Белки их физиологическая роль в организме. Физиологическая роль и гигиеническое значение белков, жиров, углеводов, витаминов и минеральных веществ в питании человека

ОБМЕН БЕЛКОВ

Белки занимают ведущее место среди органических элементов, на их долю прихо­дится более 50% сухой массы клетки.Они выполняют ряд важнейших биологических функций. Вся совокупность обмена веществ в организме (дыхание, пищеварение, выделение) обеспечивается деятельностью ферментов, которые являются белками. Все двигательные функции организма обеспечиваются взаимодействием сократительных белков- актина и миозина.

Поступающий с пищей из внешней среды белок служит пластической и энергети­ческой целям. Пластическое значение белка состоит в восполнении и новообразовании различных структурных компонентов клетки. Энергетическое значение заключается в обеспечении организма энергией, образующейся при расщеплении белков.

В тканях постоянно протекают процессы распада белка с последующим выделе­нием из организма неиспользованных продуктов белкового обмена и наряду с этим синтез белков. Таким образом, белки организма не находятся в статическом состоянии, из-за непрерывного процесса их разрушения и образования происходит обновление белков. Скорость обновления белков неодинакова для различных тканей. С наибольшей скоро­стью обновляются белки печени, слизистой оболочки кишечника, а также других внутрен­них органов и плазмы крови. Медленнее обновляются белки, входящие в состав клеток мозга, сердца, половых желез и еще медленнее - белки мышц, кожи и особенно опорных тканей (сухожилий, костей и хрящей).

Физиологическое значение аминокислотного состава пищевых белков и их биологическая ценность

Для нормального обмена белков, являющихся основой их синтеза, необходимо по­ступление с пищей в организм различных аминокислот. Изменяя количественное соот­ношение между поступающими в организм аминокислотами или исключая из пищи ту или иную аминокислоту, можно по состоянию азотистого баланса, росту, массе и об­щему состоянию животных судить о значении для организма отдельных аминокислот. Экспериментально установлено, что из 20 входящих в состав белков аминокислот 12 син­тезируются в организме (заменимые аминокислоты), а 8 не синтезируются (незаменимые аминокислоты).

Без незаменимых аминокислот синтез белка резко нарушается и наступает отрица­тельный баланс азота, останавливается рост, падает масса тела. Длительная жизнь животных и нормальное их состояние невозможны при отсутствии в пище хотя бы одной из незаменимых аминокислот. Для людей незаменимыми аминокислотами являются лей­цин, изолейцин, валин, метионин, лизин, треонин, фенилаланин, трйптофан.

Белки обладают различным аминокислотным составом, поэтому и возможность их использования для синтетических нужд организма неодинакова. В связи с этим было введено понятие биологической ценности белков пищи. Белки, содержащие весь необхо­димый набор аминокислот в таких соотношениях, которые обеспечивают нормальные процессы синтеза, являются белками биологически полноценными. Наоборот, белки, не содержащие тех или иных аминокислот или содержащие их в очень малых количествах, будут неполноценными. Так, неполноценными белками являются желатина, в которой имеются лишь.следы цистина и отсутствует трйптофан и тирозин, зеин (белок, находя­щийся в кукурузе), содержащий мало триптофана и лизина, глиадин (белок пшеницы) и гордеин (белок ячменя), содержащие мало лизина, и некоторые другие./Наиболее высока биологическая ценность белков мяса, яиц, рыбы, икры, молока.

В связи с этим пища человека должна не просто содержать достаточное количество белка, но обязательно иметь в своем составе не менее 30% белков с высокой биологиче­ской ценностью, т. е. животного происхождения.

У людей встречается форма белковой недостаточности, развивающаяся при однообразном питании продуктами растительного происхождения с малым содержанием белка. При этом возни­кает заболевание, получившее название «квашиоркор». Оно встречается среди населения стран тропического и субтропического пояса Африки, Латинской Америки и Юго-Восточной Азии. Этим заболеванием страдают преимущественно дети в возрасте от 1 года до 5 лет.

Биологическая ценность одного и тог.о же белка для разных людей различна. Вероят­но, она не является какой-то определенной величиной, а может изменяться в зависимости от состояния организма, предварительного пищевого режима, интенсивности и характера физиологической деятельности, ьда.раста, индивидуальных особенностей обмена веществ и других факторов.

Практически важно, чтобы два неполноценных белка, один из которых не содержит одних аминокислот, а другой - других, в сумме могли обеспечить потребности орга­низма. ,

Азотистый баланс

Азотистый баланс - соотношение количества азота, поступившего в организм с пи­щей и выделенного из него. Так как основным источником азота в организме является белок, то по азотистому балансу можно судить о соотношении количества поступившего и разрушенного в организме белка. Количество принятого с пищей азота отличается от количества усвоенного азота, так как часть азота теряется с калом.

