ПОСОБИЕ. Основы здорового питания. Пособие по общей нутрициологии. Скальный А.В., Рудаков И.А., Нотова С.В., Бурцева Т.И., Скаль. ПОСОБИЕ. Основы здорового питания. Пособие по общей нутрициологи. Оренбургский государственный университет в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по программам высшего профессионального образования по всем специальностям Оренбург 2005 2
 Скачать 0.81 Mb.
|
|
2 Общая нутрициология Этот раздел включает общие сведения об основных составляющих пищи (нутриентах) и основных продуктах питания. Сложилось так, что пищевые вещества оказались разделенными на группы - в зависимости от величины их массы, которая необходима человеческому организму для удовлетворения его потребностей. Так возникли представления о макронутриентах (белках, жирах, углеводах, которых организму требуется "много" (десятки и сотни граммов, и микронутриентах (витаминах и других биоактивных веществах, которых организму требуется "очень мало" (милли- и микрограммы). Микронутриенты называют еще и "минорными" пищевыми веществами. Деление пищевых веществ только по количественному признаку (много - мало) вряд ли имело бы большой смысл, однако выяснилось, что не только количественные соотношения, но и функции макро- и микроэлементов в организме весьма различны. Если макроэлементы нужны для обеспечения организма энергией, для обновления, восстановления и роста тканей пластические, энергообеспечивающие функции, то микроэлементы необходимы для нормального протекания биохимических и физиологических процессов, для регуляции обмена веществ во всех его проявлениях, те. - для всех без исключения процессов, которые входят в понятие "жизнедеятельность организма. К настоящему времени макронутриенты и их роль в жизнеобеспечении человеческого организма изучены достаточно хорошо. Что же касается микронутриентов, то продолжаются интенсивные исследования их влияния на организм человека. Сейчас уже не вызывает сомнений необходимость тщательного изучения действия на организм не только отдельных минеральных веществ, но и отдельных химических элементов. Вот почему в этом разделе впервые в литературе в систематизированном виде представлены сведения о роли и месте химических элементов в нутрициологии. В последние годы, с появлением методов количественного содержания микронутриентов в пищевых продуктах появилась возможность судить о том, сколько и каких витаминов, микроэлементов, аминокислот содержится в томили ином продукте. Таким образом, коррекция питания и разработка индивидуальных диетических рекомендаций получила настоящую научную основу. Другой важной особенностью современной нутрициологии является то, что сведения о пищевых веществах и пищевых продуктах, которыми располагает эта наука, не являются чем-то абстрактным, а наоборот, могут быть использованы каждым человеком для улучшения своего здоровья и повышения качества жизни. 2.1 Белки Наряду с углеводами и жирами, белки входят в число пищевых веществ - макронутриентов. Главной особенностью белков и их компонентов - аминокислот является то, что их нельзя ничем заменить Состав и биологическая ценность белков Белки представляют собой высокомолекулярные соединения, построенные из остатков аминокислот, соединенных в определенной последовательности пептидными связями. Число аминокислотных остатков в молекуле белка может достигать нескольких тысяч. Элементный состав белков представлен небольшим числом биоэлементов-органогенов и макроэлементов. Их среднее содержание в разных белках варьирует незначительно (вот массы сухого вещества углерод - 51- 55, кислород - 21,5-23,5, азот - 16,6-18,4, водород - 6,5-7,3, сера - 0,3-2,5. Некоторые белки содержат в незначительных количествах фосфор, селен и другие микроэлементы. Белки состоят в основном из двадцати аминокислот, которые и составляют основу жизни. Эти аминокислоты определяют биологическую специфичность и пищевую ценность белков. Структурно аминокислоты представляют собой азотсодержащие органические кислоты, в состав которых входят аминогруппы (NH2) и карбоксильные группы (COOH). Аминокислоты имеют общую структуру - R-CH(NH2)-COOH и различаются только строением радикала R (таблица 2). Аминокислоты можно разделить на заменимые и незаменимые. Заменимые аминокислоты могут быть синтезированы в организме. Незаменимые аминокислоты не синтезируются в организме человека вообще или синтезируются в недостаточном количестве. 