Питательные вещества. 
Возрастная анатомия и физиология. Т.2 опорно-двигательная и висцеральные системы

К питательным веществам относятся белки, жиры и углеводы. В пище также должны присутствовать минеральные вещества и витамины, не имеющие калорийности, но необходимые для нормального функционирования организма, а также вода.

Белки, жиры и углеводы расщепляются в пищеварительном тракте с образованием веществ, менее богатых энергией. Энергию, высвобождающуюся при расщеплении 1 г вещества, называют фитологической теплотой сгорания, или калорической ценностью. Эта величина измеряется в килокалориях (ккал) или килоджоулях (кДж) (1 ккал = 4,2 кДж; 1 кДж = = 0,24 ккал). Физиологическая теплота сгорания жиров вдвое больше, чем белков и углеводов (табл. 13.1).

Питательные вещества как источники энергии взаимозаменяемы. При отсутствии или недостаточном количестве белков их энергетическую ценность могут компенсировать жиры или углеводы. Однако как пластический материал белки для организма незаменимы. После приема пищи возрастает интенсивность обмена веществ, повышается теплообразование, усиливается скорость кровотока. При употреблении белков интенсивность обмена возрастает значительно больше, чем при потреблении жиров и углеводов. В случае смешанной пищи скорость обмена веществ увеличивается примерно на 6%.

Таблица 13.1

Калорическая ценность белков, жиров, углеводов.

Белки состоят из аминокислот, часть которых образуется в организме. Другие (незаменимые аминокислоты) в организме не образуются или образуются в недостаточном количестве, поэтому необходимо их поступление с белками пищи. При их отсутствии в пище синтез белков в организме резко нарушается. Заменимые аминокислоты могут быть замещены другими или синтезированы в самом организме в процессе обмена веществ. Наличие в белках незаменимых аминокислот определяет их биологическую ценность. Полноценными считаются белки, содержащие весь набор незаменимых аминокислот, — это белки животного происхождения, содержащиеся в молочных продуктах, яйцах, мясе, рыбе, печени. Белки растительного происхождения менее полноценны, хотя такие продукты, как бобовые (соя, горох, фасоль), орехи, картофель, рис, рожь, содержат белки, близкие по составу к животным.

Особенно важно, чтобы дети получали с пищей достаточные количества незаменимых аминокислот, таких как лейцин, фенилаланин, лизин, валин, треонин (табл. 13.2). Лизин способствует росту и кроветворению, его требуется 3,2—4,8 г в сутки. Отсутствие лизина в пище приводит к задержке роста ребенка, к истощению его мышечной системы. Суточное потребление триптофана, также необходимого для роста, равно 1 г. Недостаток валина вызывает расстройство чувства равновесия у детей. Метионин влияет на способность к обучению и развитию интеллектуальных способностей. Им особенно богаты продукты животного происхождения и зерновые.

Триптофан — предшественник нейромедиаторов. В ночное время из него синтезируется мелатонин, отвечающий за глубокий сон, а в светлое время суток — серотонин — гормон бодрости и хорошего настроения. Таурин необходим для развития мозга и органов зрения у детей, следовательно, содержащие его продукты должны присутствовать в рационе беременных женщин и детей, особенно в ранний период развития. Взрослым людям таурин необходим для нормального функционирования нервной системы, зрения, сердечной мышцы; он нормализует кровяное давление и снижает уровень холестерина в крови.

Детям в возрасте от года до трех лет требуется 75% белка животного происхождения и 25% — растительного. В последующие два года содержание в пище белков животного происхождения должно уменьшаться, и к пяти годам количество животного и растительного белка должно быть одинаковым. В пище детей старшего школьного возраста, как и у взросЗначение аминокислот для человека.

лых, животный белок должен составлять 30%, а растительный —70%. В сутки взрослый человек должен получать с пищей 85—90 г белка (не менее 1 г/кг массы тела), при беременности — 3—4 г/кг.

Белки не откладываются в организме человека в запас. При их недостатке повышается чувствительность к инфекциям и возникает ряд других нарушений. Особенно важны белки для нормального развития нервной и иммунной систем, адаптации организма к новым условиям и стрессу. Однако избыточное содержание белков в диете приводит к нарушению процесса пищеварения и развитию гнилостных процессов в кишечнике.

Основными источниками углеводов являются растения, мед, а также хлебобулочные и кондитерские продукты. С пищей в организм человека должно поступать 400—500 г углеводов в сутки. Из них монои дисахариды должны составлять 50—100 г, крахмал — 350—400 г, балластные вещества (клетчатка и др.) — до 50 г. Из углеводов организм получает более 55% энергии. Излишек углеводов может накапливаться в виде гликогена в печени, мышцах, при беременности — в плаценте или превращаться в жирные кислоты и поступать в жировые клетки. Энергетические потребности клеток головного мозга удовлетворяются исключительно за счет глюкозы, а скелетные мышцы при недостатке глюкозы могут использовать и жирные кислоты. Углеводное голодание может компенсироваться за счет образования глюкозы из некоторых аминокислот, если имеется их избыток.

Употребление в пищу больших количеств рафинированного сахара, сахароза из которого легко усваивается, приводит к нарушению работы эндокринных клеток поджелудочной железы, вырабатывающих инсулин, и может вызвать сахарный диабет.

Жиры могут иметь растительное или животное происхождение. Они могут быть видимыми (жидкие масла, сало) и скрытыми (капли жира, например, в колбасе или мясе). В рационе жителей Центральной Европы содержание скрытого жира довольно высокое, что связано со способом откормки скота. Все природные жиры хорошо перевариваются и усваиваются, причем жидкие жиры (растительные) усваиваются лучше твердых (животных). В сутки взрослому человеку необходимо потреблять 80—100 г жиров, из них 50% — животного происхождения. При недостаточном их поступлении в организм нарушаются иммунитет, эндокринные и половые функции, могут возникнуть онкологические и сосудистые заболевания, а также гиповитаминозы по жирорастворимым витаминам — А, Е, D, К.

Ценность растительных и животных жиров пищи определяется составом входящих в них жирных кислот, которые необходимы для построения клеточных мембран, в том числе клеток нервной системы — нейронов и оболочек нервных волокон.

Незаменимые жирные кислоты содержатся в растительных маслах: больше всего их в льняном и конопляном масле, подсолнечное масло особенно богато линолевой кислотой. С жирами в организм поступают жирорастворимые витамины (A, D, Е), имеющие для человека жизненно важное значение. Дефицит незаменимых жирных кислот в пище приводит к замедлению роста и развития организма, снижению репродуктивной функции и различным поражениям кожи.

Отклонения в содержании в организме различных липидов вызывают постепенные изменения структуры и проницаемости клеточных мембран, что сопровождается ухудшением функции клеток и ускоряет их старение. Недостаток жиров в пище нарушает деятельность ЦНС и органов размножения, снижает устойчивость к различным заболеваниям. Без жиров невозможна выработка общего и специфического иммунитета. Для лучшего усвоения жиров в пище детей должно быть достаточно и углеводов, так как при дефиците углеводов в питании происходит неполное окисление жиров и в крови накапливаются кислые продукты обмена.

При длительном нагревании жиров свыше 200 °C в процессе тепловой обработки из жирных кислот могут образовываться вредные вещества, в том числе канцерогены.

Неотъемлемыми элементами питания являются вода и минеральные вещества. Минимальная суточная потребность в воде человека весом 70 кг — 2—2,5 л. Из них около 1 л должно поступать в организм с пищей, и около 1 л — с выпиваемой жидкостью. При некоторых условиях потребность в воде возрастает, например в жаркую или сухую погоду, при стрессах, тяжелой физической работе, недомогании, некоторых заболеваниях, беременности, излишнем весе, а также в старости. Избыток жидкости с растворенными в ней продуктами обмена веществ и токсинами переносится к почкам, легким и коже для последующего выведения. При болезнях сердца и почек происходит задержка воды в организме, возникают отеки. К задержке воды в организме приводит повышенное содержание углеводов и минеральных солей, в первую очередь NaCl, в пище.

Недостаточное потребление воды приводит к обезвоживанию организма. При этом потеря 5% веса ведет к утрате работоспособности, если теряется 10% веса тела — это оценивается как тяжелое обезвоживание, потеря 15—20% жидкости заканчивается смертью человека. У грудных детей самым опасным является обезвоживание организма при расстройстве пищеварения — оно влечет за собой судороги, потерю сознания.

При избыточном потреблении вода перемещается в межклеточное и внутриклеточное пространство, откуда плохо выводится. Развивается водная интоксикация, проявлением которой будут отеки, в том числе и головного мозга, сопровождаемые нарушением трудоспособности, головными болями, тошнотой, судорогами.

Потребность организма ребенка в воде зависит от его возраста. В первые дни жизни ему необходимо около 200 мл/кг массы тела, до трех месяцев — 140—160 мл/кг, во втором полугодии — 120—140 мл/кг (табл. 13.3). В основном эта потребность удовлетворяется за счет нищи. Но при этом грудным детям в сутки необходимо давать не менее 50—70 мл воды.

