Пищевые вещества. Виды, свойства и функции пищевых веществ

1. Пищевые вещества и их значение

Организм человека состоит из белков (19,6%), жиров (14,7%), углеводов (1%), минеральных веществ (4,9%), воды (58,8%). Он постоянно расходует эти вещества на образование энергии, необходимой для функционирования внутренних органов, поддержания тепла и осуществления всех жизненных процессов, в том числе физической и умственной работы.

Одновременно происходят восстановление и создание клеток и тканей, из которых построен организм человека, восполнение расходуемой энергии за счет веществ, поступающих с пищей. К таким веществам относятся белки, жиры, углеводы, минеральные вещества, витамины, воду и др., их называют пищевыми. Пища, для организма является источником энергии и пластических (строительных) материалов.

2. Белки

Белки — это главный пластический материал для построения клеток, тканей и органов, образования ферментов, многих гормонов, гемоглобина. Белки участвуют в обмене жиров, углеводов, минеральных веществ и витаминов, образуют антитела, которые защищают, человека от инфекции. При сгорании 1г белков образуется 4ккал энергии.

Белки — важнейшая составная часть пищи человека и животных; поставщик необходимых им аминокислот.

В состав белков входят углерод (50-55%), водород (6-7%), кислород (19- 24%), азот (15-19%), а так же фосфор, сера, железо и другие элементы.

При оценке пищевого рациона надо учитывать не только количество белка, но и его биологическую ценность, обусловленную аминокислотным составом, а также перевариваемость белков в пищеварительном тракте. Белок в организме человека образуется беспрерывно из аминокислот, поступающих в клетки в результате переваривания белка пищи. Для синтеза белка человека необходим белок пищи в определенном количестве и определенного аминокислотного состава. В настоящее время известно более 80 аминокислот, из которых 22 наиболее распространены в пищевых продуктах. Аминокислоты по биологической ценности делятся на незаменимые и заменимые.

Незаменимых аминокислот восемь — лизин, триптофан, метионин, лейцин, изолейцин, валин, треонин, фенилаланин (табл. 1); для детей нужен также гистидин. Эти аминокислоты в организме не синтезируются и должны обязательно поступать с пищей в определенном соотношении, т.е. сбалансированными. Особенно ценны незаменимые аминокислоты триптофан, лизин, метионин, содержащиеся в основном в продуктах животного происхождения, соотношение которых в пищевом рационе должно составлять 1:3:3.

Таблица 1 — Соотношение аминокислот в «идеальном» белке по рекомендации Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ).

Аминокислота г/100г белка
Изолейцин 4,0
Лейцин 7,0
Лизин 5,5
Метионин + цистеин 3,5
Фенилаланин + тирозин 6,0
Треонин 4,0
Триптофан 1,0
Валин 5,0

Заменимые аминокислоты (аргинин, цистин, тирозин, аланин, серин и др.) могут синтезироваться в организме человека из других аминокислот.

Биологическая ценность белка зависит от содержания и сбалансированности незаменимых аминокислот. Чем больше в нем незаменимых аминокислот, тем он ценней.

Белок, содержащий все восемь незаменимых аминокислот называют полноценным. Источником полноценных белков являются все животные продукты: молочные, мясо, птица, рыба, яйца.

Растительные белки по сравнению с животными менее полноценны, так как они дефицитны по содержанию незаменимых аминокислот (прежде всего — лизину и треонину) и трудно перевариваемы из-за наличия оболочек из клетчатки и других веществ, препятствующих действию пищеварительных ферментов. В бобовых содержатся вещества, подавляющие действие ферментов, расщепляющих белки (так называемые ингибиторы протеаз). Для их полного разрушения требуется длительная варка. Белки высокой биологической ценности отличаются сбалансированностью аминокислот и хорошей усвояемостью (это белки яиц, молочных продуктов, мяса и рыбы). Из белков животных продуктов в тонкой кишке всасывается примерно 90% аминокислот, из белков растительных продуктов — 70%.

Для удовлетворения потребности организма в аминокислотах целесообразно сочетать животные и растительные продукты: мучные изделия с творогом, мясом, рыбой, молочные продукты с хлебом, молочные каши и супы, запеканки с мясом, картофель и овощи с мясом и др.

Суточная норма потребления белка для людей трудоспособного возраста составляет всего 58-117г в зависимости от пола, возраста, характера труда человека. Белки животного происхождения должны составлять 55% суточной нормы. Кроме того, при составлении рациона питания следует учитывать сбалансированность аминокислотного состава пищи. Наиболее благоприятный аминокислотный состав представлен в сочетании таких продуктов, как хлеб и каша с молоком, пирожки с мясом, пельмени.

О состоянии белкового обмена в организме судят по азотистому балансу, т.е. по равновесию между количеством азота вводимого с белками пищи и выводимого из организма с мочой.

У здоровых взрослых людей, правильно питающихся, наблюдается азотистое равновесие.

У растущих детей, молодых людей, у беременных и кормящих женщин отмечается положительный азотистый баланс, т.к. белок пищи идет на образование новых клеток и введение азота с белковой пищей преобладает над выведением его из организма.

При голодании, болезнях, когда белков пищи недостаточно, наблюдается отрицательный баланс, т.е. азота выводится больше, чем вводится, недостаток белков пищи ведет к распаду белков органов и тканей.

Уменьшение белков в пище в течение продолжительного времени вызывает тяжелые, иногда необратимые нарушения в организме. Белковая недостаточность ведет к ухудшению функций печени и поджелудочной железы, нарушениям кроветворения, обмена жиров и витаминов, функций нервной и эндокринной систем. В результате ослабляется работоспособность, снижается сопротивляемость к инфекциям, ухудшается заживление ран. Особенно неблагоприятно сказывается недостаточность белков в питании на растущем организме: замедляется рост, нарушается костеобразование, задерживается умственное развитие. Ранним проявлением белковой недостаточности является снижение массы тела, позднее появляются отеки.

Причины развития белковой недостаточности: малое содержание белков в пище и различные заболевания, сопровождающиеся повышенным распадом белков (инфекционные и онкологические заболевания, ожоги, травмы, массивная кровопотеря) или плохим всасыванием их в кишечнике (заболевания желудочно-кишечного тракта, состояния после операций на органах пищеварения). В развитии белковой недостаточности большую роль играют нарушения рационального питания, в частности голодание и одностороннее малобелковое питание.

У строгих вегетарианцев, людей, подвергающих себя самолечению голоданием, стремящихся избавиться от полноты, могут возникнуть признаки белково-энергетической недостаточности. Длительное использование в питании только растительной пищи (вегетарианское питание) нежелательно, а у детей — недопустимо. Вегетарианское питание физиологически не оправдано, так как растительная пища не содержит ряда аминокислот, витаминов, поэтому длительное использование его вредно сказывается на состоянии здоровья.

С другой стороны, очевидна бесполезность, и даже вред избыточного поступления белков. При этом страдают печень и почки, усиливаются процессы гниения в кишечнике. Избыток животных белков (мяса, рыбы) способствует образованию конечного продукта обмена пуринов — мочевой кислоты, возникает угроза развития подагры, мочекаменной болезни.

Переваривание белков. Белки пищи расщепляются ферментами в желудочно-кишечном тракте до составляющих их аминокислот (схема 1):

Переваривание белков

Схема 1. Переваривание белков

Переваривание белков осуществляется в результате последовательного действия сначала пепсина в кислой среде желудка, а затем трипсина и химотрипсина в тонком кишечнике при рН 7-8. Далее, короткие пептиды гидролизуются под действием ферментов карбоксипептидазы и аминопептидазы до свободных аминокислот, которые проникают в капилляры ворсинок и переносятся кровью в печень.

Пепсин, трипсин, химотрипсин и карбоксипептидаза секретируются в желудочно-кишечный тракт в виде неактивных зимогенов. Активация пепсина в желудочном соке происходит путем автокатализа. Активация трипсина осуществляется в тонком кишечнике под действием фермента энтерокиназы, содержащегося в кишечном соке. Трипсин в активной форме активирует в тонком кишечнике другие зимогены протеаз. В здоровом организме зимогены, выделяемые поджелудочной железой, активируются только в тонком кишечнике, в противном случае возникает заболевание, именуемое острый панкреатит.

Новые формы белковой пищи. Новые формы белковой пищи – это продукты питания, полученные на основе различных белковых фракций продовольственного сырья с применением научно-обоснованных способов переработки и имеющие определенный химический состав, структуру и свойства, включая биологическую ценность.

Объективной количественной оценкой создания и развития отрасли производства растительных белков продуктов (фракций) является наличие сельскохозяйственного сырья, высокопроизводительного оборудования (экстракторов, сепараторов, центрифуг, сушилок и т.д.) и конкурентоспособных технологий.

К потенциальным сырьевым источникам относят:

  • зернобобовые (соя, горох, чечевица, люпин, фасоль, нут); хлебные и крупяные (пшеница, рожь, овёс, ячмень, кукуруза) и побочные продукты их переработки (отруби, сечка, мучка, зародыш);
  • масляничные (подсолнечник, лен, рож, кунжут);
  • псевдозлаковые (амарант);
  • овощи и бахчевые (картофель, тыква);
  • вегетативная масса растений (люцерна, клевер, люпин, сахарная свекла, зеленый табак);
  • продукты переработки фруктов и ягод (косточки абрикоса, сливы, вишни, винограда и т.д.);
  • кедровые и другие виды орехов.

Не менее важными факторами, определяющими выбор сырьевых источников, являются: количество и состав белка, биологическая ценность, возможность удаления антипитательных веществ, функциональные свойства, способность к хранению, возможность глубокого фракционирования с получением как основных (белковых), так и побочных продуктов питательной (жир, крахмал) или лечебно-профилактической (пектин, сорбит, ксилит, лецитин, антоцианы, витамины, глюкозно-фруктозные сиропы и т.д.) ценности.

Производства по выпуску пищевых белков строят вблизи от биохимических или кормовых заводов с целью получения ряда дополнительных ингредиентов (дрожжи, ферментные препараты, сухая мезга и т.д.) или организовывают специализированные цеха на действующих предприятиях.

Традиционными источниками для производства белковых продуктов являются соя и пшеница. Продукты из соевых белков подразделяются по содержанию группы, отличающиеся по содержанию белка: мука, текстурированная мука, концентраты, изоляты. На базе указанных видов белковых продуктов организуется производство и маркетинг текстурированной муки, концентратов и изолятов. Выпускаются модифицированные и специальные белковые продукты.

Соевая мука и крупа производится на мельничном оборудовании путем измельчения до определенного размера частиц обезжиренных или не обезжиренных семян с последующим их просеиванием. В муке и крупе содержится 40-54% (Nх6,25) белка от общей массы продукта. Разные виды муки (крупы) отличаются по содержанию жира, размеру частиц и степени тепловой обработки. От интенсивности теплового воздействия зависят КРА, КФБ, активность ферментов липоксигеназы, уреазы и ингибиторов протеаз.

Соевые белковые концентраты изготавливаются из очищенных и обезжиренных соевых бобов (белый лепестков) путем удаления растворимых в воде небелковых компонентов (олигосахаридов, ферментов, минеральных веществ). Концентраты содержат 65-70% белка на сухое вещество (Nх6,25).

Соевые белковые изоляты являются наиболее очищенной формой белковых продуктов, так как содержат не менее 90% белка на сухое вещество. Белок экстрагируется из измельченного белого лепестка слабощелочным раствором (рН 8-11) с последующим осаждением в изоэлектронной точке (4,2- 4,5) и отделением в виде творожистой массы от олигосахаридов. Белковая масса промывается, нейтрализуется до рН 6,8 и сушиться.

Назначение текстурированных белковых продуктов заключается в придании пищевым изделиям волокнистой или многослойной (кускообразной) структуры. После гидратации такие белковые продукты по внешнему виду и структуре напоминают мясо, птицу или морские продукты, выступая при этом в роли аналогов традиционных пищевых продуктов.

