Органическая химия пищевые добавки

Органическая химия и медицина

Органическая
химия теснейшим образом связана с медициной. Огромное количество разнообразных
лекарственных средств, которыми располагает сегодня медицина, в подавляющем
большинстве органические соединения. Химики — органики в содружестве с
медиками, микробиологами и фармацевтами смогли не только установить строение
многих природных соединений, используемых в медицине, но и синтезировать
некоторые из них. Наряду с этим химики пошли по пути создания соединений, хотя
и отличающихся от природных, но обладающих аналогичным, а часто и более
эффективным действием. Более того, были получены новые лекарственные средства,
которые не знает природа, но способные излечивать многие болезни.

Большую роль
в медицине играют синтетические полимерные материалы. Из них делают многое: от
одноразовых шприцов до искусственных клапанов сердца.

Какие бывают лекарства и почему они лечат

Лекарства
бывают разные. Сколько болезней, столько и лекарств. Часто бывает и так, что
одно и то же заболевание лечат многими лекарствами. Обычно лекарственные
средства классифицируют по их основному лечебному действию. Одни лекарственные
средства обладают противомикробным действием (например, сульфаниламидные
препараты: например стрептоцид, норсульфазол, сельфален, фталазол,
сульфадимезин и др.). С их помощью удается побороть инфекционные заболевания.
Другие лекарства помогают снять боль, но не вызывают потери сознания (например,
ацетилсалициловая кислота, или аспирин, прарцетамол, анальгин и др.).
Существуют лекарства, которые воздействуют на сердце и кровеносные сосуды
(нитроглицерин, анаприлин, дибазол др.) Получены антигистаминные для лечения
аллергических заболеваний, противоопухолевые для лечения злокачественных
новообразований и даже психофармакологические препараты, влияющие на
психическое состояние человека.

В
большинстве своем лекарственные препараты редко бывают простыми веществами.
Чаще это сложные по химическому строению органические вещества или их смеси. И
хотя число лекарственных препаратов огромно, мы ограничимся рассказом только о
двух самых известных и часто применяемых лекарствах — аспирине и белом стрептоциде.

Едва ли
найдется человек, который не знаком с аспирином (ацетилсалициловая кислота).
Это вещество не обнаружено в природе. Аспирин впервые синтезировал немецкий
химик Ш. Герхард в 1853г. путем ацетилирования салициловой кислоты уксусным
ангидридом.

Однако в
течение 40 лет эта реакция не привлекала к себе внимания, и только в 1893г.
другой известный немецкий химик — Ф. Гофман подарил миру это замечательное
лекарство. Аспирин обладает обезболивающим, жаропонижающим, противоспалительным
и противоревматическим действием.

Аспирин —
замечательное лекарство. Но безвредно ли оно? Заметим, что безвредных лекарств
вообще не бывает. Что же касается аспирина, то вы должны знать: его нельзя
принимать на пустой желудок. Аспирин может вызвать внутрижелудочное
кровотечение. Но если нужно срочно прибегнуть к аспирину, то запейте его хотя
бы стаканом молока.

Полимеры в медицине

Медицина
давно и с успехом использует различные полимерные материалы. Особенно часто их
применяют в хирургии. Полимеры используют при операциях на костях и суставах,
при закрытии дефекта черепа, восстановлении суставным связок, сухожилий и т.д.
Из полимеров изготавливают различные протезы внутренних органов — кровеносных
сосудов, пищевода, желчных протоков, клапанов сердца и др. С помощью пластиков
исправляют отдельные дефекты лица — заменяют части носа, ушной раковины,
глазницы. При операциях на кровеносных сосудах применяют материал из лавсана,
пропилена, капрона и кремнийорганических полимеров. При этом сосудистый протез
«врастает» в ткани организма, выполняя роль своеобразного каркаса, на котором
формируется новая стенка сосуда. Особенно широко применяют полимерные материалы
в стоматологии для изготовления искусственных зубов и протезов. Для этого
наиболее подходящими материалами оказались полиакриловые полимеры, которые
хорошо окрашиваются под цвет собственных зубов и десен, не поглощают остатков пищи
и не доступны для микробов. В то же время они достаточно эластичны и прочны.
Хорошая совместимость полиакрилового пластика с соединительной тканью позволяет
применять его и для исправления крупных дефектов черепа. В последнее время с
этой целью стали использовать фторпласт. Биологически инертные
кремнийорганические соединения применяют для создания искусственного хрусталика
глаза.

