Белки, углеводы и жиры в питании юных спортсменов

Данный раздел представляемых материалов направлен на рассмотрение того, из чего непосредственно состоит пища, ее компонентов. Тренерам команд, специалистам в области питания, родителям спортсменов и всем заинтересованным лицам необходимо знать из чего состоит пища, зачем нужен каждый компонент, и в каком виде он поступает в организм. Все знают, что для наращивания мышц необходим белок, для обеспечения энергии - углеводы и жиры. В питании спортсменов привыкли пользоваться устаревшими рекомендациями, советами популярных изданий (зачастую представляющими собой замаскированную рекламу добавок) или полагаться на свои ощущения. В питании юных спортсменов часто используют схемы и рационы, рекомендуемые взрослым, не делая разницы и не учитывая анатомо-физиологические особенности детского организма. В данном случае необходим научный подход.

Три основных компонента пищи - далеко не все, что нам нужно. Есть еще вещества, которых мало, но без них ни белки, ни жиры, ни углеводы не принесут пользы. Это витамины и минеральные соли - вещества, о которых мы часто слышим, но неспециалисты в области диетологии мало что знают, за исключением известных фраз "овощи - источник витаминов" или "железо улучшает свойства крови".

Белки - это основной «строительный» материал тела. Белки входят в состав мышц, связок, кожи и внутренних органов, используются в качестве источника энергии (1 грамм белка в идеале дает 4,46 килокалории, однако, с учетом затрат на усвоение эта цифра уменьшается примерно до 3 килокалорий).

Влияние белка на построение мышц определяется разными факторами, в том числе химическим составом и структурой молекул белка. Хотя белки встречаются во всех живых организмах, далеко не все они одинаковы как компоненты пищи. Белок, поступающий в составе пищи, в организме распадается на составные части – аминокислоты, которые затем используются для построения наших собственных белков. Поэтому большое значение имеет аминокислотный состав белка. Принято делить все аминокислоты (их немногим более 20) на заменимые и незаменимые. Незаменимыми называются те аминокислоты, которые наш организм не может синтезировать сам и должен получать с пищей. К ним относят триптофан, лизин, лейцин, изолейцин, валин, треонин, метионин и фенилаланин. Еще две аминокислоты (цистеин и тирозин) могут в случае необходимости синтезироваться организмом, за что их в англоязычной литературе называют "полузаменимыми" (semi-essential). Иногда к незаменимым аминокислотам причисляют гистидин. Остальные аминокислоты - аланин, аргинин, аспарагин, аспарагиновая кислота, глутамин, глутаминовая кислота, глицин, пролин и серин – заменимые, синтезируются, в том числе и в организме.

Кроме того, есть несколько аминокислот, которые не входят в состав белка, но выполняют в организме важные функции. К ним относятся гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) и диоксифенилаланин (ДОФА) - важнейшие компоненты нервной системы, участвующие в передаче нервных импульсов.

Особенно важны для организма лейцин, изолейцин и валин. Они представляют из себя некую основу, вокруг которой строится весь метаболизм белков. Белки, в которых не хватает заменимых аминокислот, называются неполноценными; те же, в которых незаменимых аминокислот достаточно - полноценными. Оптимальны в питании белки молока, мяса и яиц. Мясо богато глутамином, яйца - метионином. Наиболее сбалансирован состав белка сыворотки коровьего молока (лактоальбумин) и белка, содержащегося в желтке яйца. Кроме того, в молоке есть белок казеин. Белок яйца (альбумин) также представляет собой очень ценный компонент пищи. Дополнительное преимущество чистых яичных белков для некоторых типов диеты - почти полное отсутствие жира.

Для неполноценных белков принято находить незаменимую аминокислоту, которой не хватает больше других (лимитирующую), и рассчитывать ее скор - процентное содержание по отношению к теоретически необходимому количеству. Иногда скор находят для двух аминокислот.