Усвоение азота вычисляют по разности содержания азота в принятой пище и в кале. Зная количество усвоенного азота, легко вычислить общее количество усвоенного орга­низмом белка, так как в белке содержится в среднем 16% азота, т. е. 1 г азота содержится в 6,25 г белка. Следовательно, умножив найденное количество азота на 6,25, можно опре­делить количество белка.

Для того чтобы установить количество разрушенного белка, необходимо знать общее количество азота, выведенного из организма. Азотсодержащие продукты белкового об­мена (мочевина, мочевая кислота, креатинин и др.) выделяются преимущественно с мо­чой и частично с потом. В условиях обычного, неинтенсивного потоотделения на коли­чество азота в поте можно не обращать внимания. Поэтому для определения количества распавшегося в организме белка обычно находят количество азота в моче и умножают на 6,25.

Между количеством азота, введенного с белками пищи, и количеством азота, выво­димым из организма, существует определенная взаимосвязь. Увеличение поступления белка в организм приводит к увеличению выделения азота из организма. У взрослого человека при адекватном питании, как правило, количество введенного в организм азота равно количеству азота, выведенного из организма. Это состояние получило название азотистого равновесия. Если в условиях азотистого равновесия повысить количество белка в пище, то азотистое равновесие вскоре восстанавливается, но уже на новом, более высоком уровне. Таким образом, азотистое равновесие может устанавливаться при значительных колебаниях содержания белка в пище.

В случаях, когда поступление азота превышает его выделение, говорят о положи­тельном азотистом балансе. При этом синтез белка преобладает над его распадом. Устой­чивый положительный азотистый баланс наблюдается всегда при увеличении" массы тела. Он отмечается в период роста организма, во время беременности, в периоде выздо­ровления после тяжелых заболеваний, а также при усиленных спортивных тренировках, сопровождающихся увеличением массы мышц. В этих условиях происходит задержка азота в организме (ретенция азота}.

Белки в организме не депонируются, т. е. не откладываются в запас. Поэтому при поступлении с пищей значительного количества белка только часть его расходуется на пластические цели, большая же часть - на энергетические цели.

Когда количество выведенного из организма азота превышает количество посту­пившего азота, говорят об отрицательном азотистом балансе.

Отрицательный азотистый баланс отмечается при белковом голодании, а также в случаях, когда в организм не поступают отдельные необходимые для синтеза белков аминокислоты.

Распад белка в организме протекает непрерывно. Степень распада белка связана с характером питания. Минимальные затраты белка в условиях белкового голодания наблюдаются при питании углеводами. В этих условиях выделение азота может быть в 3-3"/2 раза меньше, чем при полном голодании. Углеводы при этом выполняют сбере­гающую белки роль.

Распад белков в организме, происходящий при отсутствии белков в пище и доста­точном введении всех других питательных веществ (углеводы, жиры, минеральные соли, вода, витамины), отражает те минимальные траты, которые связаны с основными про­цессами жизнедеятельности. Эти наименьшие потери белка для организма в состоянии покоя, пересчитанные на 1 кг массы тела, были названы Рубнером коэффициентом из­нашивания.

Коэффициент изнашивания для взрослого человека равен 0,028-0,075 г азота на 1 кг массы тела в сутки.

Отрицательный азотистый баланс развивается при полном отсутствии или недоста­точном количестве белка в пище, а также при потреблении пищи, содержащей непол­ноценные белки. Не исключена возможность дефицита белка при нормальном поступле­нии, но при значительном увеличении потребности в нем организма. Во всех этих случаях имеет место белковое голодание. "

При белковом голодании даже в случаях достаточного поступления в организм жи­ров, углеводов, минеральных солей, воды и витаминов происходит постепенно нарастаю­щая потеря массы тела, зависящая от того, что затраты тканевых белков (минимальные в этих условиях и равные коэффициенту изнашивания) не компенсируются поступлением белков с пищей. Поэтому длительное белковое голодание в конечном счете, так же как и полное голодание, неизбежно приводит к смерти. Особенно тяжело переносят белковое голодание растущие организмы, у которых в этом случае происходит не только потеря массы тела, но и остановка роста, обусловленная недостатком пластического материала, необходимого для построения клеточных структур.

Переоценить роль белков, жиров и углеводов для организма невозможно. Ведь наш организм из них и состоит! Сегодня сайт рассказывает о том, как надо питаться, чтобы не нарушить такой важный и хрупкий баланс.

