Пищевые вещества

Вопрос о рациональном и лечебном питании имеет историю, уходящую в глубокую древность. Однако все рекомендации как древних, так и современных учёных в конечном итоге сводятся обычно к ограничению животных жиров и мяса за счёт увеличения потребления фруктов и овощей. Чем же объясняются такие рекомендации? Какое влияние оказывают на организм различные пищевые вещества? В состав употребляемых нами пищевых продуктов входят, как известно, белки, жиры и углеводы, минеральные соли, витамины, вода. Рассмотрим, какое значение имеют для организма основные вещества.

Белки

Основным источником белков пищи являются все мясные продукты (кроме сала и жира), рыба, птица, сыры, молочные продукты, яйца, орехи, все хлебные злаки, бобовые растения. В организме белки являются важнейшей составной частью тканей, они используются для построения основных структурных элементов клеток, поэтому их нельзя заменить никакими другими веществами. Сложные белковые молекулы образованы из большого числа различных аминокислот, которые, соединяясь в определённой последовательности, обусловливают все многообразие растительных и животных белков.

Все живые организмы, в том числе и человек, вырабатывают свой, только им присущий специфический белок. Вводимый с пищей чужеродный для данного организма белок подвергается в желудке и кишечнике расщеплению до относительно простых структурных элементов — аминокислот. Всасываясь из кишечника в кровь, аминокислоты поступают в печень, где частично используются для синтеза альбумина и других специфических белков, частично же разносятся с кровью в органы и ткани, где из них образуются органные и тканевые белки, используемые в качестве структурного и иногда энергетического материала, а также гормоны, ферменты, антитела. В организме взрослого человека обновление белков крови и печени происходит в течение 5-7 дней.

В процессах обмена возможен переход одних аминокислот в другие, однако организм человека может синтезировать не все аминокислоты. Из 20 известных аминокислот 12 могут быть синтезированы, а 8 являются так называемыми незаменимыми, организм не может обойтись без их поступления извне. Биологическая ценность белков определяется наличием в них незаменимых аминокислот и степенью их усвоения. Чем ближе употребляемый белок по составу аминокислот подходит к составу белков данного организма, тем выше его биологическая ценность.

При отсутствии незаменимых аминокислот, наряду с нарушением синтеза белков, наблюдаются ещё и особые расстройства, зависящие от специфического значения данной аминокислоты в организме. Так, метионин, содержащийся в молоке и молочных продуктах, имеет большое значение для обеспечения защитной функции печени. Метионин препятствует также накоплению жира и способствует его выведению из печени (предупреждает жировое перерождение печени).

В зависимости от содержания незаменимых аминокислот белки условно делят на «полноценные» и «неполноценные». К первым относятся белки всех молочных продуктов и белки животного происхождения, ко вторым — белки растений. Однако это не означает, что при вегетарианской диете человек питается неправильно в отношении аминокислотного состава белков. Используя различное сочетание растительных белков, можно восполнить недостаток отдельных незаменимых аминокислот в одних белках их присутствием в других.

Сравнительная биологическая ценность белков может быть выражена в следующих числах. Если белки молока, содержащие все необходимые аминокислоты, принять за 100, то биологическая ценность белков мяса и рыбы выразится числом 95, картофеля — 80, овса — 75, гороха — 55, пшеницы — 50, риса — 58, ржаного хлеба — 75.

Одним из важнейших конечных продуктов обмена белков у человека является мочевая кислота. Она образуется в печени и тканях, откуда поступает в кровеносную систему, и через почки выводится из организма вместе с мочой. Нарушение обмена нуклеиновых кислот приводит к развитию подагры. При подагре увеличивается концентрация мочевой кислоты в крови, что в связи с ее плохой растворимостью является причиной отложения мочекислых солей в тканях, образующих подагрические узлы. Развитие подагры издавна связывали с преобладанием в пище мясных продуктов.

Для обеспечения правильно сбалансированного питания установлены оптимальные физиологические нормы белка, согласно которым в пищевом рационе за счёт белков должно обеспечиваться 14-16% общей калорийности пищи, причём около 60% белка, предусмотренного этими нормами, должно состоять из белков молока и мяса (рыбы) в связи с тем, что они богаты незаменимыми аминокислотами.

Как уже указывалось, существующие вегетарианские диеты не выдерживают указанного соотношения. Однако за счёт широкого использования молочных продуктов и специального подбора блюд они обеспечивают организм практически полным набором незаменимых аминокислот.

