Тема 4. Физиологическая роль основных нутриентов пищи

Цели и задачи изучения темы

- изучить роль белков в питании человека;

- изучить роль жиров в питании человека;

- изучить роль углеводов в питании человека;

- изучить роль витаминов и минеральных веществ в питании человека.

4.1. Белки и их значение в питании

Белки (протеины) – это сложные высокомолекулярные азотосодержащие соединения, состоящие из аминокислот. Белки организма человека выполняют жизненно важные функции: пластическую, энергетическую, каталитическую, регуляторную, защитную, транспортную и др.

Аминокислотный фонд, используемый для синтеза аутентичного белка (т.е. собственного белка организма), формируется главным образом из аминокислот, всосавшихся в кишечнике, а также из освободившихся в организме при расщеплении собственных белков. Бесконечное разнообразие белков создается всего лишь 20 аминокислотами, хотя в природе встречается более 150 подобных соединений.

Существуют аминокислоты, которые организм человека самостоятельно синтезировать не может, и они поступают только с пищей. Такие аминокислоты называются незаменимым, к ним, в частности, относятся валин, лейцин, изолейцин, треонин, метионин, фенилаланин, триптофан, лизин; к частично и условно заменимым – гистидин, аргинин, цистеин, тирозин; к заменимым – аланин, аспарагиновая кислота, аспарагин, глутаминовая кислота, глутамин, пролин, глицин, серин.

У детей раннего возраста гистидин является незаменимой аминокислотой, т.к. его синтез начинается на более поздних этапах онтогенетического развития (возраст начала синтеза гистидина в организме точно не определен).

Дефицит незаменимых аминокислот в пище или нарушение их соотношения приводит к угнетению биосинтеза белка в организме, нарушает динамическое равновесие белкового метаболизма и усиливает распад собственных белков с компенсаторной целью. Это вызывает глубокие изменения клеточного метаболизма и серьезные структурные и функциональные нарушения в организме/

Источниками полноценного белка, содержащего полный набор незаменимых аминокислот в количестве, достаточном для биосинтеза белка, являются животные продукты: молоко и молочные изделия, яйца, мясо и мясопродукты, рыба и морепродукты.

В продуктах растительного происхождения имеется дефицит незаменимых аминокислот, что снижает возможность использования их белка организмом.

При использовании только растительных продуктов (например, у строгих вегетарианцев) теоретически аминокислотный состав рациона также можно сбалансировать при целенаправленном подборе отдельных продуктов при условии их значительного разнообразия.

Важно знать, в каких продуктах белок имеет оптимальные показатели качества – наилучшую сбалансированность аминокислот, и какие продукты при этом не являются высококалорийными.

Минимальным физиологическим количеством – надежным уровнем поступления белка – считается 0,6 г полноценного протеина на 1 кг массы тела/в сутки. Уровень надежной потребности установлен экспериментально и относится к стандартному белку, утилизирующемуся в организме на 100%. К этой цифре приближаются белки молока, яиц, рыбы и мяса.

Однако биологическая ценность пищевых белков зависит не только от наличия в них оптимального количества и соотношения незаменимых аминокислот, но и от биодоступности. Биодоступность аминокислот может значительно изменяться: снижаться при наличии в пище ингибиторов протеаз или в результате химической трансформации аминокислот, происходящей в процессе технологической переработки пищи. Ингибиторы протеолитических ферментов, в частности, присутствуют в составе бобовых, например, в сое или соевой муке, и ограничивают доступность аминокислот из продуктов, их содержащих.

При высокой и длительной тепловой обработке (стерилизации, лиофильной и экструзионной сушке и т.п.) продуктов богатых углеводами и белками, в них снижается количество доступного лизина.

Важным показателем качества пищевого белка является его перевариваемость ферментами желудочно-кишечного тракта. По скорости переваривания белки можно расположить в следующем порядке:

яичные, рыбные и молочные;

мясные;

зерновых (хлеб и крупы);

бобовых и грибов.

В многочисленных экспериментальных исследованиях установлено, что биологическая ценность животных продуктов, содержащих полноценный белок, выше, чем у растительных продуктов.

Плохая перевариваемость и усвояемость растительных белков связана со значительным содержанием целлюлозы, лигнина и других малоферментируемых пищеварительной системой человека компонентов.

Истинная биологическая ценность животных белков – степень их усвоения организмом – практически достигает 95-98 %.

Многие комбинированные продукты и блюда, содержащие смешанный белок, имеют высокие показатели биологической ценности. Например, комбинации молочных и растительных белков (зерновых) позволяют ликвидировать дефицит лимитирующих аминокислот: небольшой недостаток серосодержащих кислот у молока и значительный недостаток лизина и треонина у зерновых.

Оптимальные соотношения животных и растительных белков дают, например, мясо с гречневой крупой (1:1) и мясо с картофелем (2,5:1). Комбинация зерновых и бобовых (сои) также приводит к взаимному обогащению дефицитными аминокислотами (соответственно серосодержащими и лизином). Не улучшают аминограмму такие рецептурные сочетания, как тесто с крупами, тесто с овощами (капустой, картофелем).

Нетрадиционные и новые источники белка. Поиск новых и нетрадиционных источников продовольственного сырья связан, в первую очередь, с невозможностью обеспечить население планеты необходимым объемом традиционных продуктов питания. Решение задачи по увеличению производства пищевого белка связана, с интенсификацией традиционных способов его получения, а также с более широким использованием в питании человека нетрадиционных и новых белковых ресурсов.

В ближайшие десятилетия главным в увеличении белковых ресурсов, по-видимому, останется традиционный путь:

• повышение продуктивности сельскохозяйственного производства (в том числе за счет селекции и биотехнологических приемов, основанных на генно-инженерных методах);

• снижение потерь при переработке продовольственного сырья и пищевых продуктов.

Под нетрадиционными и новыми источниками белка, перспективными для использования в питании, подразумевают протеинсодержащие продукты, являющиеся или отходами пищевого и кормового производства и малоутилизируемым пищевым сырьём, или совершенно новые ресурсы для получения белка.

К нетрадиционным источникам белка относятся:

• вторичные белоксодержащие продукты – обрат, молочная сыворотка, казеинаты, кровь и органы убойных животных, продукты переработки бобовых (соевые белковые продукты);

• отходы и побочные продукты пищевого и кормового производства – бобовые культуры, отходы мельничных производств, шрот из семян подсолнечника, льна, хлопчатника, арахиса, сои, сафлора и некоторых других масличных культур, кукурузных зародышей, томатов, винограда;

• малоутилизируемое и не используемое ранее пищевое сырье – некоторые виды рыб и морепродуктов, биомасса зеленых растений, шрот из семян рапса и других крестоцветных, некоторые ткани и органы убойных животных.

Одноклеточные и многоклеточные водоросли, мицелий грибов, дрожжи, а также белки и аминокислоты микробиологического и химического синтеза являются новыми источниками белка.

Вопрос о возможности использования с пищевыми целями белков одноклеточных организмов и аминокислотных смесей, полученных в результате дрожжевого, микробиологического и химического синтеза, остается открытым.

Из всех перечисленных потенциальных источников белка промышленностью освоено в существенных масштабах производство лишь соевых и молочных белков.

Создание искусственной пищи на основе синтезированного de novo белка – задача отдаленного будущего. Для человека как биологического вида переход на качественно новый уровень питания без ущерба здоровью возможен либо в результате тысячелетней эволюции, либо при использовании искусственной пищи, абсолютно эквивалентной по структуре и химическому составу традиционным продуктам.