Растворимые в воде соли необходимы для поддержания постоянства внутренней среды организма человека. Наиболее важными из них являются хлориды и фосфаты натрия, калия, кальция, магния. При недостатке или избытке в пище тех или иных солей, особенно натрия и калия, возникают нарушения водно-солевого баланса, которые приводят к обезвоживанию организма, отекам, нарушениям артериального давления.

Таблица 133

Ежедневная потребность детей в жидкости.

Организму человека требуется много кальция, особенно женщинам в период беременности и детям — для роста и развития. Недостаточное количество кальция обычно наблюдается у людей, употребляющих пищу с большим содержанием щавелевой кислоты, которая находится в таких продуктах, как какао, шоколад, щавель, шпинат, ревень. Эта кислота связывает пищевой кальций, переводит его в нерастворимую форму — оксалат кальция. Кальцием богаты все молочные продукты, рыба, зеленые овощи. В организме кальций работает совместно с фосфором. Фосфат кальция входит в состав костей и зубов. Кальций необходим для поддержания функций сердечно-сосудистой и нервной систем. Для его усвоения необходимы достаточные количества витамина I).

Количество Na⁺, К⁺ и С1~ в пище детей должно быть меньшим, чем в пище взрослого. Натрия дети должны получать 25—40 мг в сутки, калия — 12—30 мг, хлора — 12—15 мг. Для взрослых потребление этих веществ, соответственно, равно: 60−80, 60 и 100−120 мг.

В некоторых элементах организм испытывает постоянную потребность. К ним относится и железо (особенно для детей и беременных женщин). Суточная потребность в нем у взрослого человека — 12 мг, а у женщин детородного возраста — 18 мг. При недостаточном его употреблении наблюдаются утомление и головная боль, снижается работоспособность, нарушается рост волос, ногтей, кожи. Недостаток железа в детском рационе приводит к снижению способности к обучению и утомляемости. У человека часто возникает железодефицитная анемия. Ей подвержены 30—40% женщин до 50 лет, у которых практически нет мобилизуемых запасов Fe²⁺. Обычная диета не может восполнить потери Ее²⁺, если человек периодически теряет кровь при менструациях, частой сдаче крови, желудочных и кишечных кровотечениях. Лучше всего усваивается железо, поступающее с животной нищей (мясо). Для его усвоения необходимы медь, кобальт, марганец, витамин С. По сравнению с взрослыми ребенок должен получать с нищей больше железа. Его суточная потребность у детей составляет 1 — 1,2 мг на 1 кг массы тела, у взрослых — 0,9 мг.

Помимо перечисленных веществ, растущий организм нуждается в микроэлементах — меди, кобальте, марганце, цинке и др. Для детей характерен положительный баланс меди и кобальта (они должны накапливаться в организме). Микроэлементы необходимы человеку в ничтожных количествах, однако их недостаток может стать причиной серьезных нарушений здоровья. Все микроэлементы, поступающие в организм из внешней среды, можно подразделить на три группы — те, которые:

• • участвуют в выполнении какой-либо функции в клетке — железо, фтор, йод, медь, марганец, молибден, цинк и т. д. (табл. 13.4) (без них организм не может нормально функционировать);
• • могут оказывать токсическое действие (сурьма, мышьяк, свинец, кадмий, ртуть и таллий, радиоактивные вещества — изотопы цезия ¹³⁷Cs и стронция ⁹⁰Sr);
• • не выполняют каких-либо функций и не являются жизненно необходимыми для организма (алюминий, бор, серебро и теллур).

Потребность в микроэлементах различна и зависит от функционального состояния человека. Например, у детей и женщин во время беременности повышатеся потребность в йоде и железе. Нарушения процессов роста и умственного развития детей наблюдаются при дефиците йода, цинка, марганца, фтора и хрома. Передозировка некоторых элементов тоже представляет опасность, особенно передозировка фтора. Его суточная доза — 1 мг, и надо учитывать, что 5 мг фтора является токсичной дозой. При недостатке фтора у человека развивается кариес, а при его избытке — остеосклероз.

Витамины (от лат. vita — жизнь) — биологически активные вещества, которые необходимы в небольших количествах для нормальной жизнедеятельности организма (табл. 13.5,13.6). Витамины не вырабатываются в организме или вырабатываются в недостаточном количестве, поэтому должны поступать с пищей. Они выполняют многочисленные функции в клетках и тканях: участвуют в обмене веществ, тканевом дыхании, образовании межклеточного вещества, входят в состав ферментов. Многие витамины чувствительны к свету и повышению температуры, поэтому разрушаются при термической обработке пищи. Некоторые витамины синтезируются кишечной флорой (витамин К). По своей природе витамины подразделяются на жирорастворимые (Д Е, D, К) и водорастворимые (В, С и др.).