36 Таблица 2 - Строение аминокислот, образующих белки Название аминокислоты R Глицин Н Аланин -СН 3 Серин -СН 2 ОН Треонин -СН(ОН)СН3 Метионин -(СН 2 ) 2 SСН3 Валин -Лейцин -Изолейцин -Фенилаланин -Тирозин -пара) Цистеин С Аспарагиновая кислота -CH 2 COOH Глутаминовая кислота -(CH 2 ) 2 COOH Аргинин -Лизин -Гистидин -Пролин Н Н \ / N COO / \ / H2C CH I I H2C ---- CH2 Триптофан -Аспарагин -Глутамин -Аминокислоты содержатся во всех продуктах растительного и животного происхождения. Однако эти продукты различаются содержанием и соотношением аминокислот. Наиболее оптимальным является соотношение незаменимых аминокислот в продуктах животного происхождения - молоке, мясе, рыбе, яйцах. Основные поставщики белка растительного происхождения - семена бобовых культур (соя, фасоль, горох, арахис, зерно зерновых и крупяных растений (пшеница, рис, кукуруза, ячмень, гречиха, семена масличных растений (подсолнечник, лен. Биологическая ценность белков пищевых продуктов зависит от количества и соотношения в них незаменимых аминокислот. Однако, заменимые аминокислоты также выполняют в организме разнообразные функции и играют не меньшую роль, чем незаменимые аминокислоты. Для оценки пищевой ценности белка его аминокислотный состав сравнивают со стандартом - оптимальным составом гипотетического "идеального" белка, полученным расчетным методом. Этот гипотетический белок содержит аминокислоты в количестве и соотношении, оптимальном для удовлетворения потребностей организма человека. Таблица 3 - Содержание незаменимых аминокислот (в мг) в 1 г "идеального" белка следующее Наименование аминокислот Количество аминокислот в г Изолейцин 40 Лейцин 70 Лизин 55 Метионин + цистеин 35 Фенилаланин + тирозин 60 Треонин 40 Триптофан 10 Валин 50 Всего 360 Сравнивая содержание незаменимых аминокислот в исследуемом белке с соответствующими показателями "идеального" белка, для каждой аминокислоты получают процентное соотношение (аминокислотный скор. Например, в 1 г исследуемого белка пищевого продукта содержится (в мг изолейцин - 40, лейцин - 63, лизин - 55, метионин + цистин - 28, фенилаланин + тирозин - 66, треонин - 42, триптофан - 9, валин - 50. При сравнении с величинами "идеального" белка находим, что скоры аминокислот равны изолейцин - 100, лейцин - 90, лизин - 100, метионин + цистин - 80, фенилаланин + тирозин - 110, треонин - 105, триптофан - 90, валин - 100. Если скор одной или нескольких аминокислот менее 100 %, такие аминокислоты называют лимитирующими. В нашем примере лимитирующими являются лейцин (90 %), метионин + цистин (80 %), триптофан (90 %). Аминокислоты, содержание которых в изучаемом белке ниже, чем в "идеальном" называют лимитирующими. Наиболее близки по составу к "идеальному" белку животные белки мяса и яиц. В растительных белках содержание одной или нескольких аминокислот обычно ниже идеального. Так, в белках бобовых и картофеля недостаточно метионина и цистенина, в белках злаковых культур - метионина, треонина, лизина. Поэтому разработаны рекомендации для увеличения пищевой ценности белковой пищи путем добавления в пищу лимитирующих амнокислот или смешивания белков с различным содержанием аминокислот. Полагают, что соотношение в пище животных и растительных белков должно составлять от 50 док от 45 добыть близким к 1 : 1). 