Р аздел 1. Химия питания*

Цель - ознакомиться с составом пищевых продуктов, особенностями переваривания пищи в процессе жизнедеятельности организ­ма человека.

Учебное

задание: изучить представленную информацию.

Методические указания

Материалы раздела изучаются самостоятельно. Получаемые зна­ния носят предварительный характер и проверяются при подведении итогов изучения дисциплины.

Питание - процесс и фактор внешней среды, обеспечивающие единство и взаимосвязь человека с природой. Прекращение этой связи означает летальный исход для человека.

В организме человека и животных постоянно протекают два вза­имно противоположных процесса: ассимиляция и диссимиляция - сози­дание и распад. В процессе созидания (пластические процессы) происхо­дит формирование новых и восстановление изношенных тканей, воспро­изводство потомства, создание резерва жизнедеятельности. Диссимиля­ция характеризуется распадом пищевых веществ до конечных продуктов в процессе осуществления жизненных функций. Часть пищевых веществ при этом «сжигается» (окисляется), в результате чего высвобождается энергия. Эту энергию организм использует для поддержания постоянной температуры, обеспечения нормальной деятельности внутренних орга­нов (сердца, дыхательного аппарата, органов кровообращения, нервной системы и т.д.) и особенно для выполнения физической работы.

* См.: Васиаинец ИМ., Ишевский А.Л. Состав и свойства пищевых продуктов: Текст лекций. СПб., 2000.

Для поддержания жизни необходимо, чтобы все траты организма возмещались. Источником такого возмещения являются вещества, по­ступающие с пищей. Пища - не просто механическая смесь готовых хи­мических элементов, необходимых для организма. Она состоит из слож­ных соединений, которые вначале необходимо «разобрать» на простые «строительные блоки». Из них затем собираются специфические макро­молекулы. Химическая разборка сложных соединений осуществляется с помощью гидролитических реакций, катализируемых ферментами.

Пища - это сложный комплекс неорганических и органических веществ, извлекаемых организмом из окружающей среды и используе­мых им для построения и возобновления тканей, получения энергии и поддержания жизнедеятельности.

Главными пищевыми веществами являются белки, жиры, углево­ды, витамины, минеральные вещества и вода. Несмотря на очень слож­ный химический состав живых организмов, число незаменимых пище­вых веществ, которые не могут синтезироваться в организме человека, относительно невелико. Это, прежде всего, незаменимые аминокислоты, необходимые организму для биосинтеза белков, нуклеиновых кислот и других азоторганических соединений, около пятнадцати витаминов, которые входят в состав ферментов, около пятнадцати неорганических ионов, формирующих скелет, зубы, металл о ферментные системы, гор­моны и т.д. Что касается углеводов и липидов, то они используются в основном как топливо для извлечения энергии, а также в качестве ис­ходных и промежуточных соединений в синтезе других биомолекул.

Эссснциальными пищевыми веществами (нутриентами) называ­ют только такие соединения, которые после переваривания и всасыва­ния могут использоваться организмом как источник энергии, пластиче­ских материалов для роста и регенерации тканей или выступать в роли регуляторов биохимических реакций.

Естественно, пищевым продуктом можно назвать только то, что содержит хотя бы один нутриент. Некоторые особенно ценные пищевые продукты (например, молоко) содержат различные нутриенты и могут выполнять множество функций; другие продукты (такие, как глюкоза) состоят из одного нутриента и могут выполнять только одну функцию,

В нормальный рацион питания здорового человека обычно вхо­дят шесть типов нутриентов: жиры, углеводы, белки, вода, минеральные вещества и витамины. Отсутствие в рационе каких-либо нутриентов или недостаток некоторых из них приводит к болезненному состоянию ор­ганизма. В случае непоступления в организм главных нутриентов воз­никает состояние голода, которое затем может привести к серьезным заболеваниям.

1 . Белковые вещества

Белки принадлежат к группе молекул, играющих чрезвычайно важную роль в живой природе. В течение жизни человека белок в орга­низме обновляется примерно 200 раз. Белок мышечных тканей обновля­ется на 50% за 8 суток, внутренних органов - за 10 суток.

Белки состоят из углерода (50-55%), водорода (6,5-7,3%), азота (15-18%), кислорода (21-24%). Структурными элементами белковой молекулы являются в основном аминокислоты.

Среди аминокислот белковых веществ найдены: моноаминокар-боновыс кислоты, дикарбоновые моноаминокислоты, монокарбоновые диамшюкислоты, осксиаминокислоты, аминокислоты, содержащие се­ру, ароматические и гетероциклические аминокислоты.

