ЗАГАЛЬНА БІОХІМІЯ I частина Електронний посібник
Головна Анотація Теоретичні відомості Додатки Список використаних джерел Укладачі	2. ВОДА І МІНЕРАЛЬНІ РЕЧОВИНИ
	2.1. Вода – основа життя та її фізико-хімічні властивості 2.2. Роль води в харчових виробництвах 2.3. Мінеральні речовини, їх класифікація, характеристика та необхідність здорового харчування 2.4. Значення мінеральних речовин у харчових виробництвах 2.1. Вода – основа життя та її фізико-хімічні властивості Your browser does not support the video tag. Неорганічні речовини організмів Самі цікаві факти про воду. Вода її дивовижні властивості Живі організми містять певну кількість неорганічних і органічних сполук. Неорганічна фаза представлена водою (як мінімум 60%) і мінеральними речовинами (до 10% загальної маси). Органічні речовини за числом молекул мають меншу питому масу, ніж неорганічні, але їх біологічна роль надзвичайно велика. Це білки, нуклеїнові кислоти, ліпіди, вуглеводи, вітаміни, гормони, деякі нітрогеновмістні та фосфорорганічні сполуки, інші численні продукти синтезу і розпаду основних органічних речовин, що містяться у складі клітин усіх живих систем. Хімічний склад клітин суттєво залежить від її типу і функціонального стану, виду організму, віку та інших факторів. Your browser does not support the video tag. Вода у живих організмах Вода – незамінне середовище для різноманітних фізіологічних процесів і метаболізму клітин. Усі реакції клітин, зокрема ферментивні, можливі лише у водному середовищі. З водою до клітин і тканин організму надходять різні речовини і з нею виводяться продукти метаболізму (обміну). Your browser does not support the video tag. Вода, її властивості та функції. Інші неорганічні сполуки У складі живих організмів вода має особливі властивості. На відміну від багатьох інших розчинників, вона має високу температуру кипіння, замерзання та теплоту випаровування. Ці властивості води зумовлені полярною будовою її молекул, що сприяє виникненню міжводневих зв’язків. У воді кожні три-чотири сусідні молекули об’єднуються одна з одною водневими зв’язками. Тривалість існування водневих зв’язків дуже незначна, вони постійно і швидко виникають і розпадаються. Цим зумовлені рідинні властивості води. Завдяки полярній будові молекул, вода є хорошим добрим розчинником для всіх сполук, здатних до іонізації або таких, що містять у своїй структурі полярні групи. Під час дисоціації молекул води утворюють іони Н+, ОН-. У водних розчинах їх концентрації знаходяться у зворотній залежності. Від’ємний логарифм концентрації іонів Гідрогену називають водневим показником рН. Концентрацію іонів Гідрогену визначають за допомогою скляного електроду. Значення рН – одна з найважливіших характеристик біологічних систем. Таким чином, всі живі організми не можуть обходитись без води адже для життєдіяльності організму вода важливіша, ніж інша їжа, і за своїм значенням вона стоїть на другому місці після кисню. Це пов’язано, насамперед з тим, що вода має надзвичайне значення в багатьох процесах обміну речовин. Фізичні та хімічні властивості води в рівній мірі важливі та визначають особливе значення і роль цієї речовини в нашому світі. Фізико-хімічні властивості води визначаються її особливою будовою. Your browser does not support the video tag. Будова, властивості, функція води Всім відомо, що молекула води складається з двох атомів водню та атому кисню. Проте вже з цього простого факту починаються аномальні властивості води: так як всі інші сполуки водню в нормальних умовах мають газоподібний агрегатний стан, тоді як вода – рідкий. Крім того, саме вода може перебувати у трьох агрегатних станах (газоподібному, рідкому, твердому) і досить легко переходити з одного в інший. У хімічному плані вода дуже активна, вона вступає в реакції з багатьма іншими речовинами, навіть за звичайних температур. Вода також здатна розчиняти в собі широкий спектр хімічних речовин – солі, кислоти, основи, деякі гази. За цю властивість її часто називають універсальним розчинником. До фізичних показників якості води належать температура, прозорість чи каламутність, кольоровість, запах і смак. До хімічних – активна реакція (рН), окиснюваність, мінералізація води (сумарний вміст солей) та ціла низка розчинних хімічних речовин (основні іони, розчинні гази, біогенні речовини, мікроелементи, радіоактиві речовини, специфічні забруднювальні речовини). Your browser does not support the video tag. Вода, її властивості та функції 2.2. Роль води в харчових виробництвах Вода суттєво впливає на харчову цінність продуктів, їх здатність до зберігання та консистенцію. Кожному