Питание - составная часть обмена веществ(поступление веществ из среды в организм)
Питание человека - один из факторов внешней среды, существенно влияющий на его здоровье и продолжительность жизни. Питание обеспечивает нормальную жизнедеятельность организма, его рост, развитие, приспособляемость и активную деятельность человека. Все это осуществляется за счет питательных веществ, которые в отличие от других внешних факторов становятся собственными элементами организма, участвуя в обмене веществ и энергии.
Основные компоненты пищи, их источники и биологическая ценность
Продукты питания, которые использует человек, чрезвычайно разнообразны. Основная часть продуктов питания имеет биологическое происхождение (растительные и животные продукты) и меньшая часть небиологическое (вода и растворенные в ней минеральные соли). Поскольку в биологических объектах основная часть веществ находится в виде биополимеров, то основную массу пищи составляют высокомолекулярные компоненты, а не мономеры.
Исследование состава пищи позволило выделить в ней:
Макронутриенты
класс главных пищевых веществ
Микронутриенты
класс минорных пищевых веществ
Класс непищевых веществ
Класс был выделен исходя из большого количества этих компонентов, присутствующих в пище и являющихся основным источником энергии и структурных компонентов. Этот класс пищевых веществ стал предметом исследований диетологии – науки, занимающейся вопросами лечебно-профилактического и рационального питания.
Класс был выделен по тому принципу, что эти вещества могут оказывать выраженные биологические эффекты на различные функции организма, присутствуя в пище в минимальных концентрациях. Однако исследование в этой области заметно отставало. Особенно это касалось массового и относительно регулярного применения микронутриентов в каждодневной жизни здорового и больного человека в качестве пищевых добавок.
Класс веществ, выделенный из макронутриентов - полиненасыщенные жирные кислоты, фосфолипиды, некоторые аминокислоты. Эти вещества нашли широкое применение в лечебной медицине в качестве фармакологических препаратов.
Микро- и макронутриенты - основные компоненты пищи, которые входят в понятие "питательные вещества". Питательные вещества обеспечивают энергетические и пластические потребности организма. К ним относятся шесть групп веществ: 1) белки; 2) углеводы; 3) липиды; 4) витамины (включая и витаминоподобные вещества); 5) минеральные вещества; 6) вода.
Поступление веществ из среды в организм
Белки
Биологическая ценность белков животного и растительного происхождения определяется составом аминокислот. Содержание незаменимых аминокислот определяет пищевую ценность того или иного белка. Пищевая ценность высока, если белок содержит все незаменимые аминокислоты в необходимых для человека пропорциях. Такие белки называются полноценными - это белки молока, яиц, мяса, рыбы. Растительные белки часто содержат недостаточное количество незаменимых аминокислот, обычно лизина, метионина и триптофана, что снижает их пищевую ценность. В табл. приведены лишь некоторые наиболее богатые источники белка из продуктов животного и растительного происхождения.
Таблица
Содержание белка в некоторых пищевых продуктах, г/100 г
Продукт Содержание белка Продукт Содержание белка
Мясо 16-24 Хлеб ржаной 7-8
Рыба 16-21 Горох 24-27
Сыры сычужные 20-35 Гречневая крупа 11-14
Яйца 11-14 Соя 32-37
Молоко 3,5 Картофель 1,5-2,0
Существует международный "условный образец" состава белка, отвечающего потребностям организма. В этом белке 31,4% составляют незаменимые аминокислоты; остальное - заменимые. Чтобы оценить состав любого пищевого белка, важно иметь эталон с необходимым содержанием незаменимых аминокислот и наиболее физиологичным соотношением каждой из незаменимых аминокислот. В качестве эталона был принят белок куриного яйца, наиболее отвечающий физиологическим потребностям организма. Любые пищевые белки сравниваются по составу аминокислот с эталонным.
