1. Роль липидов в организме

Липиды – это группа органических веществ, различных по своему химическому строению, которые не растворяются в воде, а растворяются в органических растворителях (спирте, эфире, хлороформе, ацетоне, бензоле и др.). Они широко распространены в природе. Вегетативные части растений накапливают около 5 % липидов, семена – до 50 % и более. В организме человека содержится в среднем 10–20 % жира, но при некоторых нарушениях жирового обмена его количество может возрастать до 50 %.

В организме человека жир находится в двух видах: структурный (протоплазматический жир) и резервный, или жир жировых «депо».

Структурный жир в клетках входит в состав сложных относительно прочных соединений с белками – липопротеиновых комплексов. Они участвуют в построении клеточных органелл – ядра, рибосом, митохондрий. Количество структурного жира поддерживается в органах и тканях на постоянном уровне, который не меняется даже во время голодания.

Резервный (запасной) жир накапливается в жировых «депо»: под кожей (подкожный жировой слой), в брюшной полости (сальник), около почек (почечный жир). Как запасные вещества, липиды имеют особые преимущества перед другими соединениями, потому что не растворяются в воде и клеточном соке, не меняют физико-химических свойств цитоплазмы и не вступают ни в какие реакции в водной среде. Степень накопления резервного жира зависит от ряда причин: характера питания, уровня энергозатрат, возраста, пола, конституционных особенностей организма, деятельности желез внутренней секреции.

Так, тяжелый физический труд, некоторые заболевания, недостаточное питание способствуют уменьшению количества запасного жира. Наоборот, избыточное питание, гиподинамия, снижение функции половых и щитовидной желез приводят к увеличению количества резервного жира. Он также способен образовывать липопротеиновые комплексы, однако они неустойчивы, поэтому количество этого жира быстро уменьшается во время голодания. В запасном жире постоянно происходят синтез и распад. Кроме того он является источником обновления внутриклеточного структурного жира.

Липиды выполняют в организме следующие основные функции: они являются источниками энергии; при окислении из 1 г жира выделяется 9 ккал тепла, т. е. они выполняют энергетическую функцию.

Липиды входят в состав мембран клеток всех тканей, т. е. выполняют структурную функцию. Мембранные структуры клеток, которые образованы двумя слоями фосфолипидов и белковым слоем, содержат ферменты, при участии которых обеспечивается упорядоченность потоков метаболитов в клетки и из них. В группу липидов относят некоторые гормоны: половые, коры надпочечников, которые выполняют регуляторную роль, а также витамины группы D.

Липиды кожи и внутренних органов защищают тело от переохлаждения, так как они препятствуют отдаче тепла, а также от механического повреждения некоторых внутренних органов (например, почек). Липиды, выделяемые сальными железами, придают коже эластичность, предохраняют ее от высыхания и растрескивания.

Липиды являются источниками воды в организме. Так, во время окисления 100 г жира выделяется 107 г эндогенной воды, что имеет особое значение в экстремальных условиях, например, при недостаточном поступлении воды извне. Липиды являются источниками витаминов А, D, Е, К и способствуют их усвоению.

2. Классификация и характеристика липидов и жирных кислот

Пищевые жиры представляют собой эфиры глицерина и высших жирных кислот. По химическому, физико-химическому и элементному составу липиды разделяют на простые, сложные и производные.

К простым липидам относят липиды, которые построены из остатков спиртов и высших жирных кислот. Самыми распространенными из этой группы являются нейтральные жиры (глицериды) и воски.

Нейтральные жиры разделяют в зависимости от количества жирных кислот на моноацилглицериды, диацилглицериды, триацилглицериды. Триацилглицериды характерны для организма животных и человека.

Воски – сложные соединения, в их состав входят высшие жирные кислоты и высшие спирты жирного ряда (от 24 до 34 атомов углерода). Воски выполняют преимущественно защитную функцию. Они образуют защитный покров на плодах, листьях, семенах, коже и шерсти животных, на перьях птицы, защищая их от намокания, высыхания и проникновения микроорганизмов. Уничтожение воскового покрова на поверхности плодов приводит к их быстрой порче во время хранения. Наиболее известными восками являются спермацет (добывают из черепа кашалота), ланолин (жир овечьей шерсти) и пчелиный воск.

