Учебник_физиология_питания

71

раторном исследовании определяют химический состав рациона (белки, жиры и углеводы) с последующим подсчетом общей калорийности

В основе расчетного метода лежит использование таблиц калорийности пищевых продуктов, по которым вычисляют энергосодержание каждого продукта, входящего в рацион, а затем общую калорийность последнего.

При использовании обоих методов необходимо иметь данные об энергетической ценности основных питательных веществ (белков, жиров и углеводов).

Если калорийность суточного рациона не покрывает энерготраты организма за сутки, возникает энергетический дефицит. Такое состояние характеризуется мобилизацией всех энергетических ресурсов на ликвидацию образовавшегося дефицита. При этом все питательные вещества, в том числе и белки, используются главным образом как источники энергии. Преимущественное расходование белка на энергетические цели, в ущерб прямому его пластическому предназначению, является ведущим патогенетическим механизмом клинических проявлений энергетического дефицита. В случае длительного пребывания организма в таком состоянии на обеспечение энергетических нужд начинают расходоваться не только белки пищи, но и белки тканей, что в конечном счете приводит к тяжелым патологическим состояниям белково-энергетической недостаточности (БЭН) - алиментарной дистрофии у взрослых и квашиоркору у детей.

Эксперты ВОЗ считают, что систематически потребляемый рацион, содержащий менее 2400 ккал (10 МДж) в сутки, не может обеспечить нормальную жизнедеятельность человека.

Не менее серьезными неблагоприятными последствиями характеризуется и избыточное поступление энергии с пищей.

Несмотря на то, что сотни миллионов людей нашей планеты живут в нищете и голодают, а более 800 миллионов

72

людей в мире стали инвалидами из-за голода, каждый 20-й житель планеты страдает ожирением и потенциально рискует приобрести ряд хронических болезней из-за неправильного питания. Упрямая статистика отмечает, что в мировом масштабе население год от года катастрофически толстеет. По количеству людей, с избыточной массой тела лидерство устойчиво удерживает Западное Самоа. В США избыточным весом страдает более трети взрослого населения, причем число их неуклонно растет. В Европе подобная проблема хоть и чуть менее злободневна, но там миллионы людей ежедневно поглощают такое количество калорий, которые невозможно потратить с пользой для дела, особенно ведя сидячий образ жизни.

Контрольные вопросы

1.Что подразумевается под обменом веществ и энергии в живых организмах?

2.Как определяется баланс энергии в организме человека?

3.От каких факторов зависит интенсивность обмена веществ человека?

4.Опишите влияние на интенсивность обмена веществ человека избытка или недостатка поступления энергии с пищевыми продуктами?

73

5. Физиологическая роль жиров, белков, углеводов, минеральных веществ и витаминов

Обязательным условием поддержания жизненной деятельности организма является баланс основных пищевых веществ (белки, жиры, углеводы). Он обеспечивается в результате высвобождения нутриентов из пищи при ферментативном расщеплении ее молекул за счет полостного мембранного, а в ряде случаев и внутриклеточного пищеварения, а также синтеза бактериальной микрофлорой кишечника новых, в том числе незаменимых, пищевых веществ.

Пищевая ценность пищевого продукта – это совокупность свойств пищевого продукта, при наличии которых удовлетворяются физиологические потребности человека в необходимых веществах и энергии.

Белки - высокомолекулярные азотсодержащие биополимеры, состоящие из L- аминокислот. Выполняют пластическую, энергетическую, гормональную, регуляторную, защитную, транспортную, энергетическую и другие функции. Поэтому регулярное поступление в организм белков, способных непрерывно и в достаточной мере восполнять происходящие в нем белковые потери, является необходимым и решающим фактором обеспечения нормальной жизнедеятельности организма. Так как организм человека синтезирует свои, присущие только ему специфические белки, поэтому вводимый с пищей чужеродный белок, обязательно подвергается в процессе пищеварения ферментативному гидролизу до простых структурных мономеров — аминокислот, т.е. обезличивается.