В качестве
заменителей человеческой крови применяют синтетические кровезаменители —
высокомолекулярные химические соединения, которые по своим физическо —
химическим свойствам близки к плазме крови (поливиниловый спирт,
поливинилпиролидон).

Как
известно, потеря человеком половины крови вызывает смерть. Но это происходит не
из-за потери эритроцитов, а в результате падения кровеносного давления.
Кровообращение замедляется, температура тела падает, нарушается обмен веществ,
наступает кислородное голодание центральной нервной системы. Это приводит к
остановке дыхания и сердца. Кровезаменяющие жидкости восполняют временно
недостающую кровь, поддерживают необходимое давление крови. Но к сожалению,
кровезаменители не могут связывать кислород. Поэтому сейчас идут поиски таких
кровезаменителей, которые могли бы связывать кислород и доставлять его к
клеткам организма, а обратно — оксид углерода (IV). Среди полимеров —
кровезаменителей появились и такие которые не только заменяют на короткое время
кровь, но и лечат. В молекулы этих соединений введены вещества для лечения
туберкулеза, склероза; получены сочетания полимеров — кровезаменителей с
антибиотиками, с противораковыми препаратами. Образуя устойчивые водные
растворы, они совмещаются с кровяной плазмой и не оказывают на живой организм
отрицательного воздействия. Так решается задача использования полимеров в
качестве пролонгатов — средств, продлевающих действие лекарств.

Полимерные
материалы применяют для упаковки лекарственных препаратов и создания сложным
медицинских приборов (аппараты «искусственное сердце» — АИК, «искусственные
легкие», «искусственная почка» и др.). Медицинскую практику вошли и заняли
достойное место шприцы одноразового пользования.

А разве
можно не упомянуть о хирургическом шовном материале, который легко
стерилизуется, а после операции бесследно рассасывается в тканях организма?

Ассортимент
полимерных материалов, используемых в медицине, с каждым годом расширяется. Это
полиэтилен низкого давления, пенополиуретан, полипропилен, эпоксидные,
полиэфирные и кремнийорганические полимеры. Нашли применения и специальные
клеи, которые при хирургическом вмешательстве могут склеивать ткани, заменяя
шовный материал. Не отказались в медицине и от резины: от резиновой грелки до
специальной резиновой надувной кровати для больных обширными ожогами.

Полимеры в сельском хозяйстве

Сельское
хозяйство в последние годы потребляет различные полимерные материалы в довольно
больших количествах. Например, пленочные материалы широко используют при
сооружении теплиц и парников. Их также применяют при силосовании кормов,
сооружении каналов и водоемов в качестве противофильтрационных материалов.

Для орошения
теплиц и парников, транспортировки жидких удобрений и ядохимикатов, устройства
систем водоснабжения используются трубы и шланги, которые также изготовлены из
полимеров. Такие трубы можно применять и для орошения полей и обводнения
пастбищ.

Полимерные
материалы применяют при изготовлении поилок для птиц, ленточных транспортеров.
Из полимерных материалов делают различные детали сельскохозяйственных машин,
работающих в условиях воздействия агрессивных сред, солнечной радиации,
атмосферных осадков. Полиэтиленовые мешки для транспортировки минеральных
удобрений отличаются от бумажных большей долговечностью и надежностью. Более
долговечны различные виды тары и емкости.

Сельскохозяйственное
строительство использует изделия из пластмасс для возведения капитальных
сооружений. Для этого используют стеклопластик на основе фенолформальдегидных
полимеров. В результате не только в несколько раз сокращается расход древесины,
цемента и стали, но и значительно возрастает долговечность построек. Этот
материал идет на изготовление различных строительных предметов,
гидроизоляционных материалов и санитарно — технического оборудования. Таким
образом, стеклопластик претендует на видную роль в строительстве и обещают
серьезно потеснить традиционные материалы — дерево, камень, сталь и бетон.

Перспективным
направлением может оказаться применение полимеров в качестве препаратов,
улучшающих структуру почв.

Органическая химия и пищевая промышленность

Органическая
химия уже давно нашла применение в пищевой промышленности. Уже сейчас человек
задумывается над тем, как более продуктивно получать равноценную пищу из других
источников. И это уже удается ученым — химикам и биологам. Оказывается, белок
можно получать даже из углеводородов нефти!

