Физиологическое значение основных пищевых веществ

Физиологическое значение белков. Белки – вещества, состоящие из аминокислот, требуются организму для синтеза соединений, образующих его структуры и обеспечивающих нормальную жизнедеятельность. В составе белков обнаруживаются 20 аминокислот.

В природе существует от 10¹⁰ до 10¹² различных белков, составляющих основу ≈ 1,2 ∙10⁶ видов живых организмов, начиная от вирусов и микробов и заканчивая человеком. Огромное разнообразие белков обусловлено способностью 20 протеиногенных L -аминокислот взаимодействовать друг с другом с образованием полимерных молекул с молекулярной массой от 5 тыс. до 1 млн. и более дальтон.

Каждому виду живых организмов присущ индивидуальный набор белков, который детерминирован наследственностью, закодированной в ДНК. Информация о линейной последовательности нуклеотидов ДНК переписывается в линейную последовательность аминокислотных остатков, которые в свою очередь определяют формирования трехмерной структуры индивидуального белка. Белковые молекулы выполняют структурную, транспортную, каталитическую, защитную, сократительную, гормональную функцию.

Резервная, или питательная, функция заключается в использовании белков в качестве источника аминокислот, расходующихся на синтез белков в качестве источника аминокислот. Запасные белки растительного происхождения, в соответствии с общепринятой классификацией относятся к классам проламинов (глиадин пшеницы, гордеин ячменя, зеин кукурузы) и глютаминов (оризенин риса, глютенин пшеницы). Именно эти белки широко распространены в природе и входят в состав пищи.

Растения синтезируют все необходимые им аминокислоты из более простых веществ. В отличие от них животные не могут синтезировать все аминокислоты, в которых они нуждаются. Часть из них они должны получать в готовом виде, т.е. с пищей. Эти последние принято называть незаменимыми аминокислотами.

Все аминокислоты (за исключением пролина) являются L -амино-кислотами, т.е. содержит аминогруппу (-NH₂), присоединенную к L -углероду (счет углеродных атомов ведется от карбокальной группы –COOH).

При недостатке белков в организме возникают серьезные нару­шения: замедление роста и развития детей, изменения в печени взрослых, изменение деятельности желез внутренней секреции, со­става крови, ослабление умственной деятельности человека, снижение работоспособности и устойчивости организма к инфекцион­ным заболеваниям.

Пищевая ценность белка зависит от «содержания и сбалансиро­ванности незаменимых аминокислот. Чем больше в нем незамени­мых аминокислот, тем он ценней. Источниками полноценного бел­ка являются мясо, рыба, молочные продукты, яйца, из раститель­ных — бобовые (особенно соя), овсяные крупы, рис.

Пищевой белок в желудочно-кишечном тракте подвергается воздействию пищеварительных ферментов до аминокислот. Аминокислоты через мембранные структуры желудочно-кишечного тракта поступают в кровоток. В организме часть аминокислот используется как источник для синтеза белков. Данный процесс называется анаболизмом. Другая часть аминокислот подвергается катаболизму, т.е. процессу их разрушения (за счет окисления) с образованием энергии и конечных продуктов распада (оксида углерода, мочевина, аммиак).

Средняя суточная физиологическая потребность человека в белке постоянно уточняется. Рекомендации по нормам потребления белка отражаются в документах Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ) и национальных организаций различных стран. В соответствии с рекомендацией ВОЗ величины физиологически обоснованной потребности организма человека в белке составляет 60–100 г в сутки или 12–15% от общей калорийности пищи. В пересчете на 1 кг массы тела потребность в белке в сутки у взрослого человека составляет 1 г, а для детей, в зависимости от возраста, от 1,05 до 4 г.

Российская научная школа питания рекомендует для мужчин 73–120 г белка в сутки и 60–90 г для женщин, в том числе белка животного происхождения 43–65 и 43–49 г, соответственно.

Во многих странах мира сегодня обнаруживается дефицит белка и, вероятно, эта проблема сохранится в ближайшую перспективу. По данным института питания РАМН, начиная с 1992 г в России потребление животных белковых продуктов снизилось на 25–35% и, соответственно, увеличилось потребление углеводсодержащей пищи (картофеля, хлебопродуктов, макаронных изделий).

