, до 130 °С або кип'ятіння їх при 100 °С протягом 30 хв, не призводить до істотного зниження їх інгібуючих властивостей. Для повного руйнування соєвого інгібітору трипсину необхідно автоклавування при 115 °С протягом 20 хв або при 108 °С протягом 40 хв, або кип'ятіння соєвих бобів протягом 2...3 год. Крім того, для повної інактивації інгібіторів знежирені соєві боби повинні бути зволожені до 14...16 % з наступною термічною обробкою. Однак при такій обробці знижується засвоюваність соєвого білка, і відбувається втрата незамінних амінокислот.
Лектини.
Лектини – білки і глюкопротеїди, які характеризуються здатністю високоспецифічно зв’язувати залишки вуглеводів на поверхні клітин, зокрема, зумовлюючи їх аглютинацію (злипання).
Це речовини білкової природи - широко поширені в рослинах, особливо в бобових. Наприклад, квасоля, сочевиця і горох містять фітогемагглютиніни. В організмі людини лектини взаємодіють з кров'яними тільцями (еритроцитами), а також здатні до стимуляції ділення клітин і аглютинації ракових клітин. Крім того, вони зв'язують активність клітин слизової кишечнику і знижують тим самим їх здатність до поглинання поживних речовин. Для повної нейтралізації токсинів, наприклад квасолі звичайної, насіння перед автоклавуванням необхідно замочувати у воді, хоча автоклавування протягом 30 хв також повністю пригнічує гемагглютиніруючу активність. Тому при переробці бобових культур слід суворо дотримуватися технологічних режимів їх теплової обробки.
Оксалати і фітин.
Солі щавлевої кислоти (оксалати) широко розповсюджені в продуктах рослинного походження. Значну кількість щавлевої кислоти містять деякі овочі: шпинат - 1000, ревень - 800, щавель - 500, буряк столовий - 275, какао-боби - 500, чай - 2000 мг/100 г.
Гостра токсичність оксалатів проявляється при їх добовому споживанні в кількості 4-5 г, що набагато вище, ніж можливо при природних рівнях вмісту даної речовини в продуктах харчування.
Щавлева кислота в рослинній сировині міститься у вільному і зв'язаному станах. Потрапляючи в організм, вільна щавлева кислота зв'язує кальцій, збіднюючи їм організм. Її демінералізувальний ефект обумовлений утворенням практично нерозчинних у воді сполук з солями кальцію. Вплив щавлевої кислоти на засвоєння кальцію в значній мірі залежить від вмісту в продукті кальцію і оксалатів. З цієї точки зору найбільш несприятливим ефектом володіють шпинат, портулак, листя буряка, щавель, ревінь, в яких вміст щавлевої кислоти в 10 разів вище, ніж кальцію. Значна кількість щавлевої кислоти здатна різко знизити засвоєння кальцію в тонкому кишечнику і навіть послужити причиною важких отруєнь. Смертельна доза щавлевої кислоти для дорослих становить від 5 до 150 г і залежить від певних чинників. Встановлено, що інтоксикація щавлевої кислоти виявляється більшою мірою на фоні дефіциту вітаміну D. Слід зазначити, що щавлева кислота пригнічує також надходження кальцію в організм з молока і молочних продуктів, які є основним джерелом легкозасвоюваного кальцію.
Демінералізувальним ефектом характеризується також фітин (інозітолгексафосфорна кислота). Він утворює важкорозчинні комплекси з іонами кальцію, магнію, заліза, цинку та сірки. Досить велика кількість фітину міститься в злакових і бобових культурах (380...400 мг/100 г). При цьому основна частина фітину зосереджена в зовнішньому шарі зерна. Тому хліб, випечений з борошна вищих сортів, практично не містить фітину. У хлібі з житнього борошна його мало завдяки високій активності фітази, здатної розщеплювати фітин.
Декальцинувальний ефект фітину тим вищий, чим менше співвідношення кальцію і фосфору в продукті і нижча забезпеченість організму вітаміном Е.
Необхідно відзначити, що окрім фітину і щавлевої кислоти як чинників, що знижують засвоєння мінеральних речовин, можуть розглядатися ще дубильні речовини, кофеїн і баластні сполуки.
Алкалоїди.
Алкалоїди - великий клас органічних сполук, які по різному впливають на організм людини. Це і сильні отрути, і корисні лікарські засоби.
З 1806 року відомий морфін, який виділений з соку головок маку. Він є хорошим знеболюючим засобом, завдяки чому знайшов застосування в медицині, однак при тривалому вживанні призводить до розвитку наркоманії.
В даний час вивчені так звані пуринові алкалоїди, до яких відносяться кофеїн, теобромін і теофілін.
Вміст кофеїну в сировині і різних продуктах коливається в досить широких межах. У зернах кави і листі чаю, залежно від виду сировини, його кількість складає від 1 до 4 %; в напоях кави та чаю, залежно від способу приготування - до 1500 мг / л (кава) і до 350 мг / л (чай). У напоях «Пепсі-кола» і «Кока -кола» - до 1000 мг / л і вище. Тут доречно підкреслити, що пуринові алкалоїди при систематичному вживанні їх на рівні 1000 мг на день викликають у людини постійну потребу в них, що нагадує алкогольну залежність.
