Пищевые вещества и их значение
Организм человека состоит из белков (19,6%), жиров (14,7%), углеводов (1%), минеральных веществ (4,9%), воды (58,8%). Он постоянно расходует эти вещества на образование энергии, необходимой для функционирования внутренних органов, поддержания тепла и осуществления всех жизненных процессов, в том числе физической и умственной работы.
Одновременно происходят восстановление и создание клеток и тканей, из которых построен организм человека, восполнение расходуемой энергии за счет веществ, поступающих с пищей. К таким веществам относятся белки, жиры, углеводы, минеральные вещества, витамины, воду и др., их называют пищевыми. Пища, для организма является источником энергии и пластических (строительных) материалов.
Белки
Белки — это главный пластический материал для построения клеток, тканей и органов, образования ферментов, многих гормонов, гемоглобина. Белки участвуют в обмене жиров, углеводов, минеральных веществ и витаминов, образуют антитела, которые защищают, человека от инфекции. При сгорании 1г белков образуется 4ккал энергии.
Белки — важнейшая составная часть пищи человека и животных; поставщик необходимых им аминокислот.
В состав белков входят углерод (50-55%), водород (6-7%), кислород (19- 24%), азот (15-19%), а так же фосфор, сера, железо и другие элементы.
Белок в организме человека образуется беспрерывно из аминокислот, поступающих в клетки в результате переваривания белка пищи. Для синтеза белка человека необходим белок пищи в определенном количестве и определенного аминокислотного состава. В настоящее время известно более 80 аминокислот, из которых 22 наиболее распространены в пищевых продуктах. Аминокислоты по биологической ценности делятся на незаменимые и заменимые.
Незаменимых аминокислот восемь — лизин, триптофан, метионин, лейцин, изолейцин, валин, треонин, фенилаланин; для детей нужен также гистидин. Эти аминокислоты в организме не синтезируются и должны обязательно поступать с пищей в определенном соотношении, т.е. сбалансированными. Особенно ценны незаменимые аминокислоты триптофан, лизин, метионин, содержащиеся в основном в продуктах животного происхождения, соотношение которых в пищевом рационе должно составлять 1:3:3.
Заменимые аминокислоты (аргинин, цистин, тирозин, аланин, серин и др.) могут синтезироваться в организме человека из других аминокислот.
Биологическая ценность белка зависит от содержания и сбалансированности незаменимых аминокислот. Чем больше в нем незаменимых аминокислот, тем он ценней.
Белок, содержащий все восемь незаменимых аминокислот называют полноценным. Источником полноценных белков являются все животные продукты: молочные, мясо, птица, рыба, яйца.
Растительные белки по сравнению с животными менее полноценны, так как они дефицитны по содержанию незаменимых аминокислот (прежде всего — лизину и треонину) и трудно перевариваемы из-за наличия оболочек из клетчатки и других веществ, препятствующих действию пищеварительных ферментов.
О состоянии белкового обмена в организме судят по азотистому балансу, т.е. по равновесию между количеством азота вводимого с белками пищи и выводимого из организма с мочой.
У здоровых взрослых людей, правильно питающихся, наблюдается азотистое равновесие.
У растущих детей, молодых людей, у беременных и кормящих женщин отмечается положительный азотистый баланс, т.к. белок пищи идет на образование новых клеток и введение азота с белковой пищей преобладает над выведением его из организма.
При голодании, болезнях, когда белков пищи недостаточно, наблюдается отрицательный баланс, т.е. азота выводится больше, чем вводится, недостаток белков пищи ведет к распаду белков органов и тканей.
Уменьшение белков в пище в течение продолжительного времени вызывает тяжелые, иногда необратимые нарушения в организме. Белковая недостаточность ведет к ухудшению функций печени и поджелудочной железы, нарушениям кроветворения, обмена жиров и витаминов, функций нервной и эндокринной систем. В результате ослабляется работоспособность, снижается сопротивляемость к инфекциям, ухудшается заживление ран. Особенно неблагоприятно сказывается недостаточность белков в питании на растущем организме: замедляется рост, нарушается костеобразование, задерживается умственное развитие. Ранним проявлением белковой недостаточности является снижение массы тела, позднее появляются отеки.
У строгих вегетарианцев, людей, подвергающих себя самолечению голоданием, стремящихся избавиться от полноты, могут возникнуть признаки белково-энергетической недостаточности. Длительное использование в питании только растительной пищи (вегетарианское питание) нежелательно, а у детей — недопустимо. Вегетарианское питание физиологически не оправдано, так как растительная пища не содержит ряда аминокислот, витаминов, поэтому длительное использование его вредно сказывается на состоянии здоровья.
