1. Основные компоненты пищевых продуктов и их роль в организме человека Белки

Характеристика и функции белков в организме. Белки составляют примерно половину сухой массы клеток, а от общей массы человеческого тела на долю белков приходится около 20%, причем насчитываются десятки тысяч разновидностей белков.

Многообразие полимерных белковых молекул обусловлено различными комбинациями входящих в их состав остатков двадцати протеиногенных аминокислот, соединенных друг с другом пептидной связью. Количество аминокислотных остатков в белковых молекулах колеблется от нескольких десятков до сотен и даже тысяч.

В соответствии со своим строением и свойствами белки выполняют в организме разнообразные функции. Одни из них входят в состав костей и хрящей и выполняют опорную функцию, другие белки, входя в состав ядер, протоплазмы и клеточных мембран мышечной и других видов тканей выполняют пластические функции построения тканей и функции транспорта веществ в организме, в том числе переноса их через биомембраны. Такие белки, как актин и миозин, обеспечивают сократительные функции мышц. Особая группа белков (ферменты) выполняют регуляторные функции, управляя протекающими в организме реакциями. Белки иммунных тел выполняют защитные функции, предохраняя организм от вторжения чужеродных белков. Белки могут выполнять энергетические, запасные и некоторые другие функции.

В любом живом организме протекает процесс самообновления белковых структур. Установлено, что белки человеческого организма в течение жизни обновляются около 200 раз. При этом белки пищи служат источником для построения собственных белков организма.

Пищевая ценность и усвояемость белков. Пищевая ценность белков определяется их аминокислотным составом и усвояемостью организмом человека.

Для построения собственных белков организму требуется набор аминокислот в определенном количестве и соотношении. При этом из 20 аминокислот 8 являются незаменимыми (эссенциальными), они не могут синтезироваться в нашем организме и должны поступать с пищей. Незаменимыми являются валин, лизин, лейцин, изолейцин, треонин, метионин, триптофан и фенилаланин. Кроме того, детским организмом не синтезируются аргинин и гистидин, и их тоже относят к незаменимым.

Всемирной организацией здравоохранения разработан состав «идеального белка», в котором соотношения незаменимых кислот наиболее оптимальны для организма человека. В белках пищи могут содержаться все незаменимые аминокислоты в таких же соотношениях, и такие белки считают полноценными. Более низкую биологическую ценность имеют белки, содержащие все аминокислоты, но не в благоприятных для организма пропорциях. И, наконец, белки, в которых отсутствует хотя бы одна незаменимая аминокислота, считают неполноценными.

Для сопоставления аминокислотного состава белков используют аминокислотный скор – процентное содержание каждой из аминокислот в данном белке по отношению к ее содержанию в «идеальном» белке. Обычно рассчитывают скор для наиболее дефицитных аминокислот: лизина, триптофана и суммы серосодержащих аминокислот (метионина и цистеина).

В табл.1 приведен аминокислотный состав идеального белка и некоторых животных и растительных белков. Из природных белков наиболее близки к идеальному белки куриного яйца и женского молока, для всех незаменимых аминокислот они имеют скор, близкий к 100%.

Таблица 1. Состав незаменимых аминокислот

в некоторых белках, %

Аминокислота	Идеальный белок	Казеин	Сывороточ-ные белки	Белок яйца	Белок пшеницы	Белок сои
Валин	5	7,2	5,7	7,3	3,0	4,7
Лейцин	7	9,0	12,3	8,8	6,0	7,8
Изолейцин	4	6,1	6,2	6,6	6,0	4,9
Метионин + Цистин	3,5*	2,8	2,3	5,5*	2,3	1,3
		0,3	3,4		2,3	1,5
Треонин	4	4,9	5,2	5,1	3,0	3,6
Лизин	5,5	8,2	9,1	6,4	0,6	6,4
Фенилаланин + Тирозин	6*	5,0	4,4	10,0*	2,5	5,4
		6,3	3,8		3,1	4,3
Триптофан	1	1,7	2,2	1,5	0,9	1,4

^* Пары суммируются, так как потребность в одной аминокислоте может быть покрыта за счет наличия другой.