Группа сложных липидов характеризуется наличием в молекуле, кроме спиртов и высших жирных кислот, фосфорной или серной кислот, углеводов и некоторых других компонентов. Основными представителями этой группы липидов являются фосфолипиды, липопротеины, стероиды. К группе производных липидов относят каротины, жирорастворимые витамины и др.

Различают животные жиры и растительные масла, отличающиеся по составу и свойствам. Источником животных жиров являются сало свиней (90–92 % жира), сливочное масло (72–82 %), жирная свинина (49 %), колбасы (20–40 %), сметана (10–30 %), твердые сыры (15–50 %) и др. (таблица 1). Важнейшим компонентом, определяющим свойства жиров, являются жирные кислоты, содержащие, как правило, четное число атомов углерода.

Таблица 1 – Содержание липидов в продуктах животного происхождения (г на 100 г)

Жирные кислоты, которые входят в состав жиров, делятся на две большие группы: насыщенные – предельные и ненасыщенные – непредельные, содержащие двойные связи. Насыщенные жирные кислоты в большом количестве находятся в составе животных жиров. Избыток в рационе жиров, богатых на них, способствует нарушению обмена липидов и повышению содержания холестерина в крови.

Ненасыщенные жирные кислоты, благодаря неустойчивым двойным связям между атомами углерода, легко вступают в химические реакции. Путем гидрогенизации растительных жиров в промышленности получают маргарины. Ненасыщенные жирные кислоты находятся в орехах, продуктах моря, овсяной и гречневой крупах. Во многих маслах их содержание доходит до 80–90 % (подсолнечное, кукурузное, льняное, оливковое). Линолевая и линоленовая кислоты не синтезируются в организме человека, а арахидоновая кислота может образовываться из линолевой при участии витамина В6.

Очень важная биологическая роль принадлежит полиненасыщенным жирным кислотам (ПНЖК). Они участвуют как структурные элементы в фосфолипидах, липопротеинах клеточных мембран, входят в состав соединительной ткани и оболочек нервных волокон. ПНЖК влияют на обмен холестерина, стимулируя его окисление и выделение из организма, а также образуют с ним растворимые эфиры, которые оказывают нормализующее действие на стенки кровеносных сосудов. Кроме того, они участвуют в обмене витаминов группы В (пиридоксина и тиамина); стимулируют защитные механизмы организма (повышают устойчивость к инфекционным заболеваниям и действию радиации и т. п.). Из ПНЖК образуются клеточные гормоны – простагландины.

Существует три класса полиненасыщенных жирных кислот – ώ-3 (омега-3) класс, ώ-6 (омега-6) класс и класс мононенасыщенных жирных кислот – ώ-9 (омега-9). Различием между этими группами является положение двойной связи в углеводородной цепи.

Жирные кислоты класса ώ-3. К ώ-3-жирным кислотам относятся ά-линоленовая, эйкозапентаеновая (ЭПК) и докозагексаеновая (ДГК) кислоты, которые присутствуют в основном в рыбе, а также в небольших количествах могут синтезироваться в организме из ά-линоленовой кислоты. В некоторых органах животных (глазах, мозге, семенниках и надпочечниках) содержится значительное количество этих специфических кислот (возможно, поэтому некоторые народы считают эти органы необычным деликатесом).

Низкий уровень ЭПК и ДГК в питании может вызвать серьезные проблемы со здоровьем. Они совершенно необходимы для многих функций организма, включая развитие и нормальное функционирование глаз и мозга. Эти вещества помогают также справиться с воспалительными процессами, например, в суставах (артриты), способствуют уменьшению содержания триглицеридов в крови, что связано непосредственно с заболеваниями сердца и инсультом.

Источники поступления в организм: скумбрия, сельдь, сардины, тунец, форель, лосось, шпроты, кефаль, палтус, окунь, карп, кальмары, анчоусы, морские моллюски, устрицы, улитки.

В тыквенных семенах, соевых бобах, грецких орехах, темнозеленых листовых овощах и растительных маслах, таких как льняное масло, масло из виноградных косточек, кунжутное и соевое присутствует ά-линоленовая кислота.

Признаки и симптомы недостаточности: заболевания глаз, замедление роста, мышечная слабость, онемение рук и ног, быстрая смена настроения и поведения, заболевания сердца.