Концепция “заменимости-незаменимости” в последнее время подвергают критике. Нет абсолютно четкого критерия, поскольку даже из одной незаменимой кислоты могут получаться другие. Так, глутамин, хотя и заменимый, должен все же содержаться в пище в достаточных количествах, поскольку недостаток его вредно влияет на работу мускулатуры и иммунной системы, а при интенсивном построении мышц расход этой аминокислоты увеличивается.

При разном характере жизнедеятельности, при различных физических нагрузках потребности в различных аминокислотах будут сильно различаться. Так, для спортсменов характерно резкое повышение потребности в “заменимом” глутамине. Аэробные нагрузки диктуют увеличение расхода серосодержащих аминокислот (из них синтезируется природный антиокислитель глутатион), силовые - повышение потребности в разветвленных аминокислотах (лейцин, изолейцин, валин). Поэтому аминокислотный профиль пищи необходимо строить в соответствии с потребностями организма.

Легкость усвоения белка существенно связана с его строением. Молочный и яичный белки, находящиеся в растворе в виде отдельных молекул «свернутых в клубки», усваиваются очень хорошо. Однако когда мы получаем из молока творог или варим яйца, происходит процесс денатурации белка, при котором часть связей в белковых молекулах нарушается, особенно сульфидные мостики и слабые связи между некоторыми аминокислотными остатками. При этом усвоение их усложняется. Белки, содержащиеся в мясной пище, при ее термической обработке, наоборот, становятся более легкоусвояемыми, хотя их пищевая ценность падает. Кстати, отдельные случаи, когда человек не воспринимает молоко, связаны с непереносимостью молочного сахара (лактозы) из-за нарушенного усвоения этого вещества.

Из растительных белков оптимальны белки сои, которые имеют высокую биологическую ценность и хорошую усвояемость. Белки бобовых растений усваиваются лучше после длительной обработки. Растительные белки по большей части получаются из семян, где белок запасается как "строительный материал" для будущего растения. Белки, содержащиеся в грибах, нежелательны, т.к. плохо усваиваются организмом (из-за их волокнистой структуры, присутствия углеводных остатков и др.).

«Идеальный» для организма белок содержит (в 1 грамме):

изолейцин – 40 мг, лейцин – 70 мг, лизин – 55 мг, метионин и цистин (в сумме) – 35 мг, фенилаланин и тирозин (в сумме) – 60 мг, триптофан – 10 мг, треонин – 40 мг, валин – 50 мг. Используя состав "идеального" белка, можно рассчитать содержание незаменимых аминокислот в данном белке по отношению к идеалу. Этот критерий затем используется для оценки сбалансированности рациона. Анализ этого показателя сразу выявляет, каких аминокислот будет не хватать в питании. Например, если в пище не хватает серосодержащих аминокислот, можно дополнить рацион яичным белком. Следует учитывать, что физические нагрузки предъявляют особые требования к качеству белка, и даже заменимые аминокислоты должны поступать из пищи в достаточном количестве. Указанный критерий не стоит абсолютизировать, поскольку значение имеет не только соотношение поступления отдельных аминокислот, но и каждой из них в отдельности.

Существенное значение имеет показатель биологической ценности белка (BV) – т.е. "количество белка, запасаемого организмом при употреблении в пищу 100 грамм данного белка пищи». Для белка сыворотки коровьего молока (лактоальбумин, альбумин) BV равно почти 100, для казеина и белков сои - 75, для белков мяса и рыбы – 80. У большинства растительных белков BV приближается к 50. Исключение составляют белок картофеля (увы, его мало - около 2 процентов сухого веса) и орехов. Термическая обработка пищи приводит к падению биологической ценности белка. Она, однако, необходима, и не только из-за органолептических свойств пищи. Употребление сырых яиц, к примеру, может привести к сальмонеллезу, сырого молока – к кишечным расстройствам.