2.1.2 Белки и аминокислоты в организме человека В пищеварительном тракте белки подвергаются действию пищеварительных ферментов (протеаз) и расщепляются на свободные аминокислоты или фрагменты, состоящие из 2 или 3 аминокислот (ди- или трипептиды). Эти соединения всасываются - поступают через кишечную стенку в кровеносные сосуды и доставляются кровотоком в различные ткани и органы. Большая часть аминокислот попадает в печень, где из них синтезируются собственные белки организма. Оставшиеся аминоксилоты подвергаются процессу дезаминирования (отщепление аминогруппы) и превращаются в жиры и углеводы. Белки из различных пищевых источников усваиваются организмом не в одинаковой мере. Наиболее хорошо усваиваются белки яиц, молока сыра (от 95 до 97 %). Усваиваемость белков риса, пшеницы, овса несколько ниже (от 86 до 88 %). При избыточном содержании в пище жиров усваиваемость белков снижается. В настоящее время достаточно хорошо изучены как роль отдельных аминокислот в процессах жизнедеятельности, таки последствия для здоровья недостатка аминокислот в пище. 39 2.1.3 Незаменимые аминоксилоты В число незаменимых аминокислот, которые не синтезируются в организме вообще или синтезируются в недостаточном количестве входят валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, цистин (цистеин) треонин, триптофан, фенилаланин, тирозин, гистидин (является незаменимым только для новорожденных детей). Валин, моноаминомонокарбоновая кислота содержится в молочных продуктах, мясе, зернах хлебных злаков, сое, грибах, арахисе. Входит в состав всех белков, особенно много валина содержится в казеине, альбуминах, белках соединительной ткани. Валин необходим для поддержания нормального азотного баланса в организме используется в качестве источника энергии для мышц. Участвует в биосинтезе пантотеновой кислоты. Недостаток валина может привести к функциональным нарушениям нервной системы, к расстройству координации движений. Врожденное нарушение обмена валина, лейцина и изолейцина (валинолейцинурия) у детей проявляется с 3 до 5 дня жизни рвотой, судорогами, характерным запахом мочи, а в последующем - задержкой психического и физического развития. Адекватный уровень потребления валина - 2,5 г/сут. Изолейцин, моноаминомонокарбоновая кислота входит в состав практически всех белков, положительно влияет на процессы роста. Адекватный уровень потребления - 2,0 г/сут. Лейцин, аминоизокапроновая кислота содержится в мясе, соевой муке, бобах, рисе, лесных орехах. Входит в состав почти всех белков, является важным промежуточным звеном в биосинтезе холестерина и других стероидов. Путем дезаминирования может трансформироваться в жирные кислоты. При недостатке лейцина уменьшается масса тела, возникают изменения в почках и щитовидной железе. Врожденное нарушение обмена лейцина, валина и изолейцина (валинолейцинурия) у детей проявляется с 3 до 5 дня жизни рвотой, судорогами, расстройствами дыхания, а в последующем - стойкими неврологическими нарушениями, задержкой развития. В качестве лечебного средства применяется при заболеваниях печени, анемиях. Адекватный уровень потребления - 4,6 г/сут. Лизин, диаминокапроновая кислота входит в состав практически всех животных белков. Ограниченное содержание лизина в белках растительного происхождения снижает их пищевую ценность. Недостаток лизина в организме может привести к негативным последствиям - задержке роста, расстройствам кровообращения, снижению содержания гемоглобина в крови. Для обогащения пищевых продуктов используют лизин, получаемый с помощью микробиологического синтеза. Адекватный уровень потребления - 4,1 г/сут. Метионин, серосодержащая моноаминомонокарбоновая кислота содержится в твороге, яичном белке, рыбе (треска, судак, севрюга, сом, в меньшей степени - в растительных продуктах. Входит в состав большинства белков, участвует в процессах ферментативного