Жирные кислоты класса ώ-6. Незаменимая жирная кислота этой группы – линолевая, которой много в растительных маслах. В организме линолевая кислота может превращаться в γ-линоленовую кислоту (ГЛК). Установлено, что ГЛК помогает при аллергических дерматитах и экземе. Источники поступления в организм: свежая глубоководная рыба, рыбий жир, саффлоровое, соевое, конопляное, рапсовое и льняное масла, грецкие орехи, семена тыквы.

Признаки и симптомы недостаточности: заболевания кожи (экзема), выпадение волос, заболевания печени, расстройство нервной системы, бесплодие, заболевания сердца, задержка роста.

Жирные кислоты класса ώ-9. Мононенасыщенные жиры содержат ненасыщенные жирные кислоты с одной двойной связью. Наиболее важной мононенасыщенной жирной кислотой в питании является олеиновая кислота. Она имеет цепочку из 18 атомов углерода. Олеиновая кислота присутствует в мембранах клеток растений и животных и способствует поддержанию эластичности артерий и кожи.

Мононенасыщенные жирные кислоты (МНЖК) при высоких температурах стабильны (поэтому для жарки следует использовать оливковое масло) и не нарушают равновесие между липопротеинами низкой плотности (ЛПНП) и липопротеинами высокой плотности (ЛПВП). В странах Средиземноморья, где в пищу употребляют большое количество оливкового масла, оливок, маслин, авокадо и орехов, относительно редко встречаются случаи сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний. В большой степени это относится на счет ώ-9-жирных кислот, присутствующих во всех этих пищевых продуктах. Источники поступления в организм: оливковое и миндальное масла.

Признаки и симптомы недостаточности:

• общее или хроническое недомогание от слабой усталости до сердечного приступа;
• обострение сердечно-сосудистых заболеваний, повышение артериального давления;
• боли в суставах, артриты;
• ухудшение пищеварения, запоры;
• снижение иммунитета;
• частые простудные заболевания, ангина;
• депрессия, рассеянность, ухудшение памяти, усталость;
• сухость кожи, ломкие (потрескавшиеся) ногти, сухиеволосы;
• сухость слизистых оболочек, слезных протоков, ротовой полости.

Выраженное биологическое действие имеют жироподобные вещества (фосфатидилхолины-фосфолипиды, холестерин). Наибольшую биологическую активность имеют такие, как лецитин, кефалин и др.

Благодаря содержанию гидрофобных и гидрофильных групп фосфолипиды взаимодействуют с жирами и водорастворимыми соединениями. В комплексе с белками они входят в состав нервной ткани, печени, сердечной мышцы, половых органов.

При недостатке этих липидов в пище и веществ, необходимых для их синтеза, в ткани печени откладывается нейтральный жир, что нарушает ее функцию. Фосфолипиды, главным образом лецитин, играют важную роль в профилактике атеросклероза, так как предотвращают накопление избыточного количества холестерина в стенках сосудов, способствуют его расщеплению и выведению из организма.

Фосфолипидами особенно богаты нерафинированные масла. Много фосфатидилхолинов в ткани мозга (3,5–12 %), желтках яиц (6,5– 12 %), легких, сердце, почках (5–6 %), бобах сои, семенах подсолнечника, зародышах пшеницы. Фосфатидилхолины используются организмом для синтеза ацетилхолина – основного фактора передачи нервных импульсов. В пищевой промышленности фосфатидилхолины широко используют для изготовления шоколада, маргарина, а также как антиоксидантов в медицине.

Сфинголипиды – сложные органические соединения, образованные из остатков высших жирных кислот, фосфорной кислоты, холина и сфингозина. Сфинголипиды не содержат глицерина. Они обнаружены в мембранах растительных и животных клеток. Особенно много их в нервной ткани, в частности мозга. Самым распространенным сфинголипидом является сфингомиелин, который содержит холин.

К жироподобным веществам относят также стерины – стеролы. Это нерастворимые в воде соединения. В животных жирах содержатся зоостерины, в маслах – фитостерины (фитостеролы). К фитостеролам относится β-ситостерол, который препятствует всасыванию холестерина в кишечнике, что имеет большое значение в профилактике атеросклероза.