Для расчёта необходимого количества белка надо знать, сколько его содержится в том или ином продукте. Ведь мясо, яйца, творог содержат не одни только белки. Например, в 100 г мяса без костей содержится 19 г белка, в таком же количестве мяса с костями — около 15 г, в 100 г яиц (2 яйца) содержится около 11 г белка.

Жиры являются важной составной частью пищи, необходимой для нормального протекания обменных процессов. Различают жиры животного и растительного происхождения. К первым относятся жиры, находящиеся в различных сортах мяса, сало, сливочное и топлёное масло. Большое количество животных жиров содержится в сливках и сметане. К растительным жирам относятся оливковое, кукурузное, подсолнечное, хлопковое масла. Много растительного жира находится в орехах.

Жиры состоят из глицерина и жирных кислот. Жиры с низкой температурой плавления (растительные) полнее и быстрее перевариваются в кишечнике, они содержат ненасыщенные жирные кислоты. Жиры с высокой температурой плавления (животные) усваиваются хуже. Они содержат насыщенные жирные кислоты. В отличие от животного, жир рыб имеет низкую температуру плавления, и ненасыщенных жирных кислот в нем даже больше, чем в растительных маслах. Это объясняется тем, что рыбы обычно обитают в холодных, а часто в очень холодных водах. При такой температуре насыщенные жиры имели бы твёрдую консистенцию (точка плавления насыщенных жиров выше 25°С). Ненасыщенные же жиры остаются в жидком состоянии при гораздо более низкой температуре.

Ненасыщенные жирные кислоты очень важны для организма человека. Некоторые из них расцениваются как жировой витамин F. Все ненасыщенные жирные кислоты способствуют выведению холестерина в кишечник, откуда он удаляется вместе с калом.

Экспериментально установлено, что при добавлении к пище растительных масел белые крысы лучше растут и быстрее развиваются. Это показывает, что жиры, содержащие большой процент ненасыщенных кислот, являются биологически более ценными, чем твёрдые (животные) жиры.

В организме человека ненасыщенные жирные кислоты не синтезируются, и поскольку они являются незаменимыми веществами, их нужно обязательно включать в пищевой рацион. Среди животных жиров наиболее ценными являются жиры, находящиеся в сливках, сливочном масле и других молочных продуктах.

Жиры обладают высокой калорийностью, превосходящей больше чем в два раза калорийность углеводов. Жир, поступающий с пищей, частично идёт на создание жировых запасов, частично же окисляется с выделением энергии и образованием конечных продуктов — углекислоты и воды.

Следует помнить, что ожирению способствуют не столько жиры, сколько углеводы (в виде сахара) при избыточном их употреблении. И поскольку жир усиливает окислительные процессы в организме, включение оптимального количества жира в пищевой рацион не приводит к ожирению.

Специальными исследованиями установлено, что диета, содержащая жир, но бедная сахаром, не усиливает образование и отложение жира и, наоборот, диета, бедная жиром и богатая сахаром, активирует эти процессы.

Жиры необходимы для нормального усвоения кальция, магния и жирорастворимых витаминов. Например, каротин, из которого в организме образуется витамин А, из сырой моркови всасывается в кишечнике в незначительном количестве, а из моркови, заправленной сметаной или растительным маслом, — от 60 до 90%.

Оптимальные условия питания создаются при правильном сочетании животных и растительных жиров, так как они дополняют друг друга недостающими жизненно важными веществами. В настоящее время принято считать, что животные жиры должны составлять 60-70%, а растительные — 30-40% от общего их количества в суточном рационе.

Общее количество жиров для здоровых людей, имеющих нормальную массу тела и занятых умственным или лёгким физическим трудом, не должно превышать 80 г в сутки.

Людям пожилого возраста целесообразно снизить количество жира в пищевом рационе. Особенно это касается жиров, содержащих большое количество холестерина: животных жиров, яичных желтков, мозгов, почек. Избыточное употребление этих пищевых веществ может вызывать нарушения функции печени, камнеобразование (желчнокаменную болезнь), развитие атеросклероза.

В группу пищевых жиров входят также некоторые жироподобные вещества, из которых наибольший интерес представляют холестерин и лецитин. Холестерин принимает участие в образовании половых гормонов и гормонов, выделяемых надпочечниками. Поступивший с пищей и синтезированный в организме холестерин соединяется в кишечнике с жирными кислотами и переходит в ток крови. Избыток холестерина распадается в печени и выделяется с желчью в виде желчных кислот в кишечник.