Заменимые аминокислоты могут синтезироваться в организме, незаменимые - поступают только с продуктами питания. Если в пище нет заменимой аминокислоты, клетки синтезируют ее из других веществ, и тем самым поддержат полный набор аминокислот, необходимый для синтеза белков. Если же отсутствует хотя бы одна из незаменимых аминокислот, то синтез белков прекратится. Это объясняется тем, что в состав подавляющего большинства белков входят все 20 аминокислот; следовательно, если нет хотя бы одной из них, синтез белков невозможен.
Наиболее важная проблема питания - удовлетворение потребностей человека в белке. Это объясняется многочисленностью и важностью функций, реализуемых белковыми молекулами в организме, а также социальными и экономическими факторами, вследствие которых ограничивается потребление белка отдельными группами населения, даже если этих пищевых продуктов достаточно.
Потребность в белках
Возраст г/кг массы тела в день ± 20%
Дети
от 1 года до 3 0,88
от 4 до 6 лет 0,81
от 7 до 12 лет 0,77
Подростки (юноши и девушки)
от 13 до 15 лет 0,72
от 16 до 19 лет 0,64
Взрослые 0,59
Потребность в белках грудных детей
Возраст, мес. г/кг массы тела
0-3 2,3
3-6 1,8
6-9 1,5
9-12 1,2
Потребность в белках
Потребность в белке складывается из потребности в общем азоте и незаменимых аминокислотах. На потребности в белке сказываются климатические условия, характер трудовой деятельности, возраст, физиологическое состояние организма, наличие заболеваний, психологические стрессы. Резервами белка организм не обладает, поэтому для обеспечения нормальной жизнедеятельности требуется постоянное поступление белков с пищей. Белки входят в состав цитоплазмы, ядра клеток, гормонов, ферментов, многих специфических белков - гемоглобина, миозина и др.
Ежедневно взрослый человек должен получать с пищей не менее 80-100 г белка, из них половина должна быть животного происхождения. Для растущего организма потребности в белке значительно выше. Недостаточное поступление белков ведет к задержке роста и общего развития у детей, к нарушениям ферментативных систем и т.д. Белки в пищевом рационе не могут быть заменены углеводами и жирами. В то же время излишки аминокислот, поступающие с пищей, могут превращаться в печени в жиры и углеводы.
Белковая ценность пищевых продуктов зависит от количества и качества белка. Количество белка, обеспечиваемого диетой, зависит от количества принимаемой пищи и концентрации белка в ней. Из этого следует, что и при низком содержании белка в пище можно обеспечить его достаточное поступление за счет увеличения количества пищи. Однако есть известные ограничения: энергетические траты должны обеспечиваться белком не менее чем на 5% (оптимально - на 18%).
Пищевая ценность белков
Важный критерий пищевой ценности белков - доступность аминокислот. Аминокислоты большинства животных белков полностью высвобождаются в процессе пищеварения и практически полностью всасываются. Исключение составляют некоторые белки опорных тканей (коллаген, эластин), которые не атакуются ферментами пищеварительных соков человека. При растительной диете организм может выделять до 20% и более аминокислот. Ограниченная всасываемость аминокислот растительной пищи связана с высоким содержанием в ней волокон, наличием специфических ингибиторов пищеварительных ферментов в некоторых продуктах (соя, горох), если эти ингибиторы не инактивируются горячей обработкой пищи.
Белковая недостаточность
В экономически слабо развитых странах основу питания составляют растительные продукты. Содержание белков в них, а главное, содержание незаменимых аминокислот в белках меньше, чем в мясных продуктах. В результате возникает белковая недостаточность, которая особенно тяжело проявляется в детском возрасте, признаком болезни является задержка роста, малокровие, поражение печени и почек. Нарушается секреция пищеварительных соков, а следовательно, и переваривание белков, что усугубляет белковую недостаточность. При своевременном переводе на мясное и молочное питание симптомы болезни исчезают.