В маслах содержится эргостерол, который является провитамином D2. Важным зоостерином является холестерин. Он поступает в организм с продуктами животного происхождения, однако может синтезироваться также из промежуточных продуктов обмена углеводов и жиров, поэтому не относится к незаменимым факторам питания.

Холестерин играет важную физиологическую роль, потому что он является структурным компонентом клеток. Холестерин – источник образования желчных кислот, гормонов (половых и коры надпочечников), предшественник витамина D3 (7 – дегидрохолестерина).

В крови и желчи холестерин удерживается в виде коллоидного раствора, благодаря связыванию с фосфолипидами, ненасыщенными жирными кислотами, белками. При нарушении обмена этих веществ или их недостатке холестерин выпадает в осадок в виде мелких кристаллов, оседающих на стенках кровеносных сосудов, в желчных путях, что обусловливает нарушение их функции, способствует появлению атеросклеротических бляшек в сосудах (атеросклероз), образованию желчных камней в желчном пузыре.

Синтез этого стерина происходит наиболее активно в печени, стенке тонкой кишки и в коже (80 %) и лишь 20 % (0,3–0,6 г) поступает с продуктами. Избыточное потребление углеводов и жиров увеличивает синтез холестерина.

Здоровый организм в состоянии осуществлять регуляцию синтеза холестерина на таком уровне, который поддерживает его содержание в сыворотке крови в пределах 4–6 ммоль/дм³. Уровень холестерина в сыворотке крови зависит от пола, возраста, состояния питания, физической активности и других факторов. Синтез холестерина в организме можно регулировать также торможением процесса его абсорбции в тонкой кишке.

Увеличение содержания холестерина в сыворотке крови сопровождается развитием атеросклероза. Этому способствуют так называемые факторы риска, важнейшими из которых являются неправильное питание, нарушение обмена липопротеинов, курение, низкая физическая активность, потребление алкоголя, высокое кровяное давление, ожирение и длительное нервно-психическое напряжение.

Холестерин сравнительно устойчив к термической кулинарной обработке (разрушается лишь около 20 % его начального количества). В пищевых рационах здоровых людей содержится в среднем 0,5 г холестерина. Много холестерина содержится в яичных желтках, мозге, других субпродуктах, животных жирах, мясе (особенно жирном). Есть он и в жирных молочных продуктах.

Существует тесная связь между обменом стеролов и фосфолипидов. Уровень холестерина в крови снижается под влиянием фосфатидилхолина (лецитина), который предотвращает накопление его в организме, способствует расщеплению и выведению. В профилактике атеросклероза имеют значение введение в рацион ПНЖК, фитостеролов и пищевых волокон. Последние адсорбируют холестерин, тормозя его резорбцию в тонкой кишке. Положительное влияние пищевых волокон на

жировой обмен и в частности на обмен холестерина объясняется как образованием желчных кислот – конечного продукта обмена холестерина (что способствует уменьшению эндогенного синтеза холестерина), так и угнетением резорбции холестерина и жиров. Витамины С, В6, В12, Р, РР и магний ускоряют расщепление холестерина и выделение его с калом (вместе с желчными кислотами). Органический йод, который содержится в продуктах моря (морская капуста, морская рыба, мясо морских зверей), – известный антисклеротический фактор. Он стимулирует синтез гормонов щитовидной железы и тем самым усиливает окисление жиров.

3. Рекомендуемые средние нормы липидов в суточном рационе

Энергетическая ценность твердых и жидких жиров более чем вдвое превышает энергетическую ценность белков и углеводов.

Для восполнения энергетических затрат организма и построения его клеточных структур в дневном рационе взрослому здоровому человеку необходимо 60–100 г жира. Эта норма включает не только сливочное масло и растительное масло, но и жиры мяса, рыбы, молока, кондитерских изделий (жиры, содержащиеся в них, называют невидимыми). Потребность в липидах зависит от возраста, пола, уровня суточных энергозатрат.

В рационе должно содержаться 25–30 г непрогретого масла и в таком же виде 30–35 г сливочного масла или соответствующего по содержанию жира количества сметаны, сливок. 40–50 % составляют кулинарные жиры. Суточная потребность взрослого населения в жирах приведена в таблице 2.

Наиболее богаты на липиды: свинина, рыба, птица, печень, а также кондитерские изделия (шоколад, какао, пирожные). В жирной говядине содержится 20 %, в свинине – 30 % жира.