Поэтому качество потребляемого с пищей белка, как растительного так и животного происхождения, определяется наличием в нем полного набора незаменимых аминокислот в определенном соотношении между собой, так и с заменимыми аминокислотами.

Абсолютно незаменимых аминокислот восемь: валин,

74

лейцин, изолейцин, треонин, метионин, лизин, фенилаланин и триптофан. Организм человека не располагает ферментными системами, способными осуществлять синтез этих аминокислот.

Теоретически идеальным является следующее соотношение - триптофана, метионина и лизина - 1,0:3,5:5,5.

Практически это соотношение составляет в белке:

куриного яйца – 1,6 : 3,3 : 6,9;

молока — 1,5 : 2,1 : 7,4;

мяса — 1,0 : 2,5 : 8,5;

пресноводная рыба — 0,9 : 2,8 : 10,1;

соя — 1,0 : 1,6 : 6,3.

Но чрезмерное потребление лизина препятствует метаболизму пищевого белка и транспортировке аргинина.

Недостаток в диете хотя бы одной незаменимой аминокислоты вызывает слабоумие.

Полузаменимые аминокислоты синтезируются в организме, но не в достаточном количестве, поэтому они должны частично поступать с пищей. К таким аминокислотам относятся аргинин, тирозин, гистидин. К тому же в организме детей гистидин вообще не синтезируется. Тирозин образуется в организме только из фенилаланина и при поступлении последнего в недостаточном количестве может оказаться незаменимым.

Эксперты ФАО/ВОЗ считают, что в 1 г пищевого белка (в идеальном варианте) должно содержаться, в мг: изолейцина – 40, лейцина – 70, лизина – 55, метионина и цистеина – 35, фенилаланина и тирозина – 60, триптофана – 10, треонина – 40, валина – 50.

К заменимым аминокислотам относятся девять остальных аминокислот: аланин, аспарагиновая и глутаминовая кислоты, глицин, серин, цистин, цистеин, пролин и тирозин. Заменимые аминокислоты синтезируются в организме в достаточном количестве из незаменимых аминокислот или других соединений. Организм может обходиться без них долгое

75

время, если, конечно, с пищевыми продуктами поступают вещества, из которых эти аминокислоты могут быть синтезированы. Заменимые аминокислоты выполняют в организме разнообразные функции, например глутаминовая кислота является единственной кислотой поддерживающей дыхание клеток мозга. Цистеин и цистин могут образовываться из метионина.

С научной точки зрения химическую оценку белков производят по показателю аминокислотного скора, т. е. по отношению каждой из незаменимых аминокислот исследуемого белка к такой же аминокислоте в идеальном белке, выраженному в процентах. Белки, содержащие все незаменимые аминокислоты, называют полноценными, но если в белке нет хотя бы одной аминокислоты, то такие белки называют неполноценными.

Аминокислотный скор = (мг АК в 1 г исследуемого белка)/(мг АК в 1 г идеального белка) х 100%,

где АКлюбая незаменимая аминокислота.

Аминокислотный скор показывает предел использования азота данного вида белка для пластических целей. Избыток других содержащихся в белке аминокислот может употребляться в качестве источника неспецифического азота или на энергетические нужды организма. Для образования в организме человека необходимых белковых элементов потребляемые белки должны состоять из взаимосбалансированных количеств незаменимых аминокислот.

Однако, аминокислотный скор, отражает лишь потенциальную возможность белка в удовлетворении потребностей человека. Конечный результат зависит от особенностей структуры белка и атакуемости его со стороны пищеварительный протеиназ (пепсин, трипсин и т.д.). Различия в усвояемости могут быть обусловлены характерными особенно-

76

стями, присущими пищевому белку (природа клеточной стенки), наличием других пищевых факторов, которые изменяют усвояемость (клетчата пищи, полифенолы), и химическими реакциями, изменяющими выделение аминокислот из белков в ходе ферментативных процессов. Так белок из продуктов растительного происхождения усваивается организмом на 62-80%. Белок из высших грибов на уровне 20-40%.