продукту потрібна певна кількість вологи, за наявності якої він гарно зберігається, має добрі смакові властивості та технологічні показники. Підвищення вмісту води призводить до погіршення якості або псування продукту. Тому для багатьох харчових продуктів їх вологість, тобто вміст води, виражена у відсотках до маси продукту, і є одним з основних показників якості. У виробництві харчових продуктів важливим технологічним етапом є технологія підготовки води, оскільки вода – це основний рецептурний компонент продукту. Вологість продукту визначають рефрактометричним методом, методом висушування продукту. Для підвищення рівня життя українців до європейських норм вода, яку ми споживаємо, повинна відповідати міжнародним стандартам якості та безпеки. Провідні компанії-виробники харчових продуктів винаходять і створюють умови для забезпечення українських споживачів питною водою найвищої якості, що є одним із факторів подовження життя людини. Окрім харчових цілей виробництва, також використовують воду для технічних потреб, це – миття та дезінфекції обладнання, особистої гігієни працівників тощо. 2.3. Мінеральні речовини, їх класифікація, характеристика та значення для здорового харчування Мінеральні речовини або зольні елементи – це хімічні елементи, що залишаються у вигляді золи після спалювання і прожарювання продукту за температури 600–800˚С. Мінеральні речовини належать до компонентів харчування, оскільки вони не синтезуються в організмі, але необхідні для діяльності будь-якої клітини. Вони беруть участь у побудові організму, м’язовому скороченні, входять до складу ферментів, гормонів, підтримують осмотичний тиск, забезпечують сталий рівень рН внутрішнього середовища організму. У живому організмі хімічні елементи поділяють на три групи: макро-, мікро- та ультрамікроелементи. Якщо вміст хімічного елемента перевищує 0,001% – він належить до мікроелементів. Вміст мікроелементів у організмі коливається від 0,001 до 0,000001%. Хімічний елемент, який міститься в організмі ще в менших кількостях, називають ультрамікроелементом (Pb, V, Au, Hg). До мікроелементів відносяться O, C, H, Ca, K, N, P, S, Mg, Na, CI, Fe. У живому організмі всі основні пластичні та енергетичні сполуки побудовані із O, C, N, H, P. Деякі органи та тканини тварин можуть накопичувати певні хімічні елементи. Важко переоцінити роль макроелементів у забезпеченні нормального функціонування організмів. Так, з атомів Гідрогену й Оксигену складаються молекули води. Докладніше біологічну роль води та її властивості і функції у біологічних системах ми вже розглядали у попередньому розділі. Варто пригадати роль кисню (О2) у процесі дихання організмів. Надходячи в організм живої істоти під час дихання, він забезпечує окиснення різних органічних сполук. Атоми Нітрогену входять до складу мінеральних сполук, які споживають з ґрунту рослини. Сполуки Нітрогену сприяють росту рослин, підвищенню їхньої зимостійкості. Азот (N2 переважає серед інших атмосферних газів (близько 79%). І хоча для більшості живих істот цей газ інертний, його можуть засвоювати з атмосфери деякі організми (наприклад, азотфіксувальні бактерії, ціанобактерії). Завдяки цьому сполуки Нітрогену надходять у ґрунт, зберігаючи та підвищуючи його родючість. Оскільки Нітроген входить до складу білків та інших органічних речовин, його сполуки необхідні для нормального росту організмів. А ще пригадайте, що Нітроген входить до складу хітину – складової клітинної стінки грибів і зовнішнього скелета членистоногих, яка надає їм додаткової міцності. Карбон у складі СО2 забезпечує повітряне живлення рослин і деяких інших організмів, здатних до фотосинтезу (пурпурні та зелені сіркобактерії, ціанобактерії, деякі одноклітинні тварини). Ці автотрофні організми фіксують СО2 й використовують Карбон для синтезу власних органічних речовин. А далі ланцюгом живлення створені органічні сполуки передаються гетеротрофним організмам, наприклад тваринам. Кальцій становить основну частину кісткової тканини. Він необхідний для нормальної діяльності нервової системи і роботи м’язів. Джерелом кальцію є молочні продукти. Фосфор у сполуці з кальцієм входять до складу кісток. Він необхідний також для утворення в організмі речовин з великим запасом енергії. Багаті на фосфор хліб, молочні продукти, м’ясо. Ферум – найважливіша складова частина гемоглобіну червоних кров’яних кульок. Багаті на ферум м’ясо, хліб, гриби, яблука, помідори та ін. Магній бере участь у ферментативних процесах в організмі, а також є необхідним для нормальної діяльності нервової і м’язової систем. Джерелом магнію є хліб, овочі, зернобобові