Наверное, вы
слышали, что во многие пищевые продукты добавляют различные химические
вещества. Одни из них придают пище более привлекательный вид, другие — приятный
запах, третьи — вкус. Но они могут выполнять и более важную роль — сохранять
долго продукты, препятствовать их окислению. Большинство из этих веществ —
органические соединения.

Добавки в
продукты питания

Одной из
проблем создания синтетической пищи является придание продукту не только
необходимой структуры, но и определенных свойств — запаха, вкуса, цвета и т.д.
Эту роль выполняют специальные органические добавки, которые не только
справляются с этой задачей, но и улучшают натуральные продукты питания. Такими
добавками могут быть как индивидуальные вещества, так и сложная смесь,
состоящая из десятков различных органических соединений. Чаще всего это эфирные
масла, сложные эфиры, некоторые спирты, альдегиды, кетоны, а также
углеводороды. Приведем только некоторые соединения, обладающие соответствующим
запахом:

СН3
— СООСН2 — СН2 — СН (СН3)2 изопентилацетат
(запах бананов).

С3Н7
— СООС2Н5 этилбутират (запах ананасов).

СН2
= СН — СН2 — S — S — CH2CH = CH2 диаллилдисульфид
(запах чеснока).

Однако
запахи отдельных продуктов являются чаще всего результатом сложения запахов
смеси органических соединений. Так, в аромате свежеиспеченного хлеба найдено
159 веществ, а фурфурилметилдисульфид — одно из них, хотя и основное. Иногда
решающее значение в возникновении запаха имеют соединения, находящиеся в смеси
в ничтожных количествах (менее 0,1 %).

В пищевой
промышленности применяются различные органические кислоты: уксусная, лимонная
молочная, адипиновая, яблочная. В колбасные изделия добавляют для улучшения
вкуса мононатриевую соль глутаминовой кислоты.

Среди
органических соединений особенно много таких, которые обладают сладким вкусом.
Из них наиболее известна сахароза. Но сахароза не самое сладкое вещество.
Например, фруктоза слаще ее на 73%, ксилит — вдвое, а сахарин — в 500 раз!

Для
улучшения внешнего вида продуктов питания используют различные органические
красители, главным образом природные, например красный краситель, содержащийся
в вишне, смородине и бруснике — цианидин и близкий ему по строению,
придающий красный цвет ягодами земляники — пеларгонидин.

 ИСТОЧНИК

Что такое пищевые добавки?

Нам кажется, что пищевые добавки — это сравнительно новое явление в пищевой промышленности, однако история их применения насчитывает тысячелетия. Естественно, ведь речь идет не только о «Е-шках», но и о поваренной соли, специях, уксусной и молочной кислотах и т. п.

Основные группы пищевых добавок:

1. Вещества, отвечающие за вкус продукта. 

• подслащивающие вещества (заменители сахара, подсластители: от Е950 до Е969) 
• вкусовые добавки, ароматизаторы (от Е620 до Е642),
• разнообразные кислоты (от Е500 до Е509),
• регуляторы кислотности (от Е520 до Е599).

2. Вещества, корректирующие (улучшающие) внешний вид продукта. 

• красители, отбеливатели, стабилизаторы окраски (с индексами от Е100 до Е182 включительно).

3. Вещества, отвечающие за консистенцию и формирование текстуры продукта. : 

• загустители, стабилизаторы и эмульгаторы (от Е400 до Е500),
• гелеобразователи и разжижители (относятся к группам Е400 и Е1400),
• пенообразователи (от Е990 до Е999)
• разрыхлители, препятствующие комкованию и смешиванию продукта (от Е510 до Е520)

4. Вещества, увеличивающие сроки хранения и повышающие качество сохранности продуктов в течение означенного срока. 