Белки, жиры и углеводы в нашем организме

Достоверно установлено, что человеческий организм на 19,6% состоит из белков, на 14,7% – из жиров, на 1% – из углеводов и на 4,9% – из минеральных веществ. Остальные 59,8% приходятся на воду . Поддержание нормальной жизнедеятельности нашего организма напрямую зависит от соотношения важнейших питательных веществ, а именно: в ежедневном рационе необходимо присутствие белков, жиров и углеводов в пропорции 1:3:5.

К сожалению, большинство из нас не уделяют должного внимания полноценному и рациональному питанию: кто-то переедает , кто-то недоедает, а многие и вовсе едят кое-как, что придется, на ходу и в спешке. В такой ситуации практически невозможно контролировать объем поступающих с пищей в организм белков, жиров и углеводов. А ведь существует реальная опасность недостатка или избытка одного или сразу нескольких важнейших элементов, что в конечном итоге это весьма негативно сказывается на состоянии нашего здоровья!

Значение белков, жиров и углеводов для организма

Значение и роль белков

Еще из школьных учебников нам известно, что белки являются главным строительным материалом нашего организма, но помимо этого они еще и основа гормонов , ферментов и антител. Таким образом, без их участия невозможны процессы роста, размножения, пищеварения и иммунной защиты.

Белки отвечают за торможение и возбуждение в коре головного мозга, белок гемоглобин выполняет транспортную функцию (переносит кислород), ДНК и РНК (дезоксирибонуклеиновая и рибонуклеиновая кислоты) обеспечивают свойство белка передавать наследственную информацию клеткам, лизоцим регулирует антимикробную защиту, а входящий в состав зрительного нерва белок обеспечивает восприятие света сетчаткой глаза.

Кроме того, в белке содержатся незаменимые аминокислоты, от которых зависит его биологическая ценность. Всего известно 80 аминокислот, но только 8 из них считаются незаменимыми, и если все они содержатся в белковой молекуле, то такой белок называется полноценным, по происхождению – животным, а содержится он в таких продуктах, как мясо , рыба, яйца и молоко.

Растительные белки чуть менее полноценны, труднее перевариваются, поскольку имеют оболочку из клетчатки, которая препятствует действию пищеварительных ферментов. С другой стороны, растительный белок обладает мощным антисклеротическим действием.

Для поддержания баланса аминокислот целесообразно употреблять в пищу продукты, содержащие и животные, и растительные белки, но доля животных белков должна быть не менее 55%.

Излишнее потребление жиров ведет к избытку холестерина, развитию атеросклероза, ухудшению жирового обмена и накоплению лишнего веса . Недостаток жиров может вызвать нарушение функции печени и почек, задержку воды в организме, развитие дерматозов.

Для оптимизации рациона питания необходимо сочетать как растительные, так и животные жиры в соотношении 30% на 70%, но с возрастом следует отдавать предпочтение растительным жирам.

О балансе углеводов

Название класса этих соединений происходит от термина «гидраты углерода», предложенного еще в 1844 году профессором К. Шмидтом.

Углеводы служат основным источником энергии, обеспечивая 58% потребности человеческого организма. Продукты растительного происхождения содержат углеводы в виде моно-, ди- и полисахаридов.

Главной составной частью пищи являются белки. Основ-ное назначение их — построение клеток и тканей, необхо-димых для роста, развития и осуществления жизненных функций организма. Белки входят в состав имунных тел, гормонов, ферментов.

Имунные тела (антитела) нужны организму для защиты его от различных заболеваний. Гормоны принимают участие в обмене веществ. Ферменты -биологические катализаторы, которые ускоряют в десятки и сотни тысяч раз биохимические реакции, происходящие в организме.

В желудочно-кишечном тракте белки пищи под влиянием пищеварительных соков, содержащих ферменты, постепенно расщепляются до более простых соединений- альбумоз и пептонов, а затем до аминокислот. Последние участвуют в об-разовании новых белков, свойственных организму человека.

В тканях одновременно с процессами образования новых белков происходит разрушение старых, которые выводятся из организма в виде конечных продуктов обмена: мочевины, аммиака, креатинина и других азотосодержащих соединений. У здоровых детей при рациональном питании количество поступающего с пищей азота (в составе белков) должно быть больше, чем количество выводимого (положительный баланс азота). Азот в организме используется для образования белка, развития и роста тканей. При отрицательном балансе азота и даже при азотистом равновесии в организме ребенка начинается распад собственных белков, что посте-пенно приводит к истощению.