Организм человека должен получать в достаточном количестве и заменимые аминокислоты, поскольку при недостатке на их синтез расходуются незаменимые, потребность в которых возрастает.

На усвояемость белков в организме человека оказывает влияние ряд факторов: активность протеолитических ферментов, аминокислотный состав белков и наличие других составных частей пищи (витаминов, минеральных веществ), структура белков, которая определяется степенью их денатурации.

Расщепление белков начинается в желудке. Хлористоводородная кислота желудочного сока обеспечивает значение рН 1,5–2,5. В этих условиях происходит набухание белков, их дезагрегация и частичное расщепление до пептидов различной молекулярной массы под действием фермента пепсина. Далее, в тонком кишечнике, сок поджелудочной железы (рН 7,5–8,5) создает благоприятные условия для действия протеаз (трипсина, химотрипсина) и коллагеназы, благодаря которым завершается процесс превращения белков и полипептидов в отдельные аминокислоты. Через стенки кишечника аминокислоты всасываются в кровь и лимфу.

К снижению усвояемости белков может привести избыточное содержание в рационе клетчатки. Усиливая перистальтику кишечника, она способствует более быстрому прохождению пищи по пищеварительному тракту, и часть белков не успевает гидролизоваться. Кроме того, клетчатка адсорбирует протеиназы и, связывая часть аминокислот, выводит их из организма.

Согласно рекомендациям Всемирной организации здравоохранения суточная норма потребления белков должна составлять 85–90 г, причем половина этой нормы должна приходиться на белки животного происхождения. При недостатке в рационе белков замедляется рост организма, повышается восприимчивость к инфекционным заболеваниям. Избыточное потребление белка неблагоприятно сказывается на деятельности пищеварительного тракта, почек, желез внутренней секреции, приводит к нарушению обмена веществ, снижению возбудимости центральной нервной системы.

Липиды

Характеристика и функции липидов в организме. Важнейшими представителями простых липидов являются ацилглицерины (глицериды) – сложные эфиры глицерола и жирных кислот. Многообразие жиров обусловлено, главным образом, природой и положением жирных кислот. В состав природных жиров в основном входят жирные кислоты с четным числом атомов углерода (от 4 до 30, наиболее распространены от 12 до 22), нормального строения, одноосновные, насыщенные и ненасыщенные. Ненасыщенные кислоты обычно имеют цис-конфигурацию и положение двойной связи ближе к центру цепи.

Из насыщенных кислот наиболее часто встречаются пальмитиновая и стеариновая, они придают жирам твердую консистенцию, таких кислот больше в животных жирах. Ненасыщенные жирные кислоты широко распространены в растительных маслах, в жире морских животных и рыб, при комнатной температуре они имеют жидкую консистенцию. Наиболее часто встречаются олеиновая, линолевая и линоленовая кислоты, имеющие соответственно одну, две и три двойные связи. Арахидоновая кислота с четырьмя двойными связями имеет наиболее высокую биологическую активность.

При хранении в неблагоприятных условиях (при повышенных температуре и относительной влажности воздуха, на свету, при контакте с кислородом воздуха и металлами) происходит прогоркание жиров. Оно обусловлено протеканием окислительных процессов с накоплением пероксидов, альдегидов, кетонов и др. Причиной прогоркания может быть и действие ферментов – липазы и липоксигеназы.

В организме существует две формы жира: запасной и структурный. Запасной сосредоточен в подкожном слое и сальниках. Он используется организмом для обновления структурного жира, как источник энергии, предохраняет организм от переохлаждения и механических повреждений, служит амортизатором для внутренних органов, смазочным материалом. Структурный жир в виде липопротеиновых комплексов входит в состав протоплазмы, а в форме фосфолипидов (фосфатидов)– в состав клеточных и внеклеточных мембран. Жиры в составе нервных клеток обеспечивают передачу нервных импульсов, участвуют в образовании некоторых гормонов.

Важную физиологическую роль в организме выполняют сопутствующие жирам вещества: фосфолипиды (лецитин, кефалин), стерины, жирорастворимые витамины.

Фосфатиды в комплексе с белками входят в состав нервных и мозговых тканей, печени, сердечной мышцы, половых желез, клеточных мембран. Они принимают участие в процессе свертывания крови, лецитин способствует выведению из организма избыточного холестерина. Фосфатиды содержатся в нерафинированных растительных маслах, яичном желтке, мозге, печени животных и в других продуктах. При недостатке фосфолипидов происходит накопление жира в печени и кровеносных сосудах.

Из стеринов важная роль принадлежит холестерину, который участвует в образовании гормонов, необходим для синтеза желчных кислот. Холестерин поступает в организм с пищевыми продуктами и синтезируется в организме. При нарушении холестеринового обмена он откладывается на стенках кровеносных сосудов, в желчных путях, нарушая их функции, способствует развитию атеросклероза и желчекаменной болезни.

Незаменимым фактором питания является комплекс полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) – арахидоновой, линолевой и линоленовой. Биологическое значение этих кислот сравнимо со значением витаминов, их часто называют витамином F. Эссенциальные кислоты влияют на обмен холестерина, повышают эластичность кровеносных сосудов, устойчивость организма к ультрафиолетовому и радиоактивному облучениям, участвуют в образовании гормоноподобных веществ – простагландинов. При недостатке в организме ПНЖК наблюдается некротическое поражение кожных покровов, нарушаются половая деятельность, пищеварение, функционирование почек.

Пищевая ценность и усвояемость жиров. Ценность жиров, как компонентов питания, определяется наличием в их составе полиненасыщенных жирных кислот, фосфолипидов, стеринов, жирорастворимых витаминов. В зависимости от содержания ПНЖК жиры делят на три группы: растительные масла с высоким содержанием ПНЖК (50–80%) – подсолнечное, соевое, кукурузное, хлопковое; жиры со средней биологической активностью, содержащие 15–22% ПНЖК – масло оливковое, сало свиное, жир куриный; жиры с низким (5–6%) содержанием ПНЖК – бараний, говяжий, молочный.

В расщеплении жиров в организме участвуют фермент липаза, желчь и желчные кислоты, их переваривание происходит в тонком кишечнике. Образовавшийся глицерин хорошо растворяется в воде и быстро всасывается стенками кишечника. Всасывание жирных кислот идет при участии желчных кислот, с которыми они образуют растворимые в воде комплексы. Чем выше температура плавления жира, тем хуже он усваивается организмом.

Для покрытия энергетических затрат организма и построения клеточных структур взрослому человеку необходимо 80–100 г жира в сутки. Разработано понятие «эталонный жир», как обладающий показателями, необходимыми для правильного питания человека. Такой жир должен содержать 38–47% ненасыщенных и 53–62% насыщенных жирных кислот при отношении количества ненасыщенных кислот к насыщенным от 0,6 до 0,9. Содержание линолевой кислоты должно составлять 7–10%, линоленовой – 0,5–1,0%, низкомолекулярных кислот С₄–С₁₂ – 10–12%, транс-изомеров – не более 16%, фосфолипидов – не менее 0,3%, холестерина – не более 0,2%.

Недостаточное потребление жира может привести к нарушению функций центральной нервной системы, половых желез, ослаблению иммунитета и устойчивости организма к неблагоприятным факторам. Избыточное потребление жиров приводит к ожирению, возникновению атеросклероза, нарушениям функций печени, ухудшению усвояемости кальция, магния и других веществ.