Еще один широко применяемый критерий - показатель эффективности белка (PER). Он определяется по воздействию определенного белка на рост мускулатуры. Показатели эффективности для разных белков тоже различны, но и здесь белок сыворотки остается лидером. Сбалансированность по аминокислотам и оптимальная химическая структура - важнейшие характеристики белка.

Наиболее новый критерий качества потребляемого белка - показатель усвояемости, скорректированный по аминокислотному составу (PDCAAS). Однако он не учитывает существенного различия в пищевой ценности белков из разных источников. По этому показателю лидируют соевый белок, казеинат, яичный белок (1,00). Для говядины этот показатель составляет 0,92, для гороха – 0,69, фасоли консервированной – 0,68, овса (геркулесовые хлопья) – 0,68, чечевицы (консервированной) – 0,2, арахиса – 0,52, пшеницы – 0,40, глютена цельной пшеницы – 0,25.

Широко распространено мнение о том, что потребности интенсивно тренирующихся спортсменов в белке повышены. Считается, что для увеличения выносливости следует компенсировать расход мышечного белка, расходуемого на окислительные процессы. Для увеличения СИЛЫ считается полезным давать дополнительный белок в целях наращивания мышечной массы (т.н. анаболический эффект). Вместе с тем, убедительных научных данных, подтверждающих эти положения, в настоящее время не получено (в отличие от дополнительного приема углеводов, для которого эффект повышения выносливости – строго доказанный факт). Кроме того, приводя гипотетические предположения о пользе добавочных количеств белка, нельзя не учитывать очевидных негативных эффектов его передозировки, которые могут начаться уже с дозы 2-4 г белка на кг массы тела. В числе этих неблагоприятных эффектов – нарушение функции почеки отрицательный баланс кальция (способный привести к остеопорозу).

В настоящее время установлено, что занятия спортом, несмотря на сильное повышение потребления энергии, не очень значительно увеличивают потребность в белке. Взрослый человек, ведущий не спортивный образ жизни, должен получать 11-12 процентов суточной нормы калорий за счет белков (как животных, так и растительных, примерно в равных пропорциях). У интенсивно тренирующихся спортсменов в определенных условиях квота потребления белка может быть несколько повышена в сравнении с этими показателями.

Так, было, в частности, показано, что у очень интенсивно тренирующихся велосипедистов (при суточных энерготратах более 5900 ккал) положительный баланс азота наблюдается при потреблении белка на уровне 1,4 г/кг массы тела, что лишь на 20-40% превышает потребность в белке лиц, ведущих сидячий образ жизни. В настоящее время доминирует мнение, что для поддержания выносливости спортсменов профессионалов на должном уровне необходимо потребление белка 1,2-1,4 г/ кг массы тела/сутки, что отвечает приблизительно 12% по калорийности их рациона (с учётом того, что углеводный компонент должен обеспечивать повышенные энерготраты, составляющие у спортсменов юниоров 3500-4000 ккал в сутки, а у спортсменов профессионалов 5000-6000 ккал или даже более). Небольшое дополнительное количество белка в рационе может быть связано с тем, что в присутствии белка восстановление тканевого пула гликогена происходит быстрее (см. раздел, посвященный специализированным высоко углеводным продуктам).

Аналогично обстоит дело, по-видимому, и с питанием спортсменов, от которых требуется развитие рекордных силовых показателей (тяжелая атлетика, единоборства, гребля и др.). В тщательно поставленных контролируемых исследованиях молодые спортсмены культуристы получали диеты с уровнем белка от 1,05 до 2,62 г/кг массы тела. При этом оказалось, что положительный баланс азота достигается уже при 1,4-1,5 г/кг/день, что менее чем на 50% превышает потребность в белке для неспортивных лиц. У опытных спортсменов силовиков, тренирующихся многие годы и хорошо адаптированных к необходимости поддерживать избыток мышечной массы, потребность в белке лишь слегка превышает базовую норму потребности.

