Тема: ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ ПРОЦЕССОВ ПИЩЕВАРЕНИЯ

Пищеварением называется процесс механической и химической обработки пищи, в результате которой пищевые вещества превращаются в такую форму, которая доступна для всасывания, переноса кровью и усвоения организмом.

Знакомясь с разделом физиологии питания «Пищеварение», студент должен усвоить три основные части этого раздела:

1. Строение пищеварительного аппарата. В состав желудочно-кишечного тракта входят следующие органы: ротовая полость (язык, зубы, слюнные железы), глотка, пищевод, желудок, поджелудочная железа, печень, кишечник (тонкий и толстый).

2. Функции отдельных пищеварительных органов и их взаимосвязь, осуществляемая нервной и гормональной системами. Влияние пищи на деятельность желудочно-кишечного тракта.

3. Биохимия процессов пищеварения. Ферменты, содержащиеся в различных пищеварительных соках, пищевые вещества, расщепляемые ими, условия переваривания пищи и продукты расщепления.

Ротовая полость переходит в глотку, вслед за ней – пищевод (сравнительно тонкая трубка). Пищевод переходит в желудок, расположенный немного влево от нижнего ряда ребер. Под желудком располагается поджелудочная железа. Справа от желудка (под правым рядом ребер) находится печень, в нижней части которой расположены желчный пузырь и желчный проток.

Вслед за желудком начинается двенадцатиперстная кишка, в которую впадают желчный проток и проток поджелудочной железы. Двенадцатиперстная кишка переходит в тонкую кишку. Завершающей частью тонкого кишечника является подвздошная кишка.

Двенадцатиперстная кишка, тонкая и подвздошная кишки составляют тонкий кишечник. Подвздошная кишка переходит в толстый кишечник. У места этого перехода в правой нижней части живота находится слепая кишка с небольшим отростком – аппендиксом. Слепая кишка переходит в восходящую часть толстого кишечника, которая переходит сначала в ободочную кишку, потом в нисходящую часть толстого кишечника (в левой части живота), а затем в сигмовидную кишку (в левой нижней части живота), за которой следует прямая кишка.

Переработка пищи начинается в ротовой полости. Здесь пища измельчается и смачивается слюной в течение 15-18 секунд, в результате чего формируется пищевой комок.

В слюне человека содержатся ферменты, расщепляющие углеводы до глюкозы. Под действием фермента амилазы (птиалин) происходит превращение крахмала сначала в декстрины, а потом в дисахарид мальтозу. Второй фермент мальтаза расщепляет мальтозу на две молекулы глюкозы.

Хотя оба фермента обладают высокой активностью, полного расщепления крахмала до глюкозы не происходит. Слюна обладает нейтральной реакцией, и это соответствует оптимальной активности ферментов. С помощью глотательных движений открывается вход из пищевода в желудок, и пища переходит в желудок. Желудочный сок содержит соляную кислоту (рН его – 1.2) и постепенно прекращается действие амилазы и мальтазы.

Бенедиктов о питании:

"Считаем важным напомнить правило первого этапа пищеварения, а именно ротового пищеварения. Если последующие этапы пищеварительного процесса (желудочное и кишечное) выполняются автоматически и не подвластны нашей воле, то ротовое пищеварение является процессом, зависящим от нас. Надо помнить, что хорошо пережеванная и смешанная со слюной пища уже наполовину переварена, крахмал и декстран почти расщепляются птиалином, содержащимся в слюне. Причем птиалин продолжает действовать на углеводы и в желудке в течение некоторого срока. Хорошо размоченная во рту пища значительно легче подвергается воздействию желудочных и кишечных пищеварительных соков и вследствие этого лучше всасывается в кровь. Непрожеванные куски подвергаются брожению в желудке и гниению в кишечнике, отравляя организм. Если пища долго пережевывается, она попадает в желудок не слишком холодной или горячей, а с идеальной температурой. Наконец, кто ест быстро, тот ест слишком много, так как в силу инертности пищевого центра чувство насыщения запаздывает. При медленном и тщательном жевании съедается меньше пищи до того, как ощутится сытость".

Пищеварение в желудке

Пищеварение в желудке происходит в течение нескольких часов. Вся пища, съеденная за один прием (завтрак, обед, ужин) и попадающая в желудок, переваривается там под действием желудочного сока.

Чистый желудочный сок – это бесцветная прозрачная жидкость, содержащая соляную кислоту (в количестве 0,4 – 0,5%), рН равен 1.2, желудочный сок имеет кислую реакцию.

Желудочный сок содержит следующие ферменты:

• протеазы (пепсин, гастриксин и желатиназа). Пепсин и гастриксин расщепляют белки до полипептидов различной степени сложности. Желатиназа расщепляет желатин – белок, содержащийся в соединительной ткани (хрящи, сухожилия).

В процессе переваривания пищи большую роль играет соляная кислота желудочного сока:

1. создает рН – 1,2 – 1,5, при котором наблюдается максимальная активность ферментов пепсина и гастриксина;

2. соляная кислота вызывает денатурацию и набухание белков, т.е. способствует расщеплению белков;

3. соляная кислота способствует сбраживанию молока.

• липаза желудочного сока расщепляет жиры пищи на глицерин и жирные кислоты. Особенно важна роль липазы желудочного сока для грудных детей – она расщепляет до 25% жира молока, а остальной жир грудного молока расщепляется под действием фермента, уже содержащегося в грудном молоке;

• в желудке так же продолжаются расщепления крахмала пищи под влиянием амилаз, инактивация которых происходит постепенно по мере проникновения желудочного сока внутрь пищевого комка.

Основное же расщепление крахмала происходит под влиянием ферментов поджелудочной железы.

Обычно пища находится в желудке 6-8 часов: углеводы эвакуируются быстрее, затем белки, жирная пища задерживается до 8-10 часов. Жидкость начинает переходить в кишечник почти сразу после поступления в желудок.

Пищеварение в кишечнике

Содержимое желудка переходит в кишечник, когда его консистенция становится жидкой или полужидкой.

В 12-типерстной кишке пища подвергается действию поджелудочного сока (или панкреатический сок – от латинского панкреас – поджелудочная железа), желчи, а так же сока, находящегося в слизистой оболочке этой кишки, специальных желез (брунеровых или либеркюновых)

Реакция среды в 12-типерстной кишке колеблется в пределах рН 4,0-8,5 (пища поступает из желудка «кислая», а затем нейтрализуется поджелудочным соком и др. соками, имеющими щелочную реакцию).

РН чистого поджелудочным сока 7,8-8,4. Щелочная реакция обусловлена присутствием в нем бикарбонатов.

Поджелудочный сок очень богат ферментами:

1) расщепляющие белки и полипептиды – трипсин, гастриксин, химотрипсин, эластаза, карбопептидаза (карбоксипептидаза) и аминопептиды;

2) липаза;

3) амилаза (крахмал  мальтоза);

4) рибонуклеаза и дезоксирибонуклеаза (для РНК, ДНК)

1. Под действием трипсина, химотрипсина, эластазы при щелочной реакции среды происходит расщепление белков и полипептидов. Эти три фермента в совокупности обладают способностью расщеплять почти все пептидные связи в молекулах пищевых белков. Под действием карбоксидазы и аминопептидаз происходит отщепление от обоих концов молекул полипептидов концевых аминокислот.

2. Липаза поджелудочного сока расщепляет жиры на глицерин и жирные кислоты. Стимулятором ее действия является желчь. Жирные кислоты образуют с желчными кислотами растворимые в воде комплексы (сами ЖК – нерастворимы в воде), которые восстанавливаются в клетки слизистой кишечника; и там происходит распад этих комплексов. Желчные кислоты через кровь воротной вены вновь возвращаются в печень. А ЖК в виде хиломикронов поступают в лимфу.

Секреция поджелудочного сока начинается через 2-3 минуты после приема пищи и продолжается 6-14 часов.

Опытами на животных установлено, что ферментные состав поджелудочной железы зависит от характера питания.

Клетки печени вырабатывают и секретируют желчь, которая собирается в желчном пузыре, а из него поступает в 12-типерсной кишку.

Состав желчи:

• желчные кислоты;

• желчный пигмент билирубин (продукт переработки эритроцитов, т.е. красных кровяных телец в печени, образуется при распаде гемоглобина);

• лецитин;

• жиры;

• муцин (слизь);

• мыла;

• неорганические соли;

• холестерин.

Для желчи рН слабощелочная. В сутки у взрослого человека выделяется 500-700 мл желчи.

Две основные функции печени - это очистка крови, омывающей каждую клеточку нашего организма, и участие в переваривании пищи, дающей энергию, необходимую для жизни.

Интересно, что выполнение этих двух функций происходит не одновременно, а распределено по времени суток таким образом, чтобы организм соблюдал биологический ритм, заложенный природой. Ночью, когда мы спим, организм отдыхает и все системы работают с минимальной энергетической нагрузкой, печень чистит кровь, выбирая из нее шлаки, накопившиеся за день, и скапливает их в ночной желчи. Вот почему так важно позавтракать до 7 часов утра, ибо есть такая "заслонка", именуемая сфинктером Одди, которая готова открыться и выпустить ночную токсичную желчь даже при попадании в систему пищеварения небольшого количества жидкости. Этот процесс происходит с 5-ти до 7-ми часов утра. Таким первым завтраком может служить все, что легко приготовить, но лучше, если это будет 1/2 - 2/3 стакана отвара шиповника, любой травы, которую вы любите. Это может быть чашечка чая, кофе и, наконец, просто вода. Не стоит забывать, что процесс утреннего отброса желчи крайне важен, потому что при его отсутствии та желчь, которая ночью вбирает в себя токсины, остается в нас и весь световой день отравляет организм. Выработав в себе привычку завтракать первый раз до семи утра, мы предохраняем печень, да и весь организм от таких заболеваний как гастриты, холангиты, дискинезия желчевыводящих путей, желчекаменная болезнь, мочекислый диатез, запоры, геморрой.

Вдоль всей внутренней оболочки тонкого кишечника расположены либеркюновы железы, которые вырабатывают кишечный сок – бесцветная жидкость со щелочной реакцией. Он содержит энтерокиназу – фермент, активирующий трипсин поджелудочного сока, который в свою очередь активирует остальные протеолитические ферменты. Кроме энтерокиназы кишечный сок содержит: сахаразу, мальтазу, лактазу. Под действием этих ферментов образуются моносахара, которые после всасывания в кишечнике поступают в кровоток и попадают в печень.

Еще до того, как нарушения в работе печени заставят вас обратиться к врачу, вы можете сами проанализировать работу клеток печени по состоянию вашего стула. По консистенции, цвету и жирности стула можно судить о работе печеночных клеток, которых в печени содержится миллиарды. Каждая из них устроена таким образом, что одна ее часть "вбирает" в себя шлаки из крови, а другая "выпускает" эти шлаки в желчные ходы. В процессе пищеварения происходит выброс желчи в двенадцатиперстную кишку, где желчь активно участвует в переваривании пищи и образовании каловых масс. Стул должен быть мягким, сформированным и жирным. Отсутствие такого показателя, как жирность стула, свидетельствует о том, что количество жира, поступающее в организм и способное быть переработанным, превышает допустимую норму. Тот жир, что остается непереработанным, либо задерживается в крови, способствуя образованию атеросклероза сосудов, сужая их просвет, либо скапливается в самой печеночной клетке, лишая ее способности работать.

Предвестником серьезных заболеваний печени является такое функциональное нарушение как дискинезия желчных ходов. Ее приметы: ощущение тяжести в правом подреберье после приема пищи, подташнивание в промежутках между приемами пищи, отсутствие интереса к излюбленным блюдам, горечь во рту, отрыжка, плохой запах изо рта при здоровых зубах, нарушение сна, что свидетельствует о сбоях в биоритме работы печени.

Все эти симптомы усиливаются после приема жареной, жирной, консервированной, копченой пищи. Если вовремя не обратить на них внимание, то процессы эти могут длиться годами, способствуя образованию песка, камней, приводя к воспалительным процессам в печени (гепатит, холангит) и, в итоге, к циррозу печени.

Если вы не носите тесную обувь и у вас появилась мозоль под правым мизинцем, обратите внимание на вашу печень. Это, как правило, первый признак неблагополучия печени. Он появляется раньше, чем вы почувствуете, с какой стороны находится печень.

Таким образом, в тонком кишечнике завершается предпоследняя стадия гидролиза белков – образование небольших пептидов (1-я стадия – гидролиз белков под влиянием пепсина – идет в желудке, 2-я стадия – гидролиз полипептидов под влиянием трипсина, химотрипсина, эластазы и карбоксидазы с образованием более мелких пептидов – идет в полости тонкого кишечника).

Кроме полостного пищеварения, большое значение имеет пристеночное пищеварение, осуществляемое ферментами, находящимися на внутренней поверхности тонкой кишки (контактное, мембранное пищеварение). Особенно важна его роль в расщеплении дисахаридов до моносахаров и в расщеплении мелких пептидов до аминокислот.

Передвижение пищевого комка в тонком кишечнике происходит в результате сокращений поперечных и продольных мышечных волокон.

После очень сложных процессов переваривания пищевых веществ происходит всасывание в лимфу и в кровь образовавшихся низкомолекулярных соединений: аминокислот, моносахаридов (глюкозы, фруктозы, галактозы и др.), глицерина и жирных кислот.

Подсчитано, что в кишечнике всасывается за 1 час 2-3 литра жидкости с растворенными в ней веществами (большая площадь всасывания – до 500 м²).

В толстых кишках в нормальных физиологических условиях также идет всасывание, но оно невелико: за сутки 0,4 – 0,5 л воды.

Продукты всасывании (сахара, аминокислоты) попадают в кровь воротной вены, которая поступает в печень. В печени из различных моносахаридов (фруктоза и галактоза) образуется глюкоза, которая поступает в общий кровоток. Избыток глюкозы преобразуется в печени в гликоген (в норме его в печени около 5 %). В печени происходит обмен аминокислот, в т.ч. синтез заменимых. Печень выполняет также обезвреживающую роль по отношению к ядовитым веществам, детоксикацию чужеродных веществ из продуктов питания.

Толстые кишки – место обитания различных микроорганизмов, а продукты их жизнедеятельности могут быть ядовиты. Молочнокислые бактерии уничтожают гнилостные микроорганизмы – это явление, открытое еще в прошлом веке И.И. Мечниковым актуально и сейчас. Важно ежедневно употреблять кисломолочные продукты.

Сравнительно недавно было доказано, что микрофлора толстого кишечника снабжает организм человека определенным количеством энергии (до 6-9% от энергии общей)

Роль слепой кишки и ее отростка – аппендикса – неясна. Обнаружено положительное значение этих органов в реакциях иммунитета.

В толстых кишках в результате всасывания воды происходит постепенное формирование каловых масс, которые накапливаются в сигмовидной кишке. При акте дефекации они выделяются через прямую кишку.

Наиболее частыми являются следующие поражения органов пищеварения: гастрит (воспаление желудка), дуоденит (воспаление 12-типерсной кишки), энтерит (воспаление тонкого кишечника), энтероколит (воспаление толстого и тонкого кишечника), проктит (воспаление прямой кишки), стоматит (воспаление ротовой полости), глоссит (воспаление глотки), эзофагит (воспаление пищевода), панкреатит (воспаление поджелудочной железы), гепатит (воспаление печени), холецистит (воспаление желчного пузыря).

Пищеварительная система выполняет несколько функций:

Секреторную, гормональную (выработка пищеварительных соков); двигательную (продвижение и перемещение пищевых масс); всасывательную, выделительную, эндокринную и другие. Работа пищеварительного тракта подчиняется ряду закономерностей, нарушение которых влечёт за собой ухудшение процессов пищеварения и может привести к различным заболеваниям. Можно выделить три основные принципа деятельности желудочно-кишечного тракта:

1. соответствие ферментных систем химическому составу пищи;

2. периодичность и синхронность деятельности пищеварительного аппарата;

3. адаптация (приспособляемость) пищеварительного тракта к изменяющимся условиям питания.

Эти физиологические принципы должны учитываться как при составлении меню для различных возрастных и профессиональных групп населения, так и при организации приёмов пищи.

Знания строения и функций органов пищеварения, процессов превращений отдельных пищевых веществ и условий, влияющих на их переваривание, необходимы для правильного подбора ассортимента продуктов, способов их кулинарной обработки, составления рационального меню.

Таблица 1 - Схема расщепления веществ в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ)

Пищевые вещества	Отделы ЖКТ	Пищеварительные соки	Перевариваемый субстрат	ферменты	Продукты переваривания
1	2	3	4	5	6
белки	Ротовая полость	слюна	-	-	-
	желудок	Желудочный сок	белки	Пепсин химозин гастриксин	Альбумозы и пептоны
	12-ти перстная кишка	Сок поджелудочной железы	Белки альбумозы пептоны полипептиды	Трипсин химотрепсин полипептидазы	Полипептиды Пептиды аминокислоты
	Тонкий кишечник	Кишечный сок	пептиды	пептидазы	аминокислоты
жиры	Ротовая полость	слюна	-	-	-
	желудок	Желудочный сок	Эмульгированные пищевые жиры (молока, яйца, майонеза и др.)	липаза	Глицерин + жирные кислоты
	12-ти перстная кишка х)	Сок поджелудочной железы	Жиры, эмульгированные желчью	липаза	Глицерин + жирные кислоты
	Тонкий кишечник	Кишечный сок	-	-	-
углеводы	Ротовая полость	слюна	Клейстеризованный крахмал мальтоза	Амилаза мальтаза	Мальтоза глюкоза
	Желудок хх)	Желудочный сок	-	-	-
	12-ти перстная кишка	Сок поджелудочной железы	Крахмал Мальтоза сахароза лактоза	Амилаза мальтаза сахараза лактаза	Мальтоза глюкоза + фруктоза глюкоза + галактоза
	Тонкий кишечник	Кишечный сок	Мальтоза сахароза лактоза	Мальтаза сахараза лактаза	глюкоза глюкоза + фруктоза глюкоза + галактоза

Хх) продолжается действие ферментов слюны до их инактивации соляной кислотой.

Х) продолжается переваривание жира ферментами поджелудочной железы.

Согласованность и последовательность включая в деятельность различных органов желудочно-кишечного тракта контролируется особым участком головного мозга, скопление клеток которого получило название пищевого центра. Возбуждение пищевого центра сопровождается особым ощущением – чувством голода, аппетитом. В возникновении аппетита большую роль играют положительные и отрицательные раздражители, под влиянием которых возникают условные пищевые рефлексы.

Понимание механизма вкусовых и обонятельных рефлексов важно, ибо они служат научной основой дегустации, органолептической оценки качества продуктов и кулинарных изделий.

Специфическим раздражителем для рецепторов вкуса и обоняния являются химические вещества. Рецепторы вкуса возбуждаются при соприкосновении с растворёнными веществами, обонятельные клетки реагируют на вещества, находящиеся в газообразном состоянии.

Рецепторами вкуса являются вкусовые луковицы в сосочках языка. Вкусовая луковица имеет пору, через которую проникают растворенные вещества. Мы различаем четыре основных вкусовых ощущения: кислый, сладкий, горький, соленый. Недавно было доказано восприятие «щелочного» и «металлического» вкуса, углекислый газ также возбуждает определенные вкусовые рецепторы, что способствует более полному вкусовому ощущению.

Наиболее благоприятной температурой для возникновения вкусовых ощущений является температура 10-35°С. Интенсивность ощущения прямопропорциональна концентрации раствора вкусового вещества.

Рецепторы обоняния расположены на небольшом участке слизистой оболочки носа. Условием возникновения обонятельного ощущения является соприкосновение газообразных пахучих веществ с обонятельной областью при дыхании через нос.

Бесконечное разнообразие запахов затрудняет их классификацию. Можно выделить запахи эфира, ароматические, гнилостные, чесночные, тошнотворные и т.д. некоторые авторы выделяют запахи амбро-мускусные (мускус), пригорелые (бензол), киприловые (сыр, пот, «кошачий запах»). Основными считаются 7 запахов: камфорный, мускусный, цветочный, мятный, эфирный, едкий, гнилостный.

Ощущения, связанные с приемом пищи, гораздо богаче, чем имеющиеся четыре основных вкусовых ощущения. Это происходит потому, что язык снабжен не только вкусовыми рецепторами, но богат тактильными (прикосновение) и температурными рецепторами. Кроме того, полость рта сообщается с полостью носа. В оценке сложного «вкуса» кулинарного изделия непосредственные вкусовые ощущения комбинируются с осязательными, температурными и обонятельными восприятиями. Особенно важна роль обоняния. Достаточно вспомнить, как изменяются вкусовые ощущения во время насморка.

При органолептической оценке того или иного продукта применяется балловая шкала вкуса, аромата, консистенции, а также внешнего вида и цвета. Удельный вес того или иного фактора (коэффициент важности) в общем определении качества зависит от своеобразия продуктов. Так, при балловой оценке качества хлеба 40-70% всего количества баллов отводится запаху и вкусу.

Рисунок 1 - Желудочно-кишечный тракт

Рис. 1. Топография органов живота: А — вид спереди; Б — вид сзади; 1 — проекция диафрагмы, 2 — селезенка, 3 — желудок, 4 — большой сальник, 5 — поперечная ободочная кишка, 6 — тонкая кишка, 7 — сигмовидная ободочная кишка, 8 — мочевой пузырь, 9 — слепая кишка, 10 — восходящая ободочная кишка, 11 — желчный пузырь, 12 — печень, 13 — правый надпочечник, 14 — правая почка, 15 — поджелудочная железа, 16 — правый мочеточник, 17 — червеобразный отросток, 18 — прямая кишка, 19 — нисходящая ободочная кишка, 20 — левый мочеточник, 21 — левая почка, 22 — левый надпочечник