Наряду с аминокислотным составом биологическая ценность белков определяется и степенью их усвоения после переваривания. Степень переваривания зависит от структурных особенностей, активности ферментов, глубины гидролиза в желудочно-кишечном тракте и вида предварительной обработки белков в процессе приготовления пищи. Следует отметить, что тепловая обработка, разваривание, протирание, измельчение ускоряет переваривание белка, особенно растительного.

Животные белки имеют большую усвояемость, чем растительные. Из животных белков в кишечнике всасывается более 90% аминокислот, а из растительных – только 60–80%. Скорость усвоения белков убывает следующим образом: рыба > молочные продукты >мясо>хлеб>крупы. Следует отметить, что одной из причин более низкой усвояемости растительных белков является их взаимодействие с полисахаридами (целлюлозой, гемицеллюлозами), которые затрудняют доступ пищеварительных ферментов к полипептидам.

Физиологическое значение жира. Липиды – это нерастворимые в воде органические вещества, которые можно извлечь из клеток органическими растворителями – эфиром, хлороформом и бензолом. Они имеют большое химическое разнообразие. Однако можно все же сказать, что настоящие липиды – это сложные эфиры жирных кислот и какого–либо спирта. Настоящие липиды образуются в результате реакции конденсации глицерина и жирных кислот. Жир входит в состав клеток и тканей как пластический материал, используется организмом как источник энергии (30% от всей потребности орга­низма в энергии). Энергетическая ценность 1 г жира составляет 9 ккал (37,7 кДж). Жиры снабжают организм витаминами A и D, биологически активными веществами (фосфолипиды, токоферолы, стерины), придают пище сочность, вкус, повышают ее питатель­ность, вызывая у человека чувство насыщения.

Остаток поступившего жира после покрытия потребности орга­низма откладывается в подкожной клетчатке в виде подкожно-жи­рового слоя и в соединительной ткани, окружающей внутренние органы. Как подкожный, так и внутренний жир является основным резервом энергии (запасной жир) и используется организмом при усиленной физической работе. Подкожно-жировой слой предохра­няет организм от охлаждения, а внутренний жир защищает внут­ренние органы от ударов, сотрясений и смещений. При недостатке в питании жиров наблюдается ряд нарушений со стороны цент­ральной нервной системы, ослабевают защитные силы организма, снижается синтез белка, повышается проницаемость капилляров, замедляется рост и т. д.

Вместе с белками и углеводами фосфолипиды участвуют в построении мембран клеток и субклеточных структур, выполняя роль несущих конструкций мембран.

Фосфолипиды, выделенные в качестве побочных продуктов при получении масел, являются хорошими эмульгаторами. Они применяются в хлебопекарной и кондитерской промышленностях при производстве маргариновой продукции.

Примерно в половине случаев жир, содержащийся в пищевых продуктах, непосредственно виден (например, в таких чисто жировых продуктах, как жидкие масла, сало, сливочное масло и прослойка жира в беконе и других мясных продуктах). В остальных случаях жир присутствуют в скрытом виде (скрытый жир), т.е. в продуктах содержится мельчайшие капельки жира, невидимого невооруженным глазом. Примером могут служить мясо, колбаса и сыр. Поскольку современные методы откармливания убойного скота способствует отложению скрытого жира, в рационе питания жителей содержание жира чрезмерно высоко. В этой связи часто трудно бывает составить сбалансированный в количественном и качественном отношениях пищевой рацион.

Биологическая ценность жира зависит также от содержания в нем различных жирорастворимых витаминов А и В (в рыбьем жире, сливочном масле), витамина Е (в растительных маслах), фосфатидов, стеринов. Фосфатиды и стерины, входя в состав всех кле­ток и тканей, влияют на процессы жирового обмена и секрецию гормонов. Ими богаты молоко, сметана, яичный желток, расти­тельные масла.