Белки животного происхождения усваиваются организмом на 93-96%. Поэтому для взрослых рекомендуемая в суточном рационе доля белков животного происхождения от общего количества белков - 50%.

Чем ближе потребляемый белок по аминокислотному составу подходит к составу белков данного организма, тем выше его биологическая ценность. В настоящее время наиболее дефицитными считают три аминокислоты: триптофан, лизин и метионин, поэтому особенно важно обеспечить их поступление в организм.

Снятие дефицита этих аминокислот возможно лишь при рациональном сочетании продуктов питания растительного и животного происхождения, взаимно дополняющих друг друга.

Употребление же изолированных аминокислот в пищу требует особого внимания. Лимитирующие аминокислоты, находящиеся в составе пищи и не участвующие в полостном пищеварении, либо быстро поступят в кровеносную систему, либо останутся в кишечнике, где под влиянием микрофлоры станут объектом образования токсичных веществ. Разница во времени поступления в кровь свободных аминокислот и аминокислот, образовавшихся при переваривании белков пищи, будет способствовать протеканию негативных ферментативных превращений дезаминирования, декарбоксилирования и т.д. Свободные аминокислоты, не принимая участия в синтезе белков тела, могут стать источником токсичных биогенных аминов и аммонийных солей. Наиболее высокой токсичностью обладают продукты дезаминирования

77

триптофана, тирозина, гистидина. Так гистамин и серотонин, образующийся при декарбоксилировании гистидина и триптофана, соответственно, относятся к веществам, вызывающим аллергию

Одним из методов, характеризующих состояние белкового обмена и определяющих биологическую ценность продуктов питания, является определение баланса азота путем установления разницы между количеством азота, поступившего в организм с пищей, и количеством азота, выведенного из него.

У здорового человека при нормальном белковом питании устанавливается азотистое равновесие, когда поступление азота полностью покрывает его расход.

При отрицательном балансе азота выводится больше, чем поступает. Такое состояние возникает при белковом голодании, инфекционных заболеваниях, нарушении деятельности пищеварительного аппарата, рвоте и т.д. Положительный азотистый баланс отмечается в тех случаях, когда азота поступает больше, чем выводится, в результате он накапливается в организме. Такое явление наблюдается при беременности, в подростковом возрасте, при бурном росте опухоли и других случаях, связанных с повышением биосинтеза белка.

В норме же, чем больше белков поступает с пищей, тем больше из организма выделяется продуктов их распада, так как белки не откладываются в запас в отличие, например, от углеводов и жиров.

Однако при голодании и длительной белковой недостаточности в течение определенного времени в организме поддерживается состояние белкового равновесия за счет белковых резервов организма, роль которых выполняют некоторые органы и ткани. Количественное определение белка показало, что раньше всего уменьшается содержание белков в плазме крови, особенно альбуминов, а также в печени и мышцах и в некоторой степени — белков сердца и головного

78

мозга. Потеря 1 г белка в плазме крови сопровождается потерей 30 г белка организма. При голодании уровень белка в печени может снизиться до 55 %, а в сердце — до 48 % по сравнению с нормой. При восстановлении полноценного питания происходит восстановление уровня белка до нормы в этих органах.

Кратковременные колебания азотистого баланса в организме нормальное явление. Однако продолжительный дефицит или избыток белка проводит к серьезным нарушениям в состоянии здоровья.

Недостаточное поступление белка сказывается на функциях всех систем организма: снижается масса тела, понижается уровень гемоглобина и др. параметров крови, продуцируется меньше ферментов, гормонов и антител, ослабление условнорефлекторной деятельности нервной системы, атрофируются мышцы.