Многослойная мясоподобная структура соевых белковых продуктов может формироваться с помощью термопластической экструзии. Основные стадии процесса включают: дозирование сырья→ кондиционирование (увлажнение, нагревание) → варочный процесс → ламинарное значение (ориентация молекул белков) → формирование волокон → разрезание продукта на куски → сушка. В основе экструзии лежит процесс реструктуризации белка, заключающийся в том, что под влиянием температуры, увлажнения и механического воздействия макромолекулы его формируют вязкопластичную массу, выстраивающуюся в направлении сдвига, с образованием новых поперечных связей. В результате образуется многослойная объемная жевательная структура, пригодная для использования в качестве наполнителей или аналогов.

Особые соевые продукты представлены соевым соусом, тофу (соевым творогом), соевым молоком, соевой пастой, и другими видами.

3. Жиры

Жиры это сложные органические соединения, состоящие из глицерина и жирных кислот, в которых содержатся углерод, водород, кислород. Липиды — подразделяются на нейтральные жиры и жироподобные вещества (лецитин, холестерин). Нейтральные жиры состоят из глицерина и жирных кислот. Жирные кислоты по их химическому строению делят на предельные или насыщенные (т.е. до предела насыщенные водородом) и непредельные или ненасыщенные.

  • насыщенные (до предела насыщены водородом), среди которых в пищевых продуктах преобладают пальмитиновая, стеариновая и миристиновая, капроновая, масляная и другие кислоты.

Насыщенные жирные кислоты обладают невысокими биологическими свойствами, легко синтезируются в организме, отрицательно влияют на жировой обмен, функцию печени, способствуют развитию атеросклероза, так как повышают содержание холестерина в крови. Эти жирные кислоты в большом количестве содержатся в животных жирах (бараньем, говяжьем) и в некоторых растительных маслах (кокосовом), обусловливая их высокую температуру плавления (40-50.С) и сравнительно низкую усвояемость (86-88%).

Жиры животного происхождения содержат насыщенные жирные кислоты и имеют твердую консистенцию;

  • ненасыщенные (непредельные), в том числе мононенасыщенные (с одной двойной водородной связью)  — олеиновая кислота, и полиненасыщенные (с несколькими двойными водородными связями) — линолевая и -линоленовая кислоты. Они относятся к незаменимым (эссенциальным) нутриентам. Линолевая кислота превращается в организме в арахидоновую. Обе эти жирные полиненасыщенные кислоты (ПНЖК) относятся к семейству омега-6. Из -линоленовой кислоты образуются эйкозопентаеновая и докозогексаеновая жирные кислоты, все они формируют ПНЖК семейства омега-3. Жиры растительного происхождения содержат жирные ненасыщенные кислоты и имеют жидкую консистенцию (исключением является кокосовое масло).

Ненасыщенные жирные кислоты (олеиновая, линолевая, линоленовая, арахидоновая и др.) представляют собой биологически активные соединения, способные к окислению и присоединению водорода и других веществ. Наиболее активны из них: линолевая, линоленовая и арахидоновая, называемые полиненасыщенными жирными кислотами. По своим биологическим свойствам их относят к жизненно важным веществам и называют витамином Е. Они принимают активное участие в жировом и холестериновом обмене, повышают эластичность и снижают проницаемость кровеносных сосудов, предупреждают образование тромбов. Полиненасыщенные жирные кислоты в организме человека не синтезируются и должны вводиться с пищевыми жирами. Содержатся они в свином жире, подсолнечном и кукурузном масле, жире рыб. Эти жиры имеют низкую температуру плавления и высокую усвояемость (98%).

Эссенциальные ПНЖК входят в состав клеточных мембран, регулируют обмен жиров, образуют в организме гормоноподобные вещества (простагландины, тромбоксаны и др.).

Оптимальное количество растительного масла в рационе составляет 15- 30г в сутки (1-2 столовых ложки). Именно такая доза улучшает работу кишечника и желчевыделительной системы, предупреждает развитие атеросклероза и желчнокаменной болезни. Желательно употреблять оливковое (как источник жирных мононенасыщенных кислот) и подсолнечное (кукурузное и др.), как источник жирных полиненасыщенных кислот. Дефицит жирных ненасыщенных кислот в организме проявляется замедлением роста и физического развития, снижением массы тела и сопротивляемости к инфекциям, кожными изменениями (сухость, шелушение), повышенной кровоточивостью.

Избыток жиров в питании — угроза поражения печени, поджелудочной железы, ожирения, атеросклероза, желчнокаменной болезни.

Физиологическое значение жира многообразно. Жир входит в состав клеток и тканей как пластический материал, используется организмом как источник энергии (30% всей потребности организма в энергии). Энергетическая ценность 1г жира составляет 9ккал. Жиры снабжают организм витаминами А и D, биологически активными веществами (фосфолипиды, токоферолы, стерины), придают пище сочность, вкус, повышают ее питательность, вызывая у человека чувство насыщения.

Суточная норма потребления жира для трудоспособного населения составляет всего 60-154г в зависимости от возраста, пола, характера труда и климатических условий местности; из них жиры животного происхождения должны составлять 70%, а растительного — 30%.

Остаток поступившего жира после покрытия потребности организма откладывается в подкожной клетчатке в виде подкожно-жирового слоя и в соединительной ткани, окружающей внутренние органы. Как подкожный, так и внутренний жир являются основным резервом энергии (запасной жир) и используется организмом при усиленной физической работе. Подкожно- жировой слой предохраняет организм от охлаждения, а внутренний жир защищает внутренние органы от ударов, сотрясений и смещений. При недостатке в питании жиров наблюдается ряд нарушений со стороны центральной нервной системы, ослабевают защитные силы организма, снижается синтез белка, повышается проницаемость капилляров, замедляется рост и т.д.

Жир, свойственный человеку, образуется из глицерина и жирных кислот, поступивших в лимфу и кровь из кишечника в результате переваривания жиров пищи. Для синтеза этого жира необходимы пищевые жиры, содержащие разнообразные жирные кислоты, которых в настоящее время известно 60.

Биологическая ценность жира зависит также от содержания в нем различных жирорастворимых витаминов А и D (жир рыбы, сливочное масло), витамина Е (растительные масла) и жироподобных веществ: фосфатидов и стеринов.

Фосфатиды являются наиболее биологически активными веществами. К ним относят лецитин, кефалин и др. Они влияют на проницаемость клеточных мембран, на обмен веществ, на секрецию гормонов, процесс свертывания крови. Фосфатиды содержатся в мясе, желтке яйца, печени, в пищевых жирах, сметане, бобовых.

Фосфатиды также способствуют лучшему усвоению жиров и препятствуют ожирению печени, играют важную роль в профилактике атеросклероза.

Общая потребность человека в фосфатидах составляет 5г в сутки.

Стерины являются составной частью жиров. В растительных жирах они представлены в виде бета-стерола, эргостерола, влияющих на профилактику атеросклероза.

В животных жирах стерины содержатся в виде холестерина, который обеспечивает нормальное состояние клеток, участвует в образовании половых клеток, желчных кислот, витамина D3 и т.д.

Холестерин, кроме того, образуется в организме человека. При нормальном холестериновом обмене количество поступающего с пищей и синтезируемого в организме холестерина равно количеству холестерина, распадающегося и выводимого из организма. В пожилом возрасте, а также при перенапряжении нервной системы, избыточном весе, при малоподвижном образе жизни холестериновый обмен нарушается. В этом случае поступающий с пищей холестерин повышает его содержание в крови и приводит к изменению кровеносных сосудов и развитию атеросклероза.

Нормализовать холестериновый обмен можно уменьшением потребление продуктов, богатых холестерином (жирного мяса, копченостей, сыра, сливочного масла, икры) и включением в пищу растительных масел и продуктов богатых лецитином и холином (овощи, молоко, сметана и др.).

Переваривание жиров. Этот процесс осуществляется, главным образом, в тонком кишечнике липазой поджелудочной железы, поступающей в виде зимогена (пролипазы), который только в кишечнике превращается в активную липазу.

В присутствии желчных кислот и специального белка, имеющего наименование колипаза, активная липаза катализирует гидролиз триацилглицерина с отщеплением крайних ацилов и образованием смеси свободных высших жирных кислот в виде мыл (калиевых и натриевых солей) и 2-моноацилглицеринов, которые эмульгируются при помощи желчных кислот и всасываются кишечными клетками. Процесс может быть описан следующей схемой 2:

Переваривание жиров

Схема 2. Переваривание жиров

Соли желчных кислот (производные холиевой кислоты) поступают из печени в желчь, а с ней — в верхнюю часть тонкого кишечника. После всасывания кислот и 2-моноацилглицеринов из эмульгированных капелек жира в нижнем отделе тонкого кишечника, происходит обратное всасывание солей желчных кислот, которые возвращаются в печень и используются повторно.

Таким образом, желчные кислоты постоянно циркулируют между печенью и тонким кишечником. Причем, они играют важную роль в усвоении не только триацилглицеринов, но и всех других жирорастворимых компонентов пищи. Так, недостаток желчных кислот может привести к пищевой недостаточности витамина А. Желчные кислоты нужны также для всасывания ионов Са+2, Mg+2, Fe2+ .

Кроме указанных, продуктами переваривания липидов являются легко всасывающиеся глицерин, фосфорная кислота, холин и другие растворимые компоненты. Продукты деполимеризации всасываются в лимфу, а оттуда попадают в кровь.

4. Углеводы

Это обширный класс органических соединений, состоящих из углерода, водорода и кислорода, синтезирующихся в растениях из углекислоты и воды под действием солнечной энергии. В соединении с белками и липидами углеводы образуют сложные высокомолекулярные комплексы, представляющие основу субклеточных структур, а, следовательно, и основу живой материи.

Углеводы, обладая способностью окисляться, служат основным источником энергии, используемой в процессе мышечной деятельности человека. Энергетическая ценность 1г углеводов составляет 4ккал. Они покрывают 58% всей потребности организма в энергии. Кроме того, углеводы входят в состав клеток и тканей, содержатся в крови и в виде гликогена (животного крахмала) в печени.

В организме углеводов мало (до 1% массы тела человека). Поэтому для покрытия энергетических затрат они должны поступать с пищей постоянно. В случае недостатка в питании углеводов при больших физических нагрузках происходит образование энергии из запасного жира, а затем и белка организма. При избытке углеводов в питании жировой запас пополняется за счет превращения углеводов в жир, что приводит к увеличению массы человека.

Углеводы входят в состав природных биополимеров – нуклеиновых кислот, участвующих в передачи наследственной информации (схема 3).

Классификация углеводов

Схема 3. Классификация углеводов

Источником снабжения организма углеводами являются растительные продукты, в которых они представлены в виде моносахаридов, дисахаридов и полисахаридов.

Моносахариды — самые простые углеводы, сладкие на вкус, растворимые в воде. К ним относят глюкозу, фруктозу и галактозу.

Глюкоза содержится во многих плодах и ягодах (виноград) и образуется в организме при расщеплении дисахаридов и крахмала пищи. Она быстро и легко из кишечника всасывается в кровь и используется организмом как источник энергии, для образования гликогена в печени, для питания тканей мозга, мышц и поддержания необходимого уровня сахара в крови.

Фруктоза, обладая теми же свойствами, что и глюкоза, более благоприятна для организма человека. Она втрое слаще глюкозы и вдвое сахарозы, что позволяет, не снижая уровня сладости пищи, употреблять меньше сахаров, а это необходимо при заболевании сахарным диабетом и тучности. Фруктоза не повышает содержания сахара в крови, так как в кишечнике медленно всасывается в кровь, в печени быстро превращается в гликоген, легко вовлекается в обменные процессы. Содержится фруктоза в меде, яблоках, грушах, арбузе, смородине и т.п.