Суточная норма потребления жира — 1,4—2,2 г на 1 кг массы человека, т. е. всего 63—158 г в зависимости от возраста, пола, ха­рактера труда и климатических условий местности, из них жиры животного происхождения должны составлять 70%, а раститель­ные — 30%.

Углеводы и их физиологическое значение. Углеводы составляют основную часть сухой массы растений и водорослей, они содержатся в зерновых, фруктах, овощах и других продуктах. Главными усвояемыми углеводами в питании человека являются крахмал и сахароза. Крахмал является главным энергетическим ресурсом человеческого организма. Источники крахмала – зерновые, бобовые, картофель. На долю крахмала приходится примерно 80 % всех потребляемых человеком углеводов.

Моносахариды и олигосахариды присутствуют в зерновых в относительно малых количествах. Сахароза обычно поступает в человеческий организм с продуктами, в которые она добавляется (кондитерские изделия, напитки, мороженое и др.)

В настоящее время общепризнано, что необходимо увеличить в рационе пищевые волокна. Источником их являются ржаные и пшеничные отруби, овощи и фрукты. Хлеб из цельного зерна, с точки зрения содержания пищевых волокон, гораздо более ценен, чем хлеб из муки высших сортов, не содержащих алейронового слоя и зародыша.

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. 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. Содержится фруктоза в меде, яблоках, грушах, арбузе, смородине и т. п.

Галактоза является составной частью молочного сахара (лактозы), обладает слабо выраженным сладким вкусом. Как и фруктоза, благоприятна для организма, не повышает содержания сахара в крови.

Дисахариды (сахароза, лактоза и мальтоза) - это углеводы, сладкие на вкус, растворимые в воде, в организме человека расщепляются на две молекулы моносахаридов с образованием из сахарозы - глюкозы и фруктозы, из лактозы - глюкозы и галактозы, из мальтозы - двух молекул глюкозы.

Сахарозу человек употребляет в основном в виде сахара, в котором ее 99,7%, кроме того, она содержится в свекле, моркови, сливах, абрикосах, бананах. Лактоза в организм поступает с молоком и молочными продук­тами, благоприятно действует на жизнедеятельность молочнокислых бактерий в кишечнике, подавляя тем самым развитие гнилостных микробов.

Моно- и дисахариды легко усваиваются организмом и быстро покрывают энергетические затраты человека при усиленных физических нагрузках. Избыточное употребление сладких 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 растворимы в воде, обладают несладким вкусом. К ним относят: крахмал, гликоген, клетчатку.

Крахмал в организме человека под действием пищеварительных соков расщепляется до глюкозы, постепенно удовлетворяя потребность организма в энергии на длительный период. Многие продукты, содержащие крахмал (макаронные изделия, картофель, хлеб, крупы), вызывают у человека чувство насыщения.

Гликоген содержится в небольших количествах в животной пище (печени, мясе). В процессе пищеварения гликоген пищи расщепляется до глюкозы. В организме человека гликоген образуется из глюкозы и накапливается в печени в качестве запасного энергетического материала. При снижении содержания сахара в крови гликоген превращается в глюкозу, тем самым поддерживая постоянный процент его (80—120 мг %).

Клетчатка в организме человека не переваривается из-за отсутствия в пищеварительных соках фермента целлюлазы, но стимулирует перестальтику кишок, выводит из организма холестерин, создает условия для развития полезных кишечных бактерий, способствуя тем самым лучшему пищеварению и усвоению пищи. Содержится клетчатка во всех растительных продуктах (от 0,5 до 3%).

Пектиновые вещества, попадая в организм человека с овощами, фруктами; стимулируют процесс пищеварения и способствуют выведению из организма вредных веществ.

Углеводы занимают исключительно большое место в питании. Их доля в продуктах питания человека составляет 56-60% (по калорийности), а у населения развивающихся стран – 80-90%.

Как уже ранее было отмечено, основным источником углеводов являются растительные продукты. В пищевых продуктах животного происхождения их содержится немного. Относительная сладость сахаров (моно- и дисахаридов) в условных единицах выглядит следующим образом: сахароза – 100, фруктоза – 173, глюкоза – 74, галактоза – 32,1, мальтоза – 32,5, лактоза – 16.