Причины этого явления лежат, по-видимому, в природе биосинтетических систем, осуществляющих синтез белка в организме вообще и в мышцах в частности. Эти системы имеют эффективную K_m в диапазоне 10-30 мкМ, что на порядок ниже концентрации аминокислот в крови даже при низких уровнях потребления белка. То есть эти системы в любом случае насыщены своими субстратами (аминокислотами) и дальнейшее снабжение не приводит к увеличению их активности in vivo. Эффективная K_m для систем окисления белка (ферменты цикла мочевины) много выше, поэтому при повышении концентрации субстрата скорость этого процесса значительно возрастает и весь избыток белка окисляется до СО₂, Н₂О и мочевины, но не расходуется на анаболические цели.

Таким образом, высокобелковое питание спортсменов имеет свою «нишу», однако, помимо эффекта создания психологического «комфорта» в ходе тренировок, рекомендации к его потреблению ограничены состояниями с риском усиления катаболических процессов - в первую очередь у молодых начинающих спортсменов (юниоров), в период «втягивания» в интенсивные циклы тренировок. В любом случае, желательно следить за тем, чтобы общее потребление белка с диетой даже у этих спортсменов не превышало 1,6-1,7 г/кг массы тела.

Продуктами с высоким содержанием белка, необходимыми в питании юных спортсменов являются яйца, куриное мясо, индейка; молочные продукты - творог, сыр, йогурт, кефир, молоко; постная говядина; рыба; бобовые (горох, фасоль, чечевица); орехи (Таблица 1). В определённых случаях (в начальный период тренировок, при высоких физических нагрузках, сопровождающихся стрессом и риском усиленного распада мышечного белка) могут быть рекомендованы также специализированные высокобелковые продукты, обогащённые комплексом витаминов и минеральных веществ.

Углеводы -основной источник энергии для организма. Углеводы могут перерабатываться в организме, что приводит в итоге к образованию воды, углекислого газа и энергии. При частичном "сжигании" углеводов образуется молочная кислота, которая также может использоваться как резервное "топливо". Один грамм углеводов в идеале дает 5 килокалорий, однако на его усвоение тратится меньше энергии, чем для белка - около 20 процентов общего числа калорий, и в результате организм получает около 4. Кроме того, из углеводов состоит резервный источник энергии в мышцах и печени - гликоген (иногда называемый животным крахмалом). Углеводы состоят из молекул, имеющих «кольцеобразную» структуру, содержащих 5-6 атомов углерода и замкнутых в цикл через кислород. Иногда несколько колец связаны между собой и образуют длинные цепочки или разветвленные сети. Если в молекуле одно-два кольца, такие углеводы традиционно называют "простыми" (глюкоза, фруктоза, галактоза имеют по одному кольцу; сахароза состоит из соединенных молекул глюкозы и фруктозы, а лактоза - из молекул галактозы и глюкозы),а если более - “сложными”. Молекула, имеющая только одно кольцо, называется моносахаридом; два кольца - дисахаридом; если колец более 10 - это полисахариды. Крахмал и декстрины – полисахариды, целлюлоза тоже полисахарид (сложный углевод), но наш организм ее не усваивает из-за отсутствия необходимых ферментов. Простые углеводы содержатся во фруктах и ягодах. Мы также потребляем простые углеводы в составе пирожных, тортов, меда и просто столового сахара, который представляет собой химически чистую сахарозу. Они легко усваиваются и могут давать кратковременный прирост энергии. Простые сахара поставляют основное количество энергии при потреблении так называемых "продуктов повышенной биологической ценности" - меда, сухофруктов и шоколада.

Наиболее распространенный углевод - крахмал, который в большом количестве содержится в крупах и макаронах (55-70 %), бобовых (40-45 %), хлебе (30-40 %), картофеле (16 %). В организме крахмал расщепляется до глюкозы. Некоторые крахмалы также содержат мальтозу, пищевое значение которой ограничено. В обработанной пище, а также специальных белково-углеводных смесях, заменителях пищи и углеводных напитках встречаются продукты частичного распада крахмалов - декстрины и мальтодекстрины. Они усваиваются лучше, чем крахмал.

Скорость усвоения разных углеводов зависит от показателя, называемого гликемическим индексом. Гликемический индекс (ГИ) определяется способностью данного углевода (или продукта) вызывать увеличение уровня сахара в крови. За 100 принят ГИ у белого хлеба. Чем выше гликемический индекс, тем быстрее растет уровень сахара после приема этого продукта. Резкое возрастание уровня сахара в крови вызывает усиленное выделение из поджелудочной железы инсулина (гормона, регулирующего уровень сахара в крови).

При избытке углеводов в рационе, часть их преобразуется в жировую ткань. Углеводы с высоким ГИ при неумеренном употреблении способствуют наращиванию жировых запасов. Углеводы с низким гликемическим индексом обеспечивают равномерное поступление глюкозы в кровь, а следовательно, к постоянной подпитке организма. Вследствие чего употребление таких продуктов способствует лучшей работе гормональной системы и оптимальной работоспособности. Поэтому показатель ГИ имеет первоочередное значение в диетологии. Так, ГИ фруктозы ниже, чем многих “сложных” декстринов, поскольку для превращения в глюкозу ей необходимо пройти сложную цепь биохимических реакций. Строение полисахарида также влияет на гликемический индекс, поскольку определяет скорость расщепления углеводной цепочки ферментами.

При силовой нагрузке потребность в углеводах больше, при аэробной нагрузке она меньше. При незначительной нагрузке (взрослые люди) потребность в углеводах около 4-5 г/кг веса в день, при умеренных (1-2 часа в день) – 5-6 г, умеренно-высоких нагрузках (2-4 часа) – 6-7г, высоких нагрузках (более 4 часа в день) – 7-8г. Продуктами с высоким содержанием углеводов являются: каши, макароны, фрукты и овощи, сухое печенье, крекеры, картофель. (Таблицы 2-5).

Холестерин при избытке способен «осаждаться» в виде бляшек на внутренней поверхности артерий (атеросклероз). В небольших количествах холестерин необходим организму, он используется в синтезе важнейших гормонов (тестостерон, эстрогены), желчных кислот. Недостаток холестерина встречается редко, но приводит к недостаточности синтеза некоторых биологически активных веществ.

В маслах (особенно неочищенных) присутствуют также фосфорсодержащие вещества - фосфолипиды, входящие в состав клеточных мембран. Много фосфолипидов в яйцах (более 3%), неочищенных растительных маслах (1-2 процента). Эти вещества способствуют улучшению работы головного мозга, периферической нервной системы, некоторые из них обладают липотропным действием (ускоряют сжигание жира). Лецитин, имеющийся в яичном желтке, помогает лучшему усвоению жира за счет образования эмульсии, а также снижает уровень липопротеинов низкой плотности ("плохого" холестерина) в крови. Поэтому у физически активных людей, потребляющих даже большое количество цельных яиц, уровень холестерина может быть в норме. Бета-ситостерин из растительных масел также нормализует холестериновый обмен.

Растительные масла и животные жиры содержат белки и витамины. Сливочное масло богато витамином А, растительные масла - витамином Е. В питании юных спортсменов недопустимо пренебрегать жирами, основу которых должны составлять неочищенные растительные масла (подсолнечное, хлопковое, оливковое). Вообще, насыщенные жиры должны составлять не более трети "жирных" калорий. В рацион следует включать хлопковое, льняное, рапсовое масло. Это необходимо для поддержания баланса между омега-3 и омега-6 ненасыщенными жирными кислотами. С той же целью можно использовать рыбий жир (если к нему нет аллергии), сливочное масло, сметану (в ней кроме жира имеются белок и микроэлементы). Следует избегать нетопленого сала, говяжьего жира и кулинарных жиров.