Галактоза в свободном виде в пищевых продуктах не встречается, является составной частью молочного сахара (лактозы), обладает слабо выраженным сладким вкусом. Как и фруктоза, благоприятна для организма, не повышает содержание сахара в крови.

Дисахариды (сахароза, лактоза и мальтоза) — это углеводы, сладкие на вкус, растворимые в воде, расщепляются в организме человека на две молекулы моносахаридов с образованием из сахарозы — глюкозы и фруктозы, из лактозы — глюкозы и галактозы, из мальтозы — двух молекул глюкозы.

Сахарозу (свекловичный сахар) человек употребляет в основном в виде сахара, в котором ее 99,9%, кроме того, она содержится в свекле, моркови, сливах, абрикосах, бананах.

Лактоза (молочный сахар) в организм поступает с молоком и молочными продуктами, благоприятно действует на жизнедеятельность молочнокислых бактерий в кишечнике, подавляя тем самым развитие гнилостных микробов.

Мальтоза (солодовый сахар) в природных пищевых продуктах не содержится. В организме человека в процессе пищеварения мальтоза образуется как промежуточное вещество при гидролизе крахмала до глюкозы.

Моно- и дисахариды легко усваиваются организмом и быстро покрывают энергетические затраты человека при усиленных физических нагрузках. Избыточное потребление простых углеводов может привести к повышению содержания сахара в крови, следовательно, к отрицательному действию на функцию поджелудочной железы, к развитию атеросклероза и ожирению.

Полисахариды — это сложные углеводы, состоящие из многих молекул глюкозы, не растворимые в воде, обладают несладким вкусом. К ним относят крахмал, гликоген, клетчатку.

Крахмал в организме человека под действием ферментов пищеварительных соков расщепляется до глюкозы, постепенно удовлетворяя потребность организма в энергии на длительный период. Благодаря крахмалу многие продукты, содержащие его (хлеб, крупы, макаронные изделия, картофель), вызывают у человека чувство насыщения.

Гликоген поступает в организм человека в малых дозах, так как он содержится в небольших количествах в пище животного происхождения (печени, мясе). В процессе пищеварения гликоген пищи расщепляется до глюкозы. В организме человека гликоген образуется глюкозы и накапливается в печени в качестве запасного энергетического материала. При снижении содержания сахара в крови гликоген превращается в глюкозу, тем самым поддерживается постоянный процент его (80-120мг% или 4,4-6,6ммоль/л).

Клетчатка в организме человека не переваривается из-за отсутствия в пищеварительных соках фермента целлюлозы, но, проходя по органам пищеварения, стимулирует перистальтику кишечника, выводит из организма холестерин, создает условия для развития полезных бактерий, способствуя тем самым лучшему пищеварению и усвоению пищи. Содержится клетчатка во всех растительных продуктах (от 0,5 до 3%).

Инулин в организме человека в процессе пищеварения расщепляется до фруктозы, которая не повышает содержание сахара в крови и быстро превращается в гликоген. Содержится инулин в топинамбуре, в корне цикория, которые рекомендуют больным сахарным диабетом.

Пектиновые (углеводоподобные) вещества, попадая в организм человека с овощами, фруктами, стимулируют процесс пищеварения и способствуют выведению из организма вредных веществ. К ним относят протопектин — находится в клеточных мембранах свежих овощей, плодов, придавая им жесткость; пектин — желеобразующее вещество клеточного сока овощей и плодов; пектиновая и пектовая кислоты, придающие кислый вкус плодам и овощам. Пектиновых веществ много в яблоках, сливе, крыжовнике, клюкве.

Суточная норма потребления углеводов для трудоспособного населения составляет всего 257-586г в зависимости от возраста, пола и характера труда. Легкоусвояемые углеводы для людей умственного труда и пожилых должны составлять 15%, а для людей физического труда 20% суточной нормы углеводов; 75% этой нормы — полисахариды, в основном в виде крахмала; 5% пектиновых веществ и клетчатки.

Различают простые и сложные углеводы. Простые углеводы: глюкоза, галактоза, фруктоза, лактоза, мальтоза, сахароза. Сложные углеводы: крахмал, гликоген, клетчатка и пектины. Углеводы делятся на усвояемые (простые углеводы, а также крахмал и гликоген) и неусвояемые (целлюлоза, гемицеллюлоза, пектин). Повышенное количество рафинированных углеводов в питании (сахар, кондитерские изделия, мед) способствует повышению холестерина в крови, развитию атеросклероза, ожирения, сахарного диабета, желчнокаменной болезни.

При рациональном питании часть углеводов пищи может переходить в жиры. При избытке углеводов, особенно за счет легкоусвояемых, превращение углеводов в жиры значительно увеличивается. На фоне повышенной энергетической ценности рациона такое питание ведет к ожирению. Наконец, частое потребление сахара и содержащих его продуктов способствует возникновению кариеса зубов.

Клетчатка и пектины. Хотя клетчатка в кишечнике не усваивается, нормальное пищеварение без нее практически невозможно. Клетчатка (целлюлоза, гемицеллюлоза) стимулирует двигательную функцию кишечника, желчеотделение, нормализует деятельность, полезной кишечной микрофлоры, формирует каловые массы, создает чувство насыщения, способствует выведению из организма холестерина. Аналогичными свойствами обладают и пектины.

Длительный недостаток в питании клетчатки и пектинов способствует развитию хронических запоров, геморроя, дивертикулов, полипов и рака толстой кишки и является одним из факторов риска атеросклероза, сахарного диабета, желчнокаменной болезни. Чрезмерное потребление клетчатки приводит к снижению усвояемости почти всех питательных веществ и развитию поносов.

Переваривание углеводов. Из углеводов у человека перевариваются, в основном, полисахариды — крахмал, содержащийся в растительной пище, и гликоген, содержащийся в пище животного происхождения. Этапы переваривания этих полисахаридов сходны и иллюстрируются на примере переваривания крахмала в схеме 4:

Переваривание углеводов

Схема 4. Переваривание углеводов

Оба полисахарида полностью расщепляются ферментами желудочно- кишечного тракта до составляющих их структурных блоков, а именно — до свободной D-глюкозы. Процесс начинается во рту под действием амилазы слюны с образованием смеси, состоящей из мальтозы, глюкозы и олигосахаридов, а продолжается и заканчивается в тонком кишечнике под действием амилазы поджелудочной железы, поступающей в двенадцатиперстную кишку.

Гидролиз пищевых дисахаридов — сахарозы, лактозы и мальтозы — катализируют ферменты, находящиеся в наружном слое эпителиальных клеток, выстилающих тонкий кишечник в схеме 5:

Гидролиз пищевых дисахаридов

Схема 5. Гидролиз пищевых дисахаридов

У многих взрослых азиатов и африканцев с возрастом часто пропадает лактатная активность. В этом случае молочный сахар не расщепляется в кишечнике, а частично сбраживается микроорганизмами с образованием газов, что вызывает диарею.

В эпителиальных клетках тонкого кишечника D-фруктоза, D-галактоза, а также D-манноза частично превращаются в D-глюкозу. Смесь простых гексоз поглощается выстилающими тонкий кишечник эпителиальными клетками и доставляется кровью в печень.

5. Витамины

Общие сведения об витаминах. Их не видно и у них нет вкуса; несмотря на это, мы не можем от них отказаться, так как они являются именно тем, что обеспечивает слаженность процесса нашего обмена веществ и сохранность нашего здоровья. Они необходимые помощники нашего организма и поставщики энергии, обеспечивающие его работу. Каждый нуждается в витаминах и минеральных веществах.

Целебное воздействие этих жизненно необходимых веществ подтверждено многочисленными научными исследованиями. Витамины и минеральные вещества не всесильны, но и без них жизнь невозможно.

Витамины состоят из органических соединений, которые встречаются в продуктах питания и используются организмом для поддержания определенных жизненно важных функций. Они не могут производиться организмом вообще или производятся в недостаточном количестве, поэтому они должны поступать регулярно и в соответствующем количестве вместе с пищей.

Для некоторых витаминов достаточно, если они поступают в организм определенной пищеварительной стадии ток называемых провитаминов. Каждый витамин выполняет совершенно определенную функцию в обмене веществ организма и не может быть заменен другими составными частями продуктов питания. Отсутствие всего только одного витамина уже оказывает отрицательное воздействие на весь обмен веществ.

Витамины должны поступать в организм в минимальных количествах, поэтому их часто называют также микроэлементами.

Витамины — низкомолекулярные органические соединения различной химической природы, катализаторы, биорегуляторы процессов, протекающих в живом организме. Для нормальной жизнедеятельности человека витамины необходимы в небольших количествах, но так как в организме они не синтезируются достаточном количестве, то должны поступать с пищей в качестве ее необходимого компонента. Для многих людей витамины являются воплощением здорового образа жизни и самого здоровья. В целом для нашего здоровья и хорошего самочувствия нам необходимо 13 витаминов.

Отсутствие или недостаток в организме витаминов вызывает гиповитаминозы (болезни в результате длительного недостатка) и авитаминозы (болезни в результате отсутствия витаминов). При приеме витаминов в количествах, значительно превышающих физиологические нормы, могут развиваться гипервитаминозы.

Интересный факт: Людям еще в глубокой древности было известно, что отсутствие некоторых продуктов пищевом рационе может быть причиной тяжелых заболеваний (бери-бери, «куриной слепоты», цинги, рахита), но только 1880 г. русским ученым Н. И. Луниным была экспериментально доказана необходимость неизвестных в, то время компонента пищи для нормального функционирования организма. Н.И. Лунин вскармливал натуральной и искусственной пищей подопытных животных, убедился в существовании этих жизненно важных веществ.

Свое название (витамины) они получили по предложению польского биохимика К. Функа (от лат. vita — жизнь) в 1911 году. Сейчас известно свыше тридцати соединений, относящихся к витаминам. Различают собственно витамины и витаминоподобные соединения (полная незаменимость которых не всегда доказана). К последним относятся:

  • биофлавоноиды (витамины Р),
  • пангамовая кислота (витамин В15),
  • парааминобензойная кислота (витамин H),
  • оротовая кислота (витамин В),
  • холин (витамин В4),
  • инозит (витамин В8),
  • метилметионинсульфонийхлорид (витамин L липоевая кислота, карнитин (витамин В5).

В отдельных продуктах содержатся провитамины, т. е. соединения, способные в организме превращаться в витамины. Например, β- каротин переходит в витамин А, эргостеролы под действием ультрафиолетовых лучей в организме человека превращаются в витамин D.

В то же время имеется группа соединений, часто близких витаминам по строению, которые, конкурируя с витаминами, могут занять место в ферментных системах, но не в состоянии выполнять его функции. Они получили название антивитаминов. Так как химическая природа витаминов была открыта по установления их биологической роли, их условно обозначили буквами латинского алфавита (А, В, С, D и т. д.), они сохранились и до настоящего времени.

Сведения о потребности взрослого человека в витаминах приведены в таблице 2.