Недостаток белков в пище ведет к глубоким изменениям » организме детей: замедляется рост, нарушается формиро-вание скелета и мышц, зубы поражаются кариесом. К этому нередко присоединяются анемия (малокровие) и Нарушение обмена веществ.

Недостаточное образование иммунных тел, снижение за-щитных сил организма увеличивает заболеваемость детей. Постоянный дефицит белка в питании негативно влияет на умственное развитие детей, они позже овладевают речью, отстают в учебе. Интеллектуальные способности могут оста-ваться стойко пониженными и после устранения белковой недостаточности, перенесенной в раннем возрасте.

Питание с избыточным количеством белка, как уже отме-чалось выше, также не полезно для ребенка: в кишечнике усиливаются гнилостные процессы, в организме накапли-ваются продукты неполного окисления белков, с мочой выделяется много азотистых соединений. Это затрудняет работу печени и органов выделения. Излишек белков, особен-но животного происхождения, ведет к повышению возбуди-мости нервной системы, способствует развитию заболеваний, связанных с нарушением обмена веществ.

Источником белка являются многие продукты животного и растительного происхождения. В зависимости от этого их делят на белки животные и растительные.

Из основных продуктов питания наиболее богаты белком (в г на. 100 г съедобной части): мясо (15-20), рыба (13,0- 20,5), сыр (25-^30), яйцо (12,7), творог (14-18), молоко коровье (2,8-3,2), а из растительных продуктов – бобовые (23), хлеб (5,5-8,3), крупы (7-13), картофель (2).

В суточном рационе детей дошкольного возраста коли-чество белка должно составлять 13-15 % общей калорий-ности рациона; доля белков животного происхождения в суточном рационе для детей 1-3-х лет – 75-70 %, к 6 го-дам – 65 %, в школьном возрасте – 60-50 % .

Физиологическая роль и гигиеническое значение белков, жиров, углеводов, витаминов, минеральных веществБелки, жиры, углеводы, витамины - основные пищевые ве­щества в рационе человека. Пищевыми веществами называют та­кие химические соединения или отдельные элементы, которые необходимы организму для его биологического развития, для нор­мального протекания всех жизненно важных процессов.

Белки - это высокомолекулярные азотистые соединения, ос­новная и обязательная часть всех организмов. Белковые вещества участвуют во всех жизненно важных процессах. Например, об­мен веществ обеспечивается ферментами, по своей природе от­носящимися к белкам. Белками являются и сократительные струк­туры, необходимые для выполнения сократительной функции мышц - актомиозин; опорные ткани организма - коллаген костей, хрящей, сухожилий; покровные ткани организма - кожа, ногти, волосы.

Среди многочисленных пищевых веществ белкам принадлежит наиболее важная роль. Они служат источником незаменимых ами­нокислот и так называемого неспецифического азота, необходи­мого для синтеза белков. От уровня снабжения белками в большой степени зависят состояние здоровья, физическое развитие, фи­зическая работоспособность, а у детей раннего возраста - и ум­ственное развитие. Достаточность белка в пищевом рационе и его высокое качество позволяют создать оптимальные условия внут­ренней среды организма, необходимые для роста, развития, нор­мальной жизнедеятельности человека и его работоспособности. Под влиянием белковой недостаточности могут развиваться такие па­тологические состояния, как отек и ожирение печени; наруше­ние функционального состояния органов внутренней секреции, особенно половых желез, надпочечников и гипофиза; нарушение условно-рефлекторной деятельности и процессов внутреннего торможения; снижение иммунитета; алиментарная дистрофия. Белки состоят из углерода, кислорода, водорода, фосфора, серы и азота, входящих в состав аминокислот - основных структурных компонентов белка. Белки различаются уровнем содержания ами­нокислот и последовательности их соединения. Различают белки животные и растительные.

В отличие от жиров и углеводов белки содержат кроме углеро­да, водорода и кислорода еще азот - 16%. Поэтому их называют азотсодержащими пищевыми веществами. Белки нужны живот­ному организму в готовом виде, так как синтезировать их, по­добно растениям, из неорганических веществ почвы и воздуха он не может. Источником белка для человека служат пищевые вещества животного и растительного происхождения. Белки не­обходимы прежде всего как пластический материал, это их ос­новная функция: они составляют в целом 45% плотного остатка организма.

Белки входят также в состав гормонов, эритроцитов, некото­рых антител, обладая высокой реактивностью.