Аминокислоты - бесцветные кристаллические вещества; они рас­творимы в воде, но не растворимы в органических растворителях; име­ют высокую температуру плавления; легко кристаллизуются. Амино­кислоты содержат одновременно основную (аминнуш) NH₃ В кислую (карбоксильную) СООН группы.

Аминокислоты могут быть нейтральными, кислыми и основны­ми, о чем можно судить по их изоэлектрической точке: она меняется от 2,77 для аспарагиновой кислоты до 10,76 - для аргинина. Аминокисло­ты являются амфолитами: они способны взаимодействовать в растворах как с кислотами, так и со щелочами.

В состав отдельных белков могут входить, помимо аминокислот, и другие соединения. В настоящее время известны 22 аминокислоты. В подавляющем большинстве случаев это сс-аминокислоты. Животные и человек могут синтезировать только часть необходимых аминокислот, остальная часть необходимых аминокислот должна поступать в орга­низм с нищей. Такие аминокислоты называют незаменимыми амино­кислотами. К ним относятся: триптофан, лизин, метионин, лейцин, изо-лейцин, валин, треонин, фенилаланин. Кроме указанных аминокислот, некоторые авторы относят к незаменимым аминокислотам аргинин и гистидин.

Следовательно, не все продукты, содержащие белки, равноценны. В зависимости от содержания в них незаменимых аминокислот одни имеют большую питательную ценность, а другие - меньшую.

В питании детей дошкольного возраста незаменимые аминокис­лоты должны составлять 40% суммы аминокислот, школьного возраста -30%, а взрослых людей - 16%.

Питательная ценность белков также зависит от степени усвояе­мости их организмом. Чаще всего растительные белки усваиваются ор-

ганизмом человека хуже, чем животные. Так, белки яиц и молока усваи­ваются на 96%, белки рыбы и мяса - на 95, белки хлеба из муки I и II сортов - на 85, белки овощей - на 80, белки картофеля, хлеба из обойной муки, бобовых — на 70%.

Человек получаст белки с яйцами, рыбой, мясом, молоком, мо­лочными продуктами, а также с продуктами растительного происхож­дения, в первую очередь с продуктами переработки злаковых.

Большинство растительных белков имеет недостаточное содер­жание одной или двух незаменимых аминокислот. Так, в белке пшени­цы содержание лизина составляет лишь 50% от оптимального соотно­шения аминокислот («идеального белка»).

Белки составляют важнейшую часть всех клеток живых организ­мов. Жизнь живых организмов без белков невозможна. В живых ор­ганизмах белки преобладают по своей массе над другими соединения­ми. Организм человека, например, на 60% (на сухую массу) состоит из белков.

Поступая в организм, белки подвергаются гидролизу с помощью ферментов и гормонов до аминокислот. Аминокислоты всасываются че­рез стенки кишечника в кровь. Часть аминокислот разносится к тканям и органам, где они расходуются на построение и обновление клеток, а также на построение и обновление биологически активных веществ -ферментов и гормонов. Часть аминокислот посредством тока крови по­ступает в печень, где происходят их дальнейшие превращения. Наконец, часть аминокислот является источником энергии для организма, глав­ным образом при нехватке углеводов и жиров. Таким образом, белки являются главным материалом для построения тканей организма.

На состоянии организма человека сказываются как недостаток, так и избыток белков в пищевом рационе. Организм человека переносит избыток белков труднее, чем других пищевых веществ (например, жиров или углеводов). Особенно страдают от избытка белков печень и почки. Избыток белков в питании в течение длительного времени вызывает пе­ревозбуждение нервной системы, нарушение обмена витаминов, ожире­ние, заболевания суставов. Вес это связано с повышенным поступлением с пищей нуклеиновых кислот, накоплением мочевой кислоты - продукта обмена пуринов, превращением избытка белков в жиры и т.д.

Основными источниками белков в пище являются мясные, рыб­ные и зернобобовые продукты. Содержание белков в сырах составляет 25%; горохе и фасоли - 22-23; разных видах мяса, рыбы и птицы -16-20; яйцах-13; жирном твороге- 14; крупах- 12-13; ржаном хлебе-5-6; пшеничном - 8; молоке - 2,9; овощах и плодах - не более 2%.

П отребность человеческого организма в белках составляет 1,1-1,5 г в сутки на 1 кг массы тела. Следовательно, потребность взрослого человека в белках в сутки составляет примерно 100 г (минимум - 70 г). Суточная потребность человека в белке зависит от качества белка, т.е. от его полноценности. Так, в случае «идеального» белка норма потреб­ности в нем составляет 56-63 г. В пищевом рационе за счет белка долж­но быть обеспечено 12-14% калорийности.