Таблица 2 — Суточная потребность и основные функции витаминов

Витамин Суточная

потребность

Функции
Аскорбиновая кислота (витамин С) 50-100мг (ср.70) участвует в окислительно- восстановительных реакциях, повышает сопротивляемость организма к экстремальным воздействиям
Тиамин (аневрин) Витамин В1 1,4-2,4мг

(ср.1,7)

Необходим для нормальной деятельности центральной и периферической нервной системы
Рибофлавин (Витамин В2) 1,5-3,0мг

(ср.2,0)

участвует в окислительно-восстановительных реакциях
Пиридоксин 2,0-2,2мг участвует в синтезе и метаболизме
Ниацин (Витамин РР) 15,0-25,0мг (ср. 19) участвует в окислительно-восстановительных реакциях в клетках. Недостаточность вызывает пеллагру
Фоливая кислота (витамин 200мкг кроветворный фактор, переносчик одноуглеродных радикалов, участвует в
В9,фолицин) синтезе аминокислот, нуклеиновых кислот, холина
Цаинкобаламин (витамин В12) 2-3мкг (ср. 2) участвует в биосинтезе нуклеиновых кислот, холина, лецитина. Фактор кроветворения, обладает липотворным действием
Биотин (Витамин Н) 50-300мкг (ср. 150) участвует в реакциях карбоксилирования, обмена аминокислот, липидов, углеводов, нуклеиновых кислот
Пантотеновая кислота (витамин В3) 5-10мг участвует в реакциях биохимического ацилирования, обмена белков, липидов, углеводов
Холин (холинхлорид) 250-600мг участвует в синтезе биологически важных соединений
Ретинол (витамин А) 0,5-2,5мг

(ср. 1)

Участвует в деятельности мембран клеток. Необходим для роста и развития человека, для функционирования слизистых оболочек. Участвует в процессе фоторецепции – восприятие света.
Кальциферол 2,5-10мкг Регуляция содержания кальция и
Токоферолы (витамин Е) 8-15 мг

(ср. 10)

Предотвращают окисления липидов, влияют на синтез ферментов. Активный антиокислитель

В качестве единицы измерения пользуются миллиграмма, микрограммами на 1г продукта или мг%. Потребность человека в витаминах зависит от его возраста, состояния здоровья, условий жизни, характера деятельности, времени года, содержания в пище основных компонентов питания.

По растворимости в воде витамины делят на две группы:

  • водорастворимые С, Р, В1, В2, В6, В9, РР и др. и жирорастворимые А, D, E, K;
  • витаминоподобные вещества U, F, В4 (холин), В15 (пангамовая кислота) и др.

Водорастворимые витамины:

Витамин С (аскорбиновая кислота) необходим для нормальной жизнедеятельности человека; противоцинговый фактор, участвует в окислительно-восстановительных процессах, положительно действует на центральную нервную систему, повышает сопротивляемость человека к экстремальным воздействиям. Норма потребления в сутки витамина С 70-100 мг. При недостатке аскорбиновой кислоты наблюдается характерная картина заболевания цингой, разрыхление и кровоизлияния десен, выпадение зубов.

Все необходимое количество витамина С человек получает с пищей. Основные источники витамина с: овощи, фрукты: ягоды. Содержание витамина С в свежем шиповнике 300-2000, черной смородине 200-500, в капусте 50-70, молодом картофеле 20-30мг%.

Витамин С крайне нестоек, легко разрушается на свету кислородом воздуха, а также в присутствии следов железа и меди. Более устойчив в кислой среде, чем щелочной. В силу нестойкости его содержание в овощах и плодах при хранении быстро снижается. Исключение — свежая и квашеная капуста. При тепловой обработке пищи разрушается на 25-60%. Номенклатура, классификация витаминов и витаминоподобных веществ представлена в таблице 3.

Таблица 3 – Номенклатура, классификация витаминов и витаминоподобных веществ

1. Водорастворимые витамины
Витамины, представленные преимущественно одним соединением
Рекомендуемое название Старые наименования
Тиамин Витамин В1 (анейрин)
Рибофлавин Витамин В2 (лактофлавин)
Пантотеновая кислота Витамин В3 или В5
Биотин Витамин Н
Аскорбиновая кислота Витамин С
Семейства витаминов
Рекомендуемое групповое название Индивидуальные представители
Витамин В6 Пиридоксин; пиридоксаль; пиридоксамин
Ниацин (витамин РР) Никотиновая кислота; никотинамид
Фолацин Фолиевая кислота; тетрагидрофилиевая кислота и ее производные
Кобаламины (витамин В12) Цианокобаламин; оксикобаламин; метилкобаламин
2. Жирорастворимые витамины
Рекомендуемое групповое название Индивидуальные представители
Витамин А Ретинол; ретинилацетат; ретиналь; ретиноевая кислота
Витамин D (кальциферолы) Эргокальциферол (витамин D2); холекальциферол (витамин D3)
Витамин Е α-; β-; γ- и σ- токоферолы; α-; β-; γ- и σ- токотриенолы
Витамин К 2-метил-3-фитил-1,4-нафтохинон (филлохинон, витамин К1); менахиноны (витамин К2); 2-метил-1,4-нафтохинон (менадион, витамин К2)
3. Витаминоподобные соединения
Технологическая функция Наименование соединения
Незаменимые пищевые вещества с пластической функцией холин; инозит (миоинозит, мезоинозит)
Биологически активные вещества,  синтезируемые организмом человека липоевая кислота; ортовая кислота; карнитин
Фармакологически активные вещества пищи биофлавоноиды; метилметионинсульфоний (витамин U); пангамовая кислота (витамин В15)
Факторы роста микроорганизмов парааминобензойная кислота

Витамин В1 (аневрин, тиамин) участвует в регулировании углеводного обмена. Недостаток вызывает нарушение в работе нервной системы, полиневрит (бери-бери). Необходим при ряде сердечно-сосудистых заболеваний.

Основные источники:

  • продукты из зерна (пшеничной и ржаной хлеб, хлеб из муки грубого помола),
  • некоторые крупы (овсяная 0,5, ядрица 0,4мг%),
  • бобовые (горох 0,8, фасоль 0,5мг%),
  • мясопродукты (свинина 0,5- 0,6мг%).

Для увеличения содержания тиамина на мельзаводах проводят обогащение муки высшего и первого сорта синтетическим тиамином. Витамин В1 стоек к действию света, кислорода и к повышенным температурам в кислой среде.

В щелочной среде легко разрушается, например, при добавлении в тесто щелочных разрыхлителей: соды, карбоната аммония.

Совет: Витамин В1 совершенно необходим для работы головного мозга, он устанавливает связи между головным мозгом, нервной системой и мускулами. Витамин также восстанавливает состояние при депрессиях, усталости, нервозности, ослаблении памяти, расстройствах концентрации ума.

Витамин В2 (рибофлавин) участвует в качестве кофермента в ферментных системах, катализирующих транспорт электронов в окислительно- восстановительных реакциях, которые протекают в живом организме. При недостатке рибофлавина возникают заболевания кожи, воспаление слизистой оболочки ротовой полости, появляются трещины в углах рта, развиваются заболевания кроветворной системы и желудочно-кишечного тракта.

Источники витамина В2 (мг%):

  • молоко — 0,15;
  • творог — 0,3;
  • сыр — 0,4;
  • яйца — 0,4;
  • хлеб — 0,1;
  • ядрица — 0,2;
  • мясо — 0,1-0,2;
  • печень — 2,2;
  • бобовые — 0,15;
  • овощи и фрукты — 0,01- 0,06.

Некоторое количество витамина В2 поступает в организм человека в результате деятельности кишечной микрофлоры. Витамин В2 устойчив к повышенным температурам, но разрушается на свету и в щелочной среде.

Совет: рибофлавин называют витамином энергии. В клетках головного мозга присутствует в больших концентрациях и способствует поддержанию работоспособности клеток.

Витамин В6 (пиридоксин, адермин) участвует в синтезе и превращениях амино- и жирных кислот, входя в состав соответствующих ферментов. Необходим для нормальной деятельности нервной системы, органов кроветворения, печени. Недостаток витамина В6 вызывает дерматиты.

Витамин В6 широко распространен в природе, основные его источники:

  • мясные продукты (0,3 — 0,4мг%),
  • рыба (0,1 — 0,2мг%),
  • соя и фасоль (0,9мг%),
  • крупы (ядрица — 0,40мг%, пшено — 0,52мг%),
  • картофель (0,30мг%).

Пиридоксин устойчив к повышенным температурам, щелочам, кислотам, разрушается на свету. Некоторое количество пиридоксина поступает в организм в результате деятельности кишечной микрофлоры.

Витамин РР (ниацин, витамин В3). Под этим названием понимают два вещества, обладающих витаминной активностью: никотиновая кислота и ее амид (никотинамид). Ниацин является коферментом большой группы ферментов (дегидрогеназы), участвующих в окислительно-восстановительных реакциях, которые протекают в клетках. Никотинамидные коферменты играют важную роль в тканевом дыхании.

При недостатке в организме витаминa РР наблюдается вялость, быстрая утомляемость, бессонница, сердцебиение, пониженная сопротивляемость к инфекционным заболеваниям.

При значительном недостатке развивает пеллагpa (от ит. pella agra — шершавая кожа) — тяжелое заболевание, приводящее к расстройству слизистой полости рта и желудка, появляются пятна на коже, нарушаются функции нервной и сердечно- сосудистой систем, психики. Потребность в ниацине покрывается за счет его поступления с пищей и образования из триптофана — его провитамина (из 60мг триптофана образуется 1мг ниацина). Это необходимо учитывать при оценке пищевых продуктов как источника витамина РР.

Источники витамина РР (мг%):

  • мясные продукты, особенно печень и почки,
  • говядина — 4,7,
  • свинина — 2,6,
  • баранина — 3,8,
  • субпродукты — 3,0-12,0.

Богата ниацином и рыба: 0,7-4,0 мг%.

Витамин РР хорошо сохраняется в продуктах питания, не разрушается под действием света, кислорода воздуха, в щелочных растворах. Кулинарная обработка не приводит к значительным потерям ниацина, однако часть его (до 25%) может переходить при варке мяса и овощей в воду.

Фолиевая кислота (витамин B9, фолацин, от лат. folium – лист) участвует в процессах кроветворения, перенося одноуглеродные радикалы, а также в синтезе амино- и нуклеиновых кислот, холина, пуриновых и пиримидиновых оснований.

Фолиевая кислота широко распространена в природе, много ее содержится в зелени и овощах (мкг%):

  • петрушке — 110,
  • салате – 48,
  • фасоли — 36,
  • шпинате — 80,
  • а также в печени — 240,
  • почках — 56;
  • твороге — 35-40,
  • в хлебе — 16- 27.

Вырабатывается микрофлорой кишечника. При недостатке фолиевой кислоты наблюдаются нарушения кроветворения, пищеварительной системы, снижение сопротивляемости организма к заболеваниям. Применяют витамин B9 для лечения кроветворной системы (злокачественные анемии, лучевые заболевания, лейкозы, гастроэнтероколиты).

Фолиевая кислота разрушается при термообработке и действии света. При пастеризации молока теряется 75% фолиевой кислоты. Легко разрушается в овощах при их переработке (до 90%). Однако в мясопродуктах и яйцах она устойчива. При кулинарной обработке мяса ее потери невелики.

Цианкабаламин (витамин B12) участвует в процессах кроветворения, превращениях аминокислот, биосинтезе нуклеиновых кислот. При недостатке витамина B12 появляется слабость, падает аппетит, развивается злокачественное малокровие, нарушается деятельность нервной системы. Для эффективного усвоения организмом человека витамина B12 необходим внутренний фактор мукополисахарид слизистой желудка (внутренний фактор Косла), недостаток которого препятствует его всасыванию.

Витамин В12 содержится в продуктах животного происхождения (мкг %):

  • печени — 50-160,
  • почках — 20-30,
  • рыбе — 1-4,
  • говядине — 2-6,
  • сыре — 1-2,
  • молоке — 0,4.

Витамин B12 применяют при лечении хронических анемий, для нормализации функций кроветворения, в неврологии (полиневрит, радикулит). Разрушается B12 при длительном действии световых лучей.

Биотин (витамин Н, от нем. Haut — кожа) входит в состав ферментов, катализирующих обратимые реакции переноса (карбоксилирования, декарбоксилирования), участвуя в обмене липидов, аминокислот, углеводов, нуклеиновых кислот. При недостатке возникают пигментация и дерматит, нервные расстройства. Потребность в биотине удовлетворяется за счет продуктов питания и биосинтеза его микрофлорой кишечника. Биотин содержится в большинстве пищевых продуктов.