Найбільш відомими глікоалкалоїдами є соланін і його різновид - чаконін. Вони містять один і той же аглікон (соланідін), але різні залишки цукрів. Соланін і чаконін міститися в баклажанах, томатах, тютюні. Кількість соланіну в органах картоплі розподіляється по-різному (мг%): у квітках – до 3540, листі – 620, стеблах – 55, пророслих на світлі паростках – 4070, шкірці - 270, м’якоті бульби – 40). Під час зберігання зрілих і здорових бульб до весни кількість соланіну в них збільшується втричі. Особливо його багато в зелених, пророслих і гнилих бульбах. Світло, що потрапляє на картоплю, сприяє утворенню в ньому глікоакалоїду, і поверхня шкірки і м'якоті набуває зелений колір і гіркий смак. Термічна обробка руйнує соланін і рослина втрачає токсичність.
Дія соланіну на організм людини неоднозначна: у великих дозах він викликає отруєння, а в малих - корисний. Найчастіше отруєння виникають у дітей, які поїдають картопляні ягоди. Симптоми отруєння: першіння в горлі, біль у животі, нудота, блювання, пронос, зниження артеріального тиску, задишка, а в тяжких випадках - судоми і втрата свідомості. Ці симптоми проявляються при концентрації соланіну приблизно 2,8 мг на 1 кг маси тіла. У невеликих кількостях соланін має протизапальну, антиалергічну, знеболюючу і спазмолітичну дію.
Ціаногенні глікозиди.
Ціаногенні глікозиди - це глікозиди деяких ціаногенних альдегідів і кетонів, які при ферментативному або кислотному гідролізі виділяють синильну кислоту, що викликає ураження нервової системи.
З представників ціаногенних глікозидів, що містяться в рослинах, доцільно відзначити лінамарин, який входить до складу насіння льону і білої квасолі, амигдалін, який знаходиться в ядрі кісточкових плодів (від 4 до 6%) і гіркого мигдалю (до 8 %), дхурін, що входить до складу зерна сорго.
У рослинах ціаніди (або солі синильної кислоти) перебувають у складі глікозидів - з'єднань з вуглеводами (звідси їх назва - «ціаногенні глікозиди»). Синильна кислота звільняється під впливом ферментів з глікозидів при приготуванні їжі або при пошкодженні рослинної тканини. Синильна кислота - це летюча рідина з характерним запахом гіркого мигдалю. У кількості 0,05 г вона викликає у людини смертельне отруєння.
Отруєння ціанідами відбувається внаслідок вживання в їжу великої кількості ядер персика, абрикоса, вишні, сливи та інших рослин родини розоцвітих або настоянок з них. У легких випадках отруєння ціанідами виникає головний біль і нудота; у важких - ураження дихального центру, що призводить до паралічу дихання і смерті.
Найбільша кількість ціаногенного глікозиду - амігдаліну міститься в кісточках абрикоса і гіркого мигдалю.
У 100 г гіркого мигдалю міститься 0,25 г синильної кислоти, тобто приблизно 5 смертельних доз для дорослої людини. У 5...10 ядрах мигдалю міститься смертельна доза для маленької дитини. Вживання 60...80 г очищених гірких ядер абрикос може викликати смертельне отруєння.
Застосування гіркого мигдалю в кондитерському виробництві обмежують, так само як настоювання кісточкових плодів у виробництві алкогольних напоїв.
У корі черемхи звичайної міститься до 2%, а в плодах - до 1,5% глікозиду амігдаліну. Але, тим не менш, плоди черемхи звичайної в цілому і подрібненому вигляді широко використовуються в кулінарії при виготовленні кондитерських виробів, солодких лікерів і настоянок.
Ефект отруєння від вживання, наприклад, плодів черемхи в їжу, значно знижується, через те, що синильна кислота переходить в зв’язаний стан - нетоксичний ціангідрин - шляхом взаємодії з глюкозою. Захисна функція організму людини полягає в тому, що в його крові завжди в деякій кількості присутній цукор, завдяки якому синильна кислота нейтралізується організмом, а людина може витримувати невелику концентрацію ціанідів.
Зобогенні речовини.
Зобогенна активність обумовлена синергічною дією трьох груп речовин, що утворюються з глікозинолатів під дією ферменту тіоглікозидази в травному тракті людини: ізотіоціанатів (ефірних гірчичних олій), тіоціанатів і нітрилів. Понад 50 років тому було відкрито зобогенну дію овочевих рослин родини капустяних - капусти білокачанної, цвітної, савойської, кольрабі та деяких кормових рослин - турнепсу (кормова ріпа), рапсу та, особливо, гірчиці.
Багато ізотіоціанатів містить харчова гірчиця – характерний пекучий смак гірчиці обумовлений саме наявністю ефірних гірчичних масел. У різних видах капусти зміст ізотіоціанатів коливається від 10 до 30 мг/100 г, тіоціанатів - від 3 до 50 мг/100 г.
Серед глікозинолатів капустяних рослин найнебезпечніший прогоїтрин, який після гідролізу тіоглікозидазою не утворює ізотіоціанатів, однак після гідроксилювання продукує циклічну нелетку сполуку – 5-вінілтіооксазолідон (ВТО).
Токсичність ізотіоціанатів і особливо ВТО полягає в інгібуванні накопичення йоду щитовидною залозою, що спричиняє утворення зобу. Для запобігання «капустяному зобу» необхідне додаткове введення в раціон харчування людини йодовмісних харчових продуктів.
Під час вживання арахісу також можливе збільшення щитовидної залози через наявність фенолглікозиду, локалізованого на насіннєвому лушпинні. Утворені із цього глікозиду метаболіти мають фенольну природу і є йодованими сполуками, що позбавляють щитовидну залозу необхідного їй йоду. Зобогенна дія арахісу з насіннєвою шкіркою ефективно нейтралізується додаванням у харчування йоду, але не термічним обробленням їжі.
Отже, небезпечність для людини зобогенних речовин полягає в тому, що вони порушують роботу щитовидної залози, перешкоджаючи засвоєнню організмом йоду.