Удовлетворение потребностей организма в жирах тесно связано с необходимостью одновременного обеспечения соответствующим количеством белков, углеводов и витаминов.

Недостаточное поступление в организм жира может привести к ряду нарушений функций центральной нервной системы, ослаблению иммунобиологических механизмов, патологическим изменениям кожи, почек, органа зрения. При безжировой диете у животных прекращается рост, уменьшается масса тела, нарушается половая функция и водный обмен, уменьшается выделение стероидных гормонов в надпочечниках, ослабляется устойчивость организма к воздействию неблагоприятных факторов, сокращается продолжительность жизни.

Таблица 2 – Рекомендованные нормы суточных потребностей взрослого населения в жирах

При резком снижении поступления жиров с пищей ухудшается усвояемость витаминов и провитаминов, которые поступают с растительной пищей (Е, К, каротина), уменьшается энергетическая ценность пищи, снижаются ее органолептические положительные качества. Кроме того, нежирная пища недолго задерживается в желудке, в результате чего рефлекторно возбуждается пищевой центр и возникает голод.

Негативное влияние на организм имеет чрезмерное употребление жира. Установлена прямая зависимость между чрезмерным употреблением жиров, особенно животного происхождения, и развитием атеросклероза, а также частотой возникновения рака. Особенно нежелательно употреблять избыток тугоплавких жиров во время ужина, потому что ночью снижается интенсивность поступления их из крови к тканям, и они могут повреждать мембраны эритроцитов и тромбоцитов, что особенно опасно для пожилых людей, которые имеют вследствие атеросклероза склонность к образованию тромбов.

Согласно рекомендациям Европейского бюро ВОЗ, насыщенные жирные кислоты должны составлять 10 %, мононенасыщенные – 10 %, полиненасыщенные – 10 % энергетической ценности рациона.

Особенно следует обратить внимание на содержимое в жирах ПНЖК. По содержанию ПНЖК пищевые жиры делят на три группы: первая – это липиды, которые богаты на них. К этой группе относятся рыбий жир, а также растительные масла: льняное, конопляное, подсолнечное, хлопковое, кукурузное, соевое.

Ко второй группе жиров относятся жиры со средним содержанием ПНЖК. К ним относят: свиное сало, гусиный и куриный жиры.

В третьей группе жиров количество ПНЖК не превышает 5–6 %. К этой группе относятся бараний и говяжий жиры, маргарин. Особенно высокой биологической активностью отличается печеночный жир рыб и морских млекопитающих.

Считают, что потребности в ПНЖК семейства омега-3 должны составлять 1/8–1/10 потребности в ПНЖК семейства омега-6. Только два вида растительного масла (соевое и оливковое) имеют соотношение этих двух кислот, близкие к рекомендованному. Ежедневная потребность в них составляет 5–10 г, минимальная потребность человека в линолевой кислоте составляет 4–6 г в день. Такое количество ее содержится в 10–15 г подсолнечного масла.

При дефиците ПНЖК в питании прекращается рост детей, наблюдается некротическое поражение кожи, изменяется проницаемость капилляров, снижается иммунитет, возникает атеросклероз.

Чрезмерное потребление ПНЖК с рационом может неблагоприятно влиять на организм – приводить к повышению риска автоокисления липидов в клеточных мембранах; вызвать заболевания печени и почек. Кроме того, снижается активность щитовидной железы и возникает недостаток витамина Е (ПНЖК – его антагонисты). При недостатке линолевой кислоты в рационе развивается тромбоз сосудов.

С дефицитом ПНЖК связывают возникновение злокачественных опухолей. При отсутствии фосфолипидов в пище снижается интенсивность всасывания липидов из кишечника. Взрослый человек при сбалансированном питании должен получать 5–10 г фосфолипидов. Большая потребность в них есть у лиц, работающих в условиях пониженного барометрического давления, недостатка О₂, выполняющих тяжелый физический или напряженный умственный труд.

Фосфолипиды содержатся в основном в продуктах животного происхождения (мясо, печень, мозги, желтки яиц, сыры, сливки, сметана). Из растительных продуктов значительным содержанием фосфатидов характеризуются бобовые и нерафинированное подсолнечное масло.