Прямая калориметрия
Прямая калориметрия основана на непосредственном учете в биокалориметрах количества тепла, выделенного организмом. Биокалориметр представляет собой герметизированную и хорошо теплоизолированную от внешней среды камеру. В камере по трубкам циркулирует вода. Гепло. выделяемое находящимся в камере человеком или животным, нагревает циркулирующую воду. По количеству протекающей воды и изменению ее температуры рассчитывают количество выделенного организмоь тепла.
В последние годы предложены камеры, позволяющие производит учет выделенного организмом тепла, а следовательно, выполнять прямук биокалориметрию, изготовленные из покрытий, имеющих градиентны слой (медная и никелевая пленки, разделенные тонким слоем из эпок сидной смолы). В этих устройствах тепловой поток измеряется на оснс вании разницы сопротивлений цепей, включенных в схему моста Уитст(на. Калориметры градиентного типа выполняются в форме костюма, of легающего тело человека и позволяющего ему свободно передвигатьс Они создаются в комплексе со скафандрами для космонавтов, подводн: ков и др.
Непрямая калориметрия
Методы прямой калориметрии очень громоздки и сложны. Учитывая, что в основе теплообразования в организме лежат окислительные процессы, при которых потребляется Ог и образуется COj, можно использовать косвенное, непрямое, определение теплообразования в организме по его газообмену — учету количества потребленного Ог и выделенного СО2 с последующим расчетом теплопродукции организма.
Для длительных исследований газообмена используют специальные респираторные камеры (закрытые способы непрямой калориметрии). Кратковременное определение газообмена в условиях лечебных учреждений и производства проводят более простыми некамерными методами (открытые способы калориметрии).
|
Наиболее распространен способ Дугласа— Холдейна, при котором в течение 10—15 мин собирают выдыхаемый воздух в мешок из воздухонепроницаемой ткани (мешок Дугласа), укрепляемый на спине обследуемого. Он дышит через загубник, взятый в рот, или резиновую маску, надетую на лицо. В загубнике и маске имеются клапаны, устроенные так, что обследуемый свободно вдыхает атмосферный воздух, а выдыхает воздух в мешок Дугласа. Когда мешок наполнен, измеряют объем выдохнутого воздуха, в котором определяют количество Ог и СО2.
Кислород, поглощаемый организмом, используется для окисления белков, жиров и углеводов. Окислительный распад 1 г каждого из этих веществ требует неодинакового количества 62 и сопровождается освобождением различного количества тепла. Как видно из табл. 9.1, при потреблении организмом 1 л О2 освобождается разное количество тепла в зависимости от того, на окисление каких веществ О2 используется.
Таблица 9.1. Потребление кислорода и высвобождение тепла при окислении различных веществ в организме
Вещество, окисляющееся в организме | Количество тепла, освобождающееся при окислении 1 г вещества, кДж (ккал) | Количество потребляемого Oj, л | Количество освобождающейся при окислении 1 л О2 энергии, кДж (ккал) |
Белки | 17,17 (4,1) | 0,966 | 19,26 (4,60) |
Жиры | 38,94 (9,3) | 2,019 | 19,64 (4,69) |
Углеводы | 17,17 (4,1) | 0,830 | 21,14 (5,05) |
Количество тепла, освобождающегося после потребления организмом 1 л О2, носит название калорического эквивалента кислорода. Зная общее количество О2, использованное организмом, можно вычислить энергетические затраты только в том случае, если известно, какие вещества — белки, жиры или углеводы, окислились. Показателем этого может служить дыхательный коэффициент.
|
Дыхательным коэффициентом (ДК) называется отношение объема выделенного СО2 к объему поглощенного Ог. ДК различен при окислении белков, жиров и углеводов. Для примера рассмотрим, каков будет ДК при использовании организмом глюкозы. Общий итог окисления молекулы глюкозы можно выразить формулой:
С6Н|2О6 + 6 02 = 6 СО2 + 6 Н2О.
При окислении глюкозы число молекул образовавшегося COj равно числу молекул затраченного (поглощенного) Oj. Равное количество молекул газа при одной и той же температуре и одном и том же давлении занимает один и тот же объем (закон Авогадро—Жерара). Следовательно, ДК (отношение СО2/О2) при окислении глюкозы и других углеводов равен единице.
При окислении жиров и белков ДК будет ниже единицы. При окислении жиров ДК равен 0,7 Проиллюстрируем это на примере окисления трипальмитина:
2 С3Н5 (С15Н31СОО)3 + 145 О2 = 102 СО2 + 98 Н2О.
Отношение между объемами СО2 и О2 составляет в данном случае:
![]() |
Аналогичный расчет можно сделать и для белка; при его окислении в организме ДК равен 0,8. При смешанной пище у человека ДК обычно равен 0,85—0,89. Определенному ДК соответствует определенный калорический эквивалент кислорода, что видно из табл. 9.2.
Таблица 9.2. Соотношение дыхательного коэффициента и калорического эквивалента кислорода
|
Калорический эквивалент кислорода | Дыхательный коэффициент | ||||||
0,70 | 0,75 | 0,80 | 0,85 | 0,90 | 0,95 | 1,0 | |
КДж | 19,619 | 19,481 | 20,101 | 20,356 | 20,616 | 20,871 | 21,173 |
Ккал | 4,686 | 4,739 | 4,801 | 4,862 | 4,924 | 4,985 | 5,057 |
Определение энергетического обмена у человека в покое методом закрытой системы с неполным газовым анализом. Относительное постоянство ДК (0,85—0,90) у людей при обычном питании в условиях покоя позволяет производить достаточно точное определение энергетического обмена у человека в покое, вычисляя только количество потребленного О2 и беря его калорический эквивалент при усредненном дыхательном коэффициенте.
Количество потребленного организмом О2 определяют при помощи различных спирографов.
Определив количество поглощенного О2 и приняв усредненный ДК равным 0,85, можно рассчитать энергообразование в организме; калорический эквивалент 1 л кислорода при данном ДК равен 20,356 кДж, т.е. 4,862 ккал. Способ неполного газового анализа благодаря своей простоте получил широкое распространение.
Дыхательный коэффициент во время работы. Во время интенсивной мышечной работы ДК повышается и в большинстве случаев приближается к единице. Это объясняется тем, что главным источником энергии во время напряженной мышечной деятельности является окисление углеводов. По-
1,05
0 60"^---------------------------------------------------------------------------------------------------------------
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Минуты от начала работы
Рис. 9.1. Кривые четырех наблюдений (1—4) изменения дыхательного коэффициента во время и после двухчасовой интенсивной работы.
еле завершения работы ДК в течение первых нескольких минут так называемого периода восстановления резко снижается до величин меньших, чем исходные, и только спустя 30—50 мин после напряженной работы обычно нормализуется. Эти изменения дыхательного коэффициента показаны на рис. 9.1.
Изменения ДК после окончания работы не отражают истинного отношения между используемым в данный момент Оз и выделенной СОз. ДК в начале восстановительного периода повышается по следующей причине: в мышцах во время работы накапливается молочная кислота, на окисление которой во время работы не хватало Оз (это так называемый кислородный долг). Молочная кислота поступает в кровь и вытесняет COj из гидрокарбонатов, присоединяя основания. Благодаря этому количество выделенного COj больше количества СОз, образовавшегося в данный момент в тканях. Обратная картина наблюдается в дальнейшем, когда молочная кислота постепенно исчезает из крови. Одна часть ее окисляется, другая ре- синтезируется в гликоген, а третья выделяется с мочой и потом. По мере уменьшения количества молочной кислоты освобождаются основания, которые до того были отняты у гидрокарбонатов. Эти основания вновь связывают СОз и образуют гидрокарбонаты, поэтому через некоторое время после работы ДК резко падает вследствие задержки в крови СОз, поступающей из тканей.
Исследование валового обмена
Длительное (на протяжении суток) определение газообмена дает возможность не только рассчитать теплопродукцию организма, но решить вопрос о том, за счет окисления каких питательных веществ шло теплообразование. Рассмотрим это на примере.
Допустим, что обследуемый человек за сутки использовал 654,141 л О2 и выделил 574,180 л СО2 За это же время с мочой выделилось 16,8 г азота и 9,019 г углерода.
Количество белка, распавшегося в организме, определяем по азоту мочи. Так как 1 г азота содержится в 6,25 г белка, то, следовательно, в организме распалось 16,8-6,25 = 105 г белка. Находим количество углерода белкового происхождения. Для этого определяем количество углерода в распавшемся белке. Так как в белках содержится около 53 % углерода, то, следовательно, в распавшемся белке его было:
![]() |
На образование СО2 затрачено количество углерода, равное разности между количеством углерода в распавшемся белке и количеством углерода, выделившегося с мочой: 55,65 л — 9,0191 л = 46,63 л СО2. Определяем объемное количество СО2 белкового происхождения, выделенного через легкие, исходя из того, что из 1 грамм-молекулы углерода (12 г) образуется 22,4 л СО2:
46,65 22,4 С7П/17 —2—— = 87,043 л СО2.
Далее исходя из ДК, равного для белков 0,8, находим количество О2, затраченного на окисление белков:
87,043...
0,8 ~|08’8л-
По разности между количеством всего поглощенного О2 и количеством О2, затраченного на окисление белков, находим количество О2, затраченное на окисление углеводов и жиров: 654,141 л — 108,8 л = 545,341 л О2. По разности между количеством всего выделившегося СО2 и количеством СО2 белкового происхождения, выделившегося легкими, находим количество СО2, образовавшегося при окислении углеводов и жиров: 574,18 л — 87,043 л = 487,137 л СО2. Определяем количество углеводов и жиров, окислившихся в организме обследуемого за сутки. На основании того, что при окислении 1 г жира потребляется 2,019 л О2 и образуется 1,431 л СО2, а при окислении 1 г углеводов потребляется 0,829 л О2 и столько же (0,829 г) образуется СО2 (ДК для углеводов равен 1), составляем уравнение, приняв за х количество жира, а за у — количество углеводов, окисленных в организме, Решив систему уравнений с двумя неизвестными, получим:
2,019х + 0,829у = 545,341
1,431х + 0,829у = 487,137
0,588х = 58,204
х = 99 г жира.
Находим количество углеводов, окисленных в организме, подставляя значение х в любое из уравнений:
2,01 999 + 0,829у = 545,341.
у = 417 г углеводов.
Итак, освобождение энергии в организме протекало за счет окисления 105 г белков, 99 г жиров и 417 г углеводов. Зная количество тепла, образуемого при окислении 1 г каждого из веществ (см. табл. 9.2), нетрудно рассчитать общую теплопродукцию организма за сутки:
105 4,1 + 99 9,3 + 417 4,1 = 3061 ккал (12,81 кДж).
9.2.3. Основной обмен
Интенсивность окислительных процессов и превращение энергии зависят от индивидуальных особенностей организма (пол, возраст, масса тела и рост, условия и характер питания, мышечная работа, состояние эндокринных желез, нервной системы и внутренних органов — печени, почек, пищеварительного тракта и др.), а также от условий внешней среды (температура, барометрическое давление, влажность воздуха и его состав, воздействие лучистой энергии и др.).
Для определения присущего данному организму уровня окислительных процессов и энергетических затрат проводят исследование в определенных стандартных условиях. При этом стремятся исключить влияние факторов, которые существенно сказываются на интенсивности энергетических затрат, а именно мышечную-работу, прием пищи, влияние температуры окружающей среды.'Энерготраты организма в^аких стандартных условиях получили название основного обмена.
Энерготраты в условиях основного обмена связаны с поддержанием минимального необходимого для жизни клеток уровня окислительных процессов и с деятельностью постоянно работающих органов и систем — дыхательных мышц, сердца, почек, печени. Некоторая часть энерготрат в условиях основного обмена связана с поддержанием мышечного тонуса. Освобождение в ходе всех этих процессов тепловой энергии обеспечивает ту теплопродукцию, которая необходима для поддержания температуры тела на постоянном уровне, как правило, превышающем температуру внешней среды.
Для определения основного обмена обследуемый должен находиться: 1) в состоянии мышечного покоя (положение лежа с расслабленной мускулатурой), не подвергаясь раздражениям, вызывающим эмоциональное напряжение; 2) натощак, т.е. через 12—16 ч после приема пищи; 3) при внешней температуре «комфорта» (18—20 °C), не вызывающей ощущения холода или жары.
Основной обмен определяют в состоянии бодрствования. Во время сна уровень окислительных процессов и, следовательно, энергетических затрат организма на 8—10 % ниже, чем в состоянии покоя при бодрствовании.
Нормальные величины основного обмена человека. Величину основного обмена обычно выражают количеством тепла в килоджоулях (килокалориях) на 1 кг массы тела или на 1 м2 поверхности тела за 1 ч или за 1 сут.
Для мужчины среднего возраста (примерно 35 лет), среднего роста (примерно 165 см) и со средней массой тела (примерно 70 кг) основной обмен равен 4,19 кДж (1 ккал) на 1 кг массы тела в час, или 7117 кДж (1700 ккал) в сутки. У женщин той же массы он примерно на 10 % ниже.
Интенсивность основного обмена, пересчитанная на I кг массы тела, у детей значительно выше, чем у взрослых. Величина основного обмена человека в возрасте 20—40 лет сохраняется на довольно постоянном уровне. В пожилом возрасте основной обмен снижается.
Согласно формуле Дрейера, суточная величина основного обмена в килокалориях (Н) составляет:
н = ^,
К А
где W — масса тела, г; А — возраст человека; К — константа, равная для мужчины 0,1015, а для женщины — 0,1129.
Формулы и таблицы основного обмена представляют средние данные, выведенные из большого числа исследований здоровых людей разного пола, возраста, массы тела и роста.
Определение основного обмена, согласно этим таблицам, у здоровых людей нормального телосложения дают приблизительно верные (ошибка 5—8 %) величины затраты энергии. Несоразмерно высокие данные для определенной массы тела, роста, возраста и поверхности тела величины основного обмена наблюдаются при избыточной функции щитовидной железы. Понижение основного обмена встречается при недостаточности щитовидной железы (микседема), гипофиза, половых желез.
9.2.4. Правило поверхности
Если пересчитать интенсивность основного обмена на 1 кг массы тела, то окажется, что у теплокровных животных разных видов (табл. 9.3.) и у людей с разной массой тела и ростом она весьма различна. Если же произвести перерасчет интенсивности основного обмена на 1 м2 поверхности тела, полученные у разных животных и людей величины различаются не столь резко.
Таблица 9.3. Величина теплопродукции человека и других организмов
Объект | Масса тела, кг | Теплопродукция за 24 ч, кДж (ккал) | |
исследования | на 1 кг массы тела | на 1 м2 поверхности тела | |
Человек | 64,3 | 134 (32,1) | 4363 (1042) |
Мышь | 0,018 | 2738 (654,0) | 4974 (1188) |
Курица | 2,0 | 297 (71,0) | 3965 (947) ______ |
Гусь | 3,5 | 279 (66,7) | 4049 (967) |
Собака | 15,2 | 216 (51,5) | 4350 (1039) |
Свинья | 128,0 | 80 (19,1) | 4513 (1078) |
Бык | | 391,0 | 80(19,1) | 6561 (1567) |
Согласно правилу поверхности тела, затраты энергии теплокровными животными пропорциональны величине поверхности тела.
Ежедневная продукция тепла на 1 м2 поверхности тела у человека равна 3559—5234 кДж (850—1250 ккал), средняя цифра для мужчин — 3969 кДж (948 ккал).
Для определения поверхности тела R применяется формула:
R = К % массы тела.
Эта формула выведена на основании анализа результатов прямых измерений поверхности тела. Константа К у человека равна 12,3.
Более точная формула предложена Дюбуа:
R = W0.«5 Н0-725 71,84,
где W — масса тела в килограммах, Н — рост в сантиметрах.
Результат вычисления выражен в квадратных сантиметрах. Правило поверхности верно не абсолютно. Как показано выше (см. табл. 9.4), оно представляет собой лишь правило, имеющее известное практическое значение для ориентировочных расчетов освобождения энергии в организме.
Об относительности правила поверхности свидетельствует тот факт, что у двух индивидуумов с одинаковой поверхностью тела интенсивность обмена веществ может значительно различаться. Уровень окислительных процессов определяется не столько теплоотдачей с поверхности тела, сколько теплопродукцией, зависящей от биологических особенностей вида животных и состояния организма, которое обусловлено деятельностью нервной, эндокринной и других систем.
9.2.5. Обмен энергии при физическом труде
Мышечная работа значительно увеличивает расход энергии, поэтому суточный расход энергии у здорового человека, проводящего часть суток в движении и физической работе, значительно превышает величину основного обмена. Это увеличение энерготрат составляет рабочую прибавку, которая тем больше, чем интенсивнее мышечная работа.
При мышечной работе освобождается тепловая и механическая энергия. Отношение механической энергии ко всей энергии, затраченной на работу, выраженное в процентах, называется коэффициентом полезного действия. При физическом труде человека коэффициент полезного действия колеблется от 16 до 25 % и составляет в среднем 20 %, но в отдельных случаях может быть и выше.
Коэффициент полезного действия изменяется в зависимости от ряда условий. Так, у нетренированных людей он ниже, чем у тренированных, и увеличивается по мере тренировки.
Затраты энергии тем больше, чем интенсивнее совершаемая организмом мышечная работа. Степень энергетических затрат при различной физической активности определяется коэффициентом физической активности (КФА), который представляет собой отношение общих энерготрат на все виды деятельности за сутки к величине основного обмена. По этому принципу все население разделено на 5 групп (табл. 9.4).
Таблица 9.4. Величина энергозатрат в зависимости от особенностей профессии
Группа | Особенности профессии | Коэффициент физической активности | Общий расход энергии, кДж (ккал) |
Первая | Работники, занятые преимущественно умственным трудом | 1,4 | 9799-10 265 (2100-2450) |
Вторая | Работники, занятые легким физическим трудом | 1,6 | 10 475-11 732 (2500-2800) |
Группа | Особенности профессии | Коэффициент физической активности | Общий расход энергии, кДж (ккал) |
Третья | Работники, занятые трудом средней тяжести | 1,9 | 12 360-13 827 (2950-3300) |
Четвертая | Работники, занятые тяжелым физическим трудом | 2,2 | 14 246-16 131 (3400-3850) |
Пятая1 | Работники, занятые особо тяжелым физическим трудом | 2,5 | 16 131-17 598 (3850-4200) |
1 Только для мужчин.
Значительные различия энергетической потребности в группах зависят от пола (у мужчин больше), возраста (снижаются после 40 лет), степени активности отдыха и уровня коммунального обслуживания.
Суточный расход энергии детей и подростков зависит от возраста (табл. 9.5).
В старости энерготраты снижаются и к 80 годам составляют 8373— 9211 кДж (2000—2200 ккал).
Таблица 9.5. Суточный расход энергии у детей и подростков в зависимости от возраста
Возраст | Суточный расход энергии, кДж (ккал) | Возраст | Суточный расход энергии, кДж (ккал) |
6 мес—1 год 1 — 1,5 года 1,5—2 3-4 5—6 лет | 3349 (800) 5443 (1300) 6280 (1500) 7536 (1800) 8374 (2000) | 7—10 лет 11-14 » Юноши 14—17 Девушки 13—17 » | 10 048 (2400) 1 1 932 (2850) 13 188 (3150) 11 514 (2750) |
9.2.6. Обмен энергии при умственном труде
При умственном труде энерготраты значительно ниже, чем при физическом.
Трудные математические вычисления, работа с книгой и другие формы умственного труда, если они не сопровождаются движением, вызывают ничтожное (2—3 %) повышение затрат энергии по сравнению с полным покоем. Однако в большинстве случаев различные виды умственного труда сопровождаются мышечной деятельностью, в особенности при эмоциональном возбуждении работающего (лектор, артист, писатель, оратор и др.), поэтому и энерготраты могут быть относительно большими. Пережитое эмоциональное возбуждение может вызвать в течение нескольких последующих дней повышение обмена на 11 — 19 %.
9.2.7. Специфическое динамическое действие пищи
После приема пищи интенсивность обмена веществ и энергетические затраты организма увеличиваются по сравнению с их уровнем в условиях основного обмена. Увеличение обмена веществ и энергии начинается через 1 ч, достигает максимума через 3 ч после приема пищи и сохраняется в течение нескольких часов. Влияние приема пищи, усиливающее обмен веществ и энергетические затраты, получило название специфического динамического действия пищи.
При белковой пище оно наиболее велико: обмен увеличивается в среднем на 30 %. При питании жирами и углеводами обмен увеличивается у человека на 14—15 %.
9.2.8. Рефляция обмена энергии
Уровень энергетического обмена находится в тесной зависимости от физической активности, эмоционального напряжения, характера питания, степени напряженности терморегуляции и ряда других факторов.
Получены многочисленные данные, свидетельствующие об условно- рефлекторном изменении потребления О2 и энергообмена. Любой ранее индифферентный раздражитель, связанный по времени с мышечной деятельностью, может служить сигналом к увеличению обмена веществ и энергии.
У спортсмена в предстартовом состоянии резко увеличивается потребление О2, а следовательно, и энергообмен. То же происходит во время прихода на работу и при действии факторов рабочей обстановки у рабочих, деятельность которых связана с мышечными усилиями. Если испытуемому под гипнозом внушить, что он выполняет тяжелую мышечную работу, то обмен у него может значительно повыситься, хотя в действительности испытуемый не производит никакой работы. Все это свидетельствует о том, что уровень энергетического обмена в организме может изменяться под влиянием коры большого мозга.
Особую роль в регуляции обмена энергии играет гипоталамическая область мозга. Здесь формируются регуляторные влияния, которые реализуются вегетативными нервами или гуморальным звеном за счет увеличения секреции ряда эндокринных желез.
Особенно выраженно усиливают обмен энергии гормоны щитовидной железы — тироксин и трийодтиронин, и гормон мозгового вещества надпочечника — адреналин.
9.3. ПИТАНИЕ
Питание — процесс поступления, переваривания, всасывания и усвоения в организме пищевых веществ (нутриенты), необходимых для покрытия пластических и энергетических нужд организма, образования физиологически активных веществ. Питание является предметом специальной науки — нутрициологии.
Пищевые вещества, или нутриенты, содержатся в пищевых продуктах, имеющих животное и растительное происхождение, и используются человеком для питания в натуральном и переработанном виде. Пищевая, био- 470
логическая и энергетическая ценность пищевых продуктов определяется содержанием в них пищевых, или питательных, веществ: белков, витаминов, минеральных солей, воды, органических кислот, вкусовых, ароматических и ряда других веществ. Важное значение имеют свойства перевариваемости и усвояемости питательных веществ.
Различают питание естественное и искусственное (клиническое парентеральное и зондовое энтеральное). Выделяют также лечебное и лечебно-профилактическое питание.
Естественное питание имеет многие национальные, ритуальные особенности, привычки, моду.
9.3.1. Пищевые вещества
В нутрициологии принято выделять пищевые вещества — нутриенты и непищевые вещества. Нутриенты в свою очередь делятся на макронутриенты (белки, углеводы и липиды), при окислении которых высвобождается определенное количество тепла (в среднем для жиров — 9,3 ккал/г, или 37 кДж/г, белков и углеводов по 4,1 ккал/г, или 17 кДж/г) и микронутриенты (витамины, минеральные соли, микроэлементы). К непищевым веществам, принимаемым в составе пищи, относят балластные вещества (целлюлоза, гемицеллюлоза, пектин), вкусовые и ароматические вещества и некоторые другие вещества.
Согласно правилу изодинамии, нутриенты могут взаимно заменяться в удовлетворении энергетических потребностей организма, однако каждое из пищевых веществ и их фрагментов имеет специфические пластические свойства и свойства биологически активных веществ. Замена в пищевом рационе одних веществ другими ведет к нарушению функций организма, а при длительном, например, безбелковом питании наступает смерть от белкового голодания. Существенное значение в питании имеет вид каждого из пищевых веществ, содержащих незаменимые компоненты, что определяет их биологическую ценность.
Биологическая ценность животных белков выше, чем растительных (например, у белков пшеницы 52—65 %). Усвояемость белков животного происхождения составляет в среднем 97 %, а растительных 83—85 %, что зависит также и от кулинарной обработки пищи.
Считают, что при биологической ценности белков смешанной пищи не менее 70 % людей имеют белковый минимум в сутки 55—60 г. Для надежд ной стабильности азотистого баланса рекомендуется принимать с пищей 85—90 г белка в сутки (не менее 1 г белка на 1 кг массы тела). У детей, беременных и кормящих грудью женщин эти нормы выше.
Липиды поступают в организм человека в составе всех видов животной, а также растительной пищи, особенно ряда семян, из которых для пищевых целей получают многие виды растительных жиров.
Биологическая ценность пищевых липидов определяется наличием в них незаменимых жирных кислот, способностью переваривания и всасывания в пищеварительном тракте (усвоение). Сливочное масло и свиной жир усваиваются на 93—98 %, говяжий — на 80—94 %, подсолнечное масло — на 86—90 %, маргарин — на 94—98 %.
Основное количество углеводов поступает в организм в виде полисахаридов растительной пищи. После гидролиза и всасывания углеводы используются для удовлетворения энергетических потребностей. В среднем за сутки человек принимает 400—500 г углеводов, из которых 350—400 г составляет крахмал, 50—100 г — моно- и дисахариды. Избыток углеводов депонируется в виде жира.
Витамины не имеют существенного пластического и энергетического значения. Они находятся в пищевых продуктах в незначительном количестве, но оказывают выраженное влияние на физиологическое состояние организма. Источниками витаминов для человека являются пищевые продукты растительного и животного происхождения — в них они находятся или в готовом виде, или в форме провитаминов, из которых в организме образуются активные формы витаминов. Некоторые витамины синтезируются микрофлорой кишечника. При отсутствии какого-либо витамина или его предшественника возникает патологическое состояние, получившее название авитаминоз, в менее выраженной форме оно наблюдается при недостатке витамина — гиповитаминозе, которое встречается часто. Отсутствие или недостаток определенного витамина вызывает свойственное лишь отсутствию данного витамина заболевание. Авитаминозы и гиповитаминозы могут возникать не только в случае отсутствия витаминов в пище, но и при нарушении их всасывания при заболеваниях желудочно-кишечного тракта. Состояние гиповитаминоза может возникнуть и при обычном поступлении витаминов с пищей, но возросшем их потреблении (во время беременности, интенсивного роста), а также в случае подавления антибиотиками микрофлоры кишечника.
По растворимости все витамины делят на две группы: водорастворимые (группа В, С и Р) и жирорастворимые (A, D, Е и К).
В табл. 9.6 приведены данные о суточной потребности в витаминах, их основных источниках, некоторые сведения о влиянии витаминов на организм и о возникающих при их недостатке расстройствах. Структура и механизмы действия витаминов детально излагаются в курсе биохимии.
Витамины должны быть непременным компонентом пищи. Нормы их потребности зависят от возраста, пола, вида трудовой деятельности, ряда других факторов.
Витаминоподобными веществами названы биофлавоноиды (Р), пангамо- вая кислота (В^), парааминобензойная кислота (Н]), оротовая кислота (В13), холин (Вд), инозит (Bg), метилметионин-сульфоний (и), корнитин (Вт) и др.
Таблица 9.6. Краткие сведения о витаминах
Витамин и рекомендуемые суточные нормы потребления для взрослого человека | Основные пишевые источники | Физиологическая роль | Последствия недостаточного потребления |
Водорастворимые витамины | |||
С,аскорбиновая кислота, 70—100 мг | Капуста, цитрусовые, томаты, картофель, земляника, черная смородина, шиповник, печень, сладкий перец, укроп, зеленый лук | Участие в окислительно-восстановительных процессах, в трофике сосудов, кожи и костной ткани, формировании антитоксической функции печени; укрепляет иммунную систему, способствует усвоению железа, белка | Повышенная утомляемость, снижение иммунитета, кровоточивость десен, хрупкость кровеносных сосудов |
Витамин и рекомендуемые суточные нормы потребления для взрослого человека | Основные пищевые источники | Физиологическая роль | Последствия недостаточного потребления |
Вь тиамин, 1,4—2,4 мг | Мясо (свинина), печень, почки, хлеб грубого помола, крупы, зеленый горошек | Участие в обмене углеводов, белков и жиров, влияет на рост, оптимизирует работу сердца, желудочно-кишечного тракта, ЦНС | Бери-бери, для которой характерны полиневрит, нарушения деятельности сердца, желудочно-кишечного тракта |
В2, рибофлавин, 2—3 мг | Печень, почки, яйца, молочные продукты, шиповник, зеленый горошек | Кофермент в окислительно-восстановительных реакциях, участвует в кроветворении, важен в цветовом зрении | Поражения глаз (катаракта), слизистых оболочек рта. Задерживается рост плода и ребенка. Анемия, дерматиты, нарушения цветового зрения |
РР, ниацин (никотиновая кислота), 14—28 мг | Печень, почки, птица, сыр, рыба, творог, хлеб крупного помола, крупы, морковь, картофель | Кофермент клеточного дыхания, оптимизирует функции печени, желудочно-кишечного тракта, кожи, обмен холестерина; участвует в эритропоэзе | Пеллагра-дерматит, понос, поражение слизистых оболочек рта, языка. Вялость, апатия, расстройства сна, аппетита, утомляемость. Раздражитель ность, потеря массы тела, психические расстройства |
В6ч пиридоксин, 2,0—3,0 мг | Мясо, печень, рыба, сыр, зерновые и бобовые продукты. Синтезируется микрофлорой кишечника | Участие в обмене аминокислот, липидов, в процессе кроветворения; необходим для функций ЦНС, печени, кожи, волос, ногтей, костей | Анемия, потеря аппетита, раздражительность, эпилептиформные припадки, дерматиты, склероз сосудов, склонность к кариесу |
Фолиевая кислота, фолацин или Вс, 200 мг | Печень, хлеб грубого помола, крупы, творог, сыр, петрушка, салат, капуста | Участие в кроветворении, синтезе нуклеиновых кислот, делении клеток, функциях печени | Анемия, спру, нарушения функций печени и желудочно-кишечного тракта, понос, патология беременности |
BJ2, кобаламин, цианокобаламин, 3 мкг | Печень скота и рыбы, почки, синтезируется микрофлорой кишечника | Необходим для эритропоэза, синтеза нуклеиновых кислот, оптимизации функций нервной системы, липотропный фактор | Злокачественная анемия, быстрая утомляемость, дегенеративные изменения нервной системы |
Пантотеновая кислота, В3, 4—7 мг | Печень, рыба, яйца, бобовые и зерновые продукты | Участие в обмене углеводов и липидов | Слабость, быстрая утомляемость, дерматиты, поседение и облысение, поражение слизистых оболочек, невриты, расстройства желудочно-кишечного тракта |
Биотин, Н, 100—150 мкг | Печень, почки, сердце, яйца (желток), горох, соя, цветная капуста, грибы | Участие в обмене углеводов и липидов, оптимизирует функции нервной системы, кожи | Злокачественная анемия, дерматиты, облысение, потеря аппетита, апатия, сонливость, тошнота, мышечные боли |
Витамин и рекомендуемые суточные нормы потребления для взрослого человека | Основные пищевые источники | Физиологическая роль | Последствия недостаточного потребления |
Жирорастворимые витамины | |||
А, ретинол, 1,5 мг | Животные жиры, мясо, рыба, яйца, молоко | Участие в образовании зрительных пигментов, адаптация глаз к свету, обеспечение размножения, роста и развития, активация иммунной системы, участие в с и нтезе гл и коп роте и - нов в слизистых оболочках | Нарушение сумеречного зрения, пролиферация и ороговение эпителия, повреждение роговицы глаз (ксерофтальмия, кератомаляция), угревая сыпь, нарушение роста волос, снижение иммунитета, репродуктивной функции яичников |
D, кальциферолы, 2,5 мкг | Печень рыб, скота, птицы, яйца | Необходим для усвоения кальция, фосфора, транспорта их в кости, развития костной ткани | В детском возрасте — рахит (нарушение остеосинтеза). У взрослых — склонность к переломам, особенно в пожилом и старческом возрасте, медленное срастание переломов. Мышечные судороги. Раздражительность |
Е, токоферолы, 10-15 мг | Растительные масла, яйца, овощи | Участие в тканевом дыхании, синтезе половых гормонов, метаболизме скелетных мышц, сердца, печени, нервной системы, повышает резистентность эритроцитов | Дистрофия скелетных мышц, ослабление половых функций, гемолиз, анемия |
К, филлохино* ны, 60—80 мкг | Печень, шпинат, томаты, капуста. Синтезируется микрофлорой кишечника | Участие в синтезе протромбина и других прокоагулянтов | Нарушение свертывания крови, склонность к кровотечениям и кровотечения в желудочно-кишечном тракте, подкожные кровоизлияния |
9.3.2. Теоретические основы питания