Растительные продукты не содержат холестерина, тем не менее длительное вегетарианское питание не приводит к дефициту холестерина, потому что организм способен вырабатывать его самостоятельно в необходимом количестве. Основным местом образования холестерина являются печень и надпочечники. Синтез холестерина в организме увеличивается при хроническом переедании, а также при недостатке инсулина и гормона щитовидной железы — тироксина. Некоторые витамины (например, никотиновая кислота, пиридоксин) и магний тормозят синтез холестерина, витамины С и Р усиливают его распад, витамин В6 (пиридоксин) способствует выведению его с желчными кислотами.

А. Блюменфельд в книге «Кому угрожает инфаркт миокарда» собрал большой фактический материал о влиянии ненасыщенных жирных кислот на обмен холестерина в организме человека. Им описаны исследования, в которых было изучено влияние трех различных диет на уровень холестерина в крови у больших групп здоровых людей: вегетарианской диеты, которая почти не содержит насыщенных жирных кислот, «умеренной» диеты, аналогичной питанию населения неиндустриальных стран, и диеты «среднего американца», соответствующей питанию населения наиболее развитых стран мира. Калорийность всех диет была одинаковой. Каждая группа испытуемых применяла поочерёдно все три диеты. Оказалось, что при растительном питании уровень холестерина в крови снижался, при диете, богатой насыщенными жирами, повышался.

Биологическим антагонистом холестерина является лецитин, который благоприятно влияет на деятельность центральной нервной системы и печени, стимулирует кроветворение, повышает сопротивляемость организма инфекции, токсическим веществам, а главное — препятствует развитию атеросклероза.

Большое количество лецитина содержится в гречневой крупе, пшеничных отрубях, зёрнах пшеницы, салате, горохе, фасоли. Много лецитина и в тех продуктах, в которых содержится холестерин (сливки, сметана, сливочное масло, яйца, мозги). Поэтому, хотя употребление этих продуктов надо ограничивать, полностью исключать их из пищевого рациона не рекомендуется.

Жиры и жироподобные вещества, получаемые человеком с пищей, существенно отличаются по своему составу и физико-химическим свойствам от жиров и липоидов, входящих в состав различных тканей и органов тела человека. Получая с пищей жир одного состава, организм человека превращает их (как и белки) в собственный жир другого состава.

Установлено, что если животным давать в пищу не жир, а свободные жирные кислоты, то, тем не менее, в лимфе, оттекающей от кишечника, появляются жиры. Это подтверждает, что уже в кишечных ворсинках происходит перестройка пищевых жиров с образованием более типичных для данного организма жиров и жироподобных веществ. Их содержание в плазме крови колеблется в довольно широких пределах. На высоте пищеварения эти цифры намного выше, чем натощак. В здоровом организме многие жировые вещества покидают кровяное русло к моменту очередного приёма пищи. При нарушении жирового обмена в связи с перееданием или употреблением слишком жирной пищи наблюдается снижение или даже утрата способности крови освобождаться к следующему приёму пищи от этих веществ. Их постоянный избыток может вызвать сгущение и остановку капиллярного тока крови. Кроме того, повышение жирности крови вызывает «склеивание» эритроцитов. В нормальных условиях, как уже упоминалось, количество жировых частиц крови регулируется гепарином и так называемым фактором просветления, вызывающими просветление сыворотки крови, помутневшей вследствие поступления в нее большого количества жировых капель. У людей, предрасположенных к атеросклерозу или употребляющих избыточное количество высококалорийной пищи, этот механизм истощается, что сопровождается угнетением способности регулировать содержание жировых частичек в крови.

Углеводы являются важнейшим источником энергии. На их долю приходится около 60-70% пищевого рациона (400-600 г). Они содержатся преимущественно в растительных продуктах. Из животных продуктов углеводы имеются в молоке. Натуральным продуктом, состоящим почти исключительно из углеводов, является мёд. В результате промышленной переработки получают чистьте углеводы — сахар и крахмал.

Углеводы делятся на три группы. К первой относятся простые углеводы, или моносахариды, содержащие одну молекулу углеводов: глюкоза, фруктоза, галактоза; во вторую группу входят дисахариды, содержащие две молекулы углеводов: сахароза (свекловичный и тростниковый сахар), лактоза (молочный сахар) и мальтоза (солодовый сахар). К третьей группе относятся полисахариды, состоящие из нескольких моносахаридов: крахмал, гликоген, клетчатка.

Большое количество крахмала содержится в хлебе, макаронных изделиях, крупах и картофеле (в муке и крупах — 70-80%, в картофеле — около 20%). Сахарозу, глюкозу и фруктозу человек получает с сахаром, фруктами и овощами.