С другой стороны, очевидна бесполезность, и даже вред избыточного поступления белков. При этом страдают печень и почки, усиливаются процессы гниения в кишечнике. Избыток животных белков (мяса, рыбы) способствует образованию конечного продукта обмена пуринов — мочевой кислоты, возникает угроза развития подагры, мочекаменной болезни.
Переваривание белков. Белки пищи расщепляются ферментами в желудочно-кишечном тракте до составляющих их аминокислот (схема 1):
Схема 1. Переваривание белков
Переваривание белков осуществляется в результате последовательного действия сначала пепсина в кислой среде желудка, а затем трипсина и химотрипсина в тонком кишечнике при рН 7-8. Далее, короткие пептиды гидролизуются под действием ферментов карбоксипептидазы и аминопептидазы до свободных аминокислот, которые проникают в капилляры ворсинок и переносятся кровью в печень.
Жиры
Жиры это сложные органические соединения, состоящие из глицерина и жирных кислот, в которых содержатся углерод, водород, кислород. Липиды — подразделяются на нейтральные жиры и жироподобные вещества (лецитин, холестерин). Нейтральные жиры состоят из глицерина и жирных кислот. Жирные кислоты по их химическому строению делят на предельные или насыщенные (т.е. до предела насыщенные водородом) и непредельные или ненасыщенные.
насыщенные (до предела насыщены водородом), среди которых в пищевых продуктах преобладают пальмитиновая, стеариновая и миристиновая, капроновая, масляная и другие кислоты.
Насыщенные жирные кислоты обладают невысокими биологическими свойствами, легко синтезируются в организме, отрицательно влияют на жировой обмен, функцию печени, способствуют развитию атеросклероза, так как повышают содержание холестерина в крови. Эти жирные кислоты в большом количестве содержатся в животных жирах (бараньем, говяжьем) и в некоторых растительных маслах (кокосовом), обусловливая их высокую температуру плавления (40-50.С) и сравнительно низкую усвояемость (86-88%).
Ненасыщенные жирные кислоты (олеиновая, линолевая, линоленовая, арахидоновая и др.) представляют собой биологически активные соединения, способные к окислению и присоединению водорода и других веществ. Наиболее активны из них: линолевая, линоленовая и арахидоновая, называемые полиненасыщенными жирными кислотами. По своим биологическим свойствам их относят к жизненно важным веществам и называют витамином Е. Они принимают активное участие в жировом и холестериновом обмене, повышают эластичность и снижают проницаемость кровеносных сосудов, предупреждают образование тромбов. Полиненасыщенные жирные кислоты в организме человека не синтезируются и должны вводиться с пищевыми жирами. Содержатся они в свином жире, подсолнечном и кукурузном масле, жире рыб. Эти жиры имеют низкую температуру плавления и высокую усвояемость (98%).
Суточная норма потребления жира для трудоспособного населения составляет всего 60-154г в зависимости от возраста, пола, характера труда и климатических условий местности; из них жиры животного происхождения должны составлять 70%, а растительного — 30%.
Переваривание жиров. Этот процесс осуществляется, главным образом, в тонком кишечнике липазой поджелудочной железы, поступающей в виде зимогена (пролипазы), который только в кишечнике превращается в активную липазу.
Схема 2. Переваривание жиров
Соли желчных кислот (производные холиевой кислоты) поступают из печени в желчь, а с ней — в верхнюю часть тонкого кишечника. После всасывания кислот и 2-моноацилглицеринов из эмульгированных капелек жира в нижнем отделе тонкого кишечника, происходит обратное всасывание солей желчных кислот, которые возвращаются в печень и используются повторно.
Кроме указанных, продуктами переваривания липидов являются легко всасывающиеся глицерин, фосфорная кислота, холин и другие растворимые компоненты. Продукты деполимеризации всасываются в лимфу, а оттуда попадают в кровь.
Углеводы
Это обширный класс органических соединений, состоящих из углерода, водорода и кислорода, синтезирующихся в растениях из углекислоты и воды под действием солнечной энергии. В соединении с белками и липидами углеводы образуют сложные высокомолекулярные комплексы, представляющие основу субклеточных структур, а, следовательно, и основу живой материи.
Углеводы, обладая способностью окисляться, служат основным источником энергии, используемой в процессе мышечной деятельности человека. Энергетическая ценность 1г углеводов составляет 4ккал. Они покрывают 58% всей потребности организма в энергии. Кроме того, углеводы входят в состав клеток и тканей, содержатся в крови и в виде гликогена (животного крахмала) в печени.