культури. Натрій підтримує кислотно-лужну рівновагу організму. Хлор необхідний для утворення хлороводневої кислоти, яка входить до складу шлункового соку. Калій підтримує осмотичний тиск, активізує низку ферментів, які входять до складу органоїдів клітин. Багато калію міститься в картоплі, персиках, чорній смородині, абрикосах. Мікроелементи також важливі у харчуванні, хоча потреба в них дуже мала. Багаті ними хліб, овочі, плоди. Понад 60 хімічних елементів належать до групи мікроелементів (Йод, Кобальт, Манган, Купрум, Молібден, Цинк тощо), адже їхній вміст становить 10–12–10–3% маси живих істот. Мікроелементи, що містяться в клітині, входять до складу органічних і неорганічних сполук або перебувають у вигляді іонів. Хоча вміст мікроелементів в організмах незначний, їхня роль у забезпеченні нормального функціонування організмів може бути важливою. Пригадайте, Йод необхідний для того, щоб щитоподібна залоза виробляла гормони (тироксин, трийодтиронін). Недостатнє надходження Йоду в організм людини з їжею чи водою може спричинити порушення синтезу цих гормонів. Як ви пригадуєте з курсів Основи здоров'я та Біологія 9-го класу, це може призвести до важких захворювань людини, пов'язаних з порушенням обміну речовин, як-от мікседеми, кретинізму. У людей, що мешкають у місцевостях, де вода та ґрунт містять мало Йоду, часто розвивається захворювання ендемічний зоб (ендемічний у перекладі з грецької – місцевий, притаманний цій місцевості), коли розростаються тканини щитоподібної залози. При цьому виробляється менше від норми гормону тироксину. Для профілактики йододефіциту в таких місцевостях йодують сіль: до кухонної солі додають калій йодид. Багато сполук Йоду містять бурі водорості, наприклад ламінарія, або морська капуста. Ви вже знаєте, що до складу емалі зубів входить Флуор, який надає їй міцності. Нестача цього елемента в організмі призводить до руйнування емалі зубів. Як ви пригадуєте, це захворювання називають карієсом. Тому, обираючи зубну пасту, звертайте увагу на вміст у ній Флуору і Кальцію, які зміцнюють зуби. Ці елементи є і в деяких продуктах харчування: молоці, сирах, шпинаті тощо. Цинк необхідний для утворення гормонів підшлункової залози, Бром – гормонів гіпофіза. (Пригадайте, які гормони виробляють ці залози) Кобальт і Купрум – необхідні для процесів кровотворення. Кобальт входить до складу вітаміну В12 (ціанкобаламіну), нестача якого в організмі призводить до злоякісного недокрів'я (анемії). Для людини основним джерелом надходження вітаміну В12 є продукти харчування тваринного походження – печінка великої рогатої худоби, нирки, м'ясо, сир, рибні продукти тощо. Елементи, вміст яких менше стотисячних часток відсотка, іноді ультрамікроелементи. Деякі мікроелементи, особливо важкі метали, є отрутами для рослинних і тваринних організмів (наприклад, ртуть, свинець), інші ж необхідні для забезпечення їх розвитку. Мінеральні добрива, діючою речовиною яких є мікроелементи, називають мікродобривами. 2.4. Значення мінеральних речовин у харчових виробництвах Практично усі харчові продукти містять мінеральні речовини, в першу чергу, їх вміст залежить від дотримання технологічних режимів виробництва адже будь-яка рослинна чи тваринна сировина від природи багата мінералами. Отже, основне завдання технолога зберегти ці речовини ще й в готовому продукті. Мінеральні речовини, в першу чергу, формують біологічну цінність харчових продуктів, бо для поживної функції їх вміст дуже незначний. Необхідно зазначити, що мінеральні речовини можуть додавати до харчових продуктів, про що виробник обов’язково повідомляє споживача під час маркування. Наприклад, молочні продукти з додаванням кальцію чи фтору, йодована сіль тощо. Вміст мінеральних речовин у рослинних продуктах значно залежить від складу ґрунту, на якому вони ростуть. Під час перевірки якості харчових продуктів визначають загальну кількість золи або зольність продуктів, роблять висновок про відсутність забруднень і ґатунок продукту, тобто за наявності забруднень у продуктах вміст золи зростає. За необхідності контролюється наявність у золі окремих мікроелементів. ВОДА І МІНЕРАЛЬНІ РЕЧОВИНИ ПИТАННЯ ДЛЯ САМОПЕРЕВІРКИ 1.Які речовини складають неорганічну фазу живих організмів? 2. Якими сполуками представлена органічна фаза живих організмів ? 3. Роль води у життєдіяльності організмів. 4. Фізико-хімічні властивості води. 5. Вплив вологості на якість харчових продуктів. 6. Які хімічні елементи належать до макроелементів ? 7. Значення мікроелементів для живих організмів 8. Яка роль мінеральних речовин у харчових виробництвах?
	Попередня	На початок	Наступна