Основные источники биотина:

  • печень и почки — 80-140,
  • яйца — 28,
  • молоко,
  • мясо – до 3.

Из растительных продуктов богаты биотином продукты переработки зерна (мкг%):

  • пшеничный хлеб — 4,8,
  • овсяная крупа — 20,0;
  • соя — 60, горох — 20.

В процессе кулинарной обработки продуктов питания биотин практически не разрушается.

Пантотеновая кислота (витамин В5). Входит в состав ферментов биологического ацилирования, участвует в окислении и биосинтезе жирных кислот, липидов, в превращениях сахаров. Отсутствие пантотеновой кислоты в организме вызывает вялость, онемение пальцев ног. Признаки гиповитаминоза наблюдаются редко. Пантотеновая кислота широко распространена в природе.

Основные источники (мг%):

  • печень и почки — 2,5-9,
  • гречиха — 2,6,
  • рис — 1,7-2,1,
  • овес — 2,5,
  • яйца — 1 ,4-2,7.

Кулинарная обработка не приводит к существенному разрушению пантотеновой кислоты, но до 30 % ее может переходить в воду при варке.

Жирорастворимые витамины:

Витамин А (ретинол) участвует в биохимических процессах, связанных с деятельностью мембран клеток. При недостатке витамина А ухудшается зрение (ксерофтал — сухость роговых оболочек; «куриная» слепота). Замедляется рост молодого организма, особенно рост костей, наблюдается повреждение слизистых оболочек дыхательных путей, пищеварительных систем.

Обнаружен только в продуктах животного происхождения, особенно его много в печени морских животных и рыб. В рыбьем жире — 15 мг%, печени трески — 4, .в сливочном масле — 0,5, молоке — 0,025 мг%.

Потребность человека в витамине А может быть удовлетворена и за счет растительной пищи, в которой содержатся его провитамины — каротины. Витамин А разрушается под действием света, кислорода воздуха, при кулинарной обработке (до 30%). Избыток витамина А может быть очень опасным, так как высокие дозы могут привести к тяжелым последствиям: наряду с головными болями, рвотой, чувством жажды и выпадением волос, патологии развития плода. Однако передозировка бета – каротина только окрашивает кожу в желтый цвет.

Совет: усвояемость витамина А повышается, если одновременно с его приемом выпить немного молока, съесть кусочек сыра или добавить в еду какой-либо жир (сливки, сливочное масло).

Кальцuферол (витамин D), под этим термином понимают два соединения — эргокальциферол (D2) и холекальциферол (Dз). Регулирует содержание кальция и фосфора в крови, участвует в минерализации костей. Отсутствие приводит к развитию рахита у детей и разрежению костей (остеопороз) у взрослых.

Следствие последнего — переломы костей, кариес зубов.

Кальциферол содержится в продуктах животного происхождения (мкг%) :

  • в рыбьем жире — 125,
  • печени трески — 100,
  • говяжьей печени – 2,5,
  • яйцах — 2,2,
  • молоке — 0,05,
  • сливочном масле — 1,3-1,5.

Потребность частично удовлетворяется за счет его образования в коже под влиянием ультрафиолетовых лучей из провитамина 7- дигидрохолестерина. Витамин D почти не разрушается при кулинарной обработке. Не переносит света и кислорода.

Передозировка невозможна. Препараты содержащие витамин D должны применяться о указанию врача, так как витамин способен накапливаться в организме. При длительном применении витамина D более 500мг в день возникает рвота, головокружение, слабость в мышцах и в экстремальных случаях известкование почек или кровеносных сосудов, а в результате чего может быть ограничена их функция.

Совет: настоящей «бомбой» с начинкой из витамина D является рыбий жир. Одна чайная ложка рыбьего жира более чем в два раза превышает суточную потребность организма в кальцифероле.

Токоферолы (витамин Е) предотвращают окисление ненасыщенныx жирных кислот в липидах, влияют на биосинтез ферментов. При авитаминозе нарушаются функции размножения, сосудистая и нервная система. Распространены в растительных продуктах, в первую очередь в маслах:

  • в соевом — 115 мг%,
  • хлопковом — 99,
  • подсолнечником — 42 мг %;
  • в хлебе — 2-4,
  • крупах — 2-15 мг%.

Витамин Е относительно устойчив к нагреванию, разрушается под влиянием ультрафиолетовых лучей.

Витамин К (филлохинон) действует на свертываемость крови. Суточная потребность его 0,2-0,3мг. Содержится в зеленых листьях салата, шпината, крапивы. Этот витамин синтезируется в кишечнике человека.

Совет: витамины, растворимые в жирах, должны приниматься исключительно после, еды, состоящей из разнообразных продуктов, чтобы избежать возможной передозировки.

Витаминоподобные вещества:

Витамин F ( линолевая, линоленовая, арахидоновая жирные кислоты) участвует в жировом и холестериновом обмене. Норма потребления 5-8г в сутки. Содержится в свином сале, растительном масле.

Витамин U действует на функцию пищеварительных желез, способствует заживлению язв желудка. Содержится в соке свежей капусты.

Холин (холинхлорид) входит в состав некоторых фосфолипидов. Участвует в биосинтезе многих биологически важных соединений. При авитаминозе наблюдается жировое перерождение печени, кровоизлияния во внутренних органах.

Витаминизация пищи. В настоящее время на предприятиях общественного питания довольно широко используется метод искусственного

витаминизирования готовой пищи. Организация этой работы возложена на руководителей и работников общественного питания, а контроль за правильностью витаминизации пищи осуществляют органы государственного санитарно-эпидемиологического надзора. Особое внимание витаминизации пищи уделяется в детских яслях, садах, в школах-интернатах, профтехучилищах, больницах, санаториях.

Готовые первые и третьи блюда обогащают аскорбиновой кислотой перед раздачей пищи из расчета:

  • для детей от 1 до 6 лет — 40мг;
  • от 6 до 12 лет — 50мг;
  • для детей и подростков в возрасте от 12 до 17 лет — 70мг;
  • для взрослых — 80мг;
  • для беременных — 100мг и кормящих женщин — 120мг.

Аскорбиновую кислоту вводят в блюда в виде порошка или таблеток, предварительно растворенных в небольшом количестве пищи. Обогащение пищи витаминами С, В, РР организуют в столовых для работников некоторых химических предприятий с целью профилактики заболеваний, связанных с вредностями производства. Водный раствор этих витаминов объемом 4мл на одну порцию вводят ежедневно в готовую пищу.

Основные группы продуктов питания для обогащения витаминами:

  • мука и хлебобулочные изделия – витамины группы в;
  • продукты детского питания – все витамины;
  • напитки, в том числе сухие концентраты, — все витамины, кроме a, d;
  • молочные продукты – витамины a, d, e, c;
  • маргарин, майонез – витамины a, d, e;
  • фруктовые соки – все витамины, кроме a, d.

Сохранение витаминов при кулинарной обработке. В процессе хранения и кулинарной обработки пищевых продуктов некоторые витамины разрушаются, особенно витамин С.

Отрицательными факторами, снижающими С- витаминную активность овощей и плодов, являются: солнечный свет, кислород воздуха, высокая температура, щелочная среда, повышенная влажность воздуха и вода, в которой витамин хорошо растворяется. Ускоряют процесс его разрушения ферменты, содержащиеся в пищевых продуктах.

На предприятия общественного питания овощи и плоды должны поступать качественными в соответствии с требованиями действующих ГОСТов, что гарантирует их полную пищевую ценность.

При хранении овощей и плодов в складских помещениях необходимо поддерживать определенный режим: температура воздуха – е выше 3°С, относительная влажность – 85-95%. Склады должны хорошо вентилироваться, не иметь дневного освещения. Необходимо строго соблюдать сроки хранения овощей и плодов.

В процессе механической кулинарной обработки недопустимо длительное хранение и пребывание в воде очищенных овощей и плодов, так как витамин С окисляется и растворяется. При варке овощи и плоды следует закладывать в кипящую воду или бульон полностью погружая. Варить их нужно при закрытой крышке, равномерном кипении, не допуская переваривания. Для салатов, винегретов овощи рекомендуется варить неочищенными, снижая тем самым потери витамина С и других питательных веществ.

Витамин С сильно разрушается в процессе приготовления овощных пюре, котлет, запеканок, тушеных блюд и незначительно — при жарке овощей в жире. Вторичный подогрев овощных блюд и соприкосновение их с окисляющимися частями технологического оборудования приводят к полному разрушению этого витамина. С целью сохранения витамина С следует строго соблюдать сроки, условия хранения и реализации готовых овощных и фруктовых блюд. Сроки хранения горячих блюд не должны превышать 1—3 ч при температуре 65—75°С, холодных блюд — 6—12 ч при температуре 7— 14°С.

Витамины группы В при кулинарной обработке продуктов в основном сохраняются. Но следует помнить, что щелочная среда разрушает эти витамины, в связи с чем нельзя добавлять питьевую соду при варке бобовых.

Для улучшения усвояемости каротина необходимо все овощи оранжево-красного цвета (морковь, томаты) употреблять с жиром (сметана, растительное масло, молочный соус), а в супы и другие блюда вводить их в пассированном виде.

Влияние витаминов, а также минеральных веществ в качестве защитных средств от ядов окружающей среды, заболеваний сердечнососудистой системы и рака постоянно дискутируется. Некоторые витамины и минеральные вещества обладают свойством связывать вредные вещества, так называемые свободные радикалы, и таким образом препятствовать этим вредителям нападать на наши клетки и разрушать их. Речь идет об определенных молекулах кислорода.

Вызываемый кислородом процесс разрушения называется также окислением (связывание элементов или их соединений с кислородом). Примером таких процессов является коррозия или потемнение разрезанных яблок. В организме в виде зримого выражения процессов изменения клеток, обусловленных окислением, можно назвать возрастные пятна или морщины.

Внутри нашего организма протекают многочисленные процессы окисления. Избыток свободных радикалов, который может возникнуть, например, в результате курения сигарет, ультрафиолетового облучения, загрязненного воздуха, лекарств, определенных продуктов питания или стресса, на долгое время наносит вред нашему организму.

Путем ограничения таких источников опасности можно избежать большей части радикалов. Но часто этих мер предосторожности недостаточно.

Поэтому нужно бороться с вредными радикалами, так сказать, изнутри, К антиокислителям, препятствующим процессом окисления, относятся среди прочего витамины А, С, Е и микроэлемент селен. Названные вещества могут существенно защищать наши клетки от атаки свободных радикалов. Это придает им в последние годы все более увеличивающееся значение. В зависимости от озоновой нагрузки и нагрузки окружающей среды, солнечного излучения и потребления никотина рекомендуется дополнительный прием антиоксидантов.

Причины дефицита витаминов. К сожалению, в нашем обществе все чаще возникает дефицит витаминов и минеральных веществ — и это несмотря на широкий выбор продуктов питания. Наряду с неправильным, то есть односторонним питанием, обусловленным, например, приемом пищи на ходу или неприязнью к определенным продуктам питания, могут быть и другие причины дефицита витаминов и минеральных веществ:

  • чрезмерно строгая диета или недостаточное питание;
  • несбалансированное питание вследствие незнания состава и правильного приготовления продуктов питания, направлений моды или проблем, связанных с жевательным аппаратом;
  • потребление никотина;
  • повышенная потребность в витаминах у детей в периоды роста, во время беременности, кормления грудью и при тяжелых инфекциях;
  • длительный прием противозачаточных средств и других лекарств;
  • неполное переваривание пищи, как это часто встречается у пожилых людей, алкоголиков и при мнительном приеме определенных лекарств, а также вследствие определенных болезней.