В организме углеводов мало (до 1% массы тела человека). Поэтому для покрытия энергетических затрат они должны поступать с пищей постоянно. В случае недостатка в питании углеводов при больших физических нагрузках происходит образование энергии из запасного жира, а затем и белка организма. При избытке углеводов в питании жировой запас пополняется за счет превращения углеводов в жир, что приводит к увеличению массы человека.
Источником снабжения организма углеводами являются растительные продукты, в которых они представлены в виде моносахаридов, дисахаридов и полисахаридов.
Моносахариды — самые простые углеводы, сладкие на вкус, растворимые в воде. К ним относят глюкозу, фруктозу и галактозу.
Глюкоза содержится во многих плодах и ягодах (виноград) и образуется в организме при расщеплении дисахаридов и крахмала пищи. Она быстро и легко из кишечника всасывается в кровь и используется организмом как источник энергии, для образования гликогена в печени, для питания тканей мозга, мышц и поддержания необходимого уровня сахара в крови.
Фруктоза, обладая теми же свойствами, что и глюкоза, более благоприятна для организма человека. Она втрое слаще глюкозы и вдвое сахарозы, что позволяет, не снижая уровня сладости пищи, употреблять меньше сахаров, а это необходимо при заболевании сахарным диабетом и тучности. Фруктоза не повышает содержания сахара в крови, так как в кишечнике медленно всасывается в кровь, в печени быстро превращается в гликоген, легко вовлекается в обменные процессы. Содержится фруктоза в меде, яблоках, грушах, арбузе, смородине и т.п.
Галактоза в свободном виде в пищевых продуктах не встречается, является составной частью молочного сахара (лактозы), обладает слабо выраженным сладким вкусом. Как и фруктоза, благоприятна для организма, не повышает содержание сахара в крови.
Дисахариды (сахароза, лактоза и мальтоза) — это углеводы, сладкие на вкус, растворимые в воде, расщепляются в организме человека на две молекулы моносахаридов с образованием из сахарозы — глюкозы и фруктозы, из лактозы — глюкозы и галактозы, из мальтозы — двух молекул глюкозы.
Сахарозу (свекловичный сахар) человек употребляет в основном в виде сахара, в котором ее 99,9%, кроме того, она содержится в свекле, моркови, сливах, абрикосах, бананах.
Лактоза (молочный сахар) в организм поступает с молоком и молочными продуктами, благоприятно действует на жизнедеятельность молочнокислых бактерий в кишечнике, подавляя тем самым развитие гнилостных микробов.
Мальтоза (солодовый сахар) в природных пищевых продуктах не содержится. В организме человека в процессе пищеварения мальтоза образуется как промежуточное вещество при гидролизе крахмала до глюкозы.
Моно- и дисахариды легко усваиваются организмом и быстро покрывают энергетические затраты человека при усиленных физических нагрузках. Избыточное потребление простых углеводов может привести к повышению содержания сахара в крови, следовательно, к отрицательному действию на функцию поджелудочной железы, к развитию атеросклероза и ожирению.
Полисахариды — это сложные углеводы, состоящие из многих молекул глюкозы, не растворимые в воде, обладают несладким вкусом. К ним относят крахмал, гликоген, клетчатку.
Крахмал в организме человека под действием ферментов пищеварительных соков расщепляется до глюкозы, постепенно удовлетворяя потребность организма в энергии на длительный период. Благодаря крахмалу многие продукты, содержащие его (хлеб, крупы, макаронные изделия, картофель), вызывают у человека чувство насыщения.
Гликоген поступает в организм человека в малых дозах, так как он содержится в небольших количествах в пище животного происхождения (печени, мясе). В процессе пищеварения гликоген пищи расщепляется до глюкозы. В организме человека гликоген образуется глюкозы и накапливается в печени в качестве запасного энергетического материала. При снижении содержания сахара в крови гликоген превращается в глюкозу, тем самым поддерживается постоянный процент его (80-120мг% или 4,4-6,6ммоль/л).
Клетчатка в организме человека не переваривается из-за отсутствия в пищеварительных соках фермента целлюлозы, но, проходя по органам пищеварения, стимулирует перистальтику кишечника, выводит из организма холестерин, создает условия для развития полезных бактерий, способствуя тем самым лучшему пищеварению и усвоению пищи. Содержится клетчатка во всех растительных продуктах (от 0,5 до 3%).