• консерванты (Е200 до Е300),
• антиоксиданты и антиокислители (от Е300 до Е400),
• влагоудерживающие агенты (E1200, E1203, E1517, E1518, E1520)
• пленкообразователи (преимущественно относятся к группам Е400, Е900 и Е1400)

Виды пищевых добавок: полезные, нейтральные, вредные

Полезные пищевые добавки:
Вопреки расхожему мнению о том, что все пищевые добавки вредны, полезные среди них все-таки есть, например:

• E100 — куркумины (помогает контролировать вес).
• E101 — рибофлавин (витамин B2). Активно участвует в обмене веществ и синтезе гемоглобина.
• Е160d — ликопин. Способствует укреплению иммунной системы.
• Е270 — молочная кислота. Обладает свойствами антиоксиданта.
• E300 — аскорбиновая кислота (витамин С). Способствует повышению иммунитета.
• Е440 — пектины. Участвуют в очищении кишечника, выводят шлаки.
• Е916 — йодат кальция. Используется для обогащения продуктов питания йодом.

Нейтральные (безвредные) пищевые добавки:

• E140 — хлорофилл (вещество, благодаря которому растения приобретают зеленый цвет).
• E162 — красный краситель (бетанин). Получают из пищевой свеклы.
• E170 — карбонат кальция (мел).
• E202 — сорбат калия (природный консервант).
• E290 — углекислый газ, превращающий напиток в газировку.
• Е500 — пищевая сода.
• E913 — ланолин. Используется в качестве глазирующего агента, активно применяется в кондитерских продуктах.

Вредные при хронических заболеваниях пищевые добавки:

• Аллергикам не рекомендуется продукты, содержащие Е131, Е132, Е160b, Е210, Е214, Е217, Е230, Е231, Е232, Е239, Е311, Е312, Е313, Е951.
• Астматикам запрещены продукты с содержанием Е102, Е107, Е122, Е123, Е124, Е155, Е211, Е212, Е213, Е214, Е217, Е221— Е227, т.к. могут спровоцировать приступы.
• Людям с заболеваниями щитовидной железы не рекомендуется употребление продуктов с добавлением Е127.
• При повышенном уровне холестерина в крови противопоказан Е320.
• Если вы чувствительны к аспирину, не употребляйте продукты, содержащие Е107, Е110, Е121 — Е124, Е155, Е214, Е217.
• При кожных заболеваниях откажитесь от продуктов, содержащих Е320 — Е233
• Людям с заболеваниями печени и почек не рекомендуются продукты, имеющие в составе Е171 — Е173, Е220, Е302, Е320 — Е332, Е510, Е518.

Опасные пищевые добавки, запрещенные в ряде стран:

• E123 — амарант. Вызывает пороки развития у плода. Ведет к накоплению извести в почках.
• Е211 — бензоат натрия. Потенциальный канцероген.
• Е220 — диоксид серы. Вызывает раздражение кишечника. Четверть всего населения планеты не переносят серу.
• E249 — нитрит калия. Возможно, канцероген. Запрещен в детском питании.
• Е322 — лецитины. Любопытно, что сами по себе лецитины — полезные вещества, но в добавках, как правило, используют потенциально опасный, генетически модифицированный лецитин из трансгенной сои.
• Е450 — пирофосфаты (зачастую присутствуют в молочной продукции). Чрезмерное употребление грозит остеопорозом (разрыхлением кости) и появлением камней в почках, при этом в России эта пищевая добавка разрешена.
• Е621 — глютамат натрия. Вызывает пищевую зависимость, влияет на работу клеток мозга, а также может вызвать в нем необратимые последствия. Многое производители мяса «стоят горой» за эту добавку, т.к. она может подавить любой неприятный привкус продукта, вплоть до вкуса тухлого мяса. Категорически запрещен беременным женщинам, детям и подросткам.
• Е622 — глутамат калия (наиболее распространенная «фаст-фудная» добавка, которой нередко отравляются при переедании). Может вызывать тошноту, диарею, колики, слабость. В странах ЕС добавка разрешена, в России — запрещена.
• Е951 — аспартам (часто применяется в заменителях сахара и в газированных напитках). Может вызвать мигрень, сыпь на коже и ухудшение мозговой деятельности. Может быть генетически модифицированным.
• Е952 — цикламат. В 200 раз слаще сахара. Запрещен во многих странах, т.к. испытания выявили канцерогенные свойства добавки, при этом в России не запрещен.

Внимание!
Зачастую производители на упаковках не указывают ингредиенты с индексом E. Они заменяют буквенные коды на расшифровку добавки, например «глютамат натрия» вместо Е621. Внимательно читайте состав пищевого продукта и старайтесь по возможности выбирать тот, где содержится меньше компонентов со сложными, непонятными при прочтении «химическими» названиями.