Если вы питаетесь здоровой смешанной пищей и следите за щадящей подготовкой и приготовлением продуктов, то вам не нужно бояться последствий дефицита витаминов, обусловленных питанием. Вам также не нужны дополнительные препараты. Вам следует лишь запомнить, что чисто вегетарианское питание считается критическим, так как оно не покрывает потребность в приеме витамина В12 — этот витамин содержится почти исключительно в продуктах питания животного происхождения. Но все слишком хорошее имеет свои недостатки: чрезмерное потребление, в первую очередь жирорастворимых витаминов, может привезти к передозировкам, способным вызвать вредные побочные явления.

Необходимость в витаминных препаратах. В настоящее время почти для всех возрастных групп рекламируются препараты, дополняющие питание.

Реклама типа «для повышения потенции», «повышает иммунитет» или «замедляет процессы старения» — всего лишь несколько примерно того, как фармакологические фирмы хотят увеличить сбыт этой продукции. Совершенно определенно, что большинство людей не нуждается в дополнительных препаратах и без проблем может покрывать свои потребности за счет ежедневного питания. Разнообразное и одновременно сбалансированное питание обычно делает излишним дополнительный прием витаминов и минеральных веществ в виде таблеток.

Тем не менее существует ряд показаний, когда необходимо дополнять питание препаратами. Например, во время беременности и кормления грудью потребность в витаминах и минеральных веществах повышается, поэтому чаще всего рекомендуется поддержка материнского организма и полноценного развития плода путем приема таблеток с витаминами и минеральными веществами. Дополнительный прием витаминов и минеральных веществ должен осуществляться только под контролем врача.

Пожилые люди, дети в период роста и спортсмены также нуждаются в больших количествах определенных микроэлементов, потребность в которых часто не покрывается за счет ежедневного приема пищи.

Определенные болезни, большое потребление алкоголя и курение сигарет также существенно повышают потребность в витаминах и минеральных веществах и поэтому в большинстве случаев требуют дополнительного приема, который индивидуально может быть прописан врачом.

Многие используют этот простой путь, так как прием витаминов и минеральных веществ избавляет от раздумий о своем питании и способствует сохранению привычки неправильного питания.

При этом свежеприготовленные и естественные продукты питания поставляют нам не только такие ценные питательные вещества, как жиры, белки, углеводы, витамины и минеральные вещества. Кроме этого, они содержат множество биоактивных веществ, позитивному влиянию которых на наше здоровье и хорошее самочувствие придается большое значение. Кроме того, препараты с витаминами и минеральными веществами стоят не так уж дешево.

Но тот, кто все же не хотел бы отказываться от своей ежедневной «витаминной таблетки» и обогащенного «напитка спортсменов», все же не должен этого делать без консультации с врачом: передозировка может повлечь за собой неприятные последствия.

Водорастворимые витамины всасываются из тонкого кишечника в кровь, где образуют комплексы с соответствующими белками, и в таком виде транспортируются к различным тканям.

6. Минеральные вещества

Минеральные, или неорганические, вещества относят к числу незаменимых, они участвуют в жизненно важных процессах, протекающих в организме человека: построении костей, поддержании кислотно-щелочного равновесия, состава крови, нормализации водно-солевого обмена, деятельности нервной системы.

Взрослый человек должен за сутки получить:

  • 4000-6000мг натрия,
  • 2500- 5000мг калия,
  • 10-15мг цинка,
  • 5-10мг марганца,
  • 2,2-5мг меди,
  • 0,20-0,25мг хрома,
  • 0,1-0,2мг кобальта,
  • 0,5мг молибдена,
  • 0,5-1мг фтора,
  • 0,1-0,2мг йода.

Для правильного питания важно не только абсолютное количество минеральных веществ, но и оптимальные соотношения их. Например, для полноценного усвоения соотношение в пище кальция и фосфора должно быть в пределах 1:1 — 1:1,5, а кальция и магния — 1:0,5. Обычный набор пищевых продуктов, включающий достаточное количество овощей, фруктов, хлеба и молока, удовлетворяет потребности организма человека во всех необходимых ему минеральных веществах.

Дефицит или избыток минеральных солей в питании способствует нарушению обмена веществ и развитию заболеваний.

Причины недостаточности минеральных солей в организме человека:

  • Дефицит продуктов, богатых минеральными веществами, в питании;
  • Однообразное питание с преимущественным включением в рацион одних продуктов в ущерб другим; поступление всех необходимых минеральных веществ может обеспечить лишь разнообразный продуктовый набор; так, молочные продукты — лучшие источники кальция, однако содержат мало магния и кроветворных элементов;
  • Изменения минерального состава пищевых продуктов, обусловленные химическим составом земли и воды отдельных географических районов; установлено влияние минерального состава почвы, воды и растений на состояние здоровья людей, проживающих в данной местности, поэтому не случайно существуют так называемые эндемические заболевания, распространенные на данной географической территории, связанные с недостатком или избытком минеральных солей в питании (эндемический зоб, кариес зубов, гипертоническая болезнь и др.);
  • Неудовлетворенная повышенная потребность в минеральных веществах, обусловленная изменившимися условиями труда, климата, физиологическими особенностями (беременность, кормление грудью и др.); например, у беременных и кормящих грудью женщин значительно увеличивается потребность в кальции, фосфоре и железе;
  • Несбалансированное питание; установлено, что избыток или дефицит в рационе белков, жиров, углеводов и витаминов нарушает усвоение минеральных солей даже при их нормальном содержании в пище; имеет значение также сбалансированность в питании самих минеральных веществ; усвоение кальция ухудшается при избытке в пище жиров, фосфора, магния и недостатке белков и витамина D;
  • Заболевания, ведущие к ухудшению всасывания минеральных солей из кишечника (болезни органов пищеварения), их повышенным потерям (инфекционные болезни, ожоги, кровопотери), нарушению их обмена (болезни эндокринных желез);
  • Лекарственное лечение, оказывающее отрицательное влияние на обмен минеральных веществ в организме человека (мочегонные препараты, некоторые гормоны);
  • Нарушение правил кулинарной обработки пищевых продуктов;
  • Нарушение правил хранения пищевых продуктов и приготовленных блюд.

К числу заболеваний, связанных с дефицитом минеральных веществ в питании, относятся:

  • Нарушение образования гормонов щитовидной железы, которая увеличивается в размерах (зоб) вследствие недостатка йода;
  • Повреждение эмали зубов (кариес) вследствие недостатка фтора;
  • Ухудшение деятельности сердечной мышцы, снижение мышечного тонуса, судороги из-за недостатка кальция; длительный недостаток кальция в пище приводит к нарушениям костеобразования, в результате у детей развивается рахит, а у взрослых — размягчение костей, возрастает риск переломов костей;
  • Мышечная слабость, сонливость, апатия, тошнота, рвота, уменьшение мочеотделения, снижение артериального давления, появление сердечных аритмий как следствие недостатка калия;
  • Малокровие как следствие недостатка железа.

Минеральные вещества в избытке оказывают неблагоприятное влияние на организм человека:

  • Избыток поваренной соли в пищевом рационе способствует замедлению роста, изменениям в кровеносных сосудах, перегружает работу сердца и почек, повышает артериальное давление, задерживает жидкость в организме (отеки);
  • Избыток калия вызывает адинамию, возбуждение, нарушения работы сердца, усиление мочеотделения, неприятные ощущения в руках и ногах;
  • Избыток кальция вызывает нарушения сердечной деятельности, расстройства функции почек, способствует отложению его солей в связочном аппарате и развитию мочекаменной болезни;
  • Избыточное поступление железа приводит к накоплению его и форме инертного вещества в тканях и органах с нарушениями их функций;
  • Избыток фтора способствует возникновению заболевания, именуемого флюорозом (пятнистость, разрушение эмали зубов, хрупкость их).

Минеральные вещества не обладают энергетической ценностью, как белки, жиры, углеводы. Однако без них жизнь человека невозможна.

Минеральные вещества выполняют пластическую функцию в процессах жизнедеятельности человека, но особенно велика их роль в построении костной ткани, где преобладают такие элементы, как фосфор и кальций. Минеральные вещества участвуют в важнейших обменных процессах организма — водно- солевом, кислотно-щелочном. Многие ферментативные процессы в организме невозможны без участия тех или иных минеральных веществ. Обычно их делят на три группы:

  • макроэлементы, находящиеся в значительном количестве (99% от общего количества минеральных веществ, содержащихся в организме: Са, Р, Mg, Fe, Na, К, С1, S), содержащиеся в пище в относительно больших количествах;
  • микроэлементы, входящие в состав тела человека в малых дозах: Zn, Си, 1, F Со, Мn, концентрация которых невелика.
  • Ультрамикроэлементы, содержащиеся в организме в ничтожных количествах: золото, ртуть, радий и др.

Данные о содержании важнейших минеральных веществ в основных группах продуктов приведены в таблице 4. Рассмотрим важнейшие из них.

Минеральные вещества в большинстве случаев составляют 0,7 -1,5% (в среднем 1%) съедобной части пищевых продуктов. Исключением являются, конечно, те продукты, в которые добавляют пищевую соль (чаще всего 1,5-3%).

Кальций участвует в построении костей, зубов, необходим для нормальной деятельности нервной системы, сердца, влияет на рост. Солями кальция богаты молочные продукты, яйца, капуста, свекла. Cyточная потребность организма в кальции 0,8г.

Фосфор участвует в обмене белков и жиров, в формировании костной ткани, влияет на центральную нервную систему. Содержится в молочных продуктах, яйцах, мясе, рыбе, хлебе, бобовых. Потребность в фосфоре составляет 1,2г в сутки.

Магний влияет на нервную, мышечную и сердечную деятельность, обладает сосудорасширяющим свойством. Содержится в хлебе, крупах, бобовых, орехах, какао-порошке. Суточная норма потребления магния 0,4г.

Железо нормализует состав крови (входя в гемоглобин) и является активным участником окислительных процессов в организме. Содержится в печени, почках, яйцах, овсяной и гречневой крупах, ржаном хлебе, яблоках. Суточная потребность в железе 0,018г.

Калий участвует в водном обмене организма человека, усиливая выведение жидкости и улучшая работу сердца. Содержится в сухих фруктах (кураге, урюке, черносливе, изюме), горохе, фасоли, картофеле, мясе, рыбе. В сутки человеку необходимо до 3г калия.

Натрий вместе с калием регулирует водный обмен, задерживая влагу в организме, поддерживает нормальное осмотическое давление в тканях. В пищевых продуктах натрия мало, поэтому его вводят с поваренной солью (NaCl). Суточная потребность 4-6г натрия или 10-15г поваренной соли.

Хлор участвует в регуляции осмотического давления в тканях и в образовании соляной кислоты (НС1) в желудке. Поступает хлор с поваренной солью. Суточная потребность 5-7г.

Сера входит в состав некоторых аминокислот, витамина В1 гормона инсулина. Содержится в горохе, овсяной крупе, сыре, яйцах, мясе, рыбе. Суточная потребность 1г.

Таблица 4 — Примерное содержание минеральных веществ в основных продуктах питания

Элемент Рыба Мясо Молоко Хлебные

изделия

Картофель Овощи Фрукты и

ягоды

Содержание в суточной диете
Макроэлементы (мг/100 г)
Са 40 10 120 30 10 35 29 1380 мг
Р 250 180 90 200 60 40 20 2335 мг
Mg 30 25 13 80 23 20 15 540 мг
Na 80 70 50 15 (в муке)

400 (в хлебе)

30 20 25 4000-6000 мг (с добавкой пищевой соли) 760 мг (без добавки пищевой соли)
К 300 350 150 200 570 200 250 5460 мг
Cl 160 60 110 25 (в муке)

615 (в хлебе)

60 40 2 7000-10000 мг (с добавкой пищевой соли) 1500 мг (без добавления пищевой соли)
S 200 220 30 70 30 20 6 1140 мг
Микроэлементы (мкг/100 г)
Fe 1000 3000 70 4000 9000 700 600 27000 мкг
Zn 1000 2500 400 1500 360 400 150 16200 мкг
I 50 10 4 5 10 10 5 210 мкг
F 500 40 18 40 17 20 10 860 мкг

Йод участвует в построении и работе щитовидной железы. Больше всего йода сконцентрировано в морской воде, морской капусте и морской рыбе. Суточная потребность 0,15мг.

Фтор принимает участие в формировании зубов и костного скелета, содержится в питьевой воде. Суточная потребность 0,7-1,2мг.

Медь и кобальт участвуют в кроветворении. Содержатся в небольших количествах в пище животного и растительного происхождения.

Общая суточная потребность организма взрослого человека в минеральных веществах составляет 20-25г, при этом важна сбалансированность отдельных элементов. Так, соотношение кальция, фосфора и магния в питании должно составлять 1:1,3:0,5, что определяет уровень усвоения этих минеральных веществ в организме.

Для поддержания в организме кислотно-щелочного равновесия необходимо правильно сочетать в питании продукты, содержащие минеральные вещества щелочного действия (Са, Mg, К, Na), которыми богаты молоко, овощи, фрукты, картофель, и кислотного действия (Р, S, Сl), которые содержатся в мясе, рыбе, яйцах, хлебе, крупе.

Во всасывании воды и минеральных веществ значительную роль играет их активный транспорт через мембраны кишечной стенки, составляющий 8-9 л воды. Основной источник воды — пищеварительные соки пищеварительной системы и лишь 1,5 л воды поступает извне. Это важный путь сохранения водного баланса в организме.

7. Вода и лед

Вода, не являясь собственно питательным веществом, жизненно необходима как стабилизатор температуры тела, переносчик нутриентов (питательных веществ) и пищеварительных отходов, реагент и реакционная среда в ряде химических превращений, стабилизатор конформации биополимеров и, наконец, как вещество, облегчающее динамическое поведение макромолекул, включая проявление ими каталитических (энзиматических) свойств.

Вода — важная составляющая пищевых продуктов. Она присутствует в разнообразных растительных и животных продуктах как клеточный и внеклеточный компонент, как диспергирующая среда и растворитель, обусловливая их консистенцию и структуру и влияя на внешний вид, вкус и устойчивость продукта при хранении. Благодаря физическому взаимодействию с белками, полисахаридами, липидами и солями, вода вносит значительный вклад в текстуру пищи.

Содержание влаги (%) в пищевых продуктах изменяется в широких пределах (табл. 5).

Таблица 5 — Содержание влаги (%) в пищевых продуктах изменяется в широких пределах

Сырье Содержание влаги в %
Мясо 65-75
Молоко 87
Фрукты, овощи 70-95
Мед 20
Масло, маргарин 16-18
Мука 12-14
Кофе зерна (обжаренный) 5
Сухое молоко 4
Пиво, соки 87-90
Сыр 37
Джем 28

Многие виды пищевых продуктов содержат большое количество влаги, что отрицательно сказывается на их стабильности в процессе хранения. Поскольку вода непосредственно участвует в гидролитических процессах, ее удаление или связывание за счет увеличения содержания соли или сахара тормозит многие реакции и ингибирует рост микроорганизмов, таким образом удлиняя сроки хранения продуктов. Важно также отметить, что удаление влаги путем высушивания или замораживания существенно влияет на химический состав и природные свойства продукта. Это определяет интерес исследователей к изучению свойств и особенностей поведения воды и льда в пищевых продуктах.

Вода играет важную роль в жизнедеятельности организма человека. Она является самой значительной по количеству составной частью всех клеток (2/3 массы тела человека). Вода — это среда, в которой существуют клетки, и поддерживается связь между ними, это основа всех жидкостей в организме (крови, лимфы, пищеварительных соков). При участии воды происходят обмен веществ, терморегуляция и другие биологические процессы. Ежедневно человек выделяет воду с потом (500г), выдыхаемым воздухом (350г), мочой (1500г) и калом (150г), выводя из организма вредные продукты обмена.

Для восстановления потерянной воды ее необходимо вводить в организм. В зависимости от возраста, физической нагрузки и климатических условий суточная потребность человека в воде составляет 2-2,5л, в том числе поступает с питьем 1л, с пищей 1,2 л, образуется в процессе обмена веществ 0,3л. В жаркое время года, при работе и горячих цехах, при напряженной физической нагрузке наблюдаются большие потери воды в организме с потом, поэтому потребление ее увеличивают до 5—6л в сутки.

В этих случаях питьевую воду подсаливают, так как вместе с потом теряется много солей натрия. Избыточное потребление воды является дополнительной нагрузкой для сердечно- сосудистой системы и почек и наносит ущерб здоровью. В случае нарушения функции кишечника (поносы) вода не всасывается в кровь, а выводится из организма человека, что приводит к сильному его обезвоживанию и представляет угрозу для жизни. Без воды человек может прожить не боле 6 суток.

Питьевая вода по качеству должна отвечать требованиям действующего ГОСТа «Вода питьевая».

Водный обмен в организме регулируется центральной нервной системой и тесно связан с минеральным обменом солей калия и натрия. При большой потере воды организмом с потом или повышенном потреблении поваренной соли меняется осмотическое давление плазмы крови, которое влечет за собой возбуждение в коре головного мозга, в результате чего появляется чувство истинной жажды, регулирующее потребление воды человеком. Ложная жажда, обусловленная сухостью во рту, в отличие от истинной, не требует поступления воды в организм. Для снятия этого ощущения достаточно усилить слюноотделение кислым продуктом или смочить рот водой.

Физические и химические свойства воды и льда. Вода имеет молекулярную массу примерно равную 18,02 и может существовать в состояниях жидкости, пара и льда, характеризующихся следующими показателями фазовых переходов (табл. 6).

Таблица 6 — Физические и химические свойства воды и льда

Точка замерзания (плавления) при 101,3 кПа (1 атм), °С 0,00
Точка кипения при 101,3 кПа (1 атм), °С 100,00
Точка замерзания (плавления) при 101,3 кПа(1атм), °С 0,00
Точка кипения при 101,3 кПа(1атм), °С 100
Тройная точка температура, °С 0,0099
Тройная точка давление, Па (мм.рт.ст.) 610,4 (4,579)
Теплота плавления при 0°С, кДж/моль (ккал/моль) 6,01 (1,435)
Теплота парообразования при 100°С, кДж/моль (ккал/моль) 40,63 (9,704)
Теплота сублимации при 0°С, кДж/моль (ккал/моль) 50,91 (12,16)

Вода обнаруживает необычное свойство расширяться при замерзании; вследствие чего плотность льда ниже, чем воды при той же температуре. Среди других аномалий воды следует отметить ее высокую теплоемкость (наибольшую из всех жидких и твердых веществ) и значительную теплопроводность.

Влияние изменения температуры в интервале 0±20°С на некоторые свойства воды и льда показано в табл. 7.

Таблица 7 — Влияние температуры на некоторые свойства воды и льда

Показатели Вода при

температуре,

°С

Лед при

температуре, °С

20 0 0 -20
Плотность, г/см3 0,9982 0,9998 0,9168 0,9193
Давление водяного пара, Па (мм рт.ст.) 2337 (17,53) 610,4 (4,58) 610,4(4,58) 103,4 (0,77)
Вязкость, Па с 1,002∙10-3 1,787∙10-3
Поверхностное натяжение, Н/мм 72,75∙10-3 75,6∙10-3
Теплоемкость, Дж/кг К 4,18 4,22 2,10 1,95
Теплопроводность, Дж/м с К 5,98∙102 5,64∙102 22,40∙102 24,33∙102
Температуропроводность, м2/с 1,4∙10-5 1,3∙10-5 1,1∙10-4 1,1∙10-4
Диэлектрическая постоянная 80,36 80 91 98

Теплопроводность воды выше, чем других жидкостей, льда больше, чем других неметаллических твердых веществ.

Характерной особенностью воды является и высокое значение диэлектрической постоянной. Небезынтересно также, что теплопроводность льда при 0°С приблизительно в четыре раза больше, чем воды при той же температуре, т.е. лед проводит тепло значительно быстрее, чем иммобилизованная (неподвижная) вода, находящаяся в тканях.

Если при этом учесть, что температуропроводность льда на порядок выше, чем воды, становится понятным, почему ткани замерзают быстрее, чем оттаивают, если задается одинаковая (но обратная) разность температур.

Структура и свойства молекулы воды. Шесть валентных электронов кислорода в молекуле воды гибридизированы в четырех sр3-орбиталях, которые вытянуты к углам, образуя тетраэдр.

Две гибридные орбитали образуют О—Н ковалентные связи с углом 105°, тогда как другие две орбитали имеют неподеленные электронные пары. Эти связи, благодаря высокой электроотрицательности кислорода, частично (на 40%) имеют ионный характер.

Каждая молекула воды т-траэдрически координирована с четырьмя другими молекулами воды, благодаря водородным связям (см. рис.1). Энергия диссоциации водородной связи — 25 кДж/моль.

Тетраэдрическая координация молекулы воды

Рис. 1. Тетраэдрическая координация молекулы воды

Одновременное присутствие в молекуле воды двух доноров и двух акцепторов делает возможной ассоциацию в трехмерную сеть, стабилизированную водородными связями. Эта структура объясняет особые физические свойства воды, необычные для малых молекул. Так, например, спирт и соединения с изоэлектрическими диполями, такие как НF или NH3, образуют, в отличие от воды, только линейную или двухмерную ассоциацию.

Способность воды образовывать трехмерные водородные связи, для разрушения которых необходима дополнительная энергия, объясняет рассмотренные выше необычные свойства воды, например высокие значения теплоемкости, точек плавления и кипения, поверхностного натяжения и теплот фазовых переходов.

Вода может влиять на конформацию макромолекул, если там имеют место какие-либо нековалентные связи, которые стабилизируют конформацию большой молекулы. Эти нековалентные связи могут быть трех видов: водородные, ионные связи и неполярные связи. В белках существует конкуренция между CO…HN водородными связями и вода-амид водородными связями. Чем больше способность растворителя к образованию водородных связей, тем слабее CO…HN связь.

В водной среде теплота образования или разрыва этой связи равна 0. Это означает, что СО…HN водородная связь не может обеспечить стабилизацию в водном растворе. Конкурирующая водородная связь от Н2О ослабляет термодинамическую тенденцию к образованию CO…HN водородных связей. Водные молекулы вокруг неполярных групп (молекул) становятся более упорядоченными, приводя к потере энтропии, и в результате возникает тенденция к ассоциации отдельных неполярных групп в водной среде с другими, большими чем водные, молекулами.

Концепция гидрофобной связи схематично показана на рис. 2.

Образование гидрофобной связи

Рис. 2. Образование гидрофобной связи

Структура и свойства льда. Молекула воды, кристаллизуясь, может связывать четыре других молекулы воды в тетраэдрической конфигурации. Поэтому образующийся лед имеет гексагональную кристаллическую решетку. Структура льда была установлена методами дифракции рентгеновских лучей, нейтронов и электронов, ИК- и Рамановской спектроскопии.

Обычный лед принадлежит к бипирамидальному классу гексагональных систем. Кроме того, лед может существовать в девяти других кристаллических полиморфных конфигурациях, а также в аморфном состоянии неопределенной структуры. Однако только обычная гексагональная структура льда стабильна при нормальных условиях (760 мм рт. ст., 0°С).

Надо отметить, что лед состоит не только из НОН-молекул, ориентированных так, что один атом водорода расположен на линии между каждой парой кислородных атомов. Чистый лед содержит также и ноны Н+ (Н3О+) и ОН-. Кроме того, кристаллы льда не являются совершенными, и имеющие место дефекты связаны с изменением положения протонов сопровождаемым новой (нейтральной) ориентацией или изменениями ионного характера (с образованием Н3О+ или ОН-). Наличием этих дефектов можно объяснить большую мобильность протона во льду, чем в воде, и небольшое увеличение электрической проводимости при замерзании воды.