Длительное избыточное поступление белка может усилить обмен аминокислот и энергии, повысить образование мочевины и увеличить нагрузки на печень и почки с последующим их функциональным истощением. В результате в кишечнике накапливаются продукты неполного расщепления, что приводит к интоксикации и нарушению функций ЦНС.

Физиологическая потребность в белке для взрослого населения – от 65 до 117 г/сутки для мужчин, и от 58-87 г/сутки для женщин (прил. 2, 3).

Жиры или липиды – под этим названием объединяют большую и относительно разнородную группу веществ, содержащихся в животных и растительных тканях, не растворимых в воде и растворимых в малополярных растворителях (эфир, бензол, петролейный эфир ит.д.).

Липиды составляют примерно 10-20% от массы тела человека. Они выполняют в живых организмах ряд важных функций:

субстратно - энергетическая;

79

структурная;

транспортная;

электроизолирующая;

эмульгирующая;

механическая;

теплоизолирующая;

растворяющая;

витаминная.

По физиологическому значению липиды делят на резервные и структурные.

Резервные липиды депонируются в больших количествах и затем расходуются для энергетических нужд организма. К резервным липидам относят ацилглицерины (9798%). По химической структуре они являются эфирами жирных кислот и трехатомного спирта глицерина. Различают простые ацилглицерины, содержащие остатки одной жирной кислоты, и смешанные, в состав которых входят остатки 2 или 3 разных жирных кислот. Природные ацилглицерины всегда представляют собой смесь простых и смешанных типов.

Биологически важные жирные кислоты – это, как правило, монокарбоновые кислоты с неразветвленной углеродной цепью и четным числом атомов углерода. С нечетным числом атомов углерода жирные кислоты встречаются только в составе цереброзидов и ганглиозидов. Активно используют жирные кислоты сердце, почки, скелетные мышцы (при длительной работе).

Жиры растительного и животного происхождения имеют различный состав жирных кислот, определяющий их физиологические свойства и физиолого – биохимические эффекты.

Жирные кислоты могут быть насыщенными и ненасыщенными. Для человеческого организма наиболее важны из насыщенных кислот – пальмитиновая (С16:0) и стеариновая (С18:0). Насыщенность жира определяется количеством ато-

80

мов водорода, которое содержит каждая жирная кислота. Жирные кислоты со средней длиной цепи (С8-С14) способны усваиваться в пищеварительном тракте без участия желчных кислот и панкреатической липазы, не депонируются в печени и подвергаются бета – окислению. Животные жиры могут содержать насыщенные жирные кислоты с длиной цепи до 20 и более атомов углерода, они имеют твердую консистенцию и высокую температуру плавления (бараний, говяжий, свиной и ряд других жиров). Высокое потребление насыщенных жирных кислот является важнейшим фактором риска развития диабета, ожирения, сердечно - сосудистых и других заболеваний. Потребление насыщенных жирных кислот для взрослых и детей должно составлять не более 10% от калорийности суточного рациона.

Ненасыщенные жирные кислоты содержат одну или несколько двойных связей, имеющих цисконфигурацию, поэтому они обладают большим запасом внутренней энергии и, следовательно, термодинамически менее стабильны по сравнению с транс – изомерами. Их цис – транс – изомеризация легко проходит при нагревании, особенно в присутствии инициаторов радикальных реакций.

В тканях млекопитающих возможно образование только моноеновых жирных кислот. К мононенасыщенным жирным кислотам относятся миристолеинова и пальмитолеиновая кислоты (жиры рыб и морских млекопитающих), олеиновая (оливковое, сафлоровое, кунжутное, рапсовое масло). Мононенасыщенные жирные кислоты помимо их поступления с пищей в организме могут и синтезироваться из насыщенных жирных кислот и частично из углеводов. Физиологическая потребность в мононенасыщенных жирных кислотах для взрослых составляет 10% от калорийности суточного рациона.

Однако жирные кислоты с двумя и более двойными связями между углеродными атомами должны обязательно поступать в адекватных количествах с потребляемой пищей.