метилирования, приводящих к образованию холина, адреналина и других биологически важных соединений. Участвует в витаминном обмене (витамин В, фолиевая кислота, в обмене жиров и фосфолипидов, проявляет липотропное действие, Источник серы в биосинтезе цистеина. Один из источников образования глюкозы в организме. Недостаток метионина в пище приводит к нарушению биосинтеза цистеина, белков, замедлению роста и развития организма, к тяжелым функциональным расстройствам. В медицинских целях метионин применяется для лечения и профилактики токсических поражений печени (цирроз, хронические отравления, а также при дистрофии у детей, вызванной белковой недостаточностью. Имеются сведения об эффективности метионина при радиационных поражениях. Адекватный уровень потребления (метионин + цистин) - 1,8 г/сут. Тирозин, ароматическая аминокислота содержится в молочных продуктах, семенах тыквы и кунжута, миндальных орехах. Входит в состав многих белков и пептидов (казеин, инсулин и др. В организме участвует в биосинтезе дофамина, адреналина, меланинов, а также гормонов щитовидной железы. Врожденные дефекты обмена тирозина приводят к развитию тяжелого заболевания алкаптонурии (слабоумию. Тирозин способствует снижению аппетина и уменьшению массы жира в организме. Адекватный уровень потребления (тирозин + фенилаланин) - 4,4 г/сут. Треонин, моноаминомонокрабоновая кислота входит в состав почти всех белков. Содержится в нервной ткани, сердце, скелетных мышцах. Способствует поддержанию белкового баланса в организме. Оказывает влияние на процессы роста. Принимает участие в выработке антител, повышает иммунную защиту организма. Играет важную роль в образовании коллагена и эластина. Адекватный уровень потребления - 2,4 г/сут. Триптофан, гетероциклическая аминокислота содержится в коричневом рисе, мясе, сыре, твороге. Участвует в образовании никотиновой кислоты и серотонина. Способствует процессам роста и регенерации тканей. Недостаток триптофана в пище может быть причиной многих функциональных и органических нарушений. Расстройства обмена триптофана отмечаются при диабете, туберкулезе, онкологических заболеваниях, а также могут приводить к слабоумию. Добавление триптофана повышает пищевую ценность многих белков. Адекватный уровень потребления - 0,8 г/сут. Фенилаланин, фениламинопропионовая кислота входит в состав практически всех белков, встречается в свободном состоянии. Участвует в биосинтезе меланинов, адреналина, норадреналина, обеспечению функций щитовидной железы. Улучшает деятельность центральной нервной системы. Потребность организма в фенилаланине возрастает при отсутствии в пище тирозина. Врожденное нарушение обмена фенилаланина приводит к наследственному заболеванию - фенилкетонурии, сопровождающегося умственной отсталостью. Адекватный уровень потребления (фенилаланин + тирозин) - 4,4 г/сут. Цистеин, серосодержащая моноаминомонокарбоновая кислота входит в состав почти всех природных белков и глутатитона. Промежуточный продукт метаболизма цистеина - серосодержащая аминокислота таурин, способствующая улучшению энергетических процессов и играющая важную роль в обмене жиров. Таурин в высокой концентрации содержится в сердечной мышце, в нервной ткани, в лейкоцитах крови. Через образование димера цистина) цистеин участвует в поддержании пространственной структуры белковых молекул. Занимает центральное место в обмене серосодержащих соединений. Один из источников образования глюкозы в организме. Выполняет защитную функцию, связывая токсичные ионы тяжелых металлов, цианиды, соединения мышьяка, ароматические углеводороды. Обеспечивает высокую биологическую активность тиоловых ферментов. Цистеин применяется в лечебных целях при помутнении хрусталика и снижении остроты зрения. Таурин (син. Тауфон) применяется при дистрофических поражениях сетчатой оболочки глаза, а также как средство стимуляции