Кроме того, каждая молекула воды может колебаться (предполагая, что она колеблется как единое целое) с амплитудой около 0,4А при —10°С. Следует также иметь в виду, что молекулы воды, которые, по-видимому, существуют в некоторых образующих щели пространствах льда, могут медленно диффундировать через решетку.

Вполне вероятно, что величина aw (активность воды) во льду имеет определенное отношение к скорости порчи пищевых продуктов и биологических веществ в условиях хранения при низких температурах.

На структуру кристаллов льда оказывают влияние растворенные вещества. Тем не менее, для большинства пищевых продуктов и биологических материалов наиболее характерна гексагональная структура. Она была обнаружена при замораживании модельных водных растворов сахарозы, глицерина, альбумина и других соединений.

Свободная и связанная влага в пищевых продуктах. Вода в пищевых продуктах играет, как уже отмечалось, важную роль, т.к. обусловливает консистенцию и структуру продукта, а ее взаимодействие с присутствующими компонентами определяет устойчивость продукта при хранении.

Общая влажность продукта указывает на количество влаги в нем, но не характеризует ее причастность к химическим и биологическим изменениям в продукте. В обеспечении его устойчивости при хранении важную роль играет соотношение свободной и связанной влаги.

Связанная влага — это ассоциированная вода, прочно связанная с различными компонентами — белками, липидами и углеводами за счет химических и физических связей.

Свободная влага — это влага, не связанная полимером и доступная для протекания биохимических, химических и микробиологических реакций.

Роль льда в обеспечении стабильности пищевых продуктов. Замораживание является наиболее распространенным способом консервирования (сохранения) многих пищевых продуктов. Необходимый эффект при этом достигается больше от воздействия низкой температуры, нежели от образования льда. Образование льда в клеточных структурах пищевых продуктов и гелях имеет два важных следствия:

  • а) неводные компоненты концентрируются в незамерзающей фазе (незамерзающая фаза существует в пищевых продуктах при всех температурах хранения
  • б) вся вода, превращаемая в лед, увеличивается ~ на 9% в объеме.

Во время замораживания вода переходит в кристаллы льда различной, недостаточно высокой степени чистоты. Все неводные компоненты поэтому концентрируются в уменьшенном количестве незамерзающей воды. Благодаря этому эффекту, незамерзшая фаза существенно изменяет такие свойства, как рН, титруемая кислотность, ионная сила, вязкость, точка замерзания, поверхностное натяжение, окислительно-восстановительный потенциал. Структура воды и взаимодействие «вода—растворенное вещество» также могут сильно изменяться.

Эти изменения могут увеличить скорости реакций. Таким образом, замораживание имеет два противоположных влияния на скорость peaкций: низкая температура как таковая будет ее уменьшать, а концентрирование компонентов в незамерзшей воде — иногда увеличивать. Так, например, при замораживании наблюдается увеличение скорости реакций неферментативного потемнения при кислотном гидролизе сахарозы или в процессе окисления аскорбиновой кислоты, сливочного масли, липидов в говядине, токоферола в жареных картофельных продуктах, β-каротина и витамина А в жирах.

Фактор возможности увеличения скорости различных реакций в замороженных продуктах необходимо учитывать при их хранении, поскольку этот фактор будет влиять на качество продукта. Как правило, существенное снижение скорости реакций (более чем в 2 раза) имеет место при хранении в условиях достаточно низкой температуры (- 18°С).

8. Водный обмен и питьевой режим

Вода является важнейшей частью пищевого рациона, она входит в состав всех клеток и тканей организма, служит наилучшим растворителем для многих биологически важных веществ, обеспечивает течение метаболических процессов, участвует в теплорегуляции, растворяет конечные продукты обмена веществ и способствует их выведению почками и другими органами выделения.

Содержание воды в организме человека не постоянно и меняется на протяжении всей его жизни (табл. 8).

В организме взрослого человека массой тела 65 кг содержится в среднем 40л воды. Большая часть ее часть находится внутри клеток (внутриклеточная жидкость) — около 25л, в состав внеклеточной жидкости входит в среднем 15л воды. Примерно третья часть внеклеточной жидкости находится в составе плазмы крови (внутрисосудистая жидкость).

У женщин объем воды в организме значительно меньше, чем у мужчин, в связи с большим содержанием жира в тканях.

Недостаточное содержание в организме воды (дегидратация) возникает вследствие значительного снижения потребления воды или чрезмерной ее потери. Ограничение потребления воды увеличивает концентрацию мочи (в ней могут выпадать осадки солей) и уменьшает выделение из крови продуктов обмена веществ.

Таблица 8 – Содержание воды в организме человека, % к массе тела

Группы населения Общая вода

тела

Внеклеточная

жидкость

Внутриклеточная

жидкость

Новорожденные 80 40-50 30-40
Дети: 1 год 65 25 40
5 лет 62 22 40
Мужчины: 20-39 лет 55 25 30
40-59 лет 53 28 25
60-79 лет 50 28 22
80 и

старше

51 32 19
Женщины: 20-39 лет 46 24 22
40-59 лет 43 25 18
60-79 лет 42 26 16
80 и

старше

44 32 12

Потеря организмом 10 % воды отрицательно сказывается на жизнедеятельности и приводит к сгущению крови, нарушению кровотока, сдвигаем психического состояния, судорогам. Снижение количества воды на 20% ведет к смерти.

Избыточное потребление воды характеризуется развитием водной интоксикации, проявляющейся, в частности, в набухании клеток, снижении в них осмотического давления. Наиболее чувствительны к таким изменениям нервные клетки мозга. Кроме того, при избыточном употреблении воды повышается нагрузка на сердце и почки, из организма выводятся минеральные вещества и витамины.

Недостаток и избыток воды в организме во многом зависят от индивидуальных особенностей человека, его здоровья и характера питания. Так, богатые натрием продукты способствуют задержке воды в организме, а продукты, богатые калием, оказывают противоположное действие.

Питьевая вода является важнейшим источником кальция, магния, ряда микроэлементов. Их усвоение из воды и биологическое значение могут превышать всасывание из продуктов расщепления пищевых веществ. Так, кальций воды усваиватся на 90%, а кальций пищевых веществ — только на 30%. Поскольку в кипяченой воде содержание минеральных компонентов снижено, ее постоянное использование вместо сырой воды повышает риск развития некоторых заболеваний.

В живом организме часть воды, взаимодействуя с тканями, упорядочивает свою структуру. Структурированную воду человек получает со свежими растительными и животными продуктами, а также со свежеталой водой, в которой после размораживания около 80% молекул сохраняют льдоподобную структуру.

Такая вода обладает более высокой биологической активностью, чем обычная.

В экспериментах на животных было установлено, что структурированная вода оказывает положительное действие на печень, тормозит всасывание углеводов из кишечника, повышает устойчивость эритроцитов, увеличивает адаптационные возможности организма. Показано, что рабочие горячих цехов, употребляющие такую воду, лучше переносят воздействие на организм вредных факторов производственной среды.

Тяжелая вода, отличающаяся от обычной большим содержанием окиси дейтерия (тяжелого изотопа водорода) и большим удельным весом, обладает иным биологическим действием по сравнению с обычной водой, содержащей 0,02% этого вещества. Экспериментальное повышение в воде концентрации окиси дейтерия увеличивает возбудимость ЦНС, усиливает выброс адреналина на стрессорные раздражители. Тяжелая вода обладает радиозащитным эффектом.

Водный обмен организма человека зависит от сбалансированности поступления в организм воды и ее выделения. Потребности организма в воде и ее выведение представлены в таблице 9.

Таблица 9 – Суточные потери и потребность человека в воде, мл

Показатель Взрослый

массой 70 кг

Массой 10 кг
Потери воды (всего) 1550-2950 400-850
В

т.ч.

С мочой 800-1700 300-500
С калом 100-250 25-50
При дыхании и потоотделении 650-1000 75-300
Поступление воды всего 1550-2950 400-850
В

т.ч.

С пищей 600-1200 350-750
С питьевой водой 80-1500
Эндогенная вода 150-250 50-100
Потребность на 1кг массы 30-50 120-150

Взрослый человек потребляет в сутки в среднем 2,5 л воды, дополнительно в организме используется до 250 мл метаболической воды. Выведение воды происходит с мочой (в среднем 1,5 л/сут.), с выдыхаемым воздухом, через кожу (в условиях нейтральной температуры без потоотделения — 0,9л) и с калом (0,1л). В обычных условиях количество воды, участвующей в обмене веществ в организме человека, не превышает 5 % массы тела в сутки.

Рекомендуемая суточная потребность в воде здорового человека колеблется от 30 до 50 мл на 1 кг массы тела, которая увеличивается в среднем на 10% при повышении температуры тела на каждый градус выше 37°С.

Необходимое организму количество воды можно рассчитать исходя из энергетической ценности пищевого рациона: 1 мл воды на 1 ккал.

Учитывая, что среднесуточная калорийность рациона современного человека равна 2500ккал, потребность в воде 2,5л.

Поступление воды в организм регулируется чувством жажды. Различают истинную и ложную жажду.

Истинная жажда обусловлена снижением количества воды в крови и ее сгущением. Через рецепторы кровеносных сосудов импульсы передаются в центр жажды, который расположен в гипоталамусе. Возбуждение этого центра вызывает чувство жажды.

Хорошо утоляют эту жажду подсоленные и подкисленные напитки, зеленый чай, обезжиренные кисломолочные продукты, отвары из сухофруктов (количество сахара должно быть не более 1-2 %). Несколько глотков воды, выпиваемых с интервалом 5-10мин, жажду утоляют лучше, чем выпиваемое сразу большое количество воды. Следует учитывать, что вода температурой выше 12-15°С не оказывает освежающего действия.

Ложная жажда обусловлена высыханием слизистой оболочки полости рта при повышенной температуре воздуха, нервно-эмоциональном напряжении, возбуждении симпатического отдела вегетативной нервной системы, при чтении докладов, лекций и т.п. В этом случае нет необходимости во введении жидкости в организм.

Для устранения ложной жажды следует усилить секрецию слюны: полоскание полости рта водой, питье газированных напитков небольшими глотками, а также сосание кислых леденцов.

Заключение

Белки, жиры и углеводы, балластные вещества и пурины, витамины, минеральные вещества и микроэлементы связаны сложными рабочими взаимоотношениями не только между собой, но и со всеми другими питательными веществами. Дефицит одного единственного из этих веществ может нарушить равновесие всей системы.

За исключением большей части триацилглицеринов, питательные вещества, поглощенные в кишечном тракте, поступают в печень, которая является основным центром распределения питательных веществ, где сахара, аминокислоты и некоторые липиды подвергаются дальнейшим превращениям и распределяются между разными органами и тканями.

Здоровье души и тела выражается прежде всего в правильном отношении к здоровому питанию. Сознательно организованным, сбалансированным питанием можно улучшить свои физические, психические и умственные способности. Полноценное питание прежде всего включает в себя свежие и натуральные продукты.

Желательно, чтобы на 50% это были продукты из цельных зерен, натуральные жиры, свежие фрукты и овощи, а также молочные продукты. Нельзя отказываться от мяса, рыбы и яиц, однако лучше, если их будет в рационе не более 10%. Во время приготовления пищи применяйте щадящие способы обработки продуктов, чтобы по возможности сохранять их пищевую ценность. Избегайте потреблять продукты из белой муки, белый сахар, рафинированные масло и маргарин, а также алкоголь и никотин.

Пищевая промышленность выпускает витаминизированную продукцию: молоко и кефир, обогащенные витамином С, маргарин и детскую муку, обогащенные витаминами А и D, сливочное масло, обогащенное каротином; хлеб, высших сортов муку обогащенные витаминами В1, В2, РР и др.

 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *