Значение пищевых веществ в обеспечении жизнедеятельности организма

Вне зависимости от особенностей национальных кухонь и пищевых предпочтений с точки зрения химика с пищей мы потребляем белки, жиры, углеводы, минеральные соли (микро- и макроэлементы), витамины, воду. Основные функции составляющих нашего питания: белков – пластическая, углеводов и жиров – энергетическая, витаминов и минералов – регуляторная функция, вода выступает в качестве универсального растворителя.

Белки являются главной составной частью всех органов и тканей организма, с ними тесно связаны все жизненные процессы: обмен веществ, сократимость, раздражимость, способность к росту, размножению и мышлению. Основное назначение белков пищи – участие в построении новых клеток и тканей, обеспечение роста и развития молодых растущих организмов и регенерация изношенных, отживших клеток в зрелом возрасте.

Из белков пищи постоянно синтезируются белки организма, ферменты, гормоны, антитела. Белки участвуют в транспорте кровью кислорода, липидов, углеводов, некоторых витаминов, гормонов. Организм человека не имеет резервов белка. Он поступает с пищей и относится к незаменимым компонентам рациона. Критерием биологической ценности белков является их аминокислотный скор - процентное соотношение количества незаменимой аминокислоты в белке продукта к количеству этой же аминокислоты в стандартном белке. Лимитирующей биологическую ценность аминокислотой является та, скор которой имеет наименьшее значение. По этому показателю белки пищи животного происхождения имеют высокую биологическую ценность. Биологическая ценность белков определяется доступностью отдельных аминокислот. Она может снижаться в присутствии ингибиторов протеолитических ферментов (например, в бобовых), а так же в процессе кулинарной обработки. Доступность белков определяется их усвояемостью пищеварительной системой. Для удовлетворения потребности в аминокислотах целесообразно использовать комбинации пищевых продуктов по принципу взаимного дополнения лимитирующих аминокислот, например, зерновых и молочных продуктов. Суточная потребность в белках составляет 80 – 120 г, причём 55 % должны представлять белки животного происхождения. Это количество белка обеспечивает 12 % энергетической потребности организма.

Жиры, наряду с высокой энергетической ценностью выполняют важную роль в биосинтезе липидных структур, прежде всего мембран клеток. Жиры пищевых продуктов представлены триглицеридами и липоидными веществами. Жиры животного происхождения состоят из насыщенных жирных кислот с высокой температурой плавления. Растительные жиры содержат значительное количество полиненасыщенных жирных кислот. Природные жирные кислоты делятся на насыщенные, мононенасыщенные и полиненасыщенные. Оптимальное соотношение 10 % полиненасыщенных, 30 % насыщенных и 60 % мононенасыщенных жирных кислот. В рационе должны быть представлены жиры как животного, так и растительного происхождения. Жиры должны обеспечивать в среднем 30 % энергетической ценности рациона. В физиологически полноценном рационе растительные жиры составляют 30 % общего количества жиров.

Углеводы являются основной составной частью рациона человека. Около 60 % углеводов поступает с зерновыми продуктами, от 14 до 26 % - с сахаром и кондитерскими изделиями, до 10 % - с клубнями и корнеплодами, 5 – 7 % - с овощами и фруктами.

Углеводы делятся на усвояемые и неусвояемые. К усвояемым углеводам относятся глюкоза, фруктоза, сахароза, лактоза, мальтоза и α-глюконовые полисахариды – крахмал, декстрины и гликоген. Неусвояемые углеводы (целлюлоза, гемицеллюлоза, пектиновые вещества, лигнин и др.) не расщепляются ферментами желудочно-кишечного тракта, но подвергаются расщеплению под действием микрофлоры кишечника.

Моносахариды в питании человека представлены глюкозой, галактозой, ксилозой и фруктозой, олигосахариды – лактозой и сахарозой.

Полисахариды представлены растительным крахмалом, гликогеном и клетчаткой растительных продуктов. Содержание растительного крахмала достигает в хлебопродуктах 40 – 73 %, в бобовых 40 – 45 %, в картофеле 15 %. Гликоген – усвояемый полисахарид животного происхождения содержится главным образом в печени (2 – 10 %). В мышечной ткани его содержание не превышает 1 %. Клетчатка растительных продуктов состоит из пищевых волокон и других недоступных углеводов. Пищевые волокна представляют собой смесь различных полисахаридов и лигнина, но могут так же иметь в своём составе белки, жиры и микроэлементы. В значительных количествах пищевые волокна присутствуют в неочищенных злаках, хлебе, овощах. В зависимости от количества клетчатки все продукты – носители углеводов делят на содержащие «защищённые углеводы» (клетчатка в количестве более 0,4 %) и рафинированные (клетчатки менее 0,4 %). В суточном рационе должно содержаться около 25 г клетчатки. При традиционном питании большая часть клетчатки поступает с хлебом и крупой (10 г), картофелем (7 г), овощами (6 г), фруктами (2 г).

Углеводы рациона взрослого человека должны обеспечивать 55 % энергетической потребности организма. Оптимальный состав углеводов: крахмал – 75 %, сахара – 20 %, пектиновые вещества – 3 %, клетчатка – 2 %.

Витамины жизненно необходимы, не синтезируются (или синтезируются в недостаточном количестве) в организме и выполняют функции катализаторов обменных процессов. Они поступают в организм с пищей и относятся к незаменимым факторам питания. Витамины делятся на жирорастворимые, водорастворимые и витаминоподобные вещества.

К жирорастворимым относятся: ретинол (витамин А), кальциферолы (витамин D), токоферолы (витамин Е), филлохиноны (витамин К).

Ретинол (витамин А) регулирует функцию нормального зрения, роста, дифференциации клеток, поддерживает воспроизводство и целостность иммунной системы. Основными источниками ретинола являются продукты животного происхождения: молоко и молочные продукты, яйца, мясо птицы. У рационально питающегося человека запасы витамина А в печени составляют более 90 % всех запасов организма.

Кальциферол (витамин D) необходим для регуляции всасывания кальция. Основными представителями витаминов группы D являются эргокальциферол (витамин D2) и холекальциферол (витамин D3). Значительное количество кальциферола содержат рыбий жир, икра, красная рыба и куриные яйца, его небольшие количества присутствуют в сливках и сметане.

Токоферол (витамин Е) является одним из основных алиментарных антиоксидантов, предотвращающих усиление перекисного окисления липидов. Токоферол необходим для нормального развития и функции мужской и женской половой системы, влияет на репродуктивные органы как непосредственно, так и через гипоталамо-гипофизарный комплекс. Источниками токоферола можно считать хлеб и крупы, облепиху, грецкие орехи, майонез.

Филлохиноны (витамин К) необходимы для синтеза белков, участвующих в регуляции процессов свёртывания крови. Основными источниками филлохинонов являются овощи (капуста, томаты, томаты, тыква) и печень. Причинами дефицита витамина К чаще всего становятся нарушения его всасывания в желудочно-кишечном тракте, обусловленные хроническими поражениями кишечника (колиты, энтероколиты) и гепатобиллиарной системы (гепатит, цирроз, желчнокаменная болезнь, дискинезия желчных путей).

К водорастворимым витаминам относятся: аскорбиновая кислота (витамин С), тиофлавоноиды (витамин Р), тиамин (витамин В1), рибофлавин (витамин В2), пиридоксин (витамин В6), ниацин (витамин РР), цианокобаламин (витамин В12), фолиевая кислота, пантотеновая кислота (витамин В5), биотин (витамин Н).

Тиамин (витамин В1) непосредственно участвует в обмене углеводов. Дефицит тиамина может развиться при питании рафинированными углеводами, у больных хроническим алкоголизмом из-за повышенной потребности в этом витамине и при потреблении продуктов, содержащих антивитаминный фактор тиаминазу (рыба). Источниками тиамина являются хлебопродукты из муки грубого помола, большинство круп, бобовые, печень и другие субпродукты, пивные дрожжи.

Рибофлавин (витамин В2) входит в состав ряда окислительно- восстановительных ферментов и участвует в регуляции белкового, жирового и углеводного обмена. Причины недостаточности рибофлавина – хронические заболевания желудочно-кишечного тракта и недостаток в рационе молока и молочных продуктов. Основными источниками рибофлавина, помимо молока, считают мясо, яйца, рыбу, печень, хлеб, гречневую и овсяную крупы.

Ниацин (витамин РР) играет роль переносчика электоронов в окислительно-восстановительных реакциях в организме. Его основные источники – дрожжи, крупы, хлеб грубого помола, бобовые, субпродукты, мясо, рыба, сушёные грибы.

Пиридоксин (Витамин В6) в качестве коферментов участвует в функционировании ферментных систем углеводного и липидного обмена. Источниками витамина В6 считают печень, дрожжи, цельные зёрна злаковых культур, фрукты, овощи и бобовые. Потребность в пиридоксине увеличивается во время беременности и лактации, при воздействии ионизирующего излучения, приёме некоторых лекарств и сердечной недостаточности.

Цианокобаламин (витамин В12) участвует в построении ряда ферментных систем, влияет на процессы кроветворения. Источниками цианокобаламина являются говядина, субпродукты (печень, сердце), мясо кур, яйца. Алиментарная недостаточность цианокобаламина возможна у вегетарианцев, беременых, при хроническом алкоголизме, наследственном дефекте синтеза белков, участвующих в транспорте витамина В12.

Аскорбиновая кислота (витамин С) участвует во многих биохимических процессах, способствует регенерации и заживлению ран, поддерживает устойчивость к стрессам, играет роль в обеспечении нормальной проницаемости сосудистой стенки. Аскорбиновая кислота не синтезируется и не депонируется в организме, поэтому потребность в витамине С обеспечивает только её поступление с пищей. Естественными источниками аскорбиновой кислоты являются овощи и фрукты, в первую очередь плоды шиповника, чёрная смородина, облепиха, сладкий перец, укроп, петрушка, цитрусовые, рябина и др. В картофеле немного аскорбиновой кислоты, но его можно считать основным источником витамина С, благодаря традиционно высокому потреблению картофеля жителями России.

Минеральные вещества в адекватном количестве обеспечивают поддержание гомеостаза, участвуют в обеспечении жизнедеятельности, их дефицит приводит к специфическим нарушениям или заболеваниям. Минеральные вещества содержатся в костной ткани в виде кристаллов, а в мягких тканях в виде истинного или коллоидного раствора в соединении с белками.

Натрий содержится во всех тканях, органах и биологических жидкостях. Основное поступление натрия в организм обеспечивается поваренной солью. Натрий играет важную роль в процессах внутриклеточного и межтканевого обмена, участвуя в формировании буферной системы крови, обеспечивает поддержание кислотно-щелочного равновесия. Соли натрия участвуют в поддержании осмотического давления цитоплазмы и биологических жидкостей. Основным регулятором содержания натрия в крови и тканевой жидкости являются почки. При избыточном потреблении поваренной соли из-за перегрузки регуляторных механизмов стойко повышается артериальное давление и формируется гипертоническая болезнь.

Калий вместе с натрием участвует в формировании буферных систем, предотвращающих сдвиги реакции среды. Соединения калия влияют на коллоидное состояние тканей, уменьшая гидратацию тканевых белков и способствуя выведению жидкости, выступая в этом случае как антагонист натрия, что используется в терапии заболеваний почек. Смешанный рацион полностью удовлетворяет потребность в калии.

Кальций необходим не только для правильного формирования костной ткани. Около 1 % кальция организма входит в состав всех органов, тканей и биологических жидкостей. Он необходим для поддержания нервно-мышечной возбудимости, влияет на процессы свёртывания крови, проницаемость клеточных оболочек. Потребность в нём выше у детей, у беременных и кормящих. Кальций присутствует во многих продуктах, но его усвояемые формы содержатся преимущественно в молоке и молочных продуктах. Усвояемость его из других продуктов и питьевой воды незначительно. Недостаток кальция не всегда приводит к остеопорозу, а его лечение солями кальция не всегда эффективно. Большинство болезней, рассматриваемых как следствие недостатка кальция (остеопороз, рахит, остеомаляция, кариес) могут возникать на фоне дефицита других пищевых веществ (белки, фтор, кальциферол, другие витамины и их метаболиты). Нарушения обмена кальция при этих заболеваниях следует считать вторичными. [2), стр.229]

Фосфор в обменных процессах тесно связан с обменом кальция. Всасывание из кишечника кальция и фосфора и окостенение идут параллельно, а в сыворотке крови они антагонисты. Особо важную роль соединения фосфора играют в деятельности головного мозга, скелетных и сердечных мышц, потовых желез. Особенно интенсивно обмен фосфора осуществляется в мышцах. Наиболее богаты фосфором молоко и молочные продукты, яйца, мясо теплокровных животных и рыба. В продуктах, содержащих фитиновые соединения (бобовые, хлебобулочные и крупяные изделия), фосфор находится в малоусвояемой форме.

Магний оказывает антиспастическое и сосудорасширяющее действие, стимулирует перистальтику кишечника и повышает желчеотделение. Имеются данные о снижении концентрации холестерина под влиянием этого элемента. Кроме того, ионы магния участвуют в регуляции углеводного и фосфорного обмена.

Таким образом, для обеспечения нормальной жизнедеятельности организма необходимо не только соответствующее количество белков, жиров, углеводов и энергии, но и поступление в организм незаменимых аминокислот, полиненасыщенных жирных кислот, витаминов, минеральных веществ и микроэлементов, которые не синтезируются в нём. Правильно организованное и построенное на современных научных основах питание обеспечивает нормальное течение процессов роста и развития организма, сохранение здоровья и трудоспособности человека.