В процессе жизнедеятельности происходит постоянное ста­рение и отмирание отдельных клеточных структур, и белки пищи служат строительным материалом для их восстановления. Окис­ление в организме 1 г белка дает 4,1 ккал энергии. В этом и заключается его энергетическая функция. Большое значение имеет белок для высшей нервной деятельности человека. Нор­мальное содержание белка в пище улучшает регуляторную функ­цию коры головного мозга, повышает тонус центральной нерв­ной системы.

При недостатке белка в питании возникает ряд патологических изменений: замедляются рост и развитие организма, уменьшает­ся вес; нарушается образование гормонов; снижаются реактив­ность и устойчивость организма к инфекциям и интоксикациям.

Питательная ценность белков пищи зависит прежде всего от их аминокислотного состава и полноты утилизации в организме. Из­вестны 22 аминокислоты, каждая имеет особое значение. Отсут­ствие или недостаток какой-либо из них ведет к нарушению от­дельных функций организма (рост, кроветворение, вес, синтез белка и др.). Особенно ценны следующие аминокислоты: лизин, гистидин, триптофан, фенилаланин, лейцин, изолейцин, треонин, метионин, валин. Для маленьких детей большое значение имеет гистидин.

Некоторые аминокислоты не могут синтезироваться в организме и заменяться другими. Их называют незаменимыми. В зависимости от содержания заменимых и незаменимых аминокислот пищевые белки разделяются на полноценные, аминокислотный состав ко­торых близок к аминокислотному составу белков человеческого тела и содержит в достаточном количестве все незаменимые ами­нокислоты, и на неполноценные, в которых отсутствуют одна или несколько незаменимых аминокислот. Наиболее полноценны бел­ки животного происхождения, особенно белки желтка куриного яйца, мяса и рыбы. Из растительных белков высокой биологичес­кой ценностью обладают белки сои и в несколько меньшей степе­ни - фасоли, картофеля и риса. Неполноценные белки содержат­ся в горохе, хлебе, кукурузе и некоторых других растительных продуктах.

Физиолого-гигиенические нормы потребности в белках. Эти нор­мы исходят из минимального количества белка, которое способно поддержать азотистое равновесие организма человека, т.е. ко­личество азота, введенного в организм с белками пищи, равно количеству азота, выведенного из него с мочой за сутки.

Суточное потребление пищевого белка должно полностью обес­печивать азотистое равновесие организма при полном удовлетво­рении энергетических потребностей организма, обеспечивать не­прикосновенность белков тела, поддерживать высокую работо­способность организма и сопротивляемость его неблагоприятным факторам внешней среды. Белки в отличие от жиров и углеводов не откладываются в организме про запас и должны ежедневно вво­диться с пищей в достаточном количестве.

Физиологическая суточная норма белка зависит от возраста, пола и профессиональной деятельности. Например, для мужчин она составляет 96-132 г, для женщин - 82-92 г. Это нормы для жителей больших городов. Для жителей малых городов и сел, за­нимающихся более тяжелой физической работой, норма суточно­го потребления белка увеличивается на 6 г. Интенсивность мы­шечной деятельности не влияет на обмен азота, но необходимо обеспечить достаточное для таких форм физической работы раз­витие мышечной системы и поддерживать ее высокую работоспо­собность (табл.30).

Взрослому человеку в обычных условиях жизни при легкой ра­боте требуется в сутки в среднем 1,3-1,4 г белка на 1 кг веса тела, а при физической работе - 1,5 г и более (в зависимости от тяже­сти труда).

Таблица 31

Потребность в белках детей и подростков

(по В. А. Покровскому)

В дневном рационе спортсменов количество белка должно со­ставлять 15-17%, или 1,6-2,2 г на 1 кг массы тела.

Белки животного происхождения в суточном рационе взрос­лых должны занимать 40-50% от общего количества потребляе­мых белков, спортсменов - 50-60, детей - 60-80%. Избыточное потребление белков вредно для организма, так как затрудняются процессы пищеварения и выделения продуктов распада (аммиа­ка, мочевины) через почки.

Таблица 32

Суточная потребность в пищевых белках у школьников разного возраста

(по Н.И.Волкову)

Жиры состоят из нейтрального жира - триглицеридов жирных кислот (олеиновой, пальмитиновой, стеариновой и др.) и жироподобных веществ - липоидов. Главная роль жиров заключается в доставке энергии. При окислении 1 г жира в организме человек получает в 2,2 раза больше энергии (2,3 ккал), чем при окислении углеводов и белков.

Жиры выполняют и пластическую функцию, являясь струк­турным элементом протоплазмы клеток. В жирах находятся необ­ходимые для жизни жирорастворимые витамины A, D, Е, К.