восстановительных процессов при травмах роговицы. Адекватный уровень потребления (цистин + метионин) - 1,8 г/сут. 42 2.1.4 Заменимые аминоксилоты В число заменимых аминоксилот, которые могут синтезироваться в организме, входят аланин, серин, глицин, аспарагиновая кислота, глутаминовая кислота, аргинин, гистидин, пролин. Аланин, аминопропионовая кислота, входит в состав многих белков в свободном состоянии содержится в плазме крови. Является одним из источников для образования глюкозы в организме (с последующим ее накоплением в печении мышцах. Бета-аланин входит в состав активного катилизатора - кофермента Аи пантотеновой кислоты. Адекватный уровень потребления - 6,6 г/сут. Аргинин, диаминомонокарбоновая кислота, содержится во многих продуктах - овсяной крупе, соевых бобах, семенах подсолнечника и кунжута, молоке, мясе, грецких орехах, шоколаде. Аргинин участвует в ряде важных ферментативных реакций образовании мочевины и орнитина, креатина, аргинифосфата и др, входит в состав многих белков (коллаген и др) Способствует активности вилочковой железы (тимуса, участвующей в поддержании Т-клеточного иммунитета, увеличивает скорость заживления ран, препятствует образованию опухолей. Недостаток аргинина негативно сказывается на выработке инсулина, липидном обмене в печени, сперматогенезе. Адекватный уровень потребления этой аминокислоты - 6,1 г/сут. Аспарагиновая кислота, моноаминодикарбоновая кислота, играет важную роль в реакциях цикла мочевины и переаминирования, участвует в биосинтезе уринов и пиримидинов. Используется для синтеза треонина, образования рибонуклеотидов (пркедшественников РНК и ДНК. Ускоряет процесс синтеза иммуноглобулинов. Повышает способность организма переносить умственное переутомление. Аспарагин, амид аспарагиновой кислоты, содержится в основном в мясных продуктах. Присутствует в организме в составе белков ив свободном виде. Участвует в метаболических процессах клеток мозга. Путем образования аспарагина из аспарагиновой кислоты происходит связывание и обезвреживание токсичного эндогенного аммиака. Адекватный уровень потребления аспарагиновой кислоты - 12,2 г/сут. Гистидин, гетероциклическая аминокислота незаменимая аминокислота для растущего организма. Содержится в пшенице, ржи, рисе. Присутствует почти во всех белках, входит в состав активных центров ряда ферментов. Является исходным веществом при биосинтезе гистамина и биологически активных пептидов мышц - карнозина и анзерина. Гистидин важен для роста и восстановления тканей. Входит в состав гемоглобина, необходим для производства клеток крови. Недостаток гистидина в организме ухудшает деятельность центральной нервной системы, а также может сопровождаться кожными нарушениями, развитием экзем. В лечебных целях гистидина гидрохлорид применяется при гепатитах, язвенной болезни желудка и двенадцатиперствной кишки. Адекватный уровень потребления - 2,1 г/сут. Глицин, аминоуксусная кислота, присутствует в зернах злаковых культур, в мясных продуктах. Входит в состав многих белков и биологически активных соединений (глутатион, креатин и др. Участвует в биосинтезе пуринов, порфиринов источник аминного азота в реакциях переаминирования. Используется в синтезе ДНК и РНК. Является центральным нейромедиатором передатчиком нервного возбуждения) тормозного типа действия. Улучшает обменные процессы в тканях мозга. При врожденном расстройстве обмена глицина (дефект глицинрасщепляющего фермента) развиваются гипотония, нарушение дыхания, судороги. В качестве лечебного средства глицин применяется при повышенной раздражительности, нарушениях сна, а также как средство, уменьшающее влечение к алкоголю. Адекватный уровень потребления - 3,5 г/сут. Глутаминовая кислота, моноаминодикарбоновая кислота важнейшая заменимая кислота. Входит в состав практически всех природных белков и других биологически активных веществ (глутатион, фолиевая кислота, фосфатиды), присутствует в организме в свободном виде. Играет ключевую роль в азотистом обмене. В клетках центральной нервной системы участвует в переносе ионов калия и обезвреживает аммиак (перенос аминогрупп, связывание аммиака. В пищевой промышленности используется как вкусовая добавка ко многим продуктам. Глутаминовая кислота и кальция глутаминат применяются как лечебные средства при заболеваниях нервной системы психозы, эпилепсия, реактивные состояния и др. Глутамин, полуамид глутаминовой кистоты содержится в огородной зелени (петрушка, шпинат. В организме находится в составе белков или в свободном виде много свободного глутамина в мышечной ткани. Играет важную роль в азотистом обмене. Участвует в биосинтезе ДНК, РНК, триптофана, гистидина, пуринов, фолиевой кислоты. Биосинтез глутамина в организме сопровождается связыванием аммиака, что особенно важно для клеток головного мозга. Адекватный уровень потребления глутаминовой кислоты - 13,6 г/сут. Пролин, гетероциклическая иминокислота; источником поступления пролина в организм являются преимущественно мясные продукты. Содержится в свободном виде ив составе многих белков. Является составной частью инсулина, адренокортикотропного гормона и других биологически важных пептидов. Участвует в биосинтезе коллагена, способствует поддержанию нормального состояния соединительной ткани, улучшает структуру кожи. Метаболизм пролина тесно связан с глутаминовой кислотой. Адекватный уровень потребления - 4,5 г/сут. Серин, моноаминомонокарбоновая кислота играет важную роль в проявлении каталитической активности расщепляющих белки ферментов (сериновых протеаз. Участвует в биосинтезе глицина, серосодержащих аминокислот (метионина, цистеина, пурина. пиримидина, порфирина, необходим для полноценного обмена жиров и жирных кислот. Адекватный уровень потребления - 8,3 г/сут. Таким образом, поступающие в организм аминокислоты используются различными путями. Большая часть амнокислот расходуется на синтез новых белков и получение энергии (при недостаточном поступлении с пищей жиров и углеводов. Углеродные остатки "глюкогенных" аминокислот (аланина, цистеина, метионина) превращаются в глюкозу. "Кетогенные" аминокислоты лейцин, фенилаланин и тирозин) превращаются в жирные кислоты. Белки составляют около 17 % общей массы тела человека (в пересчете на сухую массу - около 44 %). Половина всех белков находится в мышцах, 20 % приходится на кости и хрящи, 10 % - на кожу. Белки входят в состав всех клеточных мембран, с участием белков осуществляется рост и размножение клеток. Белки в виде различных биологически активных соединений обеспечивают важнейшие физиологические и биохимические функции - регуляторные (гормоны, каталитические (ферменты, сократительные (миозин, структурные (коллаген, защитные (иммуноглобулины, транспортные гемоглобин) и др. Белки участвуют в поддержании гомеостаза - сих участием поддерживается водный баланс и нормальный рН биологических сред организма. Белки, поступающие в организм с пищей, служат одним из поставщиков энергии, хотя и не откладываются в организме "про запас" (рисунок 1). Конечными продуктами белкового обмена являются мочевина, диоксид углерода и вода, кроме того, при превращении части аминокислот в жиры и углеводы выделяется энергия. Поступление Растительные Животные белки белки I I Расщепление Аминокислоты Аминокислоты заменимые незаменимые I \ / I Расходование Синтез Глюкоза Жирные белков Гликоген кислоты I \ / Гормоны Выработка Ферменты энергии Антитела Белки структурные транспортные сократительные и т.д. Рисунок 1 - Роль белков в организме Белковый обмен - это вид обмена, включающий процессы поступления белков с пищей, их расщепление, транспорт образующихся аминокислот, синтез свойственных данному организму белков, распад и выведение конечных продуктов обмена из организма |