С физиологической точки зрения, особое значение имеют глюкоза и гликоген, так как они являются основными источниками энергии, используемой организмом. При необходимости экстренных энерготрат: эмоциональном возбуждении (боль, страх, гнев, ярость и другие чувства), интенсивной мышечной работе — они легко извлекаются из депо и быстро окисляются с выделением энергии. Особенно велика роль глюкозы в питании скелетных мышц и центральной нервной системы.

Значение глюкозы для нормального функционирования организма подтверждается тем, что при снижении уровня сахара в крови (гипогликемия), появляются резко выраженная мышечная слабость, ощущение утомления, ускорение сердцебиения, усиление потоотделения, побледнение или покраснение кожного покрова. В тяжёлых случаях падает температура тела, нарушается деятельность центральной нервной системы (начинаются судороги, бред, меркнет сознание). Все эти явления сразу же исчезают после введения раствора глюкозы.

В тонкой кишке всасываются в кровь только простые одномолекулярные сахара: глюкоза, фруктоза, галактоза, ксилоза и арабиноза. Более сложные углеводы: дисахариды (сахароза, лактоза) и полисахариды (гликоген и крахмал) — могут быть усвоены организмом только после их расщепления на соответствующие моносахариды.

Через капилляры кишечных ворсинок моносахариды попадают в кровеносную систему и с током крови доставляются прежде всего в печень. Здесь значительная их часть превращается в гликоген. Некоторая же часть глюкозы проходит через печень без изменения и разносится с током крови по всему телу. Чем больше потребляется богатой углеводами пищи, тем выше содержание гликогена в печени.

Разные органы используют неодинаковое количество глюкозы из притекающей к ним крови. Наибольшее количество глюкозы потребляется мозгом и сердечной мышцей. Сохранение постоянной концентрации сахара в крови (от 80 до 120 мг глюкозы на 100 мл крови) поддерживается двумя процессами: потреблением глюкозы тканями и поступлением ее в кровь из печени. Гликоген расщепляется в печени непосредственно на глюкозу без промежуточных продуктов. Этот процесс называется «мобилизацией гликогена». При недостатке углеводов в пище гликоген может образовываться в печени из белков и жиров.

Существенное влияние на углеводный обмен оказывает эмоциональное возбуждение. Свидетельством этого является повышение содержания сахара в крови и даже выделение его с мочой при различных эмоционально-стрессовых состояниях, например у студентов в период экзаменационной сессии, у спортсменов в предстартовый период, у запасных игроков соревнующихся команд и даже у зрителей, особенно на международных встречах.

Но такое физиологическое перенасыщение крови сахаром очень непродолжительно, так как оно рефлекторно вызывает повышенное выделение в кровь гормона поджелудочной железы — инсулина, который быстро снижает концентрацию сахара в крови. Инсулин задерживает распад гликогена в печени и стимулирует отложение и усвоение глюкозы в мышцах и тканях. Кроме того, инсулин способствует превращению значительного количества полученных с пищей углеводов (около 30%) в жиры. При голодании переход углеводов в жиры резко снижается.

Нарушения углеводного обмена чаще всего связаны с заболеваниями печени, при которых печень теряет способность превращать в гликоген поступающую из кишечника глюкозу, и с заболеваниями поджелудочной железы, самым известным из которых является сахарный диабет.

Длительное избыточное потребление легкоусвояемых углеводов (сахар, мёд, варенье, кондитерские изделия) оказывает весьма неблагоприятное воздействие на организм. Избыточное кормление детей кашами, сахаром, конфетами вызывает нарушение обмена веществ, в результате чего появляется диатез. Чрезмерное употребление хлеба, сахара, кондитерских изделий взрослыми людьми способствует ускоренному развитию атеросклероза и связанных с ним поражений сердца и мозга, а также желчнокаменной болезни и ожирения.

Исследования, проведённые в Институте питания Академии медицинских наук, показали, что пищевой рацион с избыточным количеством сахара нарушает нормальную деятельность центральной нервной системы. Кроме того, установлено, что каждые лишние 25 г сахара способствуют образованию в организме 10 г жира. Продукты обмена углеводов легко превращаются в холестерин.

Неумеренное употребление углеводов может способствовать истощению аппарата поджелудочной железы, вырабатывающего инсулин, облегчать возникновение сахарного диабета. Особенно велика опасность заболевания диабетом при чрезмерном употреблении сахара на фоне даже начальных проявлений атеросклероза и ожирения, а также у лиц с наследственной предрасположенностью к диабету.

В растительных продуктах наряду с углеводами, обеспечивающими организм энергией, содержится углевод — клетчатка, который не усваивается организмом человека, но способствует опорожнению кишечника, вызывая активную перистальтику тонкой и толстой кишки.