Липоиды входят также в состав клеточных мембран, гормо­нов, нервных волокон и оказывают существенное влияние на ре­гуляцию жирового обмена. Жир обладает низкой теплопроводно­стью, благодаря чему, находясь в подкожно-жировой клетчатке, предохраняет организм от охлаждения.

Питательная ценность различных жиров и жироподобных ве­ществ неодинакова (табл. 33).
Таблица 33

Характеристика некоторых пищевых жиров

Животные жиры имеют более богатый по сравнению с расти­тельными жирами витаминный состав. В растительных маслах со­держится только витамин Е, но зато в отличие от животных жи­ров они содержат больше полиненасыщенных жирных кислот.

В жирах присутствуют как насыщенные жирные кислоты (паль­митиновая, стеариновая и др.), так и полиненасыщенные (олеи­новая, линолевая и др.). Полиненасыщенные жирные кислоты биохимически значительно более активны, чем насыщенные, интен­сивнее окисляются и лучше используются в энергетическом об­мене.

Линолевая, линоленовая и арахидоновая жирные кислоты, не синтезируемые в организме человека, относятся к числу важ­нейших, поскольку необходимы для предупреждения атероскле­роза. В день достаточно употреблять с пищей 20 - 30 г раститель­ного масла. Полиненасыщенные жирные кислоты значительно повышают усвояемость жиров.

Жироподобные вещества. Наибольшее значение из них имеют фосфатиды и стерины. Фосфатиды содержат соли фосфорной кис­лоты, в частности лецитин, который наряду с другими фосфатидами входит в состав нервной ткани, клеточных оболочек. Основ­ными источниками фосфатидов служат говядина, сливки, печень, яичный белок, бобовые.

Стерины участвуют в образовании гормонов, желчных кислот и некоторых других биологически ценных веществ. Наиболее ва­жен из них холестерин, который входит в состав всех клеток и придает им гидрофильность, т. е. способность удерживать воду. Хо­лестерин является структурным элементом нервных волокон.

У здоровых людей около 80 % необходимого холестерина син­тезируется печенью и лишь 20 % поступает извне с пищей, а по­этому излишнее ограничение содержащих его продуктов (масла, яиц, печени) нецелесообразно. Это необходимо лишь больным с определенными заболеваниями и лицам старшего и пожилого воз­раста.

По происхождению все жиры подразделяются на полноцен­ные (животные) и неполноценные (растительные). Основными источниками животных жиров служат сливочное масло и сало, ими богаты сливки, сметана, жирное молоко, жирные сорта сы­ра, растительных жиров - подсолнечное, кукурузное, оливковое масла.

Растительное масло должно быть обязательным компонентом в питании спортсменов, у которых повышен расход витамина Е; оно необходимо для жирового обмена, поскольку нормализует белково-жировые компоненты крови, предупреждая развитие ате­росклероза.

Переваривание и усвоение жиров в организме человека про­исходит в кишечнике при активном участии ферментов, синтези­руемых печенью и поджелудочной железой, а также стенками са­мого кишечника. Жиры - основные источники энергии для чело­века при длительной физической работе умеренной интенсивно­сти. Продолжительная безжировая диета может привести к значи­тельным нарушениям функционального состояния человека. Но жиры животного происхождения могут принести значительный вред здоровью человека в случае их избыточного потребления, вызвав развитие и прогрессирование одного из тяжелейших забо­леваний - атеросклероза. Поэтому гигиенисты питания разрабо­тали нормативы потребления жира для различных групп населе­ния (возрастных, половых, профессиональных, населения раз­личных климатогеографических зон).

Физиолого-гигиенические нормы суточного потребления жиров. В РФ они почти такие же, как и для белков: на 1 г белка должен приходиться примерно 1 г жира. Суточная норма потребления жира для лиц, занятых преимущественно умственным трудом, со­ставляет для мужчин 84-90 г, для лиц, занимающихся преиму­щественно физическим трудом, - 103-145 г; для женщин - соот­ветственно 70-77 и 81-102 г. При этом примерно 70% от общего количества потребляемых жиров должны составлять жиры живот­ного происхождения (табл. 34, 35).

При нормальной массе тела количество жиров должно покры­вать 30% дневного рациона, что соответствует 1,3-1,5 г на 1 кг массы тела. Лицам с избыточной массой тела эти нормы целесообразно уменьшить вдвое, у спортсменов, тренирующихся на выносливость, количество жира в периоды объемных тренировок увеличивается до 35 % к общему суточному калоражу (см. табл. 34).

Лекция №3

Тема: Физиологическое значение белков и аминокислот в питании человека.

1 Важнейшие группы пептидов и их физиологическая роль.

2 Характеристика белков пищевого сырья.

3 Новые формы белковой пищи.

4 Функциональные свойства белков.

1 Важнейшие группы пептидов и их физиологическая роль.

Пептиды – это олигомеры, составленные из остатков аминокислот. Они имеют невысокую молекулярную массу (содержание остатков аминокислот колеблется от нескольких штук до нескольких сотен).

В организме пептиды образуются либо в процессе синтеза из аминокислот, либо при гидролизе (расщеплении) белковых молекул.

На сегодня установлены физиологическое значение и функциональная роль наиболее распространенных групп пептидов, от которых зависят здоровье человека, органолептические и санитарно-гигиенические свойства пищевых продуктов.

Пептиды-буферы. В мышцах животных и человека обнаружены дипептиды, выполняющие буферные функции, то есть поддерживающие постоянный уровень рН.

Пептиды-гормоны . Гормоны – вещества органической природы, вырабатываемые клетками желез, регулируют деятельность отдельных органов, желез и организма в целом: сокращение гладкой мускулатуры организма и секреции молока молочными железами, регуляция деятельности щитовидной железы, активности роста организма, образования пигментов, обуславливающих цвет глаз, кожи, волос.

Нейропептиды. Это две группы пептидов (эндорфины и энкефалины ), содержащихся в мозге человека и животных. Они определяют реакции поведения (боязнь, страх), влияют на процессы запоминания, обучения, регулируют сон, снимают боль.

Вазоактивные пептиды синтезируются из белков пищи в результате, они оказывают влияние на тонус сосудов.

Пептидные токсины представляют собой группу токсинов, вырабатываемых мироорганизмами, ядовитыми грибами, пчёлами, змеями, морскими моллюсками и скорпионами. Для пищевой промышленности они нежелательны. Наибольшую опасность представляют токсины микроорганизмов (золотистый стафилококк, бактерии ботулизма, сальмонеллы), в том числе грибков, которые развиваются в сырье, полуфабрикатах и готовых пищевых продуктах.

Пептиды-антибиотики . Представители данной группы пептидов бактериального или грибкового происхождения используется в борьбе с инфекционными заболеваниями, вызываемыми стрептококками, пневмококками, стафилококками и др. микроорганизмами.

Вкусовые пептиды – прежде всего это соединения со сладким или горьким вкусом. Пептиды горького вкуса образуются в молодых ещё незрелых ферментативных сырах. Пептиды со сладким вкусом (аспартам ) используются в качестве заменителя сахара.

Протекторные пептиды выполняют защитные функции, прежде всего – антиокислительные.

2 Характеристика белков пищевого сырья.

Пептиды, имеющие молекулярную массу более 5000 Да, и выполняющие ту или иную биологическую функцию, называются белками.

Функциональные свойства белков зависят от последовательности аминокислот в полипептидной цепи (так называемая первичная структура), а также от пространственной структуры полипептидной цепи (зависят от вторичной, третичной и четвертичной структур).

Разные продукты питания отличаются качественным и количественным содержанием белков.

В злаковых культурах содержание общего белка составляет 10÷20%. Анализируя аминокислотный состав суммарных белков различных злаковых культур следует отметить, что все они, за исключением овса, бедны лизином (2,2÷3,8%). Для белков пшеницы, сорго, ячменя и ржи характерно относительно небольшое количество метионина и цистеина (1,6÷1,7 мг/100 гбелка). Наиболее сбалансированными по аминокислотному составу являются овес, рожь и рис.

В бобовых культурах (соя, горох, фасоль, вика) содержание общего белка высоко и составляет 20÷40%. Наиболее широкое применение получила соя. Её скор близок к единице по пяти аминокислотам, но при этом в сое содержится недостаточно триптофана, фенилаланина и тирозина и очень низкое содержание метионина.

В масличных культурах (подсолнечник, хлопчатник, рапс, лён, клещевина, кариандр) содержание общего белка составляет 14÷37%. При этом аминокислотный скор белков всех масличных (в меньшей степени хлопчатника) достаточно высок даже для лимитирующих кислот. Этот факт определяет целесообразность получения из масличного сырья концентрированных форм белка и создание на их основе новых форм белковой пищи.

Относительно низкое содержание азотистых веществ в картофеле (около 2%), овощах (1÷2%) и плодах (0,4÷1,0%) указывают на незначительную роль этих видов пищевого растительного сырья в обеспечении продуктов питания белком.

Мясо, молоко и получаемые из них продукты содержат необходимые организму белки, которые благоприятно сбалансированы и хорошо усваиваются (при этом показатель сбалансированности и усвоения у молока выше, чем у мяса). Содержание белка в мясных продуктах колеблется от 11 до 22%. Содержание белков в молоке колеблется от 2,9 до 3,5%.

3 Новые формы белковой пищи.

Сегодня в условиях постоянно растущего общества и ограниченности ресурсов перед человеком стоит необходимость создания современных продуктов питания, обладающих функциональными свойствами и отвечающих требованиям науки о здоровом питании.

Новые формы белковой пищи – это продуты питания, получаемые на основе различных белковых фракций продовольственного сырья с применением научно обоснованных способов переработки, и имеющие определённый химический состав, структуру и свойства.

Широкое признание получили различные растительные белковые источники: зернобобовые, хлебные и крупяные и побочные продукты их переработки, масличные; овощи и бахчёвые, вегетативная масса растений.

При этом для производства белковых продуктов преимущественно используются соя и пшеница.

Продукты переработки соевых белков подразделяются на три группы, отличающиеся по содержанию белка: муку и крупу получают путём помола в них содержится 40÷45% белка от общей массы продукта; соевые концентраты получают путём удаления водорастворимых компонентов, они содержат 65÷70% белка; соевые изоляты получают экстракцией белка, они содержат не менее 90% белка.

На основе сои получают текстурированные белковые продукты , в которых соевые белки используют, например, вместо белков мяса. Гидролизованные соевые белки называются модифицированными . Их используют как функциональные и вкусовые добавки к пище.

Сегодня на основе сои также выпускают соевое молоко, соевый соус, тофу (соевый творог) и др. продукты питания.

Из пшеницы или пшеничной муки методом водной экстракции получают сухую пшеничную клейковину с содержанием белка 75÷80%.

В то же время наличие лимитирующих аминокислот в растительных белках определяет их неполноценность. Выходом здесь является совместное использование различных белков, что обеспечивает эффект взаимного обогащения. Если при этом достигают повышения аминокислотного скора каждой незаменимой лимитирующей аминокислоты по сравнению отдельным использованием исходных белков, то говорят об эффекте простого обогащения , если после смешивания аминокислотный скор каждой аминокислоты превышает 1,0, то – это эффект истинного обогащения . Использование подобных сбалансированных белковых комплексов обеспечивает повышение усвояемости растительных белков до 80÷100%.

4 Функциональные свойства белков.

Белки и белковые концентраты находят широкое применение в производстве пищевых продуктов благодаря присущим им уникальным функциональным свойствам, под которыми понимают физико-химические характеристики, определяющие поведение белков при переработке в пищевые продукты и обеспечивающие определенную структуру, технологические и потребительские свойства готового продукта.

К наиболее важным функциональным свойствам белков относятся растворимость, водосвязывающая и жиросвязывающая способность, способность стабилизировать дисперсные системы (эмульсии, пены, суспензии), образовывать гели.

Растворимость – это первичный показатель оценки функциональных свойств белков, характеризуется количеством белка, переходящего в раствор. Растворимость в наибольшей степени зависит от присутствия нековалентных взаимодействий: гидрофобных, электростатических и водородных связей. Белки с высокой гидрофобностью хорошо взаимодействуют с липидами, с высокой гидрофильностью хорошо взаимодействуют с водой. Поскольку белки одного типа имеют одинаковый по знаку заряд, то они отталкиваются, что способствует их растворимости. Соответственно в изоэлектрическом состоянии, когда суммарный заряд белковой молекулы равен нулю, а степень диссоциации минимальна, белок обладает низкой растворимостью, даже может скоагулировать.

Водосвязывающая способность характеризуется адсорбцией воды при участии гидрофильных остатков аминокислот, жиросвязывающая – адсорбцией жира за счёт гидрофобных остатков. В среднем на 1 г белка может связывать и удерживать на своей поверхности 2÷4 г воды или жира.

Жироэмульгирующая и пенообразующая способность белков широко используются при получении жировых эмульсий и пен, то есть гетерогенных систем вода-масло, вода-газ. Благодаря наличию в белковых молекулах гидрофильных и гидрофобных зон они взаимодействуют не только с водой, но и с маслом и воздухом и, выступая в качестве оболочки на границе раздела двух сред, способствуют их распределению друг в друге, то есть созданию устойчивых систем.

Гелеобразующие свойства белков характеризуются способностью их коллоидного раствора из свободного диспергированного состояния переходить в связанодисперсное с образованием систем, обладающих свойствами твёрдых тел.

Вязко-эластично-упругие свойства белков зависят от их природы (глобулярные или фибрилярные), а также наличия функциональных групп, которыми белковые молекулы связываются между собой или с растворителем.