Углеводы
Источник углеводов в питании человека - преимущественно пища растительного происхождения. Мучные изделия, крупы и картофель поставляют крахмал, пищевой сахар и свекла - сахарозу, злаки, в частности ячмень, - мальтозу, фрукты и мед - фруктозу и глюкозу.Из продуктов животного происхождения заметный источник углеводов (лактозы) - молоко. Лактоза содержится также и в кондитерских изделиях, в вареньях, куда ее добавляют как средство, предупреждающее осахаривание.
Углеводы в организме человека в среднем составляют около 1 % массы тела. В естественных пищевых продуктах углеводы представлены в виде моно-, ди- и полисахаридов. Углеводы служат основным источником энергии, хотя используются и в качестве пластического материала (построение оболочек соединительной ткани) и в синтезе многих веществ.
Суточная потребность взрослого человека в углеводах составляет 400-500 г, из них около 400 г приходится на крахмал. Остальная часть - на дисахариды, в основном на сахарозу.
Биологическую ценность среди углеводов пищи имеют полисахариды - крахмал и гликоген; дисахариды - сахароза, лактоза, трегалоза, мальтоза, изомальтоза. Лишь небольшая доля углеводов пищи приходится на моносахариды (глюкоза, фруктоза, пентозы и т. д.). Содержание моносахаридов в пище может возрасти после кулинарной или иной обработки пищевых продуктов.
Основная функция углеводов - энергетическая, но они выполняют структурные и ряд других рассмотренных ранее функций, свойственных углеводам.
Жиры
Как и углеводы, жиры поступают в организм с пищей животного и растительного происхождения.
Биологическую ценность для организма человека представляют в основном триацилглицерины, составляющие главную (по массе) часть жиров пищи. Они определяют энергетическое значение пищевых липидов, которые составляют от 1/3 до 1/2 энергетической ценности пищи. Триацилглицериды содержатся в большом количестве в пищевых жирах - сале, сливочном и растительных маслах, где на их долю приходится от 80 до 98 % от общей массы. Источник триацилглицеридов также мясо. Содержание жиров в нем составляет от 3 (курица) до 40% (свинина). Богатый источник жиров - куриное яйцо, особенно желток (до 31 %).
Различные виды фосфолипидов, холестерин и его эфиры определяющие пластическую функцию липидов пищи также поступают в организм преимущественно с продуктами животного происхождения. Фосфатидами и холестеролом богаты желток куриного яйца, икра, печень, мозги.
Количество жира в организме человека в среднем составляет около 10-20 %. В состав жиров входят насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты. Последние не синтезируются в организме и должны обязательно поступать с пищей. Ненасыщенные жирные кислоты содержатся в растительных маслах. Взрослому человеку необходимо принимать до 80-100 г жиров в сутки. Синтез жиров может осуществляться и в самом организме из поступающих в избытке белков и углеводов.
Жиры в организме служат источником энергии и по этой способности превосходят все другие питательные вещества более чем в 2 раза. Они участвуют в образовании клеточных мембран и входят в состав цитоплазмы, ядра, являются источниками биологически активных веществ, растворителями ряда витаминов. Вместе с жирами в пищеварительный тракт поступают жирорастворимые витамины А, Е, Д и витаминоподобные соединения, а также незаменимые жирные кислоты (высоконенасыщенные, объединенные названием витамин F). Излишки жиров откладываются в так называемых жировых депо (сальник, подкожная клетчатка).
Производные жирных кислот - простагландины выполняют регуляторные функции.
Потребность в жирах изменяется от 50 до 100 г в зависимости от характера питания и рода деятельности, из них не менее 20-25 г должно поступать растительных липидов, содержащих ненасыщенные жирные кислоты. Оптимальное потребление - 50-60 г/сут.
Незаменимые жирные кислоты
Большинство жирных кислот, необходимых человеку, может синтезироваться в организме из углеводов. Основными пищевыми источниками полиненасыщенных жирных кислот, в том числе линолевой, являются растительные масла.
Витамины и витаминоподобные вещества
Витамины - важнейшая группа незаменимых пищевых факторов. Они поступают в организм с растительными и животными продуктами, некоторые синтезируются в организме кишечными бактериями (энтерогенные витамины). Однако их доля значительно меньше пищевых. Являются абсолютно незаменимые компоненты пищи, поскольку они используются для синтеза в клетках организма коферментов, являющихся обязательной частью сложных ферментов.
Концентрация витаминов в тканях и суточная потребность в них невелики (от нескольких микрограммов до десятков и сотен миллиграммов), но при недостаточном поступлении витаминов в организм наступают характерные и опасные патологические изменения. В дальнейшем витамины были открыты при изучении таких заболеваний, как бери-бери, цинга и другие, о которых теперь известно, что они возникают вследствие недостачности витаминов.
Единственным источником витамина B12 в природе являются микроорганизмы, синтезирующие его из других веществ; через почву он попадает в растения, а с растениями в организмы животных. Для человека основным источником витамина В12 служит животная пища. Наиболее богата витамином печень - около 100 мкг на 100 г печени; в говяжьем мясе содержится около 5 мкг витамина на 100 г мяса. Суточная потребность человека в этом витамине составляет 2,5-5 мкг.
Общая характеристика витаминов
Витамины принято обозначать буквами латинского алфавита по химическому строению или эффекту действия. В основу современной классификации витаминов положена их способность растворяться в воде и жире. Различают жирорастворимые (A, D, Е) и водорастворимые (B1, В2, В6, В12, С и др.) витамины. Характеристика основных витаминов приведена в таб. 12.4.
Хактеристики основных витаминов
Название Потребность в сутки Источники содержания Влияние Признаки недостаточности
Жирорастворимые витамины
Витамин А (ретинол) 1,5-2,5 мг Животные жиры, мясо, рыба, яйца. Зрение, рост, размножение Нарушение сумеречного зрения, сухость кожи, поражение роговицы глаз (ксерофтальмия)
Витамин Д (кальциферол) 2,5 мкг Печень, рыба, икра, яйца. Обмен кальция и фосфора. Нарушение образования костей (рахит)
Витамин Е (токоферол) 10-20 мг Зеленые овощи, семена злаков, яйца, растительные масла. Размножение, обмен веществ. Атрофия скелетных мышц, бесплодие
Водорастворимые витамины
Витамин К (филлохинон) 0,2-0,3 мг Шпинат, салат, томаты, печень, синтезируются микрофлорой кишечника. Свертывание крови. Кровоточивость, кровоизлияния
Витамин B1 (тиамин) 1,3-2,6 мг Крупы, молочные продукты, яйца, фрукты. Обмен веществ, функции желудка, сердца. Поражение нервной системы (болезнь бери-бери)
Витамин В2 (рибофлавин) 2-3 мг Крупы, дрожжи, овощи, молоко, мясо. Обмен веществ, зрение, кроветворение. Нарушение роста, поражение кожи
Витамин В12 (цианкобаламин) 2-3 мкг Печень, почки, рыба, яйца, вырабатывается микроорганизмами. Обмен веществ, кроветворение. Малокровие (анемия)
Витамин С (аскорбиновая кислота) 60-100 мг Свежие фрукты, ягоды Обмен веществ, окислительно-восстановительные процессы. Уменьшение прочности капилляров (кровоточивость, цинга)
В3, РР (никотиновая кислота) 15-25 мг Мясо, печень, хлеб грубого помола. Обмен веществ в коже.
Многие витамины синтезируются микроорганизмами, населяющими кишечник человека, и за счет этого источника удовлетворяется часть потребности организма человека в витаминах. При лечении антибиотиками, сульфаниламидами и другими лекарствами, угнетающими кишечную флору, может возникать гиповитаминоз. Поэтому при таком лечении одновременно назначают и витамины.
К питательным веществам, обеспечивающим необходимые энергетические, пластические потребности организма и регуляторные функции, также относят: минеральные вещества и вода.