Суточная норма потребления углеводов для трудоспособного населения составляет всего 257-586г в зависимости от возраста, пола и характера труда. Легкоусвояемые углеводы для людей умственного труда и пожилых должны составлять 15%, а для людей физического труда 20% суточной нормы углеводов; 75% этой нормы — полисахариды, в основном в виде крахмала; 5% пектиновых веществ и клетчатки.
Переваривание углеводов. Из углеводов у человека перевариваются, в основном, полисахариды — крахмал, содержащийся в растительной пище, и гликоген, содержащийся в пище животного происхождения. Этапы переваривания этих полисахаридов сходны и иллюстрируются на примере переваривания крахмала в схеме 4:
Схема 4. Переваривание углеводов
В эпителиальных клетках тонкого кишечника D-фруктоза, D-галактоза, а также D-манноза частично превращаются в D-глюкозу. Смесь простых гексоз поглощается выстилающими тонкий кишечник эпителиальными клетками и доставляется кровью в печень.
Витамины
Общие сведения об витаминах. Их не видно и у них нет вкуса; несмотря на это, мы не можем от них отказаться, так как они являются именно тем, что обеспечивает слаженность процесса нашего обмена веществ и сохранность нашего здоровья. Они необходимые помощники нашего организма и поставщики энергии, обеспечивающие его работу. Каждый нуждается в витаминах и минеральных веществах.
Витамины должны поступать в организм в минимальных количествах, поэтому их часто называют также микроэлементами.
Витамины — низкомолекулярные органические соединения различной химической природы, катализаторы, биорегуляторы процессов, протекающих в живом организме. Для нормальной жизнедеятельности человека витамины необходимы в небольших количествах, но так как в организме они не синтезируются достаточном количестве, то должны поступать с пищей в качестве ее необходимого компонента. Для многих людей витамины являются воплощением здорового образа жизни и самого здоровья. В целом для нашего здоровья и хорошего самочувствия нам необходимо 13 витаминов.
Отсутствие или недостаток в организме витаминов вызывает гиповитаминозы (болезни в результате длительного недостатка) и авитаминозы (болезни в результате отсутствия витаминов). При приеме витаминов в количествах, значительно превышающих физиологические нормы, могут развиваться гипервитаминозы.
Свое название (витамины) они получили по предложению польского биохимика К. Функа (от лат. vita — жизнь) в 1911 году. Сейчас известно свыше тридцати соединений, относящихся к витаминам. Различают собственно витамины и витаминоподобные соединения (полная незаменимость которых не всегда доказана). К последним относятся:
- биофлавоноиды (витамины Р),
- пангамовая кислота (витамин В15),
- парааминобензойная кислота (витамин H),
- оротовая кислота (витамин В1З),
- холин (витамин В4),
- инозит (витамин В8),
- метилметионинсульфонийхлорид (витамин L липоевая кислота, карнитин (витамин В5).
По растворимости в воде витамины делят на две группы:
- водорастворимые С, Р, В1, В2, В6, В9, РР и др. и жирорастворимые А, D, E, K;
- витаминоподобные вещества U, F, В4(холин), В15 (пангамовая кислота) и др.
Водорастворимые витамины:
Витамин С (аскорбиновая кислота) необходим для нормальной жизнедеятельности человека; противоцинговый фактор, участвует в окислительно-восстановительных процессах, положительно действует на центральную нервную систему, повышает сопротивляемость человека к экстремальным воздействиям. Норма потребления в сутки витамина С 70-100 мг. При недостатке аскорбиновой кислоты наблюдается характерная картина заболевания цингой, разрыхление и кровоизлияния десен, выпадение зубов.
Витамин В1 (аневрин, тиамин) участвует в регулировании углеводного обмена. Недостаток вызывает нарушение в работе нервной системы, полиневрит (бери-бери). Необходим при ряде сердечно-сосудистых заболеваний.
Витамин В2 (рибофлавин) участвует в качестве кофермента в ферментных системах, катализирующих транспорт электронов в окислительно- восстановительных реакциях, которые протекают в живом организме. При недостатке рибофлавина возникают заболевания кожи, воспаление слизистой оболочки ротовой полости, появляются трещины в углах рта, развиваются заболевания кроветворной системы и желудочно-кишечного тракта.
Витамин В6 (пиридоксин, адермин) участвует в синтезе и превращениях амино- и жирных кислот, входя в состав соответствующих ферментов. Необходим для нормальной деятельности нервной системы, органов кроветворения, печени. Недостаток витамина В6 вызывает дерматиты.
Витамин РР (ниацин, витамин В3). Под этим названием понимают два вещества, обладающих витаминной активностью: никотиновая кислота и ее амид (никотинамид). Ниацин является коферментом большой группы ферментов (дегидрогеназы), участвующих в окислительно-восстановительных реакциях, которые протекают в клетках. Никотинамидные коферменты играют важную роль в тканевом дыхании.
Фолиевая кислота (витамин B9, фолацин, от лат. folium – лист) участвует в процессах кроветворения, перенося одноуглеродные радикалы, а также в синтезе амино- и нуклеиновых кислот, холина, пуриновых и пиримидиновых оснований.
Цианкабаламин (витамин B12) участвует в процессах кроветворения, превращениях аминокислот, биосинтезе нуклеиновых кислот. При недостатке витамина B12 появляется слабость, падает аппетит, развивается злокачественное малокровие, нарушается деятельность нервной системы. Для эффективного усвоения организмом человека витамина B12 необходим внутренний фактор мукополисахарид слизистой желудка (внутренний фактор Косла), недостаток которого препятствует его всасыванию.
Биотин (витамин Н, от нем. Haut — кожа) входит в состав ферментов, катализирующих обратимые реакции переноса (карбоксилирования, декарбоксилирования), участвуя в обмене липидов, аминокислот, углеводов, нуклеиновых кислот. При недостатке возникают пигментация и дерматит, нервные расстройства. Потребность в биотине удовлетворяется за счет продуктов питания и биосинтеза его микрофлорой кишечника. Биотин содержится в большинстве пищевых продуктов.
Пантотеновая кислота (витамин В5). Входит в состав ферментов биологического ацилирования, участвует в окислении и биосинтезе жирных кислот, липидов, в превращениях сахаров. Отсутствие пантотеновой кислоты в организме вызывает вялость, онемение пальцев ног. Признаки гиповитаминоза наблюдаются редко. Пантотеновая кислота широко распространена в природе.
Жирорастворимые витамины:
Витамин А (ретинол) участвует в биохимических процессах, связанных с деятельностью мембран клеток. При недостатке витамина А ухудшается зрение (ксерофтал — сухость роговых оболочек; «куриная» слепота). Замедляется рост молодого организма, особенно рост костей, наблюдается повреждение слизистых оболочек дыхательных путей, пищеварительных систем.
Кальцuферол (витамин D), под этим термином понимают два соединения — эргокальциферол (D2) и холекальциферол (Dз). Регулирует содержание кальция и фосфора в крови, участвует в минерализации костей. Отсутствие приводит к развитию рахита у детей и разрежению костей (остеопороз) у взрослых.
Токоферолы (витамин Е) предотвращают окисление ненасыщенныx жирных кислот в липидах, влияют на биосинтез ферментов. При авитаминозе нарушаются функции размножения, сосудистая и нервная система.
Витамин К (филлохинон) действует на свертываемость крови. Суточная потребность его 0,2-0,3мг. Содержится в зеленых листьях салата, шпината, крапивы. Этот витамин синтезируется в кишечнике человека.
Витаминоподобные вещества:
Витамин F ( линолевая, линоленовая, арахидоновая жирные кислоты) участвует в жировом и холестериновом обмене. Норма потребления 5-8г в сутки. Содержится в свином сале, растительном масле.
Витамин U действует на функцию пищеварительных желез, способствует заживлению язв желудка. Содержится в соке свежей капусты.
Холин (холинхлорид) входит в состав некоторых фосфолипидов. Участвует в биосинтезе многих биологически важных соединений. При авитаминозе наблюдается жировое перерождение печени, кровоизлияния во внутренних органах.
Необходимость в витаминных препаратах. В настоящее время почти для всех возрастных групп рекламируются препараты, дополняющие питание. Разнообразное и одновременно сбалансированное питание обычно делает излишним дополнительный прием витаминов и минеральных веществ в виде таблеток. Тем не менее существует ряд показаний, когда необходимо дополнять питание препаратами.
Например, во время беременности и кормления грудью потребность в витаминах и минеральных веществах повышается, поэтому чаще всего рекомендуется поддержка материнского организма и полноценного развития плода путем приема таблеток с витаминами и минеральными веществами. Дополнительный прием витаминов и минеральных веществ должен осуществляться только под контролем врача.
Пожилые люди, дети в период роста и спортсмены также нуждаются в больших количествах определенных микроэлементов, потребность в которых часто не покрывается за счет ежедневного приема пищи.
Водорастворимые витамины всасываются из тонкого кишечника в кровь, где образуют комплексы с соответствующими белками, и в таком виде транспортируются к различным тканям.
Фото из архива редакции
Загрузка ...