По последним научным данным, каждая клетка нашего организма, и в первую очередь — мозга, ежедневно подвергается воздействию свободных радикалов, которые повреждают клеточные мембраны и становятся причиной многих заболеваний. Большая часть таких нарушений может быть предотвращена антиоксидантами пищи. Антиоксиданты взаимоПотребности человека в минеральных веществах

действуют с активными радикалами с образованием малоактивных молекул. Даже в небольшом количестве (0,01—0,001%) антиоксиданты уменьшают скорость окисления, падает скорость образования свободных радикалов. Наиболее известные антиоксиданты — витамины С и Е, (5-каротин (провитамин А), ликопин (в томатах). К ним также относят полифенолы — флавоноиды (часто встречаются в овощах), танины (в какао, кофе, чае), антоциакы (в красных ягодах). Антиоксиданты.

Витамины и незаменимые факторы питания человека

в больших количествах содержатся в свежих ягодах и фруктах, а также продуктах, изготовленных из них (свежевыжатых соках, морсах и др.). К богатым антиоксидантами ягодам и фруктам относятся облепиха, клюква, рябина, гранат. Среди других продуктов, содержащих антиоксиданты, выделяют какао, красное вино, зеленый и (в меньшей степени) черный чай. К антиоксидантам относится микроэлемент селен, необходимый для синтеза ряда ферментов антиоксидантной системы организма. Высокой активностью обладают также пигменты, придающие фруктам и овощам фиолетово-черную окраску (черный виноград, чернослив, изюм, черника, черноСредняя суточная норма потребления витаминов

плодная рябина, смородина). Антиоксидантное действие имеют такие восточные специи, как гвоздика, корица, куркума, горчица, черный и красный перец, карри, имбирь, но надо помнить, что потребление этих специй не должно быть избыточным.

Экстрактивные вещества определяют вкус и запах пищи. Они не являются необходимым компонентом питательных веществ, но их роль в создании чувства общего благополучия, удовлетворения вкусовыми качествами пищи велика. Они нужны для стимуляции секреции пищеварительных соков.

Часть веществ нищи не подвергается перевариванию в ЖКТ, гидролизу или расщепляется не полностью. Степень переваривания таких веществ зависит от их предварительной обработки в процессе приготовления нищи или механической обработки при жевании. Не усваиваются грубоволокнистые компоненты пищи — клетчатка, пектины, пищевые волокна. Они снижают калорическую ценность пищевого рациона и создают ощущение сытости, сокращая тем самым объем потребляемой пищи. Они стимулируют перистальтику кишечника, ускоряют продвижение пищевых масс в ЖКТ, способствуют формированию оптимальной для выведения из организма консистенции каловых масс, способствуют выведению из организма избытка пищевого холестерина. При недостатке в пище грубоволокнистых веществ могут наблюдаться запоры.

В пищевых продуктах могут содержаться различные примеси, образующиеся в процессе их получения и хранения. Они не являются необходимыми человеку, но способны оказывать токсическое действие на организм. Так, в мясных продуктах могут сохраняться лекарственные вещества, которые широко применяют при выращивании скота, например антибиотики, гормоны. Их вводят животным для ускорения роста и увеличения веса. Эти вещества откладываются в печени, жировой и мышечной тканях скота и могут вызвать у человека аллергию, нечувствительность к антибиотикам, гормональные нарушения.

В пищевых продуктах широко используются различные добавки — ароматизирующие вещества, красители, консерванты, добавляемые в пищу при ее изготовлении. Их действие на организм человека до конца не исследовано. Так, например, канцерогенное действие пищевого красителя «масляного желтого» было обнаружено лишь спустя десятилетия поеле того, как его стали употреблять в пищу. В последнее время было создано несколько тысяч подобных добавок. Большая их часть не обладает фармакологическим действием, но может вызвать аллергические реакции.

В пище человека могут встречаться вещества, используемые для защиты сельскохозяйственных растений от вредителей — пестициды. Известно четыре их разновидности:

• • инсектициды (для защиты растений от насекомых-вредителей);
• • гербициды (для уничтожения сорняков);
• • акрициды (для уничтожения клещей);
• • фунгициды (для уничтожения грибов).

Поскольку многие из них патогенны и для человека, было установлено максимально допустимое содержание пестицидов в пище. Эти вещества могут откладываться в тканях, они очень медленно выводятся из организма и поэтому обладают длительным действием на организм человека. Наиболее опасны в связи с этим отравления пестицидами, которые могут содержать фрукты, овощи, мучные изделия, а из животных продуктов — молочный жир.